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신경 다이나믹스와 지능의 창조적 발생

전문가 제언: ○ 현대과학이 발달하였으나 인간의 인지기능(언어, 기억, 연산 등)과 행동을 좌우하는 뇌기능을 해명할 뇌과학은 인류 최대의 미개척분야로 주요 선진국에서 집중적으로 연구하고 있다. 뇌과학은 미래 선진국형 연구 분야로 국내에서도 정부가 지원하는 중요한 관심분야로 대두되고 있다.

○ 뇌에는 수억개의 신경세포가 있어 서로 연결되고 청각과 시각의 정보처리를 하고 있다. 이들 신경세포가 외부자극에 의해 활성화되고 있는 동안 신경세포에는 이온전류가 흐르고 두피 상의 각 점은 전위를 갖게 된다. 이때 두피의 두 전극 사이에 생긴 미소전위차(수십～수백μV)를 뇌파계(EEG, Electroencephalography)로 측정한다.

○ 최근에 기능적 뇌 영상기술이 발달하면서 생체 내에서 직접적으로 뇌신경망의 구성과 그 역동상태를 관찰하는 연구가 활발히 수행되고 있다. 기능적 뇌 영상기술에는 PET, SPECT 및 기능적 자기공명영상(fMRI, functional magnetic resonance imaging) 등이 있다. fMRI는 BOLD(blood oxygenation level dependent) 방법을 이용하여 뇌의 활성화부분을 영상화하는 것으로 뇌의 한 영역에서 신경활성화 후 나타나는 국소의 혈역동학적 변화에 기초를 두고 있다.

○ 여기서는 신경계의 기본단위인 뉴런(neuron)을 신경의 진동자로 보고, 뇌 속에서 신경 진동자의 위상동기에 의한 신경 네트워크의 동적형성을 진동자 다이나믹스(dynamics)로 설명코자 하였다. 최근 뇌파와 fMRI의 동시계측기술에 관한 해설과 함께 일본 교토대학 H. Mizuhara 그룹에서 뇌파와 fMRI의 동시계측기술을 사용하여 수행한 인지과제 수행 중의 국소와 대역에서 위상동기에 관련된 피질 네트워크에 관한 연구를 소개하였다.

○ 앞으로 θ파와 γ파와 같은 다른 주파수 간의 동기현상을 포함한 신경 진동자의 위상동기에 의한 동적인 기능 네트워크 형성의 연구를 확대해 나가고, 새로운 접근법에 의해 유연한 지능의 창조적 발상원리 해명이 이루어질 것을 기대해본다.

저자: H. Mizuhara
자료유형: 학술정보