대학원 소식
인간의 의식적 지각에 대한 뇌영상학적 추가 증거 발견
2022.11.15 Views 348
인간의 의식적 지각에 대한 뇌영상학적 추가 증거 발견
뇌 신호의 반복적 순환 과정을 밝힌 뇌영상 논문
민병경 교수팀 연구결과 국제 저명 학술지 『NeuroImage』 게재
▲ 왼쪽부터 민병경 고려대 뇌공학과 교수(교신저자), 서지혜 고려대 뇌공학연구소 연구교수(공동1저자),
김대진 미국 인디애나 대학교 심리/뇌과학과 연구원(공동1저자)
뇌 신호의 반복적 순환 과정을 밝힌 뇌영상 논문
민병경 교수팀 연구결과 국제 저명 학술지 『NeuroImage』 게재
▲ 왼쪽부터 민병경 고려대 뇌공학과 교수(교신저자), 서지혜 고려대 뇌공학연구소 연구교수(공동1저자),
김대진 미국 인디애나 대학교 심리/뇌과학과 연구원(공동1저자)
뇌공학과 민병경 교수팀이 2020년도에 발표한 MEG(뇌자도: 뇌파의 자기적 성분) 연구 결과를 뒷받침하는, 인간의 의식적 지각이 뇌 속의 뇌라고 하는 시상(thalamus)의 억제 작용과 시상-피질(thalamo-cortical)의 위계성에 기반한 반복적 정보 처리에 의해서 일어난다는 점을 fMRI (기능적 자기 공명 영상: 인지 과제를 수행할 때에 일어나는 뇌 지역의 활동성 변화를 보여주는 영상) 연구 결과를 통해서 추가적으로 발표했다. 이 두 연구 모두 해당 뇌영상 분야 인용지수 1위인 국제 저명 학술지 『NeuroImage』 (인용지수: 7.4)에 발표됐고, 이번 fMRI 뇌영상 연구는 11월 10일 온라인 게재됐다.
민병경 교수는 교대로 빠르게 깜박이는 빨강색과 녹색을 본 피험자가 어느 순간에 이 두 가지 색의 혼합색인 주황색을 느낄 때의 뇌영상을 분석하여 인간의 의식적 지각을 연구하는 실험을 설계했다. 이 혼합색인 주황색은 피험자에게는 실제 보여주지 않은, 물리 세계에 존재하지 않는 색으로서, 인간 뇌의 정신 세계에서만 형성된 마음 속의 색깔이어서, 의식적 지각 연구를 가능하게 하는 흥미롭고 결정적인 실험 디자인으로 사용됐다.
민병경 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구는 고려대 뇌공학연구소 서지혜 연구교수와 미국 인디애나 대학 심리/뇌과학과의 김대진 박사가 공동1저자로 참여했다. 더욱이, 민병경 교수가 이미 10여년 전에 발표한 시상 중심의 인간의 의식에 대한 이론적 모형 가설을, 2020년 MEG 뇌자도 연구와 이번 fMRI 뇌영상 연구를 통해서, 인간의 뇌 신호를 연구하는 두 축인 뇌파 실험과 뇌영상 실험 양쪽 모두의 실험적 결과로 뒷받침했다는 측면에서 의의가 크다.
이번 fMRI 뇌영상 연구 결과에서는 시간적 신경동력학(temporal neurodynamics) 분석을 통해서, 물리적으로 존재하는 빨강/녹색에 대한 인식과 정신적 세계에서만 형성된 혼합색인 주황색 인지의 차이가 기초적인 정보 처리를 담당하는 시상-피질의 부분에서는 일어나지 않고, 고차적원인 정보 처리를 담당하는 시상-피질 부분에서 일어난다는 점을 추가적으로 발견했고, 이는 인간의 의식적 지각이 뇌의 고차원적인 신경망에서 발생하고, 나아가 뇌로 진행된 신호의 뇌 안에서의 반복적 순환(looping)이 의식적 지각의 중요한 속성임을 나타내 주는 결과이다.
의식에 대한 연구는 뇌와 마음 사이의 관계에서 오래된 핵심 난제이며, 인간의 인지 기능 중에 가장 고차원적인 기능으로, 세계적으로도 아직 그 신경생리학적 원리가 밝혀지지 않은 분야이다. 민병경 교수는 “인간 시상의 핵심적 억제 역할을 담당하는 시상망핵(TRN)은 사과껍질처럼 얇아서 현대의 뇌영상 기술로는 그 억제 작용을 증명하기가 쉽지 않은 난관을 극복하고 인간의 의식적 지각이 시상의 억제와 관련된다는 연이은 2개의 실험 결과로 시상망핵(TRN)이 인간의 의식적 지각에 중요한 역할을 한다는 것을 보여준 결과라 의미가 있고, 인간의 의식적 지각이 시상의 억제 작용과 관련되어 있다는 것을 뇌파(MEG)와 뇌영상(fMRI) 실험 모두에서 보여준 최초의 결과여서 의미가 크다고 할 수 있다”고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단 휴먼플러스 융합연구개발 과제로 진행됐다.
[ 연구 그림 설명 ]
(그림1) A. 독립색(빨강/녹색)과 혼합색(주황)의 의식적 지각에 있어서 뇌 정보의 흐름도 (VSN: 시각 정보 흐름 네트워크, DMN: 기본 모드 네트워크). 붉은 화살표로 표시된 신호 흐름이 독립색과 혼합색의 차이가 뚜렷한 시상-피질 부분. B. 시상과 피질의 독립색과 혼합색의 의식적 지각에 있어서 시간적 신경동력학 그래프 (파란선: 독립색, 주황선: 혼합색, 붉은 박스: 시상, 주황 박스: 시각 정보 흐름 네트워크, 녹색 박스: 기본 모드 네트워크)
(그림2) 깜박이는 자극을 느끼는 시간에 따른 시상-피질의 상관관계 그래프 (파란색: 독립색 지각, 붉은색: 혼합색 지각, 회색: 공통 지각). 자극후 1~3초에서는 혼합색과 독립색 지각에서 차이를 보이는데, 4~5초에서는 이 차이가 사라짐. 의식적 지각이 최적화된 자극후 2초에서 혼합색이 시상과 피질의 양의 상관관계를 뚜렷이 보임.
커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)
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