뇌파가 알려주는 인간의 비밀 [조성진 박사의 엉뚱한 뇌 이야기]

조성진 순천향대 서울병원 신경외과 교수가 뇌 이야기를 합니다. 뇌는 1.4 키로그램의 작은 용적이지만 나를 지배하고 완벽한 듯하나 불완전하기도 합니다. 뇌를 전공한 의사의 시각으로, 더 건강해지기 위해, 조금 더 행복한 인생을 살기 위해 어떻게 뇌를 이해해야 하고, 나와 다른 뇌를 가진 타인과의 소통을 어떻게 해야 하는지를 의학적 근거를 토대로 일상에서 일어날 수 있는 재미있는 이야기들과 함께 탐구해보겠습니다. 일주일 한번 토요일에 찾아뵙습니다.

[조성진 순천향대 부속 서울병원 신경외과 교수] 우리의 신경계는 우리 주변과 내부에서 일어나는 일을 감지하는 역할을 한다. 신경계는 우리가 어떻게 행동해야 하는지를 결정하고, 심장 박동수을 변화 시키듯 내부 장기의 상태를 변경하며, 무슨 일이 일어나고 있는지를 생각하고 기억할 수 있도록 하는데 이는 정교한 네트워크로 이루어진 뉴런에 의존한다.

대뇌에는 10억개의 뉴런이 존재하는데 하나의 신경세포는 약 1000개 정도의 신경 연결인 시냅스를 형성하고 있어 실제 시냅스의 수는 수 조 개에 이른다. 뉴런 사이에 신호가 전달될 때 신경세포막을 통한 이온의 흐름이 전위차를 유발하고 세포 밖에서 전류의 흐름을 야기시킨다. 이런 아주 미세한 전기의 흐름이 뇌파이며 두피에서 전극을 통해 간접적으로 측정할 수 있다. 뇌파는 매우 복잡한 패턴으로 진동하는 파장 형태로 나타나며 크게 알파, 베타, 감마, 세타, 델타 파로 분류된다

최근 뇌파 연구에서 알파 파가 창의력과 연관이 있다는 것이 증명되었다. 알파 파는 사람 뇌파의 대표적인 파형으로 뇌의 발달과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있는데 알파 파의 활동이 높을수록 창의력이 높은 것으로 나타났다. 창의력이란 여행의 예를 들면 남들이 자주 지나가는 길보다는 덜 다니는 길을 택하는 것을 의미하는데 알파 파가 기존의 습관적인 사고 방식을 억제하여 예상치 못한 독창적인 방식을 택하는데 도움이 된다고 한다.

알파 파는 통증에도 관련이 있는 것으로 나타났다. 알파 파는 눈을 감은 상태에서 휴식을 취할 때 더 두드러지며 눈을 떴을 때, 졸리거나 수면 중에는 감소한다. 알파 파가 증가된 사람들은 감소한 사람들보다 통증이 덜 느끼는 것으로 나타났다. 통증을 느끼는 정도는 사람에 따라 매우 다양하기 때문에 의료행위를 받은 후 환자가 느낄 수 있는 통증의 정도를 측정하는 것이 불가능 하였는데, 이번 연구를 통해 뇌파를 측정함으로써 어떤 사람이 통증에 더 민감한지 예측이 가능하다는 것을 보여준다.

노화로 인해 기억력이 저하되는 것을 치료하는 데 뇌파를 이용하기도 한다. 기억력이 떨어진 사람들에서 전두엽과 측두엽에서 감마 파와 세타파의 분리가 발생하였고, 전기 뇌 자극을 사용하여 두가지 유형의 뇌파를 재동기화하면 노인의 작업 기억능력을 회복할 수 있다는 것이며, 향후 알츠하이머병과 같은 퇴행성 신경 질환의 감소된 기억력을 향상시키는 치료법으로 사용될 가능성도 있다.

우울증 환자의 뇌파를 보면 좌측 전두엽의 알파 파가 더 많이 활동적으로 발생하여 우측 전두엽과 비교하여 비대칭이 심한 것으로 나타났다. 미국 노스캐롤라이나 대학의 연구진은 경두개 교류자극술이라는 일종의 전기 뇌 자극 요법을 통해 양측 전두엽의 뇌파 진동을 균등하게 만들어 우울증을 개선할 수 있다고 하였다.

뇌파 연구 중에 가장 획기적인 연구는 말을 할 수 없는 마비 환자의 뇌파를 감지하여 텍스트로 번역하는 연구인데 ‘딥 러닝 알고리즘’을 사용하여 두뇌활동 패턴에서 단어를 인식하고 분류하여 생각하는 단어를 알 수 있게 되어 언어소통이 불가능한 사람들에게 희망이 되고 있으며 연구에 상당한 진척이 있는 것으로 나타났다.

뇌파는 마케팅분야에서도 적용되며 이를 뉴로마케팅(Neuro-Marketing)이라고 한다. 뇌에서 뇌파신호의 특성을 해석하여 제품의 가격, 디자인 등에 대해 소비자의 선호도나 패턴을 파악해 판매 현장에 적용하는 기술로 매우 유망한 뇌파 응용 분야로 알려져 있으며, 뉴로마케팅 전문가는 미래의 촉망되는 직업 중 하나가 될 수 있다고 한다.

요즘 현실을 디지털 세상으로 확장시키는 의미로 해석되는 메타 버스(metaverse)가 세계적으로 화두가 되고있다. 메타버스는 가상을 의미하는 meta와 세계를 의미하는 universe의 합성어로 가상세계를 의미한다. 뇌파에 관한 연구의 발전은 향후 메타버스 시대에서 실제 내 자신의 아바타가 나를 대신할 수 있는 꿈의 시대가 열릴 수도 있지 않을까 기대해 본다.