□ 그간 주로 질병 진단 및 뇌과학 분야 등에만 사용하는 고해상 시간 분해능 뇌영상 기법을 인간의 상호 작용을 연구하는 사회 신경 과학 연구에 활용하는 방법론이 제안되었다.

□ GIST(광주과학기술원, 총장 문승현) 전기전자컴퓨터공학부 전성찬 교수팀은 서울과 대전 간(약 150Km) 떨어져 있는 두 사람이 숫자를 순서대로 서로 번갈아 세는 대화를 하는 동안 고해상 시간 분해능 뇌 생체 신호 측정 기술인 뇌자도(MEG)*를 활용하여 인간의 상호 작용을 뇌영상 기술로 모니터링 하고 분석하는 방법론을 제안하였다.

* 뇌자도(magentoencephalography:MEG): 두부 밖에서 양자현상을 이용한 초정밀자기센서로 두부내에서 발생하는 자기장을 측정하는 기술. 국내에서는 한국표준연구원의 독자적인 기술로 개발한 뇌자도 장치 2대가 서울과 대전에 설치되어 있음.

□ 최근 사람들 간의 상호 작용을 주되게 연구하는 사회신경과학이 뇌 영상과 접목되어 다학제적 학문으로 발전되어 지고 있다. 주로 이동이 쉬은 뇌전도(일명: 뇌파), fNIRS 등이 사용되고 있으며, 거대 장비인 fMRI 또는 PET 등도 상호 작용 연구에 사용되고 있다.

  ∘ 뇌전도*는 시간 분해능은 우수하지만, 공간 분해능이 떨어지고 잡음으로 인해 30Hz 이상의 고주파 정보의 추출에는 일부 한계가 있다. 그 외의 뇌영상 장비는 시간 분해능이 떨어져 빠르게 변화하는 뇌의 정보 변화를 추적하는 데에 어려움이 있다. 이에 본 연구팀은 뇌자도를 상호 연구에 활용하는 방법론을 제안하였다.

* 뇌전도(electroencephalography:EEG): 두부에 부착된 전극을 통해 두부내에서 발생하는 전기 분포를 측정하는 기술

□ 연구팀은 국내 한국표준과학연구원에서 제작하여 연세 세브란스 병원과 한국표준과학연구원에 설치된 두 대의 뇌자도 장비를 활용해 사람 간의 상호작용 실험을 시도하였다.

∘ 특수 제작된 이어폰 및 마이크를 활용하여 원거리에 있는 두 피험자 간에 숫자를 번갈아 가면서 세도록 하는 실험을 고안하여, 두 피험자의 뇌자도 정보를 측정하였다. 측정된 상호 작용 뇌자도 데이터를 분석하여 알파파 감소(뇌전도 연구결과와 동일) 뿐 아니라 고도의 인지작용시 활성화하는 감마파 증가를 발견하였다. 특히, 뇌자도 감마파 증가는 전두엽(frontal)과 좌 측두엽(left temporal) 영역에서 주로 발생하였다.

∘ 연구팀은 뇌전도로만 시도되어온 인간 상호 작용 연구에 뇌자도 기술이 활용 가능하며, 뇌전도에서는 발견되지 않던 감마파의 역할을 뇌자도를 통해 새롭게 발견하였다.

□ 전성찬 교수는 “이번 연구는 사회 신경 과학 연구에 뇌자도 기술 활용의 가치를 입증하였으며, 추후 인간 상호작용의 신경생리학적 이해와 근본 기능적 메카니즘 이해에 이바지 할 수 있을 것으로 기대된다” 고 말했다.

□ 이번 연구는 한국표준과학연구원(김기웅 박사), 연세세브란스병원(장진우 교수), 가톨릭관동대학교(김봉수 교수)와 공동연구로 진행되었고, GIST 연구원(GRI)*에서 지원하고 있는 GIST 창조적 도전과제와 정보통신기술진흥센터 정보통신방송개발지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 논문은 세계적인 뇌영상 권위지인 Human Brain Mapping에 12월 7일자로 게재되었다. <끝>

※ 논문제목 : Interbrain phase synchronization during turn-taking verbal interaction- A hyperscanning study using simultaneous EEG/MEG

- 교신저자 : 전성찬 교수 (GIST 전기전자컴퓨터공학부),  

- 제1저자 : 안상태 박사 (Department of Psychiatry, University of North Carolina at Chapel Hill)