신경 심리학과 인지 신경학의 기초는?

뇌 신경과학의 기초는 무엇인가?

개요

신경과학은 신경계에 대해서 연구하는 학문을 말하며 주 연구대상은 동물(특히 인간)의 신경계이지만 여기에 한정되진 않습니다. 현대적인 의미의 신경과학은 이미 생물학이나 심리학뿐만 아니라, 컴퓨터과학, 인지과학, 철학, 경제학, 인류학, 각종 사회과학 등이 신경이라는 주제를 중심으로 합쳐진 것입니다. 혼동하기 쉽지만 신경생물학은 신경과학의 한 분야일 뿐입니다. 이해하기 쉽게 신경생물학은 아니지만 신경과학에 속하는 영역을 생각해보면 됩니다. 가령 fMRI나 PET을 다루는 뇌 영상학을 들 수 있으며 뇌 영상학을 학습하기 위해서는 뇌의 작용을 컴퓨터로 시뮬레이션하는 모델링과 기계학습 등 여러 분야의 기본적인 원리로 이해하기 위해서는 생물학적 지식을 배우고 시작하는 편이 좋겠지만 이들이 다루는 분야는 세포 덩어리로서의 뇌는 아닙니다. 또한 신경경제학, 신경윤리학, 신경미학 등은 신경과학이긴 하지만 신경생물학은 아닙니다.

신경심리학/인지신경과학

1. 인지신경과학

동물에게 신경계가 존재하는 이유는 결국 움직이기 위해서입니다. 시스템의 복잡한 작용은 유기체의 행동으로 나타나고 복잡한 신경계를 가진 인간은 '내부의 움직임'이라 할 만한 인지과정을 만들어냅니다. 인지신경과학은 뇌 교유의 내부 정보 처리 기능에 초점을 맞춘 학문, 기억, 정서, 공간인지 등을 다루며 인간을 상대로 하는 연구는 뇌영상 기법 외에는 한계가 있어 동물의 행동을 관찰하여 연구하기도 합니다.

2. 신경심리학

신경심리학은 인지신경과학, 임상 신경과학 등과 더불어 심리 현상과 행동들을 뇌의 기능과 연관시키는 심리학의 한 분야입니다. 넓은 의미에서는 인지신경과학이나 임상신경과학과 혼용 가능한 용어이나 두 분야의 차이점은 해당 분과의 발생 역사에 있습니다. 인간의 신경 활동을 직접적으로 연구할 수 있게 되기 이전에 그 당시 가능했던 행동 수준의 분석을 뇌 기능에 연결하고자 한 것이 신경심리학 연구의 시초입니다. 때문에 뇌손상 환자가 보이는 인지 수행의 저하를 중심으로 연구가 이루어져 왔고 이중 해리 등의 개념 역시 이 분야를 중심으로 정립되어 왔습니다.

연구방법 및 패러다임

인지/행동 신경과학 연구는 특정 인지기능의 물리적 기반이 뇌의 어느 부위에 존재하는가를 규명하는 국지화 연구를 중심으로 시작되었습니다. 그러나 고등한 사고의 과정이나 의식, 자아 개념 등의 사회심리학적 기능은 감각 및 지각 과정에 비해서 이를 처리하는 분야가 뇌의 전 영역에 분산되어 있기 때문에 국지화 연구가 불가능할 수 있다는 문제가 있습니다. 신경과학이 뜨거운 관심을 받기 시작하면서 인지신경과학의 방법을 적용한 신규 연구분야들이 점차 많아지고 있으나 이러한 융합분야의 연구 토대에 대한 우려 역시 많습니다. 인지신경과학의 방법을 사회심리학적으로 연구에 확장 적용한 사회 신경과학의 경우 '신경과학-> 사회심리학' 방향의 일방적 유입이 지나치게 강조되어 사회심리학적 기초가 취약하다는 비판이 있습니다. 다시 말해, 고등 인지기능은 하나의 인지기능이 여러 영역에서 분산 처리되거나 하나의 영역이 여러 인지기능에 관여하는 다 대 다 관계를 상정하고 연구해야 한다는 것입니다. 이 때문에 인지신경과학 연구는 단순한 국지화 패러다임을 넘어서 뇌 영역 간의 상호작용을 연구하는 연결망 중심의 연구로도 확장되고 있습니다.

• 단일 뉴런 관찰 기법: 신경과학 중에서도 소위 '신경생리학'과 깊게 연결된 연구방법으로 특정 뉴런의 내부나 그 주변에 탐침을 꽂아 유기체가 특정 자극에 노출되었을 때 해당 뉴런에서 검출되는 전기신호를 측정합니다. 뇌에서 발생/전달되는 신호를 가장 직접적으로 측정할 수 있다는 점에서 가장 기본이 되는 연구방법이지만 인간에게는 신경학적 질환의 진단이나 치료 등 매우 특수한 상황이 아닌 이상 적용할 수 없으므로 동물 대상 연구에서 주로 사용됩니다.
• 뇌 손상 연구: 신경과학의 발생 초기부터 지금까지 중요하게 남아있는 연구방법으로 뇌에 가해진 물리적 손상과 인지 및 행동기능 간의 관계를 살펴 뇌 영역과 기능 간의 연관관계를 규명합니다. 동물을 대상으로 한 연구에서는 연구자가 연구 가설에 따라 뇌 부위를 절제하는 것이 가능하므로 종종 이용되어 온 방법입니다. 하지만 인간 대상 연구에 있어서는 전두엽 절제술과 같이 끔찍한 선례가 있기 때문에 뇌 손상 연구는 특정 뇌 부위가 손상된 환자들이나 신경학적 질환의 치료를 위해 뇌 일부를 물리적으로 절제하는 것이 최선인 경우의 환자들을 토대로 관찰하는 형태로 발전해 왔습니다.
• 뇌 영상 기법: 인지과정의 신경적 기초를 뇌에 물리적인 손상을 가하지 않고 영상 기법을 통해 연구합니다. 초기에는 양전자 방출 단층촬영(PET), 뇌전도/뇌자도(EEG, MEG) 등이 주로 이용되었으나 둘 모두 그 단점이 너무나도 뚜렷했기에 폭넓게 사용되지는 못했습니다. 하지만 1990년대 후반에 기능성 자기 공명 영상이 등장함으로써 뇌 영상 연구는 본격적으로 확산되기 시작합니다. fMRI는 관련 안전규정만 철저하게 준수한다면 현재로서는 인체에 위해를 가할 위험성이 발견된 바가 없고 1-3mm 단위로 뇌 활동을 측정할 수 있었으며 뇌 심층부의 활동을 포착하는데도 큰 문제가 없었기에 이후 뇌 영상 연구에 있어 매우 중요한 도구로서 자리 잡게 됩니다. 최근 뇌영상학을 이용한 뇌와 신경과학, 정신과학 간 연관성에 관한 연구들도 활발히 진행되고 있습니다.