고려대학교는 뇌공학과 민병경 교수팀이 뇌파 모양의 뇌자극 신호로 비침습적인 뇌자극을 통해서 작업 기억(working memory) 증진의 효과를 유발하는 연구 결과를 발표했다고 밝혔다.

연구팀은 (사진2)에서 보이는 것처럼, 고주파 신호의 크기(amplitude)가 저주파 위상(phase)에 동조되는 모양의 경두개 교류 뇌자극(tACS: transcranial alternating current stimulation) 신호를 피험자의 뇌에 비침습적으로 주어서, 대표적인 작업 기억 과제인 스턴버그(Sternberg) 과제를 수행하는 동안에 피험자의 반응 시간(reaction time)이 유의하게 빨라지는 현상을 발견했다(사진3A).

과제 수행 정확도(accuracy)의 변화가 유의하게 없는 상황에서 반응 시간이 유의하게 빨라졌다는 이야기는 동일한 작업 기억 과제를 뇌자극을 받은 경우에 더 빠르게 수행했다는 의미여서 작업 기억 능력이 증진됐다는 결과로 해석된다.

또한 이 작업 기억 수행 능력 증강의 내용을 담고 있는 뇌파 신호의 연결성에서 뇌 안에서의 해당 영역 간에 유의한 변화를 보고했다. 기억을 머리 속에 담고 있는 동안(retention period)에, 뇌자극을 받은 피험자 집단에서 저주파의 연결성이 뇌지역 간에 강해지는 현상을 발견했고(사진3B), 뇌자극을 통해서 뇌기능을 억제하는 알파파가 약해지는 현상을 발견했다(사진3C). 연구팀은 이번 연구를 심화한 내용의 후속 연구로 추가 논문을 준비 중에 있고, 추가 연구에서는 fMRI 뇌영상 결과 등의 더 흥미로운 내용이 담겨서 기대가 된다.

민병경 교수는 “비침습적인 뇌자극을 통한 인지 기능 증강 연구가 최근들어 전자약(electroceutical) 개념의 일환으로 미래 뇌공학 분야의 핵심 원천 기술로서 주목 받고 있다"며 "더욱이, 인지신경과학적 원리에 근거한 뇌자극 기술 개발의 고도화와 정밀화로 해당 기술이 실제 유효한 기술이 될 수 있는 다양한 접근법이 최근에 시도되고 있는 등, 해당 기술의 실용화가 먼 미래의 이야기만은 아니다”고 언급했다.

이번 연구는 서울과학기술대학교 인공지능응용학과 김성은 교수팀과 아산병원 의공학연구소 김현석 박사, 한림대의대 안민희 박사 등의 공동 연구로 진행됐고, 연구 결과는 신경과학분야 최대 인용 국제학술지 시리즈 중의 하나인 Frontiers in Neuroscience(인용지수 5.152) 10월 3일자에 온라인 게재됐다. 

이번 연구는 한국연구재단 휴먼플러스 융합연구개발 과제로 진행됐고 연구과제의 최종 목표인 비침습적으로 뇌자극을 해 인간의 인지 기능(기억, 억제, 판단 등)을 증진시킨다는 목표를 달성하기 위해 연구 논문 뿐 아니라, 관련 기술의 미국 특허 등록을 비롯한 기술 개발 부분에서도 성과를 내고 있다.

이푸름 기자