뇌신호 통해 의식'무의식 상태 정보흐름 규명

포스텍'한국과학기술원 연구팀

의식과 무의식 사이를 넘나든다는 내용의 영화 '인셉션'이 현실에서도 가능할까?

포스텍 김승환(사진) 물리학과 교수와 한국과학기술원(KIST) 신경과학센터 최지현 박사의 공동 연구팀은 최근 뇌 신호를 통해 의식의 상태를 정의하고 의식에서 무의식으로 전환될 때 일어나는 임계전이 현상(물질의 상태가 변화할 때 경계지점에서 큰 요동이 발생하는 현상)을 규명해 내는 데 성공했다. 의식을 잃거나 찾을 때 뇌는 큰 요동을 보이며 바뀌는 임계전이 현상을 보이는데, 이때 의식과 무의식이 공존하는 것을 연구팀이 밝혀냈다.

특히 이 연구는 의식을 잃은 것에서 보이는 뇌에서 부분적으로 깨어 있는 뇌 부위가 있고, 반대로 의식이 있는 뇌에서도 부분적으로 활동이 정지된 뇌 부위가 있다는 사실을 밝힌 최초의 결과로 학계의 큰 이목을 끌고 있다.

연구팀은 걷고 있는 쥐에 마취제를 주사한 뒤 운동과 촉각에 관련된 신호를 대뇌피질과 시상회로에서 보내고 나서 뉴런이 정보전달을 하지 못했을 때 발생하는 특정한 뇌파를 측정해 이번 연구결과를 이끌어냈다. 연구팀은 통계물리학적 연구방법을 신경과학에 적용, 뉴런이 정보전달을 하지 못하는 상태를 변수로 놓고 의식과 무의식 과정을 설명했다.

이번 연구는 의식과 무의식을 정확하게 판별해낼 수 있는 '대리표지자' 개발에도 활용되는 것은 물론이고 의식과 무의식 상태의 정보 흐름 구조 규명에도 크게 이바지할 것으로 기대를 모은다. 특히 의료계는 뇌사에 빠진 환자의 상태를 더욱 명확하게 판단하거나 마취로 말미암은 의료사고를 크게 줄일 수 있는 기초연구 결과로 받아들이고 있다.