뭔가 골똘히 생각을 하고있을 때 뇌에서 어떤 반응이 일어나고 있는 것일까?
미국 버클리 캘리포니아 대학의 연구팀은, 피질 뇌파 검사(ECoG)를 사용해, 간질 환자를 대상으로 한 연구에서 뇌내를 이동하는 생각을 지금까지 없을 정도로 상세하게 추적하는 데 성공했다.
이 결과, 전두엽 전피질이 다양한 영역 사이의 복잡한 상호 작용을 정리, 인지에서 행동에 이르기까지 교량 역할을 하고있는 것이 확인되었다.
- 피질 뇌파 검사(ECoG)를 사용하여 뉴런의 전기 활동을 기록
종래, 어떤 영역에서 다른 영역으로 전해지는 정보를 측정하는데에는, 뇌파 검사와 fMRI가 이용되고 있었다. 이것들은 피험자를 손상시키지 않아도 이용할 수 있지만, 그 해상도는 완전히 거리가 먼 대용품이었다.
그래서 연구팀은, 피질 뇌파 검사(ECoG)를 이용하여, 뉴런의 전기 활동을 기록했다. 이것은 수백 개의 작은 전극을 피질에 설치하고, 뇌파 검사의 공간 묘사와 fMRI 이상의 해상도를 얻는 방법이다.
- 뇌의 활동을 명확하게 기록
피질 뇌파 검사에는 일반적으로 권장되지 않는 위험이 있지만, 간질 수술은 이에 따라 환자의 뇌의 활동을 파악한다. 이번 연구는 이 찬스를 살려 여러 실험을 행한 것이다.
실험에서는, 16명의 각 피험자에게 자극을 듣고 반응하거나, 화면에 비치는 사람이나 동물의 이미지를 보거나, 혹은 어떤 행동을 취하는 등의 지시를 주고, 그 사이의 신경 활동을 측정했다.
이러한 지시는, 단어를 반복 등 간단한 것에서부터, 그 반대말을 생각하거나 보다 고급에 이르기까지 난이도도 다양했다.
또한 측정 영역도, 청각 자극을 해석하는 영역에서 전두 전 피질과 운동을 담당하는 피질까지 다양하고, 그 측정 정밀도는 순간이라고 할 만큼의 전기 활동을 파악할 수있는 정도였다.
- 전두 전 피질의 역할이 분명히
실험결과는 특히 놀라운 것은 아니었지만, 전두 전 피질의 지휘자 역할이 명호가하게 확인되었다.
입력이 꽤 한정적인 과제가 있었던 한편, 여러 위치에서의 신호를 취급하고 단어의 인지도를 조정하는 등 부하가 높은 작업도 있었다. 이것은 아마도 새로운 해답을 안내하기 위해, 기억을 찾고있는 것이라고 생각된다.
"전두 전 피질이 지휘자며, 여러가지 물건을 통합하여 최종 출력하고 있는 것으로 밝혀졌습니다"라고 캘리포니아 대학의 신경 과학자 로버트 나이트(Robert Knight) 의학 박사는 논평하고있다. 그것은 인지를 접착하려는 분위기의 것인 것이라고 한다.
- 자극에 대해 반응하는 속도와 피질 영역의 증가
전두 전 피질은 사고 과정의 대부분에서 활발한 그대로였다. 뇌의 멀티 태스킹 영역은 당연 할 것이다. 여기에서의 정보 전달이 원활 할수록 사람이 자극에 대해 반응하는 속도도 상승한다.
"fMRI의 연구에서는, 과제의 난이도가 올라갈수록, 뇌의 특히 전두 전 피질이 활발해질 것이라고 생각했습니다. 하지만, 그것은 신경이 열심히 발화하고 있기 때문이라기보다는 거기에 관여하는 피질 영역이 늘어나기 때문인것 같다"고 수석 저자 인 아우구스타 세스츄크(Avgusta Shestyuk) 씨는 설명하고 있다.
특히 놀라운 점은, 각 영역이 정확한 타이밍에 점화하고 있는 것이라고 한다. 자극에 대해 매우 빠른 단계에서 발화하는 영역도 있고, 행동을 취하기 위해 미리 준비되어 있는 부분이 있는 것 같다는 것을 알 수있다. 사람이 생각하기 전에 뭔가 말하는 것도, 이것이 이유일지도 모른다고 한다.
