뇌지도(brain atlas)는 뇌의 여러 영역과 뇌 세포의 유형, 그리고 그들의 연결을 표시한다. 해부학적 위치 정보뿐만 아니라 각 뇌 세포가 어떤 유전자를 발현하는지, 어떤 기능을 수행하는지, 다른 세포들과 어떻게 연결되어 있는지도 담고 있다.
인간의 대뇌피질 구조는 복잡하다. 연구용 인간 조직은 뇌 은행(brain bank)에서 공급된다. 기증되려면 사전 동의가 필요하다. 뇌 기증의 빈도는 다른 장기보다 훨씬 적다. 뇌 샘플의 대부분은 미국과 유럽에서 나온다. 어린이 뇌를 기증하는 경우는 매우 드물다. 신경발달 질환을 이해하려면 발달 중인 뇌를 연구해야 하는데 이를 위한 조직이 매우 부족한 것이다. 전 세계의 다양한 인구를 대표하는 샘플이 필요하다.
뇌지도 프로젝트는 이제 시작 단계이다. 현재의 뇌 지도들은 아직 초안이며, 앞으로 훨씬 더 상세하고 포괄적인 버전들이 나올 것이다. 기술의 발전, 특히 단일 세포 시퀀싱(single-cell sequencing)과 공간 전사체학(spatial transcriptomics) 같은 기법의 발전은 이전에는 불가능했던 수준의 해상도를 제공한다. 무엇보다 중요한 점은 전 세계의 연구팀들이 협력하여 더 완전한 인간 뇌 지도를 만들어가고 있다는 점이다. 유럽의 뇌 연구 프로젝트(European Brain ReseArch INfrastructureS, EBRAINS), 미국의 브레인이니셔티브(BRAIN Initiative), 일본의 브레인마인드(Brain/MINDS) 프로젝트 등이 대표적이다. 이들은 데이터를 공유하고 표준화된 방법론을 개발하여, 궁극적으로 통합된 전 지구적 뇌 지도를 만드는 것을 목표로 한다. 860억 개의 신경세포로 이루어진 우주, 인간의 뇌. 그 복잡성을 해독하는 여정은 아직 멀었지만, 우리는 이제 올바른 지도를 들고 그 길을 걷기 시작했다.
유럽의 뇌 연구 프로젝트(European Brain ReseArch INfrastructureS, EBRAINS)는 2025년「네이처」에 12개의 새로운 뇌 ‘초안’ 지도를 발표하였다. 인간, 비인간 영장류, 생쥐의 데이터를 포함한다. 뇌의 특정 시점 모습을 보여주는 것이 아니라, 세포가 시간에 따라 어떻게 분화하고 변화하며 때로는 오작동 하는지를 추적한 4차원 지도이다. 기존의 뇌 지도들이 주로 성인 뇌의 ‘스냅 샷'을 제공했다면, 새로운 지도는 뇌가 어떻게 발달하는지, 세포가 어떻게 분화하고 이동하며 변화하는지를 보여준다. 이를 궤적 지도(trajectory map)라고 부른다. 이는 다양한 시점의 스냅 샷들을 연결하여 변화의 지도를 만든 것이다. 가장 초기 세포 분열 단계부터 시작하여, 어떻게 하나의 미분화 세포(progenitor cell)가 특수화된 다양한 세포 유형으로 분화하는지를 보여준다.
2026년 사람의 뇌가 태어나서 노년기까지 어떻게 조직되고 변화하는지를 연속적으로 추적한 표준지도가 처음 만들어졌다. 뇌 발달과 노화에 관한 다양한 연구들을 하나의 통합된 틀 안에서 비교할 수 있게 됐다. 뇌 연결망 패턴은 세 가지 주요 축으로 요약할 수 있다. 기본 감각처리에서 언어, 사회와 인지 같은 고차원인지로 이어지는 축, 감각처리 영역을 구분하는 축, 주의조절과 기억과 표상기능을 구분하는 축이다. 뇌의 기능 조직이 자리 잡는 데 유전자가 중요한 역할을 한다. 어릴수록 유전적 요인이 뇌 기능 조직 형성에 강하게 작용한다. 나이 들수록 유전자의 영향이 줄어든다. 인생 초기에는 유전자가 설계도 역할을 하다가 이후에는 경험과 환경이 뇌 조직을 더 많이 결정짓는다는 의미이다. 뇌의 기능조직은 생애 전반에 걸쳐 시기마다 다른 속도와 방향으로 변화한다. 영·유아기에는 기본 감각을 처리하는 영역이 뇌 활동의 중심이다. 고차원 인지영역은 아직 갖추지 못한 상태다. 아동기와 청소년기를 거치며 고차원 인지 기능을 담당하는 영역들이 각자의 역할을 갖추며 서로 뚜렷하게 구분되고 약 19세에 그 뚜렷함이 정점에 달한다. 노년기에는 구분이 서서히 흐릿해지며 뇌 각 부위의 기능적 경계가 흐려진다. 감각처리 영역에서 고차원 인지영역으로 이어지는 뇌의 구조가 성인의 표준패턴에 가깝게 갖춰질수록 여러 인지영역이 좋다.
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10219-x