뇌연구 : 두 가지 접근법
- 분자세포신경과학 : 유전자, 세포
- 인지신경과학, 신경심리학 : 뇌영역, 행동 --> '인지과학' 차원의 뇌과학
현미경 발달전, 뇌 연구는 위의 그림처럼 뇌가 다치거나 일부 손상된 사람들을 통해서 연구를 진행했다.
위 예시는 뇌에 손상이 간 후 성격이 난폭해진 경우인데, 이 경우에는 뇌의 앞부분이 손상될 때 이성적 판단을 내리는데 영향을 미친다고 알 수 있다. 이 시기에는 유골을 통해 두개골을 연구하는 방식으로 뇌과학 연구가 진행되었다.
"골상학" - 뇌는 감각, 운동 뿐만 아니라 여러 정신 작용도 담당할 수 있다 라는 생각이 퍼지기 시작.
- 비과학적이라고 할 수 있지만, 한정된 정보에서 의미있는 것을 끌어내기 위한 여러가지 노력들
- 현재 관상을 보듯이 골상을 봄 - 앞머리, 옆머리 튀어나오면 예술적....
Broca 영역(Broca's area) : 좌반구 전두엽에 존재하는 뇌의 특정 부위로 언어 생성을 제어하고 말을 하는 기능 담당
- Broca는 뇌 기능과 뇌 영역의 상관성을 mapping - 구조 파악 (현미경 발달 전)
- Broca는 사망한 간질 환자(뇌 손상, 오른쪽 신체 마비, 말을 하지 못함)를 부검하면서 좌반구 세 번째 전두회를 따라 뇌 조직이 손상되어 있는 것을 발견하였고, 이 환자와 유사한 증상을 보이는 환자들을 더 조사하면서 브로카 영역이 뇌의 핵심 언어 중추임을 밝힘
뇌과학의 2가지 전제조건
1. Mind-Body Problem
- mind : consists of spiritual essence
- body : consists of physical essence
- 고대 그리스 사상 : 마음(영혼)은 그림자처럼 엷은 것
- 디오니소스-피타고라스-플라톤 : 영혼은 신체와 독립된 것
- 중세 사상 : 신체는 악의 근원
- 데카르트 : mind 와 body 는 상호간에 독립 = 이원론(dualism)
* 현대 뇌과학자 : mind와 body는 일치한다. 즉, 정신 작용은 몸의 작용으로 나타난다 = 일원론 (또는 환원주의)
* 뇌기능 측정법의 발전 : 기능적 자기공명 이미징(functional MRI), 양성자 단층 촬영(PET), 뇌전도 측정법(EEG)
- 내 정신 상태에 따라 몸 반응, 뇌파 달라짐 (졸고 있을 때)
- 언어를 볼 때, 말할 때, 들을 때, 생각만 했을 때 뇌의 서로 다른 부분이 작용
- Early bilingual : 유치원 때 쯤 early bilingual 의 경우 common 부분이 존재
- Late bilingual : 중학생 때 쯤 late bilingual 의 경우 common 없이 각각 따로
- 이렇게 대뇌피질 학습 최적화시기가 다르고, 시기에 따라 뇌의 다른 부분 사용
똑같은 수리 부엉이를 봤을 때도
- 새 전문가 : visual cortex 쓸 필요 없이 이미 전문가 - 바로 "수리 부엉이" + "수알치새, 모치새라고도 함.. 키는.. " 등등
- 비전문가 : 수리 부엉이 그림을 보고 특징 따오기 - visual cortex 사용
--> 어떤 기억이 저장되었는지, 경험이 있는지에 따라 뇌의 다른 부분 사용
2. Darwinism (진화론)
인문학 : "uniquely human"
- 인간, 인간의 근원문제, 인간의 문화, 인간의 가치와 인간만이 지닌 능력을 이해하기 위한 학문
원숭이, 쥐 등 어느정도 뇌 모양 비슷 - 인간 뇌 대신 어느정도 실험 가능
사회성 : 사회적 능력 (social competence) + 사회적 기술 (social skill)
- 사회적 성숙, 타인과 원만하게 상호작용하는 능력, 다양한 사람과 긍정적 관계를 형성하는 능력
- 사회적으로 고립된 사람, 사회적 약자
--> 사회성의 뇌과학 : 타인과의 상호작용, 관계형성 능력, 사회적 우월함의 형성 및 유지
--> 2010 년대 중반 이후 급격한 학문적 발전
- 이 실험에서 winner, loser 을 두고 불을 끈 후 loser 에게 전극을 통해 뇌의 어느부분에 자극(photo stimulation)을 주면, loser 가 winner 이김
21세기의 뇌 연구
뇌 연구에는 두가지 접근법이 있다고 했었는데, 이제 이 두 가지 접근법이 이어지기 시작.
<유전자, 세포> - <시냅스, 신경회로> - <뇌영역, 행동>
--> 시냅스, 신경회로 : 세포와 세포의 신호 전달, 두 신경세포 간의 정보 흐름, 세포차원과 행동차원 연구의 연결고리
- 신경세포의 action 대변 = 활동전압 (action potential)
신경세포/신경망을 닮은 인공신경망 ? --> 과연 w와 b가 진짜 신경세포에도 존재하는가?
b : AP excitability + inhibitory circuit activity
자폐 (Autism spectrum disorder)
자폐환자는 정상인이 보는 노란 선의 시선이 아니라 파란 선의 시선.
자폐 - 특정한 것을 기억을 굉장히 잘함
* 활발하게 진행되고 있는 뇌 연구
- 21세기의 뇌 연구는 예전에는 말도 안되었던 뇌 관련 질문들을 현재 다 풀고 있음
- 새로운 시각 : 분자세포신경과학 & 인지신경과학, 신경심리학의 두 가지 접근법 모두 활용
(이 글은 서울대학교 신경과학과 최세영 교수님의 '인지과학제문제' 세미나 내용을 정리하며 작성한 글입니다.)
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