뇌의 연결을 돕고 있는 숨겨진 힘이 밝혀졌다. : 창조 설계-인간 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

창조설계-사람

2026-04-06

뇌의 연결을 돕고 있는 숨겨진 힘이 밝혀졌다

(Hidden Force that Helps Wire the Brain Revealed)

by Jerry Bergman, PhD

이번 발견은 신경생물학 분야에 "패러다임 전환"을 가져올 만큼 중대한 의미를 지니며, 교과서의 개정이 필요할지도 모른다.

과학자들이 뇌 신경망의 형성에 도움을 주는 숨겨진 힘을 발견했다.

인체에 대해 더 많이 알게되면 될수록, 인체는 우리가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 깨닫게 된다. 이러한 추세는 계속되고 있다.

기초 해부학 및 생리학은 예전에는 한 학기 과정으로 충분했다. 이제는 일반적으로 두 학기가 필요하고, 가까운 미래에는 이러한 기초 과목을 공부하는 데에도 세 학기가 필요할 수도 있을 것이다. 아래에서 검토할 피에조 단백질(Piezo protein) 시스템이라는 새로운 신경 시스템의 발견에 관한 연구는 이러한 추세의 또 다른 예이다.[1]

생체 내 장거리 화학신호 전달은 기계적 신호에 의해 조절된다. (Nature Materials, 2026. 1. 19). 이 논문은 피에조 단백질이라고 불리는 촉각 감지 채널을 통해, 뇌 발달이 어떻게 진행되는지를 설명하고 있다. 논문초록은 이렇게 쓰고 있었다 :

생체 내에서 뇌 연조직 부위의 경화(stiffening)는 피에조1 의존적 메커니즘을 통해 이소성 세마포린3A(Sema3A) 생성이 유도된다. 종합적으로, 이러한 연구 결과는 조직 역학(tissue mechanics)이 확산성 장거리 화학신호의 가용성을 국소적으로 조절하여, 기계적 신호로부터 멀리 떨어진 부위의 세포 기능에 영향을 미친다는 것을 보여준다.

두개골 속의 경이로움

신경학자들은 인간의 뇌를 우주에서 가장 복잡한 기계라고 설명하고 있다.[2] 그 이유 중 하나는 수억 달러 규모의 연구 프로젝트가 뇌의 860억 개의 뉴런(neurons), 약 850억 개의 기타 세포들, 그리고 100조 개 이상의 연결망을 완전히 매핑하는 데 실패했기 때문이다.[3]

이러한 "기타 세포"에는 신경세포보다 수가 훨씬 많고 필수적인, 구조적 지지, 절연(myelin, 미엘린), 대사 조절을 제공하는 비신경계 세포들인 신경아교세포(glial cells)들이 포함된다(그림 참조). 신경과학자들은 뇌의 기능이 세포의 구성보다 훨씬 더 복잡하다고 판단하고 있는데, 이는 아마도 뇌의 가장 큰 미스터리인 의식(consciousness)을 갖게 하기 때문이다.

핵심 과제는 원형질로 구성된 세포가 어떻게 우리로 하여금 생각, 아이디어, 기억, 그리고 심상(mental images)을 형성하는 능력을 가진 의식적인 존재가 될 수 있도록 하는지를 이해하는 것이다. 뇌가 이러한 기능을 어떻게 수행하는지는 아직 알려지지 않고 있다.

배아에서 뇌는 어떻게 발달하는가?

새로운 연구 결과에 따르면, 이제 신경학자들은 인간의 뇌가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 인식하게 되었다. 뇌가 성장하고 발달함에 따라 뉴런은 축삭(axons)이라고 불리는 긴 돌출부를 만들어 뇌의 다른 영역과 연결된다. 평균적으로 이러한 뉴런 각각은 수천 개의 다른 뉴런들과 연결되어 약 100조 개의 연결(connections)이 이루어진다.[4]

.신경세포(nerve cell)의 구조를 나타낸 그림으로, 그림 오른쪽에 축삭(axon)이 보인다. <From Wikimedia commons>

뇌의 상호 연결성을 설명하는 데 유용한 비유는 현대의 컴퓨터 칩(computer chip)이다. 이 칩은 정보를 처리하도록 설계된, 전기 신호를 관리하는 집적 회로로 구성된다. 뇌와 마찬가지로, 이 칩에는 스위치 역할, 논리, 메모리, 기억 처리 기능을 수행하는 수십억 개의 미세한 트랜지스터들이 포함되어 있다. 이러한 칩들은 컴퓨터, 스마트 TV, 심지어 자동차까지 작동시킨다. 그러나 컴퓨터의 회로 기판은 고도로 훈련된 전기 엔지니어가 설계하는 반면, 뇌의 "신경 회로"가 어떻게 설계되고 형성되었는지는 아직 대부분 알려지지 않고 있다.

과학자들은 이러한 생물학적 메커니즘의 측면을 이해하고는 있지만, 이러한 유도 시스템이 어떻게 함께 작동하는지는 아직 완전히 이해하지 못하고 있다. 바로 이 점에서 새로운 연구가 특히 중요하다. 과학자들은 최근 신경 발달을 유도하는 데 역할을 하는 이전에 알려지지 않았던 메커니즘인 피에조 단백질 시스템을 확인했다. 주로 화학적 신호에 의존하는 기존의 유도 시스템과는 달리, 피에조 단백질은 조직 내 압력(pressure)이나 늘어남(stretching)과 같은 기계적 힘에 반응한다. 이는 발달 중인 뉴런이 화학적 신호를 "따를" 뿐만 아니라, 정확한 연결을 형성하면서 물리적 환경을 "느낄" 수도 있음을 시사한다.[5]

물리학은 뇌세포 연결을 안내한다

뉴런의 성장은 목표 지점으로 뉴런을 안내하는 데 도움이 되는 화학적 신호에 의존하고 있다는 것은 잘 알려져 있다.[6] 그러나 새로운 연구에 따르면, 뉴런을 목적지로 안내하는 시스템은 이전에 생각했던 것보다 더욱 복잡하며, 뇌의 물리적 특성이 이러한 신호 전달 경로를 형성하는 데 도움이 된다는 것이 밝혀졌다.[7] 예를 들어, 조직의 물리적 특성은 피에조1(Piezo1) 이라는 힘 감지 단백질(force-sensing protein)을 통해 "안내 분자(guidance molecules)"의 생성을 유발할 수 있다. 이 단백질은 "기계적 힘을 감지할 뿐만 아니라, 뇌 조직의 구조를 유지하는 데에도 도움을 준다. 이 발견은 뇌의 물리적 환경과 뇌의 연결 구조 사이의 강력한 연관성을 보여준다."[8]

이번 발견은 뇌 발달에 대한 우리의 이해에 완전히 새로운 차원을 더해주고 있다. 이는 신경 회로(neural wiring)가 화학적 신호, 물리적 구조, 기계적 힘이 복합적으로 작용하여 형성될 수 있음을 시사한다. 이번 발견은 우리의 이해를 단순화하기는커녕, 뇌 형성 과정의 복잡성을 한층 더 심화시키며, 아직 밝혀지지 않은 부분이 얼마나 많은지를 보여준다.

그 영향력은 결코 작지 않다.

“피에조1은 뇌 조직 자체의 물리적 안정성에 영향을 미친다. 피에조1의 양이 감소하면 NCAM1 및 N-cadherin을 포함한 중요한 세포 접착 단백질의 수준이 떨어진다. 이러한 단백질들은 세포 간 접촉을 유지하는 데 중요하다. 즉, 세포를 서로 접착하는 것이다. 피에조1은 뉴런이 환경을 감지하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라, 환경을 구축하는 데도 도움을 준다.”[9]

뿐만 아니라,

“환경의 안정성은 차례로 화학적 영향을 미친다… 뇌의 기계적 환경은 단순한 배경이 아니라, 발달의 능동적인 지시자이며, 세포 기능을 직접적으로 조절할 뿐만 아니라, 화학적 환경을 조절함으로써 간접적으로도 조절한다. 이 연구는 초기 배아 발달에서 재생 및 질병에 이르기까지, 많은 과정들에 영향을 미치는 화학적 신호들에 대한 우리의 사고방식에 있어서 패러다임 전환을 가져올 수 있다.”[10]

이러한 복잡성 증가의 한 예로, 조직의 뻣뻣함(tissue stiffness)과 같은 물리적 요인이 세포 성장 행동에 영향을 미치는 것을 들 수 있다. 연구자들도 인정하고 있듯이... :

“이러한 기계적 신호들과 화학적 신호들 사이의 관계는 불분명한 상태로 남아 있다. 두 가지가 어떻게 상호 작용하는지 이해하는 것은 뇌와 같은 복잡한 조직이 발달 중에 어떻게 형성되는지를 설명하는 데 있어서 중요하다.”[11]

뇌의 초고도 복잡성이 하나씩 추가적으로 발견될 때마다, 이러한 통합 시스템이 어떻게 생겨났는지에 대한 의문은 더욱 커진다. 특히, 논문 자체나 관련 과학 보고서들에서 진화에 대한 언급이 없다는 점은 주목할 만한데, 연구 결과의 중요성을 고려할 때 이는 중요한 누락이다.

.신경세포의 구조를 보여주는 그림. <From Wikimedia commons)

요약

저자들에 따르면, 이 발견은 신경생물학에서 "패러다임 전환"을 가져올 정도로 중요한 발견이며, 교과서를 다시 써야 할 수도 있다는 것이다. 연구자들은 이 새롭게 확인된 시스템을 진화론적 관점에서 설명하려는 시도를 회피하고 있었다. 그들은 "뇌를 이해하는 데 있어 엄청난 진전이 있었음에도 불구하고, 뇌의 엄청난 복잡성 때문에 우리가 뇌의 구조를 완전히 이해하기에는 아직도 멀었고, 그 기능 방식을 완전히 이해하기에는 훨씬 더 멀어졌다"라고 쓰고 있었다.[12] 이러한 점을 고려할 때, 이제 무작위적 돌연변이와 자연선택에 의해서 유도된 진화 과정을 통해, 이러한 초고도 복잡성의 뇌가 어떻게 생겨났는지를 설명해보려는 진화론적 시도는 더욱 더 어려워졌다.

References

[1] Eva K. Pillai, et al. Long-range chemical signaling in vivo is regulated by mechanical signals. Nature Materials, 19 Jan 2026; DOI: 10.1038/s41563-025-02463-9.

[2] Dolan, B. (2007). Soul searching: A brief history of the mind/body debate in the neurosciences. Neurosurgical Focus, 23(1), 1–7. https://doi.org/10.3171/FOC-07/07/E2.

[3] Pang, Damian. 2023, The Staggering Complexity of the Human Brain. Why our brains are the most complex structures in the known universe. Psychology Today. September 2.

[4] Caruso, C. (2023, January 19). A new field of neuroscience aims to map connections in the brain. Harvard Medical School News & Research. https://hms.harvard.edu/news/new-field-neuroscience-aims-map-connections-brain.

[5] Eva K. Pillai, et al., Long-range chemical signaling in vivo is regulated by mechanical signals. Nature Materials, 2026; DOI: 10.1038/s41563-025-02463-9

[6] Pillat et al. 2026.

[7] Max Planck Institute for the Science of Light. “Scientists discover a hidden force that helps wire the brain.” ScienceDaily. ScienceDaily, 5 March 2026. <www.sciencedaily.com/releases/2026/03/260304184233.htm>.

[8] Max Planck Institute.

[9] Max Planck Institute

[10] Max Planck Institute

[11] Max Planck Institute.

[12] Pang, 2023.

*참조 : 인지지도와 뇌의 경이로운 복잡성

https://creation.kr/Human/?idx=15548660&bmode=view

인간의 뉴런에서 새로운 기능의 발견

https://creation.kr/Human/?idx=15464053&bmode=view

뇌는 하나씩 하나씩 점진적으로 진화될 수 없다 : 지능은 전체 뇌가 하나로 작동할 때 발현된다.

https://creation.kr/Human/?idx=170421450&bmode=view

신경세포 뉴런의 진화는 아직도 미스터리이다.