야호, 내가 마인크래프트에 들어가다니! 난 평범한 초파리가 아니야. 실제 신경이 연결된 지도를 바탕으로 움직이는 초파리 모델이지. 개발자들은 내 신경망을 다른 게임과 로봇에도 넣어 보고 있어. 내 겹눈 앞에 어떤 기상천외한 세상이 펼쳐질까?

▲Andre Karwath(W)

몸길이 2.5mm의 노랑초파리 수컷이에요.

▲HHMI Janelia / Male CNS Connectome

수컷 노랑초파리 중추신경계의 커넥톰이에요. 서로 다른 색으로 표시된 뉴런이 가득해요.

마인크래프트 속 네모난 초파리가 날개를 파닥이며 날아다녀요. 실제 초파리의 신경 연결 구조를 본떠 만든 신호가 초파리의 움직임을 정해요.

비결은 ‘커넥톰(Connectome)’이에요. 커넥톰은 신경계를 이루는 신경세포인 뉴런이 어떤 뉴런과 어떻게 연결돼 있는지 보여 주는 지도예요. 김안모 KAIST 교수는 “신경계가 서울이라면 커넥톰은 서울의 한 아파트 세대 안에서 방 하나하나가 어떤 통로로 이어지는지까지 보여 주는 정밀한 지도”라고 설명했어요.

초파리 커넥톰은 점점 더 정교해졌어요. 2020년에는 뇌 일부, 2024년에는 암컷의 뇌 전체, 2026년에는 수컷의 중추신경계까지 지도가 완성됐어요.

2026년 9월 3일 미국 자넬리아 하워드휴스의학연구소와 구글리서치 등 공동 연구팀은 수컷 노랑초파리의 중추신경계 뉴런 약 16만 6700개를 연결한 커넥톰을 국제 학술지 ‘셀’에 발표했어요. 중추신경계는 뇌와 배쪽신경다발로 이뤄져요. 배쪽신경다발은 몸에서 들어온 감각 정보를 처리하고 다리와 날개의 움직임을 조절해요.

연구팀은 중추신경계를 66조각으로 나눴어요. 조각 표면을 조금씩 깎으며 단면을 전자현미경으로 촬영했어요. 인공지능(AI)은 현미경이 촬영한 사진에서 뉴런과 뉴런끼리 신호를 주고받는 연결 부위인 ‘시냅스’를 찾아 구분했어요. AI가 잘못 구분한 부분은 사람이 확인하고 고쳐가며 커넥톰을 완성했어요.

배준환 KAIST 교수는 “고해상도 뇌 지도에서 나타나는 연결 규칙을 보면 각 신경의 기능을 예측할 수 있다”고 설명했어요.

김 교수는 “이전에는 초파리의 뇌 구조를 알기 위해 매번 염색하고 사진을 수없이 찍어야 했지만 커넥톰이 나온 뒤에는 클릭만으로 세세한 연결 구조를 알 수 있게 됐다”고 밝혔어요.

커넥톰이 공개되자 개발자들은 초파리의 신경망을 게임과 로봇에 연결하기 시작했어요. 

▲NeuroCraft Fly 데모 영상 캡처

마인크래프트 속 초파리 모델이 공격을 피해 날아가요.

프로젝트 1

마인크래프트 몹으로 변신

▲X @evnsnclr

 

에반 스미스 미국 조지아공대 대학원생은 마인크래프트속을 날아다니는 초파리 모델을 소셜 미디어 엑스(X)에 9월 5일 공개했어요. 게임 속 초파리는 실제 초파리의 신경 연결 구조를 바탕으로 계산한 신호에 따라 움직여요.  날개를 파닥이거나 플레이어의 공격을 피해 날아가기도  하지요. 스미스 대학원생은 초파리 모델을 활용한 마인크 래 프트 모드도 개발하고 있어요.

프로젝트 2

비트 맞춰 막대를 휘휘!

▲X @_lyraaaa_

 

X 이용자 라이라 씨는 ‘파리 뇌가 비트 세이버를 할 수 있다(the fly brain can play beat saber)’라는 글과 함께 영상을 9월 9일 X에 공개했어요. 비트 세이버는 음악에 맞 춰 날아오는 블록을 광선검처럼 생긴 막대로 베는 리듬 게임이에요. 영상 속 초파리는 앞다리에 형광 봉을 들고  리듬에 맞춰 팔을 번갈아 뻗어요. 게시물이 퍼지면서 ‘파리 뇌는 ○○을 할 수 있다’는 밈도 퍼졌어요.

프로젝트 3

오목판에서 한판 승부

▲그리샤 그바자비아

 

그리샤 그바자비아 조지아의 AI 엔지니어는 암컷 초파리 뇌 커넥톰으로 두 초파리 모델이 오목을 두는 프로그램을 9월 12일 공개했어요. 오목은 돌을 번갈아 놓아 가로, 세로, 대각선으로 5개를 잇는 게임이에요. 프로그램은 오 목판 정보를 신호로 바꿔 신경망에 보내고, 뉴런 활동으 로 다음 돌의 자리를 골라요. 그바자비아 엔지니어는 “초파리가 오목 규칙을 이해한 건 아니다”라고 강조했어요.

프로젝트 4

네 다리 로봇을 움직이다!

▲야차완

 

야차완 대한민국의 프리랜서 개발자는 수컷 초파리 커넥 톰을 네 다리가 달린 가상 로봇 ‘쇼키’와 연결했어요. 카메 라 영상은 시각 뉴런에, 다리 모터는 운동 뉴런에 연결했 지요. 먹이에 닿으면 보상 신호가 나오고 계속 움직이게  하자 쇼키는 점차 네 다리를 움직여 먹이에 다가갔어요.  야차완 개발자는 “생물의 뉴런이 다른 형태의 몸을 움직 이는 데도 활용될 가능성을 엿보았다”고 말했어요.

▲AI생성 이미지(Chat GPT)

기자도 챗GPT를 이용해 가상의 초파리가 먹이  를 찾는 프로그램을 만들어 봤어요. 화면에 먹 이가 나타나면 초파리는 양쪽 더듬이로 냄새를  비교해 더 강한 쪽으로 움직여요.

프로그램에는 2024년 공개된 암컷 초파리 뇌 커넥톰 ‘FlyWire FAFB v783’의 후각 뉴런 연 결 정보를 활용했어요. 커넥 톰만으로 실제 행동을 그대로  나타낼 수는 없어 냄새가 강 할수록 후각 뉴런이 활발해지  고 냄새가 더 강한 쪽으로 움 직이도록 규칙을 정했어요.

▲HHMI Janelia / Male CNS Connectome

뇌와 배쪽신경다발을  연결하는 수컷 노랑초파리  커넥톰이에요

개발자의 도전, 그저 장난처럼 보인다고? 배준환 KAIST 교수는 “초파리 커넥톰을 이용한 과학적 성과가 하나둘  공개되면서 대중의 관심도 커진 것 같다”며 “무모한 도 전에서 위대한 발견이 나오는 법”이라고 말했어. 과학자 가 밝혀낸 내 신경 지도가 개발자의 엉뚱한 상상과 만나  신나는 실험 놀이터가 된 거야!