<브렉트로닉의 책' 貪(탐)>

임창환-뇌를바꾼공학 공학을바꾼뇌 2번째

이 글은 한양대학교 임창환 교수님의 뇌를 바꾼 공학, 공학을 바꾼 뇌 책을 참고하였습니다.

<출처 : The Huffington Post - Van Winkle's (2015/06/25)>

 우리는 잠을 자면 꿈을 꿀 때가 있다. 매일 꿈을 꾸는 사람도 있고, 간혹 꾸는 사람도 있고 아예 꿈을 꾸지 않는 사람도 있다. 꿈은 어떤 활동일까? 학자들간의 일치된 견해는 없지만 대부분 신경과학자는 꿈을 뇌의 자발적인 신경 활동의 부산물에 불과하다고 믿는다. 실제 낮에 일어난 일들과 본인이 관심이 있던 일들이 꿈의 내용에 영향을 미친다는 것이다. 약간 깊게 들어가보면 REM 수면 동안 전뇌는 뇌간이 발생시킨 신경활동들을 기억에 저장된 정보와 통합시킨다는 활성화-합성 가설이 있다. 수험생들이 잠을 일정시간 꾸준히 자야하는 이유와 같다. 우리가 공부를 하거나 암기를 하고 수면을 하면 기억들이 합성이 되어 기억이 잘 나는 이유와 같다. 하지만 우리는 보통 꿈을 꾸고 일어나면 기억을 잘 하지 못한다. 일어나자마자 기억은 나지만 시간이 지나면 어떤 꿈을 꾸었는지 기억이 잘 나지 않기 때문이다. 

 필자는 어렸을 때, 쥬라기공원 영화를 보면 그 날 저녁에 공룡이 나오는 꿈을 꾸었다. 어찌나 무서웠던지 공룡이 쫓아오는 꿈을 아직도 잊을 수는 없었다. 그런 충격적인 꿈들을 빼면 다른 꿈들은 잘 기억나지 않는다. 

 하지만 이런 것들을 기록할 수 있다면? 잘 기억나지 않는 꿈을 기록하여 꿈을 볼 수 있다면 어떨까? 한양대학교 임창환 교수님의 책 뇌를바꾼공학,공학을바꾼뇌에서는 <드림레코더>에 대한 내용을 한 챕터로 풀고 있다. 드림레코더에 대해 간단히 알아보자.

<출처 : Newsweek 한국판 - 뇌파로 마음을 읽는다. (2016.04.11) , 벳시 아이작슨 뉴스위크 기자>

영화 매트릭스에서 주인공 네로는 기계가 만든 가상현실 세계에서 살던 중 모피어스에 의해 현실로 돌아와 자신이 가상현실 매트릭스에 있었다는 것을 깨닫는다. 어떻게 우리는 가상현실에서 감각을 느끼며 인지할 수 있을까? 이는 사람이 생각하는 것을 뇌에서 부터 읽어내는 기술 혹은 역으로 뇌에 여러 신호를 입력하여 그 생각을 하게 끔 하는 기술들이 있을 것이다. 뇌에서 부터 생각을 읽어내고 싶어 하는 공학자들이 심전도로 부터 응용하여 뇌파를 측정하기 시작했다. 두피 위에서 측정하는 뇌파는 실제 뇌의 활동을 잘 측정하지는 못한다. 정확한 측정을 하기 위해서는 대뇌피질에 직접 전극을 꽂아 측정하는 것이 더 정확한 뇌파 측정법이다. 하지만 대뇌 피질에 전극을 꼽게 되면 상처가 난 뇌가 아물면서 전극이 읽는 뇌파 신호가 왜곡이 일어나고 잘 측정이 안되는 경우가 있으며, 발작이 일어날 경우가 있기 때문에 뇌공학자들이 어려움을 겪었다. 하지만 그 중 아직까지 신호를 깔끔하게 보내는 피험자가 있는데 그 사람은 2007년에 전극을 이식받은 58세 여성 사지마비환자 케이시 허친슨(Cathy Hutchinson)이다. 허친슨 부인은 2012년 뇌공학 역사에 길이 남을 새로운 도전을 하였는데, 허친슨 부인의 뇌와 연결된 로봇팔을 움직여 물건을 직접 집어 올리고 자신에게 가져오는 도전이었다. 결과는 완벽한 성공! 허친슨 부인은 누구의 도움 없이 스스로의 생각으로 커피를 집어 마시는데 성공했다. 사지마비가 온 후로 결코 할 수 없었던 일을 뇌공학의 도움으로 한 것이다. 

 

 뇌파에 이후 fMRI라는 기능적 자기공명영상을 이용하여 뇌의 활동을 보는 기술이 등장했다. 이 기술은 뇌의 혈류량의 변화를 관측하는 것인데 뇌의 활동이 있는 곳에 산소를 가지고 있는 헤모글로빈이 더 많이 몰리는 현상을 응용하여 관측하는 것이다. 이 측정법은 시간의 해상도가 가장 높은 뇌파 보다 떨어지지만 영상의 해상도는 높다. 또한 직접 전극을 꼽아 측정하는 방법보다 영상의 해상도가 낮지만 머리 외부에서 측정할 수 있다는 장점이 있다. 2013년 ATR 연구팀은 실제 fMRI를 이용하여 꿈을 읽으려는 시도를 하였다. 피험자들에게 잠 자기 전 여러 사진을 보게 끔 하고 그들이 꿈을 꾸기 시작하는 시점에 깨워 어떤 꿈을 꾸었는지 물어보았다. 그리고 나서 꿈을 꾸고 있을 때 피험자의 fMRI 데이터와 실제 그들이 꾼 꿈과 일치하는지 대조해보았다. 정확하지는 않지만 꿈을 꾼 시점에서 실제로 꾼 꿈과 유사한 사진이 만들어졌다. 실제 같은 것을 확인할 수 는 없지만 꿈을 밖에서 기록하여 사진으로 확인할 수 있었다는 점에서 드림레코더라는 기기에 한걸음 더 가까이 간것은 자명한 일이었다. 

 하지만 아직 정확도가 좋지 못하다. 그럼에도 불구하고 드림레코더에 대한 뇌공학자들의 열정이 기술을 나날이 발전 시키고 있다. 필자도 공부를 하면서 이 기술에 대해 흥미를 가지고 있다. 꿈을 기록하여 분석할 수 있다면 사람과 꿈, 수면과 연관성에 대해 보다 깊은 연구를 할 수 있기 때문이다. 다음 글에서는 생각을 읽는 기계 즉 뇌와 컴퓨터를 같이 만나게 하는 기술에 대해서 이야기 해볼까 한다.