포스텍·한국과학기술연구원 공동연구 발표

포스텍(포항공과대) 물리학과 김승환 교수팀이 한국과학기술연구원(KIST)과 공동으로 생체의 뇌신호를 통해 의식에서 무의식으로 전환될 때 일어나는 임계전이 현상을 규명하는데 성공했다.

이 연구는 의식을 잃은 것으로 보이는 뇌에서 부분적으로 깨어있는 뇌부위가, 의식이 있는 것으로 보이는 뇌에서 부분적으로 활동이 정지된 뇌부위가 각각 있을 수 있다는 사실을 처음 밝힌 것으로 평가받고 있다.

의식과 무의식의 경계는 과학 뿐 아니라 철학, 의학, 예술에서도 관심을 갖는 문제지만 아직까지 수수께끼가 많은 분야로 알려지고 있다.

연구팀은 살아있는 쥐에 마취제를 주사한 뒤 운동과 촉각인지에 관련된 신호를 대뇌피질과 시상회로에서 측정, 뉴런이 정보전달을 하지 못할 때 발생하는 특정한 뇌파를 추적했다.

연구 결과 의식을 잃거나 찾을 때 뇌의 상태가 급작스럽게 변하는 것이 아니라 두 상태 사이에서 큰 요동을 보이며 바뀌는 임계전이 현상을 보이는 것을 발견했다.

이 같은 변화가 자성계(磁性界)에서 일어나는 것처럼 변화 과정에 따라 서로 다른 경로를 따르며 이 과정에서 의식과 무의식 상태가 공존하는 현상이 일어난다는 것을 밝혀냈다.

대학 측은 이번 성과는 의료사고 방지를 위해 환자의 의식과 무의식을 정확하게 판별할 수 있는 ‘대리표지자(surrogate biomarker)’ 개발은 물론 의식과 무의식 상태의 정보흐름 구조를 규명하는데 기여할 것으로 기대하고 있다.

연구결과는 미국 공공과학도서관 온라인학술지 플로스원(Plos One)에 게재됐다.

■임계전이(Critical Transitions) = 물질의 상태가 변화하는 과정에서 한 상태와 다른 상태 사이의 경계 지점에서 큰 요동이 발생하는 현상을 말한다. 과정 중에 외부의 작은 자극에도 크게 다른 반응이 결과로 나타날 수 있다.

연합뉴스