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2002년도 뇌연구촉진시행계획
분류 기술동향 > 생명과학 > 뇌과학
출처 biozine 조회 1369
자료발간일 2005-01-24 등록일 2000-05-01
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2002 년도 뇌연구촉진시행계획


Ⅰ. 개 요

 

1. 계획수립의 근거 및 경위

 

▶ 법적 근거

뇌연구촉진법 에 의하여 과학기술부장관은 관계중앙행정기관의 뇌연구 촉진을 위한 계획을 종합·조정한 후 뇌연구촉진심의회」의 심의를 거쳐「뇌연구촉진기본계획」을 수립 (동법 제5조)

관계중앙행정 기관의 장은「뇌연구촉진기본계획」의 시행을 위하여 매년「뇌연구촉진시행계획」을 수립(동법 제6조)

※관계중앙행정기관 : 교육인적자원부, 과 학기술부, 산업자원부

(동법 제2조제5호) 정보통신부, 보건복지부

▶ 주요 경위

▶ 1997. 9 뇌연구개발사업 기본 계획 수립

▶ 1998. 5 뇌연구촉진법 제정

▶ 1998.11 뇌연구촉진법 시행령 제정

▶ 1999. 7「뇌연구촉진기본계획 ('98∼2007)」최초수립

- 2000.2 「2000년도 뇌연구촉진시행계획」수립
- 2001.3 「2001년도 뇌연구촉진시행계획」수립

▶ 2001.12「뇌연구촉진기본계획 ('98∼2007)」수정

- 뇌연구 국제동향 및 우리 나라의 여건변화 등을 고려하여 사업목표, 단계별 목표, 추진전략등을 재검토하여 뇌연구촉진을 위한 국가 연구개발정책의 기본틀을 확립

2002년은「뇌연구촉진기본 계획」2단계(2001∼2003)의 2차년도의 해


2. 「뇌연구촉진기본계획」주요내용

▶ 기본목표



▶ 단계별 목표

제1단계

(1998-2000)

▶ 뇌연구의 핵심기초기술 확 보 및 인력 양성

- 뇌에 관한 기본적 이해 및 뇌정보처 리에 기반한 지능정보처리 기반기술 확립

제2단계

(2001-2003)

▶ 뇌연구 기반의 확장 및 응용 기반기술 확보

- 기초 기반기술의 심화 및 뇌질환 예방·치료기술 개발 연구 확산과 뇌 정보처리를 모방한 지능시스템 및 응용기술 확보

제3단계

(2004-2007)

▶ 뇌연구의 실세계 응 용 및 선진화

- 뇌질환 예방·치료제의 개발
- 뇌정보처리를 응용한 Digital Brain 구현


▶ 중점 연구개발 내용 및 핵심과제

분 야

중점 연구개발내용

핵심 연구개발 과제

뇌의 신경 생물학적 이 해

뇌기능연구를 위한 기반기 술개발

▶생체내 이미징: 신경조직의 나노 미터 단위 실시간 측정법 등

뇌기능 가소성 (Plasticity) 이해

▶학습과 기억의 신경생물학적 메 커니즘 규명 등

신경시스템 구조와 고등신 경시능 이해

▶감각-운동 조절 통합계의 생물학 적 분석 등

뇌 기능유전자 연구를 통한 뇌기능 향상 (Smart Brain)

▶뇌의 각 영역에서 발현되는 유전 자 발굴 및 기능 규명 등

뇌질환 예방 및 극복

뇌신경질환의 기전 규명 및 진단 연구

▶뇌신경질환의 병인기전 규명 연구
뇌신경질 환의 검색, 진단 기술 개발 등

신경세포 재생 및 기능 증 진

▶손상된 신경세포의 세포사 억제 기술 연구 등

뇌질환 예방 및 치료제 개 발

▶뇌신경질환 예방약 개발
▶뇌신경질환 치료기술 개발 등

신경줄기세포 연구

▶신경줄기세포의 분화 과정 연구

▶분화된 신경세포의 이식술 개발 등

뇌정보 처리 이해 및 응용

뇌신호 측정 및 분석기술 연구

▶뇌신호의 인지신경과학적 측정기 술 개발 등

뇌정보처리에 기반한 인공 시각 시스템 개발

▶인간시각계 신호처리 메카니즘 의 이해 및 모델링 연구 등

뇌정보처리에 기반한 인공 청각 시스템 개발

▶인간청각계 신호처리 메카니즘 의 이해 및 모델링 연구 등

뇌의 학습/기억/추론/언어 기능 이해 및 구현

▶학습/기억 유형별 정보처리 원리 규명 및 모델링 등

행동의 뇌정보처리적 이 해 및 구현

▶신경계의 통신 및 제어 기전
▶계획모형 및 구현 등

뇌기능 모방 멀티미디어 처리기술 개발 및 디지 털 브레인 개발

5감을 이용한 인간기능시스템(디지털 브레인) 개발 등
▶뇌기능 모듈 통합 기술 개발


▶ 뇌연구 추진체계

 

[ 기본 체계 ]

▶ 정부는 관련 부처간 협력을 통한 범부처적 뇌 연구촉진기본계획을 수립하며, 과학기술부가 이를 종합·조정

- 국가차원의 대형 신설과제들과 연계된 뇌연구개 발 지원체제 확립

뇌연구촉진심의회 뇌연구실무추진위 원회를 통하여 기본계획의 수립 등 주요 정책 심의

▶ 민간의 연구참여 여건이 성숙 될 것으로 예상되는 제3단계에 산ㅗ학ㅗ연의 뇌연구개발 연구망 운영 및 콘소시움을 구성

[ 부처별 역할 (뇌연구촉진법 제14조) ]

과학기술부

연구개발사업 주관 및 부처간 정책조정

▶기본계획의 수립과 시행계획 수 립의 지원 및 조정

▶뇌 관련 중형기반기술 및 산업화에 필 요한 중형/대형 핵심 원천기술의 개발

유용한 연구결과의 이용 및 보전을 위한 정보이용의 지원

보건복지부

뇌의약학 분야의 주관부처

▶보건·의료 등에 관련되는 뇌의약학 연구와 그 결과의 응 용기술 개발 및 산업화 촉진

교육인적자원부

학제간 교육프로그램 신설 및 지원을 통한 뇌연구 분야의 전문인력 양성

▶뇌과학 기초분야의 다양 한 연구지원

산업자원부

뇌연구 결과를 생산 및 산업공정에 효율적으로 응 용하위한 응용기술의 개발 및 산업화 촉진

정보통신부

▶뇌연구 결과의 정보·통신분야에 의 응용기술 개발

산업화 촉진


투자계획

▶ 10년간('98∼2007) 총 4,106 억원 투자 예정

- 과학기술부 등 5개 관계부처 : 2,986억원
- 민간 : 1,120억원

 

[ 단계별·부처별 투자계획 ]

(단위 : 억원)

구 분

1단계 실적
(1998-2000)

2단계 계획
(2001-2003)

3단계 계획
(2004-2007)

합 계

과학기술부

185*

400

615

1,200

보건복지부

55

208

602

865

교육인적 자원부

53

110

179

342

산업자원부

37

100

173

310

정보통신부

87

90

92

269

정부 계

417

908

1,661

2,986

민간 계

19

248

853

1,120

합 계

436

1,156

2,514

4,106

* 과학기술부 1단계 투자실적은 중점국가연구개발사업의 실적임.

Ⅱ. 뇌연구 동향

 

1. 국가별 연구동향

 

▶ 미 국

 

▶ 국립보건원(NIH)은 1990년 1월 의회가 선언한「Decade of the Brain」을 실천하기 위해 뇌연구에 대규모 연구비 투자

연 도

1999년도

2000년도

2001년도

투자액

31억불

32억불

34억불

- 인간두뇌연구프로젝트(Human Brain Project)를 추진중이며 국립신경과학연구 소 신축중
- 국립신경질환 및 뇌졸중 연구소 (NINDS)에서는 새천년을 위한 신경과학 (Neuroscience at the New Millennium)이라는 연구계획 실행안(인지 및 행동연구 등)을 발표(2000. 5)
- 국립정신건강연구소(NIMH)에서는 BMAP(Brain Molecular Anatomy Project)으로 중추신경계 유전자의 DNA칩 개발 등 분자신경생물학과 생물정보학의 학제간 연구에 착수
- 뇌기능영상을 위한 학제적 연구를 지원하기 위해 National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering(NIBIB) 신설(2001.4)

과학재단(NSF)의 2001년도 주요 예산증액 4개 항목에 과학과 관련된 인지추론 모듈이 포함
- NIH와 공동으로 신경과학과 정보과학의 융합인 계산신경과학(Computational Neuroscience) 연구사업 시작(2001.11)

민간부분에서도 관련 연구를 적극 추진중
- MIT가 뇌연구를 위해 향후 20년간 350만불의 기부약정 체결(2000. 2), 바이오 벤처에서 신경과학 기술개발과 신경질환치료제 개발 참여 등

▶ 일 본

 

문부과학성은 이화학연구소 소속 뇌과학종합연구 소에 매년 약 100억 엔을 투자하여 뇌의 이해ㅗ보호ㅗ창조를 추진

연 도

1999년도

2000년도

2001년도

투자액

88억엔

112억엔

118억엔

- 뇌의 창조 분야에 뇌기반 계산구조 연구그룹과 뇌기능 지능시스템 응용 연구그룹 신설(2000. 7)

▶ 민간기업들은 뇌신경질환 치료제 개발, 인공지능을 활용한 로봇개발 및 신경회로망칩의 개발 등에 적극적 투자
-「에자이사」는 치매치료제를 개발하여 시판중
- 「소니」와「마쓰시 타」는 보고, 듣고, 말하는 애완물(AIBO)과 환자 및 노약자 간호 로봇(타파미) 개발
-「히타치」,「마쓰시타」는 수 만개의 시냅스를 연결한 정도의 Neural Network VLSI 개발

 

▶ 유 럽

 

유럽공동체(EU)도 미국의「Decade of the Brain」에 자극받아 1991년「European Decade of the Brain」선언
▶ 뇌연구와 분자생물학연구가 주요 연구분야인 인간프론티어과학프로그램 (Human Frontier Science Program)에 G7 국가들 적극 참여
영국은 MRC(Medical Research Council), 프랑스는 INSERUM, 독일은 Max-Planck Institute를 통하여 신경과학 연구에 집중 투자
스위는 Zurich 대학에 Institute of Neuroinformatics(INI) 설립
네덜란드는 Nijmegen Institute for Cognition and Information에서 시각정보처리의 심리학적, 신경생물학적 원리 규 명 연구

 

▶ 국제협력

 

[ OECD 세계과학포럼(Global Science Forum) ]

▶ 신경정보학 (Neuroinformatics) Working Group 발족
- 미국, EC, 일본, 한국 등 19개국 참여
- 2000년부터 7차례 회의를 개최하였으며, 2002년 4월에 최종보고서 제출 예정

신경과학과 정보과학의 결합 및 범세계적인 신경 정보 데이터베이스 의 구축을 제안

[ 기타 국제협력 ]

일본 RIKEN 뇌연구소(BSI)와 우리 나라의 뇌과학연구센터 및 뇌의약학연구센터 간의 협력각서 교환 (1999.10.6)
- 공동 워크겼, 인력교류 및 공동연구 추진
- 2001년부터는 한·일·중 3국 공동워크샵으로 확대 ▶ 한·미 공동워크샵 개최(1999, 서울; 2000, 대전)

▶ 아시아-태평양 국제신경과학 회 개최(1999, 서울)

제1차 fMRI 국제공동 워크샵 개최(2001, 대전) 및 뇌기능을 주제로 한·독 국제심포지움 공동개최(2001, 독일)

스위스 신경정보학연구소(Institute of Neuroinformatics)와 우리나라 뇌과학연구센터간 공동연구를 위한 협력각서 교환(2001.5)

아시아-오세아니아 신경과학회(FAONS) 개최예정(2002, 서울)

2. 분야별 연구동향

 

▶ 「뇌의 신경생물학적 이해」분야

 

▶ 뇌과학분야에서 2000년도 노벨 생리의학상 수상
- 신경세포에서 신호전달의 분자적 원리를 규명한 알비드 칼슨, 폴 그린가드, 에릭 칸델이 수상함.

▶ 뇌 신경발생과 신경가소성의 심층적 이해 증진
-뇌실 주변의 줄기세포가 성인 뇌에서도 계속 분열하여 신경세포를 만들어내는 것이 밝혀지면서 신경세포 이식술의 개발 가능성이 제고 (Nature, Science)
-신경축색돌기의 재생에 중요한 유전자인 Nogo의 수용체 발견 (Nature, 2001)
- 해마의 장기기억 모델인 LTP 형성에 필요한 과정인 전사, 번역과 연관되는 물질 파악을 위한 노력이 가중되고 있으며 LTP에서 시냅스 수의 증가가 in vitro에서 확인 (Science, 2001)

신경발생, 분화, 가소성 연구 등에 DNA chip, 단 백질 chip, time- lapse microscope 등 첨단기자재가 활발히 사용되는 추세

▶ 신경신호전달의 분자적 기작 규명
- Alpha-adrenergic receptor와 L-type calcium channel이 서로 상호작용과 신호전달을 조절할 수 있는 kinase와 phosphatase와 함께 복합체를 이루고 있음을 증명 (Science, 2001)
- 신경세포 활동전위의 생성경위와 이온 선택성에 대한 분자 기전이 확인되어 분자수준에서 이온채널 기능 제어에 의한 중추신경 유전병의 원인규명과 치료 가능성 제시 (Nature, 2001)

▶ 일단의 영국과학자들은 언어 장애를 나타내는 환자의 유전자분석 결과, 인간의 말과 언어에 중요한 유전자 FOXP2를 발견 (Nature, 2001)

 

▶ [뇌정보처리 이해 및 응용] 분야

 

MIT Technology Review (2001년 1,2월호)에서 선정한 경제와 인간 사회에 큰 영향을 주는 10대 부상기술 중 4개가 뇌공학에 관련
- 뇌와 기계의 인터페이스
- 생체정보(Biometrics; 얼굴인식, 음성인식 등)
- 자연어처리(인지추론의 한 분야)
- 자료탐색(Data Mining; 인지추론의 한 분야)

▶ 뇌기능을 응용한 초기형 인간기능 시스템 출현
- 미국·일본 등은 가정용 경비로봇, 서비스로봇, 애완용 로봇 등의 초기 모델을 개발·시판

▶ 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 발달
-병렬 뇌신경활성도 측정기술이 발달함에 따라 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 급속도로 발전하여, 원숭이 뇌에 전선을 연결하여 로봇팔 구동에 성공(Nature, 2000)

▶ 고등인지기능에 관한 신경생물학적 해석 증진
-fMRI(뇌기능자기공명영상장치)를 이용하여 시각계에서 특정한 방향성분에 반응하는 작은 세포들의 집단(subcolumn)을 발견 (Nature Neuroscience, 2000)
-보는 것과 생각하는 것이 동일한 뇌작용임을 확인하고, 사람의 생각 현상을 fMRI를 이용해서 파악(Journal of Cognitive Neuroscience, 2001)

▶ 국내에서도 신경회로망 기법을 도입한 상품의 출현
-「푸른기술」의 위조지폐감식기,「한국 엑시스」의 음성인식 기능 장난감, 필기체 문자인식 시스템을 이용한 금융기관의 전표 자동처리기 등
- 인간청각모델을 응용한 잡음에 강한 음성인식 칩 기업화(2000)

 

▶ [뇌질환 예방 및 극복] 분야

 

▶ 뇌질환 관련 유전자에 관한 연구가 활발히 진행
- 주요 퇴행성 질환인 알츠하이머병, 헌팅턴병, 파킨슨씨병, 소뇌실조 등의 원인 유전자가 속속 규명
- 최근에는 Human Genome Project의 결과로 간질, 알츠하이머병, 다운증후군의 발병에 깊은 관련이 있는 21번 염색체의 염기서열이 완전히 밝혀짐에 따라 뇌 특이 유전자의 기능연구가 본격화
- 미국의 스템셀스사는 인간 뇌의 줄기세포를 쥐에서 배양하는 방법을 개발(2001)

▶ 뇌질환 치료제 개발
- 미국 노바티스사, 일본 에자이사, 벨기에 얀센 등은 신경세포간 교신에 중요한 화학물질을 조절하여 알츠하이머병 환자의 인식기능저하를 감소시키는 치매 치료제를 개발 하여 시판
- 여성호르몬인 에스트로겐이 파킨스씨병 예방 효과가 있음을 확인 (Journal of Neuroscience, 2000)

▶ 국내에서도 뇌의약학분야 연구개발 성과 대두
- 생약성분으로부터 치매를 비롯한 퇴행성 뇌질환의 치료제 개발 및 임상시험 (제일약품)
- 허혈성 뇌손상 메카니즘을 규명하여 명한 해외학술지인 Science에 발표
- 인간과 동일한 치매증세를 보이는 실험쥐를 세계최초로 개발(식품의약품안전청, 2002)


Ⅲ. 2002년도 뇌연구촉 진시행계획

 

1. 중점 추진방향

 

▶ 주요 연구사업의 안정적 추진기반 마련

 

중점국가연구개발사업이 2002년에 종료되므 로, 그간 동 사업으 로 추진해 온 뇌연구 관련 단위사업들을 국책연구개발사업으로 이관하여 안정적 사업추진 기반 마련 (뇌신경생물학연구사 업·뇌신경정보학연 구사업·뇌의약학연구사업)

 

▶ 사업간 역할분담 및 연계체제 강화

 

▶ 사업간 역할분담 및 차별화
- 국책연구개발사업 등 사업단 사업 : 장기적 계획으로 추진하고사업단별 구체적·정량적 목표를 설정하여 목표지향적으로 운영
-기타 창의·기초과학 등 : 뇌과학 핵심요소기술개발 등을 위해 과제별로 목표를 탄력적으로 설정하여 자유롭게 추진

▶ 연구자간 및 연구팀간 기술정보교류 활성화
- 뇌과학자·뇌의약학자·뇌공학자간 정보교류를 통한 시너지 효과 극대화를 위해 (가칭)「뇌연구협의회」구성 및「뇌연구 허브 홈페이지」구축 추진

 

▶ 뇌연구의 장기·대형 사업화 타당성 검토

 

▶「뇌연구촉진기본계획」을 체계적·효율적으로 추진하기 위해 21세기 프론티어사업 등의 장기·대형사업으로 추진하는 방안에 대한 타당성 검토
- 산발적으로 수행되고 있는 뇌연구를 목표지향적으로 재구성하여 21세기 프론티어사업 후보사업 발굴

2. 투자계획(총괄표)


(단위 : 백만원)

관계부처

사 업 명

사업기간

2001실적

2002계획

과학기술부

▶뇌신경생물학연구사업 *

▶뇌신경정보학연구사업 *

▶뇌의약학연구사업 *

▶SRC사업 중 일부

▶목적기초연구사업 중 일부

▶창의적연구진흥사업 중 일부

▶국가지정연구실사업 중 일부

'98∼ 2007

'98∼ 2007

'98∼ 2007

'89∼계속

'78∼계속

'97∼계속

'99∼계속

2,295

2,581

850

908

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