KIST 문혁준 연구팀, 국제 학술지 발표…"환각 증상 치료법 개발 기대" 말씀에 글쎄?

'옥외 티'에 의문의 토 달기...박사님 제거 개발 기대에 대한 강력한 의문표.

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다감각 VR을 통한 통제된 자기 환각 유도와 이에 따른 격자 세포 활성 관찰 모습 [한국과학기술연구원 제공]

우리 뇌 안에서 GPS(위치정보시스템)처럼 자신의 위치를 인지하는 기능을 수행하는 '격자 세포'(grid cell)가 실제 장소 이동 없이 유도된 환각에도 반응한다는 연구결과가 나왔다.

한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구센터 문혁준 박사 연구팀은 스위스 로잔연방공과대학 올라프 블랑케 교수 연구팀과 함께 다중감각 가상현실(VR)을 이용해 자기 위치 환각을 유도하고, 이로 인한 뇌 속 격자 세포 활성의 변화 관측에 성공했다고 14일 밝혔다.

사실상 AI에 동반한 가상현실 기계의 시대를 앞 두고 시대적 유의미 값을 갖는 연구의 결과치로 촉각이 곤두선 것에 더한 흥미까지 돋운다.

뇌 속 격자세포와 장소세포(place cell)는 우리가 특정 장소로 이동하는 동안 반응해 우리의 위치를 좌표 형태로 인식하고 공간 내 사건들을 기억하는 데 중요한 역할을 담당한다.

하지만 사람은 이른바 '유체이탈' (현상) 등과 같이 실재 '몸'은 물리적으로 이동하지 않았는데 자신이 몸이 있는 곳이 아닌 다른 곳에 있다고 인식하는 경우가 있다.

그동안은 (순수)인지적 위치 이동이 일어났을 때 뇌 속 격자세포와 위치세포가 어떻게 반응하는지는 연구하기가 어려웠다.

두개골을 열고 전극으로 격자·장소 세포의 활성을 측정하는 방법으로는 순수인지 과정의 인간 GPS 세포 활성에 관한 연구가 제한적일 수밖에 없고, 동물실험으로는 이 같은 인지를 유도하거나 확인하기 어렵기 때문이다.

문혁준 박사 연구팀은 순수인지적 환각에서 격자 세포의 활성을 관측하기 위해 자기공명영상(MRI)과 함께 사용할 수 있는 VR 기술과 다중감각 신체 신호 자극을 결합해 다양한 위치와 방향으로 자기 위치 변화 환각을 유도했다.

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뇌 내 내후각피질에서 관찰된 격자세포 활성 모습 [한국과학기술연구원 제공]

이 과정에서 측정된 MRI 신호를 통해 격자 세포의 변화를 분석했으며, 각 피험자의 환각 경험은 실험 후 질문지와 그들이 경험한 자기 위치를 확인할 수 있도록 고안된 행동 지표를 통해 확인했다.

그 결과, 연구팀은 환각에 의해 유도된 자기 위치에 대한 순수인지적 변화가 그에 상응하는 격자 세포의 활성을 일으킨다는 것을 증명했다.

이번 연구는 실제 '위치의 이동 없이' '다중 신체 감각 자극만으로' 자기 위치 환각과 격자 세포 활성을 유도할 수 있다는 사실을 처음으로 입증한 임상시험 결과라고 KIST는 전했다.

또 이번 연구로 인간 뇌 속 GPS 좌표가 신체의 물리적 위치뿐만 아니라 다양한 인지 활동과 경험에 따른 위치 정보에 반응한다는 것을 보여준 것으로 뇌 영상 분석을 통한 환각 증상의 객관적인 진단 가능성을 높였다고 설명했다.

KIST는 이번 연구 성과가 유체이탈 등의 환각 증상을 겪고 있는 환자들의 치료를 위한 표적을 제시해 새로운 치료법 개발에도 기여할 것으로 기대했다.

다만 KIST 연구의 전제는 유체이탈(현상)을 단순히 환각 증상으로 단정한 전제하에 그 치료법 개발을 목적으로 하고 있다는 것이다.

자기공명영상(MRI)과 함께 사용할 수 있는 VR 기술과 다중감각 신체 신호 자극을 결합한 방식으로 실험팀이 피실험자에게 직접 유도를 꾀하는 위치와 방향의 조건으로 유도한 자기 위치 변화의 환각 및 그 결과치로 이른 결론이라는 의미다. 물론 그 또한 실상 자극을 유도할 수 있고 유도한 결과치를 얻었다는 것을 전제로 하고 있다.

흔히 시각적 신호 자극 및 지각 인지에 대하여 쉽게 빛은 입자와 동시에 파동이라는 상대성 이론등으로 설명한다. 자극과 그 인지 사이에 전기적 신경 신호 변환에 대한 것 또한 기초적 사실 전제다. 시각, 청각, 후각, 촉각, 미각의 오감각의 결과는 자극 신호라는 물리적 작용에 대하여 인지작용이 더한 것으로, 그 과정의 물리적 작용 또한 빛과 같은 입자와 파동 운동이라는 모든 (자극) 운동과 에너지 대사(?)를 기초로 한다.

즉슨, 즉물에 대하여 단순하고 강한 자극 신호로서의 오감의 수신 및 대부분 그것에 집중된 인지 및 인식 결과와 그 반응치만으로 가능한 한 (정상적(?) 오감각 반응에 기반한) 대사의 기초로서 살아 가게 되는 것이 대부분이라는 뜻이다.

아이러닉한 것은, 이 번 실험과 같이 유도되는 환각을 위한 유도하려는 모든 다중감각의 신호 자극이라는 실험 차원의 전제는 그것만을 주고 그것만으로 실험한 결과치라는 것 또한 의미한다는 것이다.

눈을 감긴 채 진행되는 실험은 시각 자극의 신호는 배제한 실험 또한 뜻하며, 주어지는 자극이 시각 지각의 신경 또한 자극하더라도 따라서 그것은 '환각'으로 정의되는 전제 조건의 실험이 되는 것이다.

요는, 실험이 아닌 상태의 인간에게 모든 자극의 신호는 본래 입자와 파동으로 주어지는 것이나 특히 오감각에 강하게 반응하는 일반적으로 정상으로 분립되는 오감각에 닿는 신호의 자극들과 그 결과치의 반응치들로서 일상 생활을 살아가고 있어서가 이유일 뿐일 수도 있다는 차원이다. 역시 아이러닉하게도 그 또한 직접 오감각에 일반적 방식으로 주어지는 자극 신호나 그 반응의 결과치 외에는 배제된다는 것이며, 의도적으로 배제된 유도 실험의 결과치와는 다르게 더 강하지는 않아서등의 이유 때문일 수도 있다는 뜻이다.

일 예로 유체이탈 (현상)이 몸은 움직이지 않은 상태에서 인지 혹은 인식화하며 형성(?)된 결과로서의 '환각'일 수도 있는 반면, 몸은 움직이지 않았으나 '실재' 다양하게 신호 '자극'된 결과일 수도 있다는 것으로, 이 번 실험 결과의 '옥외 티'에 대하여, 다양한 신호 자극과 전기 신호 등과도 관련 입자와 파동의 상대성 역학, 양자 역학등의 관련 가설쯤으로 기재하며 의문을 제기해 두는 수준으로 글을 맺어두기로 한다.

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환각 유발에 의한 격자 세포 활성이 동일한 자기 위치 (Self-location) 변화를 일으키는 VR 이동 시에 관찰되는 격자세포 활성과 유의미한 정비례관계를 보이는 모습. [한국과학기술연구원 제공]

덧붙이자면 연구를 이끈 KIST의 문혁준 박사는, "1인칭 시점의 시각적 환경 단서의 변화에 의존해 왔던 기존 인간 격자 세포 연구와 달리 다중 신체 감각의 통합이라는 주요 연구 요소를 새롭게 제시했다"며 "다양한 정신질환이나 신경 질환으로 인한 환각 증상의 뇌 기능적 메커니즘 이해를 통해 해당 증상을 억제할 수 있는 신경 자극 치료를 개발하기 위한 후속 국제협력연구를 진행할 예정"이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 스위스 국립과학재단의 지원으로 수행됐으며 국제 학술지 'PNAS'에 3월 게재됐다.

류임현 기자