마음이 방황할 때 뇌의 "기본 모드" 네트워크가 활성화됩니다. 내면에 집중된 마음의 활동, 즉 우리가 공상을 하거나 휴식을 취할 때조차도 우리의 뇌는 그것을 실현하기 위해 열심히 일하고 있다.
활발하게 활동할 때마다 헬스장에서 역기를 들거나 어려운 시험을 치르는 것과 같은 작업을 수행할 때 뉴런이 전기 활동을 강화할 때 이를 수행하는 데 필요한 뇌 부분이 "활성화"됩니다. 하지만 소파에 앉아 있을 때에도 뇌가 활발하게 활동하나요?
연구가들이 발견한 바에 따르면, 그 대답은 '그렇다'입니다. 지난 20년 동안 그들은 “default mode network”라고 알려진 것을 정의했는데, 이는 겉보기에는 관련이 없어 보이는 뇌 영역의 집합으로, 많은 일을 하지 않을 때 활성화됩니다. 이 발견은 잘 정의된 작업 밖에서 뇌가 어떻게 기능하는지에 대한 통찰력을 제공했으며 내부 경험을 관리하는 데 있어 뇌 영역뿐만 아니라 뇌 네트워크의 역할에 대한 연구를 촉발했습니다.
20세기 후반에 신경과학자들은 스캐닝 기계를 사용하여 작업을 수행하는 사람들의 뇌 이미지를 찍기 시작했습니다. 예상했던 대로, 특정 뇌 영역의 활동은 작업 중에 증가했고, 연구자들은 놀랍게도 다른 뇌 영역의 활동도 동시에 감소했다. 신경과학자들은 매우 다양한 작업을 수행하는 동안 동일한 뇌 영역이 지속적으로 활동을 억제한다는 사실에 흥미를 느꼈습니다. 마치 그 사람이 아무것도 하지 않을 때 이 영역들이 활성화되었다가, 마음이 외부적인 것에 집중해야 할 때 꺼지는 것과 같았습니다.
연구자들은 이러한 영역을 "task negative(과업 부정적)”이라고 불렀습니다. 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교 의과대학의 신경과 전문의인 마커스 레이클(Marcus Raichle)은 이러한 현상이 처음 발견되었을 때, 이러한 과업 부정적인 영역이 휴식에 중요한 역할을 한다고 생각했습니다. "이것은 '뇌 활동의 기준이 무엇인가?'라는 질문을 제기했습니다." 라이클은 회상했습니다. 한 실험에서 그는 스캐너 기계 안에 있는 사람들에게 눈을 감고 뇌 활동을 측정하는 동안 마음이 방황하도록 요청했습니다.
그는 우리가 정신적으로 내면으로 향하는 휴식 중에 과업 부정적인 영역이 뇌의 나머지 부분보다 더 많은 에너지를 사용한다는 것을 발견했습니다. 2001년 논문에서 그는 이 활동을 "뇌 기능의 기본 모드"라고 불렀다. 2년 후, 스탠포드 의과대학의 연구팀은 고해상도 데이터를 생성한 후, 이 과업 부정적 활동이 상호작용하는 뇌 영역의 일관된 네트워크를 정의한다는 것을 발견했으며, 이를 “default mode network”라고 불렀습니다.
“default mode network”의 발견은 신경과학자들 사이에서 외부에 초점을 맞춘 작업이 없을 때 뇌가 무엇을 하는지에 대한 호기심을 불러일으켰습니다. 일부 연구자들은 네트워크의 주요 기능이 우리의 마음 방황이나 백일몽 경험을 생성하는 것이라고 믿었지만 또 다른 많은 추측이 있었습니다. 어쩌면 의식의 흐름을 통제하거나 과거의 경험에 대한 기억을 활성화시켰을 수도 있습니다. 그리고 “default mode network”의 기능 장애는 우울증, 정신분열증, 알츠하이머병을 포함한 거의 모든 정신 및 신경 장애의 잠재적 특징으로 부각되었습니다.
그 이후로 기본 모드에 대한 연구가 활발해지면서 초기 이해가 복잡해졌습니다. "지난 20년 동안 “default mode network”와 관련된 다양한 작업과 패러다임의 유형을 보는 것은 매우 흥미로웠습니다"라고 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스의 신경과학자인 루시나 우딘(Lucina Uddin)은 말했습니다.
디폴트 모드는 과학을 특징으로 하는 최초의 뇌 네트워크 중 하나였습니다. 뇌는 배쪽 및 복부 내측 전전두엽 피질과 같이 뇌 앞쪽에 있는 몇 개의 뇌 영역과 후대상피질, 전두엽 피질, 각이랑과 같이 기관 전체에 흩어져 있는 다른 영역을 포함하여 소수의 뇌 영역으로 구성됩니다. 이러한 영역은 기억, 경험 재생, 예측, 행동 고려, 보상/처벌 및 정보 통합과 관련이 있습니다.
이 발견 이후, 신경과학자들은 각각 겉보기에 이질적인 뇌 영역을 활성화하는 소수의 추가적인 뚜렷한 네트워크를 느슨하게 식별했습니다. 이러한 활성화된 영역은 독립적으로 작용하지 않고 서로 동기화되어 조화를 이룹니다. 심포니 오케스트라를 바이올린이나 오보에로만 생각해서는 안 됩니다. 마찬가지로, 뇌 네트워크에서는 개별 부분이 상호 작용하여 함께 만들어 낼 수 있는 효과를 가져옵니다.
연구에 따르면 기본 모드 네트워크의 효과에는 딴생각, 과거 경험 기억, 다른 사람의 정신 상태에 대한 생각, 미래 상상 및 언어 처리 등이 포함됩니다. 이것은 인지의 관련 없는 측면들을 모아 놓은 것처럼 보일지 모르지만, 스탠포드 인지 및 시스템 신경과학 연구소(Stanford Cognitive & Systems Neuroscience Laboratory)의 소장인 비노드 메논(Vinod Menon)은 최근 이 모든 기능들이 내적 내러티브를 구성하는 데 도움이 될 수 있다는 이론을 세웠다. 그의 견해에 따르면, “default mode network”는 다른 사람들과의 관계에서 자신이 누구인지에 대해 생각하고, 과거의 경험을 회상하고, 그 모든 것을 일관된 자기 서사로 마무리하는 데 도움이 됩니다.
기본 모드는 분명히 복잡한 것입니다. 그것은 깔끔하게 설명할 수 없는 다양한 프로세스에 관련되어 있습니다. "우리가 '이 하나의 뇌 영역 또는 하나의 뇌 네트워크가 한 가지 일을 한다'고 생각하는 것은 어리석은 일이다"라고 우딘은 말했다. "나는 그것이 작동하는 방식이라고 생각하지 않는다."
우딘은 자기 인식에 관심이 있었기 때문에 디폴트 모드 신경망을 조사하기 시작했고, 자신의 얼굴이나 목소리를 식별하는 것과 같은 많은 자기 인식 작업이 신경망과 연관되어 있는 것으로 나타났다. 최근 몇 년 동안 그녀는 뇌 네트워크 간의 상호 작용에 관심을 기울였습니다. 서로 다른 뇌 영역이 서로 상호 작용하여 네트워크를 형성하는 것처럼 서로 다른 네트워크는 의미 있는 방식으로 서로 상호 작용한다고 Uddin은 말했습니다. "네트워크 상호 작용은 함께 작동하다가 분리되고 시간이 지남에 따라 수행하는 작업을 변경하기 때문에 고립된 네트워크보다 어떤 면에서 더 잘 설명할 수 있습니다."
그녀는 특히 “default mode network”가 현저성 네트워크와 상호 작용하는 방식에 관심이 있는데, 이는 주어진 시간에 가장 관련성이 높은 정보를 식별하는 데 도움이 되는 것 같습니다. 그녀의 연구에 따르면 현저성 네트워크는 주의를 기울여야 할 중요한 사항을 감지한 다음 기본 모드 네트워크의 끄기 스위치 역할을 합니다.
연구원들은 또한 우울증과 같은 정신 건강 장애가 기본 모드 네트워크의 문제와 관련이 있는지 여부를 조사하고 있습니다. 지금까지의 연구 결과는 결론이 나지 않았다. 예를 들어, 우울증을 앓고 있는 사람들의 경우, 일부 연구자들은 네트워크 노드가 과도하게 연결되어 있다는 것을 발견한 반면, 다른 연구자들은 그 반대로, 즉 노드가 연결되지 않는다는 것을 발견했습니다. 그리고 일부 연구에서는 “default mode network”자체는 비정상이 아니지만 다른 네트워크와의 상호 작용은 비정상입니다. 이러한 발견은 양립할 수 없는 것처럼 보일 수 있지만, 우울증이 유사한 증상을 나타내는 다양한 장애의 집합체일 수 있다는 최근의 발견과 일치합니다.
한편 메논은 삼중네트워크이론(triple network theory)이라고 부르는 이론을 개발했습니다. “default mode network”인 현저성 네트워크(salienence network)와 전두엽 네트워크(frontoparietal network)라고 불리는 세 번째 네트워크 사이의 비정상적인 상호 작용이 정신분열증, 우울증, 불안, 치매 및 자폐증을 포함한 정신 건강 장애에 기여할 수 있다고 가정합니다. 일반적으로 디폴트 모드 신경망의 활동은 외부 자극에 주의를 기울일 때 감소하는 반면, 다른 두 신경망의 활동은 증가합니다. 네트워크 간의 이러한 밀고 당기기는 정신 장애나 발달 장애가 있는 사람들에게는 같은 방식으로 작동하지 않을 수 있다고 메논은 의심합니다.
세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교에서 정신 질환의 신경생물학을 연구하는 디아나 바크(Deanna Barch)는 삼중 네트워크 이론에 흥미를 느낀다. 정신 건강 장애를 가진 사람들의 네트워크가 어떻게 다르게 연결되어 있는지 조사하는 것은 연구자들이 근본적인 메커니즘을 찾고 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있다고 그녀는 말했습니다. 그러나 그녀는 네트워크 상호 작용만으로는 정신 질환을 완전히 설명할 수 없다고 생각합니다. "연결성의 차이를 이해하는 것이 출발점이라고 생각합니다"라고 Barch는 말합니다. "이건 종착점이 아니에요."
디폴트 모드 네트워크에 대한 현재의 이해는 확실히 그 종착점이 아닙니다. 이 연구의 발견 이후, 신경과학자들은 단일 뇌 영역의 책임을 넘어 뇌 네트워크 간의 상호 작용의 영향에 대해 생각하게 되었습니다. 그리고 많은 사람들이 내면에 집중된 마음의 활동, 즉 우리가 공상을 하거나 휴식을 취할 때조차도 우리의 뇌는 그것을 실현하기 위해 열심히 일하고 있다는 것을 인식하게 되었습니다.
이상의 기사는 2024년 3월 3일 WIRED에 게재된 “This Is What Your Brain Does When You’re Not Doing Anything”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문 출처 : https://www.wired.com/story/what-your-brain-is-doing-when-youre-not-doing-anything/
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