뇌마다 정해져 있는 기능은 어떻게 알아냈나요?
현재 뇌과학이 발달해서 이유도 모른채로 뇌의 각각 부위는 이런 역할을 한다라고 배우기만 했었는데, 뇌의 각각 부위에서 하는 일,역할을 어떻게 발켜냈을까요?
기능성, 또는 기능적 자기공명영상이라고 불리는 fMRI를 통해 혈류와 관련된 변화를 감지하여 뇌 활동을 측정함으로써 그 기능을 추정할 수 있습니다. 이는 뇌의 어떤 부위가 사용될 때 그 영역으로 가는 혈류의 양도 따라서 증가한다는 사실을 이용하여 어떤 부위의 신경이 활성화되었는지를 측정하는 기술입니다. 과거에는 뇌의 손상된 부위별로 어떤 기능장애가 발생하는지를 파악해서 뇌의 부위별 역할을 알아냈습니다. 예를 들어 전두엽의 중앙부가 손상을 입을 경우, 무관심, 주의력 상실 및 의욕 상실 등의 증상이 나타나고, 사고 기능이 둔화되며, 질문에 대한 반응이 매우 느린 것을 알 수 있었는데 이처럼 어떤 기능이 떨어지게 되는지를 확인하여 원래의 기능을 알아낸 것입니다. 오늘날에는 의사들은 환자를 검진하여 기능 장애의 유형을 진단할 수 있는데요, 의사들은 특정한 뇌 기능을 평가할 목적으로 환자에게 질문을 하며, 손상의 원인을 확인하기 위해 대체로 컴퓨터 단층촬영(CT) 및 자기공명영상(MRI) 등의 영상 검사들을 실시합니다.
주로 피험자를 두고 뇌파신호를 실시간으로 읽는상태에서 특정 행동이나 생각을 유도하여 어느 뇌부위가 활성화되는지 확인하게 됩니다.
뇌파신호는 수십개의 전극이 달린 캡을 머리에 씌워 측정합니다.
뇌의 각 부위가 어떤 기능을 수행하는지 알아내는 과정은 다양한 방법을 통해 점차적으로 발전해 왔습니다. 처음에는 해부학적 연구가 기초가 되어 뇌의 구조적 특징들을 밝혀내기 시작했습니다. 이러한 기초 위에 특정 뇌 손상 환자들을 관찰하면서 뇌의 기능적 측면이 조금씩 드러났습니다. 예를 들어 전두엽이 손상된 환자들의 성격과 행동 변화를 보이는 것으로부터 전두엽의 역할을 유추할 수 있었습니다. 또한, 뇌를 전기적으로 자극하면서 어떤 신체 반응이 나타나는지 관찰하는 신경생리학적 실험도 중요한 역할을 했습니다. 이를 통해 뇌의 특정 영역이 특정 신체 부위의 운동이나 감각과 연결되어 있음을 알아냈습니다. 최근에는 MRI 같은 고급 영상 기술 특히 fMRI기법등을 활용하여 뇌의 활동을 시각화하고 활성화 되는 부분을 더욱 정밀하게 관찰할 수 있습니다. 이를 통해 뇌 기능을 매핑할 수 있게 되었습니다.
뇌의 각 부위의 기능을 알아내는 것은 다양한 연구 방법을 통해 밝혀졌습니다.
그 중에서도 뇌 스캔 분석은 뇌의 해부학적 모양 정보를 영상화하는 것이 가능하게 하며 이를 통해 뇌의 각 부분이 어떤 역할을 하는지 파악할 수 있게 해주었습니다.
기능성 자기 공명 영상, 즉 fMRI는 뇌의 어떤 부분이 활동하고 있는지 혈액의 산소소모 정도로부터 유추해 뇌의 기능을 영상화해주었죠.
그리고 뇌파 자기 공명(BMR)은 뇌파가 발생시키는 진동자기장이 뇌 속의 양성자를 직접 공명시키는 현상을 이용해 뇌의 기능을 직접 영상화할 수 있었고 이 방법을 통해 뇌의 각 부분이 뇌파에 의해 연결돼 통신하는 상태인 뇌기능연결성을 직접 파악할 수 있습니다.
마지막으로 가장 전통적인 방법은 뇌 절편 연구로 뇌 절편을 통해 뇌의 구조와 기능을 직접 관찰하며, 이를 통해 뇌의 각 부분이 어떤 역할을 하는지 확인하는 것이었습니다.
뇌의 부위별 기능은 사고나 질병, 수술 등으로 뇌의 특정 부분에 손상이 있는 사람에게 어떤 이상이 있는지를 관찰하여
뇌의 그 부분이 해당 역할을 담당한다고 추측할 수 있습니다.
또 다양한 형광염색법, MRI,PET스캔 등을 활용해서 뇌의 변화를 볼 수 있고
뇌의 활동전위를 측정할 수도 있습니다.
그래서 말하기나, 듣기 등의 활동을 할 때 뇌의 어느 부분이 활성화 되는 지를 알 수 있습니다.
해당 활동을 할 때 활성화 되는 부분이 해당 행동을 조절하는 역할을 한다고 볼 수 있습니다.
하지만 뇌세포는 굉장히 많고, 신경세포들 간의 연결의 조합은 더더욱 많기 때문에 뇌에 관한 연구는 느릴 수 밖게 없습니다.
뇌세포들의 더 정확한 상호작용을 알기위해 뇌 지도를 만드는 연구가 많이 시행되었고
작년에 인간 뇌의 더 상세적인 지도가 논문으로 발표되어 뇌의 영역로 어떤 기능이 있는지 더 자세히 알게되었습니다.
하지만 뇌의 가변성이나, 기능의 다양성 등 아직도 밝혀지지 않은 사실이 많기 때문에
현재도 뇌에 관한 연구는 계속 진행중입니다.