디폴트모드 네트워크

[로저스+엘리스+벡]

딴짓의 과학: 마커스 라이클과 디폴트 모드 네트워크

교양심리 2023. 8. 17. 08:54

최근 과학의 세계에서는 뇌 연구의 끊임없는 발전과 그 중심에서 활약하는 연구자들의 기여를 주목하게 되었습니다. 그 중에서도 마커스 라이클의 이름은 특별하게 빛나고 있습니다. 그의 연구와 발견은 우리가 알고 있는 뇌의 작동 원리를 한 차원 높이기에 충분했으며, 그만큼의 기여를 인정받아 카블리 상을 수상하게 되었습니다. 카블리 상은 뇌과학 분야에서의 탁월한 연구와 혁신을 인정하는 가장 높은 영예로 꼽히기 때문에, 그의 수상은 그의 연구가 얼마나 중요하고 독창적인지를 확실히 알려줍니다.

한편, 인간의 뇌 연구는 수 세기에 걸쳐 이어져 왔습니다. 초기에는 뇌의 기본 구조와 기능을 이해하려는 노력에서 시작하여, 지금은 더욱 세밀하고 복잡한 뇌 활동을 탐구하고 있습니다. 마커스 라이클의 업적은 이 연구의 변천사 중 가장 혁신적인 시기에 위치하며, 그의 발견은 우리가 뇌에 대해 알고 있는 지식을 근본적으로 바꾸게 되었습니다. 이 블로그에서는 그러한 마커스 라이클의 업적과 인간 뇌 연구의 짧은 변천사를 함께 살펴보며, 그의 연구가 우리의 뇌에 대한 이해를 어떻게 변화시켰는지 알아보겠습니다.

The Brains Default Mode Network.pdf

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PET 스캔의 발전

1980년대, 미주리 세인트루이스에 위치한 워싱턴 의대에서는 뇌 연구의 새로운 장이 펼쳐지고 있었습니다. 이때, 양전자 방출 단층촬영, Positron Emission Tomography, 줄여서 PET 스캔이라는 혁신적인 기술이 개발되기 시작했습니다. 이 기술은 인간의 뇌에서 발생하는 화학적 및 생리적 반응을 세밀하게 캡처하여, 뇌의 활동을 더욱 세밀하게 관찰할 수 있게 해주었습니다. 여기서 주목해야 할 것은, 이 기술이 단순히 뇌의 구조만을 보여주는 것이 아니라, 실시간으로 뇌 활동을 시각화할 수 있게 해주는 것이었습니다.

이러한 기술적 발전 속에서 마커스 라이클의 이름이 떠올랐습니다. 그는 PET 스캔에 대한 흥미를 가지게 되었고, 이 기술의 초기 단계에서부터 연구에 참여하게 되었습니다. 마커스는 기존의 뇌 연구 방법론에 비해 PET 스캔이 얼마나 혁신적인지 인지하였고, 이를 자신의 연구에 적극 활용하기 시작했습니다. 그의 관심은 특히 뇌의 '비활성' 부분에 있었는데, PET 스캔을 통해 그가 믿어왔던 기존의 지식과는 다르게 뇌의 그 부분 역시 활발한 활동을 보이는 것을 발견하게 됩니다.

이러한 발견은 마커스 라이클의 연구 방향을 확고하게 정립하게 만들었고, 그의 연구는 이후 뇌과학의 새로운 장을 열게 되었습니다.

https://www.mir.wustl.edu/employees/marcus-raichle/
전통적인 뇌 연구의 관점

과거의 뇌 연구에서는 인간의 뇌 활동에 관한 몇 가지 기본적인 전제가 있었습니다. 특히, 사람이 특정한 작업에 집중하거나 특별한 생각을 하지 않는 순간, 그의 뇌는 큰 활동을 보이지 않는다는 것이 그러한 전제 중 하나였습니다. 이것은 마치 무대 위의 배우들이 대사를 하지 않을 때 무대 뒤에서 쉬고 있다는 것과 비슷한 관점이었습니다. 즉, 뇌의 특정 부분이 활성화되지 않을 때, 그 부분은 '비활성' 상태에 있다고 생각되었습니다.

"암전하고 누워 있다"는 표현은 이러한 전통적인 뇌 연구의 관점을 잘 반영하고 있습니다. "암전"은 어두운 상태나 불이 꺼진 상태를 의미하는데, 이는 뇌의 활동이 없거나 최소한으로 줄어든 상태를 상징합니다. "누워 있다"는 표현은 뇌의 특정 부분이 쉬고 있거나 활동하지 않는다는 의미로 해석될 수 있습니다. 따라서, "암전하고 누워 있다"는 전체적으로 뇌의 특정 부분이나 뇌 전체가 활동하지 않고 조용한 상태에 있다는 것을 의미합니다.

그러나, 이러한 전통적인 뇌 연구의 관점은 마커스 라이클의 연구와 PET 스캔의 도입에 따라 크게 흔들리게 됩니다. 그는 이런 전통적인 관점이 우리 뇌의 실제 활동을 완전히 이해하지 못하고 있음을 밝혀냈습니다.

 라이클의 발견

마커스 라이클은 PET 스캔의 도입과 함께 인간 뇌의 활동을 더욱 세밀하게 탐구하게 되었습니다. 그러나 그의 연구 과정에서 예상치 못한 발견이 있었습니다. 그는 환자가 기기 안에 누워 있고 특별한 과제나 집중을 요구하는 상황이 아닌 순간에도 뇌의 활동이 존재한다는 것을 확인했습니다. 이것은 그동안의 전통적인 뇌 연구 관점과는 상반되는 발견이었습니다.

환자가 기기 안에서 아무런 생각이나 행동 없이, 단순히 마커스가 줄 과제를 기다리는 순간, 라이클은 PET 스캔을 통해 환자의 뇌 활동을 관찰하게 되었습니다. 그는 기대하던 '암전하고 누워있다'는 상태가 아닌, 뇌의 여러 부분에서 활발한 활동을 확인할 수 있었습니다.

이런 발견에 마커스 라이클은 매우 깜짝 놀랐습니다. 그의 초기 반응은 혼란스러움과 놀라움의 혼합이었습니다. 그동안의 전통적인 지식과는 다른 이 현상을 이해하고, 그 원인과 의미를 파악하기 위해 그는 더욱 깊은 연구를 시작하게 되었습니다. 이러한 발견은 그의 연구 방향을 결정짓게 되며, 뇌과학의 새로운 시대를 열게 되었습니다.
https://www.jstor.org/stable/26001942

'디폴트 모드 네트워크' 탐구

디폴트 모드 네트워크(영어로 'Default Mode Network', 줄여서 DMN)는 우리 뇌에서 별다른 활동이나 작업에 집중하지 않을 때 활성화되는 뇌의 특정 부분들로 이루어진 네트워크를 의미합니다. 이 네트워크는 마커스 라이클이 PET 스캔을 통한 연구 과정에서 처음으로 발견되었습니다.

디폴트 모드 네트워크의 발견은 뇌 연구의 패러다임을 크게 변화시켰습니다. 그동안 뇌의 특정 부위가 '암전하게 누워 있다'고 여겨졌던 것과는 달리, 이 네트워크는 우리가 특별한 작업에 집중하지 않는 순간에도 뇌의 일부 영역이 활발하게 활동하고 있다는 것을 밝혀냈습니다.

디폴트 모드 네트워크의 중요성은 그 기능에서 찾을 수 있습니다. 이 네트워크는 자아와 관련된 생각, 과거의 회상, 미래에 대한 계획, 다른 사람의 관점이나 감정을 이해하는 과정 등 여러 복잡한 인지 활동과 관련이 있습니다. 즉, 우리가 현재의 작업에 집중하지 않을 때 뇌의 이 부분은 우리의 내면 세계와 과거, 미래, 타인에 대한 생각을 지속적으로 처리하고 있습니다.

이러한 디폴트 모드 네트워크의 기능은 인간의 창의력, 자아 인식, 그리고 타인과의 사회적 연결성을 형성하는 데 중요한 역할을 합니다. 마커스 라이클의 이러한 발견은 우리가 인간의 뇌와 그 기능을 이해하는 데 크게 기여하였습니다.
https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/default-mode-network

Default Mode Network - an overview | ScienceDirect Topics

마커스 라이클의 연구 결과

라이클의 연구는 디폴트 모드 네트워크의 활동을 시각적으로 나타낼 수 있게 하였습니다. PET 스캔을 통해, 특히 사람들이 아무것도 안 하는 듯한 상태에서의 뇌 활동을 자세하게 관찰하면서 그의 연구는 뇌과학의 전통적인 관점을 크게 바꾸었습니다.

스캔 결과, 뇌의 특정 부위들이 밝게 빛나는 것을 확인할 수 있었습니다. 이 밝은 부위들은 디폴트 모드 네트워크의 영역으로, 환자가 아무것도 안 하는 듯한 상태에서도 활발한 활동을 보였습니다. 이것은 뇌의 이 부분이 수시로 정보를 교환하며 작동하고 있음을 의미합니다.

라이클은 이러한 연구를 통해 인간이 별다른 일을 하지 않는 상태에서도 뇌는 단순히 '암전하고 누워있는' 상태가 아니라, 다양한 내부적인 작업을 처리하며 지속적으로 활동하고 있음을 밝혀냈습니다. 그의 연구는 디폴트 모드 네트워크가 사회적 상호작용, 자기 반성, 과거와 미래에 관한 생각 등 여러 중요한 인지 작업에 관여하고 있음을 확인하였습니다.

이러한 라이클의 연구 결과는 뇌의 복잡한 작동 방식과 인간의 생각과 감정, 그리고 자아에 대한 깊은 이해를 제공하였습니다.

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.98.2.676

딴짓, 우리가 일상에서 별다른 주의를 기울이지 않는 그 순간들은 뇌의 놀라운 복잡성과 활동성을 증명하는 순간들입니다. 마커스 라이클의 연구는 이러한 '딴짓' 중에도 뇌는 지속적으로 활발하게 활동하며, 그 중요한 역할과 기능을 수행하고 있다는 것을 밝혀냈습니다.

이러한 발견은 뇌의 복잡성과 그 중요성을 다시 한번 강조하게 되었습니다. 뇌는 단순히 생각과 행동의 제어 센터가 아닙니다. 오히려 그것은 우리의 정체성, 감정, 추억을 형성하고 저장하는 무한한 가능성의 보관함입니다.

뇌 연구의 미래는 더욱 흥미롭고 무한한 가능성을 갖고 있습니다. 라이클의 연구는 이러한 가능성의 문을 넓게 열어놓았습니다. 그의 연구는 뇌과학자들에게 새로운 방향과 영감을 제공하며, 이제 우리는 그 결과를 통해 뇌와 인간 정신의 깊은 비밀을 더욱 탐구할 수 있게 되었습니다.

마지막으로, 마커스 라이클 박사에게 깊은 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 그의 끊임없는 호기심과 열정은 뇌과학의 새로운 경계를 넘어서게 하였으며, 우리 모두에게 뇌의 놀라운 세계를 탐험할 기회를 제공하였습니다.