의식과 무의식 사이 알아내는 기술, 국내 연구진이 개발

의식에서 무의식으로 전환될 때 일어난 임계전이현상 규명 성공

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의식과 무의식 사이를 알아내는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

포스텍 물리학과 김승화 교수와 한국과학기술연구원 신경과학센터 최지현 박사 공동연구팀은 생체 뇌신호로 의식 상태를 정의하고 의식에서 무의식으로 전환될 때 일어나는 임계전이현상을 규명하는 데 성공했다.

임계전이현상(Critical Transitions)이란 물질의 상태가 변화하는 과정에서 한 상태와 다른 상태 사이의 경계 지점에서 큰 요동이 발생하는 현상을 말한다. 이 과정 중에는 외부 자극에도 크게 다른 반응이 결과로 나타날 수 있다. 

이번 연구는 의식을 잃은 것으로 보이더라도 뇌 일부가 깨어 있고, 의식이 있는 것처럼 보이더라도 뇌 일부분은 활동을 정지했을 수 있다는 대뇌피질 시상회로 내에서 밝힌 최초의 연구로 평가받고 있다.

연구팀은 의식과 무의식의 과정을 설명하기 위해 통계물리학적 방법을 신경과학에 적용, 뉴런이 정보전달을 하지 못하는 상태를 변수로 만들었다. 걷고 있는 쥐에게 마취제를 주사한 연구팀은 특정 뇌파를 추적했다. 운동과 촉각인지에 관련된 신호를 대뇌피질과 시상회로에서 측쟁, 뉴런이 정보를 전달하지 못할 때 발생하는 뇌파였다.

그 결과, 의식을 잃거나 찾을 때 뇌 상태가 급작스레 변하지 않고 두 상태 사이에서 큰 요동을 치는 임계전이현상을 발견할 수 있었다. 이 변화는 지성계에서 일어나는 것처럼 변화 과정에 따라 서로 다른 경로를 따르며 이 과정에서 의식과 무의식 상태가 공존하는 현상이 일어난다는 것을 확인했다.

포스텍 관계자는 “이번 실험이 의식과 무의식을 정확하게 판별할 수 있는 ‘대리표지자(surrogate biomarker)' 개발에 활용되는 것은 물론, 의식과 무의식 상태 정보 흐름 구조 규명에 이바지할 것”이라고 밝혔다. 

포스텍 대학 측이 18일 발표한 이번 연구결과는 미국 공공과학도서관 온라인학술지인 플로스원(PLoS One)에 게재되었다.

글. 김효정 기자 manacula@brainworld.com

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댓글수 (1)
  • 전덕만 2014-03-12 오후 03:52:02 댓글쓰기
    의식을 잃거나 찾을 때 뇌 상태가 급작스레 변하지 않고 두 상태 사이에서 큰 요동을 치는 임계전이현상을 발견할 수 있었다. 이 변화는 지성계에서 일어나는 것처럼 변화 과정에 따라 서로 다른 경로를 따르며 이 과정에서 의식과 무의식 상태가 공존하는 현상이 일어난다는 것을 확인했다.^^
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