당신은 지금 무슨 생각을 하고 있으신가요? 


Facebook 화면

‘지금 무슨 생각을 하고 계신가요?’, 이것은 최근 들어 빠른 속도로 확산되고 있는 SNS인 Facebook에 접속 했을 때 가장 먼저 우리 눈에 들어오는 문구입니다. 이 짧은 한 마디를 통해서 우리는 타인의 생각을 알고 싶어 하는 인간의 본능을 다시 한 번 확인할 수 있습니다. 심리학이나 독심술, 거짓말 탐지기 등은 이러한 우리의 본능을 그대로 반영하고 있습니다.
 
상대의 생각에 대한 관심은 그것의 정수인 ‘뇌’로 고스란히 옮겨왔습니다. 특히 근래에 도입된 혁신적인 사진영상 기술은 ‘생각’과 ‘뇌’의 관계를 더욱 면밀히 해석할 수 있도록 해주었고, 이로서 두뇌연구는 혁명적인 전기를 마련하게 되었습니다. 이 사진 영상 기술은 사람의 뇌를 의식이 깨어 있는 상태에서 관찰할 수 있었기 때문에 뇌 연구자들을 단숨에 사로잡았습니다. 마침내 신경과학자들은 살아 있는 인간의 뇌를 직접 조사할 수 있게 되었고, 논쟁의 여지가 많은 동물 실험도 효과적으로 줄일 수 있었습니다. 

엑스레이(@Rev. Xanatos Satanicos Bombasticos (ClintJCL))

최신 기능 영상 기술인 fMRI와 PET는 우리의 뇌가 에너지를 무척 많이 소모한다는 ‘사실’을 이용합니다. 인간의 뇌는 몸 전체에서 작은 부분을 차지하지만 다른 어떤 기관보다도 더 높은 비율로 연료(산소와 포도당의 형태)를 소비합니다. 산소와 포도당은 수많은 혈관에 의해 뇌에서 왕성하게 활동하는 부위로 운반되는데, 이처럼 더 왕성하게 활동하는 부위일수록 연료의 소모량도 더 많아지며, 그곳으로 유입되는 혈류량도 많아집니다.

fMRI와 PET는 뇌의 어떤 부위가 특별히 활성화될 때 일어나는 혈류의 변화를 측정하기 때문에 모두 간접적인 방식입니다. 하지만 그럼에도 불구하고 각광을 받는 이유는 이것이 뇌의 특정 부위와 기능 사이의 관계를 실시간으로 관찰할 수 있는 유일한 방법이기 때문입니다.

뇌신호(@University of Maryland Press Releases)

PET(Positron Emission Tomography, 양전자 단층촬영법)뇌의 각 부분이 산소나 포도당을 얼마나 소비하는 지를 측정합니다. 피험자에게 의사는 방사능 표지가 붙은 산소나 포도당을 주사한 후, 방사능을 탐지할 수 있는 고리 모양의 감지기로 구성된 스캐너가 피험자의 머리를 에워싸게 됩니다. 감지기들이 방사능을 내뿜은 산소나 포도당이 뇌의 어떤 부위에 있는지를 탐지하면 이것이 컴퓨터 화면에 이미지로 구현되고, 가장 활동적인 영역의 색깔이 밝게 빛나게 됩니다. PET는 fMRI에 비해서 더 높은 시간 해상도를 보이지만 공간 해상도는 지극히 낮은 편이며, 미량이지만 방사능에 노출되어야한다는 침습성의 단점을 가지고 있습니다.

fMRI(functional Magnetic Resonance Imaging, 기능적 자기 공명 영상법)헤모글로빈이 방출하는 미세한 전기신호를 검출함으로써 산소의 농도를 측정합니다. 즉, 뇌의 어느 부위가 가장 신속하게 에너지를 사용하는가를 측정할 수 있는 기술로, PET에 비해서 높은 공간 해상도를 보이지만 시간해상도는 낮은 편입니다. 하지만 최근에는 7t 수준의 장비가 개발되어 뇌혈관을 손금 보듯이 관찰할 수 있게 되었으며, PET와의 융합도 이루어지고 있어 시간 해상도에서 나타나는 단점을 어느 정도 보완할 수 있을 것으로 보입니다.

fMRI(@Mr Gourmand)

사실 현재 과학 기술로 아바타 수준의 뇌파인식을 구현하는 것은 불가능합니다. 뿐만 아니라, ‘뇌과학의 함정’에서 저자가 말하듯 뇌영상 기법이 보여주는 단순한 상관관계로 뇌에서 어떤 일이 일어나는 지를 설명할 수 없다는 회의적인 입장이 많습니다. 하지만 SF영화의 한 장면은 미래 과학기술의 거울이며, 아직 불확실하고 밝혀지지 않은 부분이 많다는 것은 동시에 그 가능성이 무궁무진하다는 의미라고 생각합니다.

뇌과학은 영상기술의 등장과 함께 이전과는 비교할 수 없는 속도로 발전을 거듭하고 있습니다. 이미 뇌파를 통해서 문자를 입력하는 시스템이 개발되어있고, 일반 컴퓨터의 입력 수단으로 뇌파를 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한 뇌가 마지막 남은 미개척 분야로 여겨지면서 수많은 연구 인력과 자본이 투입되고 있습니다. 이러한 뇌과학 연구의 긍정적인 면은 우리의 상상력을 자극하기에 부족함이 없습니다.

20년 후, 대중들이 생각만으로 TV의 채널을 돌리고 휴대폰 문자 메시지를 작성하는 등 영화 속의 ‘터무니없음’이 현실이 되는 날을 기대해보며 이번 기사를 마무리 하겠습니다.

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 하 상 윤
이미지 | 플리커(www.flickr.com)

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