국제학술지 커렌트 바이올로지(Current Biology)에 게재

여름철이면 음식 주변을 맴도는 초파리를 잡으려다 실패한 경험이 누구나 있을 것이다. 이같이 초파리를 포함한 곤충들은 다가오는 물체를 정확하게 감지하고 재빠르게 회피하는 높은 시각 능력을 갖추고 있다. 하지만 그 짧은 순간에 초파리의 뇌에서 어떤 과정이 이루어지는지는 알려지지 않았다.

최근 한양대 바이오메디컬공학전공 김안모 교수 연구팀은 비행하는 노랑초파리 (Drosophila melanogaster)의 뇌에서 충돌이나 포식 위험을 감지하고 회피 비행을 유도하는 시각-운동 신경회로 메커니즘을 규명했다.

연구팀은 초파리의 시각에서 날개까지 직접 연결되어 빠른 반사행동을 만들어 내는 신경회로를 규명하였다. 특히, 특정 시각세포가 동물의 생존과 직결된 여러 종류의 위험 자극을 초기 시각 단계에서 통합하고, 초파리의 날개 움직임을 담당하는 운동계까지 다른 하나의 신경세포를 통해 신속하게 전달한다는 것을 밝혔다.

복잡한 시각 환경에서 위험 물체를 감지하여 회피하는 것은 사람을 포함한 포유류들도 효과적으로 수행하는 뇌 기능이다. 따라서 향후 곤충과 포유류 간의 비교 연구를 통해 시각 회피 행동을 담당하는 신경망 알고리즘의 일반적인 원리를 규명할 수 있을 것으로 기대된다.

김 교수는 “현재 드론과 같은 비행 물체의 자율충돌회피 기술에는 여러 한계가 있다. 본 연구를 통해 얻은 데이터를 기반으로 충돌 회피 알고리즘을 개발하고 이를 드론과 같은 공학 시스템에 응용하는 ‘초파리 신경계의 리버스 엔지니어링’을 구현한다면 기존의 여러 한계를 극복한 자율로봇을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.

본 연구는 그 학술적 우수성을 인정받아 생물학 분야 국제 학술지 「Current Biology, IF=10.9」에 1월 4일 게재됐다. 해당 논문은 김효선 한양대 박사과정 학생이 제1저자로 참여하고, 한양대 졸업생인 박하윤, 이주원 학생이 공동1저자로 참여했다.

김안모 교수

[그림1] 포식자에 대한 초파리의 회피 반응

[그림2] 회피 반응에 대한 시각-운동 신경회로 모식도