인간의 의식적 지각의 신경 생리학적 원리 발견 (NeuroImage)

 

인간의 의식적 지각의 신경 생리학적 메커니즘은 세계적으로도 중요한 이슈이지만,

아직 밝혀지지 않은 상황에서, 본 연구실에서 인간의 의식적 지각이

시상(thalamus)을 중심으로 한 억제 작용이 중요한 역할을 한다는 것을

최초로 밝힌 연구 결과가 Neuroimaging 분야 1위 국제 학술지인 NeuroImage에 게재 되었습니다.

 

관련논문: Min BK et al., 2020 NeuroImage (<-- 클릭)

 

관련기사: [고대뉴스], [교수신문], [메디컬뉴스], [아시아경제], [베리타스알파] (<-- 클릭)

 

민병경 교수는 교대로 빠르게 깜박이는 빨강색과 녹색을 본 피험자가 어느 순간에 이 두가지색의 혼합색인 주황색을 느낄 때의 뇌파를 분석하여 인간의 의식적 지각을 연구하는 실험을 설계하였고, 이 혼합색인 주황색은 피험자에게는 물리적으로 보여주지 않은, 실제 존재하지 않는 색으로서, 인간 뇌의 정신 세계에서만 형성된 표상이어서, 의식적 지각 연구를 가능하게 하는 흥미롭고 결정적인 실험 디자인으로 사용되었습니다. 

 

본 연구는 인간의 의식적 지각에 대한 핵심적 실험 연구로서, 본교 뇌공학연구소 김현석 박사와 미국 MIT의 McGovern 뇌연구소, 그리고 영국 런던 시티 대학 연구팀과 공동으로 분석하여, 실험적 결과와 이론적 모델링 모두에서 인간의 의식적 지각이 시상의 억제 작용과 관련된다는 것을 처음으로 증명했다는 차원에서 의미가 크다고 할 수 있습니다. 더욱이, 민병경 교수가 이미 10년 전에  BMC modelling 학술지에 발표한 시상 중심의 인간의 의식에 대한 이론적 가설을, 이번 연구를 통해서 실험적으로 뒷받침했다는 측면에서 의의가 크다고 할 수 있습니다.

 

의식에 대한 연구는 뇌와 마음 사이의 관계에서 오래된 핵심 난제이며, 인간의 인지 기능 중에 가장 고차원적인 기능으로, 세계적으로도 아직 그 신경생리학적 원리가 밝혀지지 않은 분야입니다. 더욱이, 뇌 속의 뇌라고 할 수 있는 시상(thalamus)을 둘러싸며 억제 작용을 주관하는, 사과 껍질 같이 얇은 막인 TRN(시상망핵)이 인간의 의식적 지각에 중요한 역할을 한다는 내용을 현재의 뇌영상 기술로는 실험적으로 밝히기 어려웠던 난관을 극복하며 보여준 결과여서 더욱 의미 있다고 할 수 있습니다. 그간의 관련 연구는 동물 연구의 결과만 발표되어 왔고, 본 연구는 인간의 의식적 지각이 시상의 억제 작용과 관련되어 있다는 것을 보여준 최초의 실험 논문입니다. 

 

(그림 설명: 인간의 의식적 지각이 일어날 때의 시상-대뇌 피질 상호 작용 모형, (우측 위 그림) 두 색이 합쳐진 주황색이 느껴질 때의 시상-대뇌 피질의 강한 상호 작용 결과 (짙은 파란색이 강한 억제, 짙은 빨간색이 강한 흥분; 따라서, 뇌 중심에 위치한 시상의 능동적 억제 기능에 따른 후두엽의 시각 피질은 의식적 지각 반응 가능) (우측 아래 그림)  빨강색과 녹색이 단순히 교대로 느껴질 때의 시상-대뇌 피질의 약한 상호 작용 결과)

 

Min BK*, Kim HS, Pinotsis D, Pantazis D, 'Thalamocortical Inhibitory Dynamics support Conscious Perception’ NeuroImage, 220, 117066, June 2020

 

Abstract

Whether thalamocortical interactions play a decisive role in conscious perception remains an open question. We presented rapid red/green color flickering stimuli, which induced the mental perception of either an illusory orange color or non-fused red and green colors. Using magnetoencephalography, we observed 6-Hz thalamic activity associated with thalamocortical inhibitory coupling only during the conscious perception of the illusory orange color. This sustained thalamic disinhibition was temporally coupled with higher visual cortical activation during the conscious perception of the orange color, providing neurophysiological evidence of the role of thalamocortical synchronization in conscious awareness of mental representation. Bayesian model comparison consistently supported the thalamocortical model in conscious perception. Taken together, experimental and theoretical evidence established the thalamocortical inhibitory network as a gateway to conscious mental representations.

 

Highlights