뇌파 조절 훈련하면 주의력도 강화할 수 있다

MIT 연구진, 저널 '뉴런'에 논문

2019.12.06 07:20 사이언스타임즈 관리자

훈련을 통해 뇌의 α(알파)파를 조절하면 주의력을 강화할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

예를 들어 대뇌 두정엽(parietal cortex)의 한쪽 반구에서 알파파를 억제하면, 반대쪽 시야(visual field)에 들어오는 물체에 더 많은 주의력을 쏟을 수 있다는 것이다.

인간과 동물 모두 알파파가 약해지면 주의력이 강해진다는 건 이전에도 보고됐다. 하지만 둘 사이의 과학적 인과관계가 입증된 건 처음이다.

이는 또한 뉴로피드백(neurofeedback·뇌파 통제)을 통해 주의력 향상을 학습할 수 있다는 걸 시사해 주목된다.

뉴로피드백은 바이오피드백(biofeedback)에서 파생한 개념이다. 바이오피드백은, 불수의근(의지에 따라 움직이지 않는 근육)이나 자율신경계를 조절하는 생체 자기 제어 기술을 말한다.

이 연구를 수행한 미국 매사추세츠 공대(MIT)의 맥거번 뇌 연구소 과학자들은 4일(현지시간) 관련 논문을 저널 ‘뉴런(Neuron)’에 발표했다. MIT는 같은 날 온라인(www.eurekalert.org)에 논문 개요를 공개했다.

논문의 수석저자인 이 연구소의 로버트 데시모니 소장은 “다양한 뇌 기능 장애와 행동 이상을 가진 환자들을 뉴로피드백 기술로 돕는다는 건 매우 흥미롭다”라면서 “서로 다른 유형의 뇌 활동 작용을 완전히 비침습적인 방법으로 통제하고 시험하는 것”이라고 말했다.

뇌파는, 뇌의 전기적 활동으로 두피 또는 피질의 두 점 사이에 생기는 전위 변동을 연속해 기록한 것이다. 전자를 두피 뇌파, 후자를 피질 뇌파라고 하지만 임상적인 뇌파는 보통 두피 뇌파를 말한다.

대표적 뇌파인 알파파는 10㎐ 전후의 규칙적인 주파수에 평균 50㎶의 진폭을 보인다. 알파파는 보통 눈을 감고 차분해진 상태에서 안정되며, 전두엽보다 두정엽이나 후두엽에서 강하게 관찰된다.

이런 알파파가 주의력 조절에 관여하는지 확인하기 위해 연구팀은, 실시간으로 알파파 피드백을 받을 수 있는 실험을 디자인했다.

피험자가 ‘격자 문양(grating pattern)’의 패턴을 더 뚜렷이 보기 위해 정신을 집중하는 동안 ‘자기 뇌 검사(MEG)’ 스캔으로 피험자 두정엽의 알파파 수위를 측정해 좌우 반구의 비대칭도를 계산했다.

그 결과 알파파의 비대칭도가 높을수록 패턴이 더 선명히 보이고, 이에 관한 시각 정보도 실시간으로 피험자에게 피드백됐다.

실험에 대한 사전 정보가 전혀 없는 피험자도 약 10분간 20차례 시도하면, 좌우 반구 사이의 알파파 비대칭을 조절해 더 선명히 패턴을 대비할 수 있게 됐다.

피험자는 무의식적으로 한쪽 뇌파를 조작해 반대쪽 시야에 대한 주의력을 높이는 것으로 나타났다. 예컨대 왼쪽 반구의 알파파를 억제한 피험자의 시각 피질은 스크린 오른쪽의 빛에 더 많은 반응을 보였다.

데시모니 소장은 “뇌의 알파파를 조작하면 주의력을 높일 수 있다. 어떻게 알파파를 조작하는지 잘 몰라도 결과는 마찬가지다”라고 강조했다.

뇌파 조작을 통해 강화된 주의력은 어느 정도 지속하기도 했다.

주의력 강화 실험을 마친 피험자에게 자연 풍경, 도시 정경, 컴퓨터 프랙털 형상 등을 둘러보게 하고 안구 운동을 관찰했더니, 앞선 실험에서 알파파를 통해 주의력을 쏟게 훈련된 쪽(side)에 시선이 더 오래 머물렷다.

그러나 이런 효과가 얼마나 오래가는지, 그리고 파킨슨병과 관련이 있는 것으로 알려진 베타파 등 다른 유형의 뇌파도 같은 효과를 내는지 등은 아직 불확실하다.

연구팀은 주의력 결핍과 같은 신경 장애도 뉴로피드백 훈련으로 치료할 수 있는지 확인하기 위해 후속 연구를 준비 중이다.

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