사람이 사람에게 끌리는 여러 순간이 있다. 무엇보다도 마음을 이해해주고 상처를 보듬어준다고 느낄 때 상대방에게 호감과 사랑을 느낀다. 사랑의 기본조건과도 같은 마음의 교류·교감이 로봇과도 가능할까? 인공지능(AI)을 탑재한 로봇과 인간의 공존은 미래가 아닌 현재다. 인간은 이미 수많은 순간을 AI와 공유하고 있다. 앞으로도 더 많은 분야에서 AI 로봇이 연구·활용되겠지만 AI에 맹목적인 ‘사랑’을 퍼붓던 세계의 시류가 달라지고 있다. 이제 인간은 똑똑함을 넘어선 ‘따뜻한 로봇’에 관심을 쏟고 있다. ◆인간의 명령 아닌 감정에도 대응하는 로봇 사람의 감정을 읽고, 그것에 대응하며 교감이 가능한 ‘소셜 로봇’은 AI 로봇의 연장선상에 있는 업그레이드 버전인 동시에, 인간과 감정을 나눌 수 있다는 점에서 완전히 다른 개체이기도 하다. 글로벌 컨설팅 전문업체인 맥킨지는 최근 발행한 ‘로봇이 있는 스마트홈’이라는 보고서에서 “가정용 로봇인 홈봇이 소비자의 신뢰를 얻기 위해서는 AI를 넘어서 AE(Artificial Emotion·인공 감정)를 갖춘 로봇을 설계해야 한다”고 강조했다. 이는 인간의 더 나은, 편리한 삶을 위한 로봇이 본연의 목적을 달성하기 위해서는 궁극적으로 인간의 감정을 인지하고 이를 ‘표현’하는 능력이 필요하다는 뜻으로 해석된다. 이미 세계는 ‘사람스러운’ 로봇의 탄생에 발 빠르게 다가서고 있다. 미국의 인공지능 스타트업 기업인 어펙티바(Affectiva)는 입력되는 코드나 프로그램이 아닌 인간의 반응을 통해 배우게 하는 인공지능 개발에 주력한다. 표정은 물론이고 음성을 통해서 사람의 감정을 파악하고 그에 상응하는 행동과 말을 건넬 줄 아는 AI 개발이 목표다. 이러한 AI를 탑재한 로봇은 눈물을 흘리는 인간에게 다가가 등을 토닥이고, 말없이 침울한 표정의 인간에게 ‘괜찮냐’는 따뜻한 인사를 건넬 수 있다. 여기에 경험을 통해 스스로 배우고 데이터베이스룰 구축하는 기술인 ‘딥러닝’이 융합되면, 로봇은 눈물을 흘리는 인간에게 매번 똑같은 행동이나 말이 아닌, 상황에 가장 적합한 대응 매뉴얼을 추출해 각기 다른 반응을 내놓을 수 있다. ◆감정 표현하는 로봇을 향한 인간의 대응은? 인간의 마음을 헤아려주는 로봇과의 공존이 점차 현실로 다가오는 가운데, 인간은 과연 이러한 로봇을 어디까지 받아들일 수 있을까. AI 또는 AI 로봇과 사랑에 빠지는 SF 영화 속 주인공의 심리가 허무맹랑하기만 한 설정은 아니다. 일본 도요하시기술과학대학 정보·지능 공학과와 쿄토대학 심리학과 공동연구팀은 15명의 건강한 성인들에게 각각 고통스러운 상황과 일반적인 상황에 빠진 인간 및 로봇의 사진을 보여주고, 각 사진을 볼 때 나타나는 실험 참가자들의 뇌파 패턴을 분석했다. 여기서 ‘고통스러운 상황’이란 실수로 손가락을 칼에 베는 상황 등을 말한다. 그 결과 로봇과 인간의 고통스러운 상황을 봤을 때 나타나는 실험참가자들의 뇌파가 매우 유사하다는 것을 확인했다. 예컨대 인간은 타인의 고통스러운 모습을 봤을 때 ‘아프겠다’, ‘힘들겠다’ 등의 생각을 떠올리며 공감하는데, 로봇의 고통스러운 모습을 봤을 때에도 유사한 공감 반응이 나타난다는 것이다. 미국 캘리포니아 대학 샌디에이고 캠퍼스 연구진 역시 실험을 통해 유사한 결과를 얻었다. 연구진은 23명의 대학 학부 재학생에게 휴머노이드 로봇의 다양한 얼굴표정을 보게 했다. 그 결과 학생들은 로봇이 웃으면 따라서 미소 짓고, 슬픈 표정을 지으면 함께 우울감을 느끼는 등 상당한 감정교류의 반응을 보였다. 연구진은 로봇이 살아있는 인간이 아니라는 사실을 정확하게 인지하고 있었음에도 불구하고, 인간의 뇌 신경세포에 잠재돼 있는 모방심리성향에 기인해 감정교류 혹은 이입하는 것을 확인했다고 밝혔다. 전문가들은 로봇과 인간의 교감이 저출산·고령화 문제에 맞닥뜨린 인류에게 해결책이 되어 줄 것이라고 기대한다. 단순히 명령하고 이를 수행하는 단편적인 관계에서 벗어나 상호적인 사회적 관계 맺기가 가능해지기 때문이다. 반면 우려의 목소리도 있다. 특히 일각에서는 로봇과의 감정 교류가 정서적으로 민감한 아이들에게 어떤 영향을 미칠지 예측하기 어렵다고 말한다. ‘오즈의 마법사’ 속 양철나무꾼은 심장이 사라진 뒤로 사랑도, 행복도 느낄 수 없게 됐다고 말한다. 사랑과 행복을 포함한 감정을 느끼고 교류하는 것은 여전히 심장 혹은 뇌를 가진 인간의 영역이다. 하지만 로봇이 교감 능력을 도구 삼아 인간의 영역에 들어온다면, 미래에는 몇몇 과학자들의 예측대로 인간과 로봇 커플을 마주할 수도 있지 않을까. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

잠 1·2권/베르나르 베르베르 지음/전미연 옮김/열린책들/1권 336쪽·2권 328쪽/각 1만 3800원“우린 일생의 3분의1을 자면서 보내요. 3분의1이나. 게다가 12분의1은 꿈을 꾸면서 보내죠. 하지만 사람들 대부분은 관심이 없어요. 잠자는 시간을 단순히 몸을 회복하는 시간으로 보거든요. (…) 잠의 세계는 우리가 탐험해야 할 신대륙이에요. 캐내서 쓸 수 있는 소중한 보물이 가득 들어 있는 평행 세계죠.”(2권 307쪽) 기발하고 참신한 소재를 특유의 과학적 상상력으로 풀어내는 프랑스 출신의 세계적인 베스트셀러 작가 베르나르 베르베르가 이번엔 ‘잠’이라는 미지의 대륙에 발을 뻗었다. 소설은 1980년대 작가가 과학 전문 기자로 일하던 시절에 썼던 자각몽자에 관한 르포를 바탕으로 했다. 실제로 작가는 자각몽이 가능하다는 것을 깨달은 지 일주일 만에 생애 최초로 박쥐의 날개를 달고 하늘을 나는 자각몽을 꾸었다고 한다. 2014년에 겪은 불면증도 소설의 아이디어를 얻는 계기가 되었다. 소설은 잠의 깊이와 뇌파의 종류에 따라 5단계로 나뉘는 수면 주기 이후에 여섯 번째 단계가 존재한다는 가정에서 시작된다. 28세 의대생 자크 클라인의 어머니 카롤린은 유명한 신경 생리학자로 수면을 연구하는 의사다. 카롤린은 눈에 보이는 듯 선명한 꿈을 꾸는 단계인 ‘역설수면’ 다음에 6단계가 있다고 믿는다. 심장 박동은 더 느려지고 몸은 이완되지만 두뇌 활동이 가장 활발히 일어난다는 단계다. 그러나 극비리에 수면에 대한 프로젝트를 진행하던 중 피실험자가 사망하게 되고 그 다음날 카롤린 역시 실종된다. 어머니를 찾기 위해 고민하던 자크는 꿈속에서 ‘아톤’이라는 꿈속 시간 승강기를 타고 온 48세의 자신을 만난다. 미래에서 온 자크는 어머니가 말레이시아에 있다며 구하러 가라고 일러준다. 자크는 낮보다 밤을, 깨어 있는 시간보다 잠들어 있는 시간을 소중히 여긴다는 ‘꿈의 민족’ 세노이족을 만나 실종된 어머니의 행방을 좇는다. 소설은 수면에 대한 실제 과학 연구 결과와 스스로 꿈을 제어하고 꿈을 통해 과거로 갈 수 있다는 작가의 기발한 상상력을 버무려 스펙터클한 모험의 세계를 펼쳐 놓는다. 비대해진 수면제 산업이나 의료계, 언론계 등에 대한 작가의 날카로운 풍자도 엿보인다. 작가가 등장인물의 입을 빌려 잠을 잘 자는 법이나 수면 조절 훈련을 통해 창의력을 키우는 방법을 설명하는 부분도 흥미롭다. 작가는 작품 후기에서 독자들에게 특별한 잠의 세계로 여행할 것을 권유한다. “만약 꿈속에서 20년 뒤의 자신과 얘기할 기회가 생긴다면 뭘 물어보고 싶으세요? 모두 푹 주무시고 멋진 꿈 꾸세요.” 조희선 기자 hsncho@seoul.co.kr

생산, 식량, 보행 등을 주제로 도시문제의 대안을 찾는 글로벌 학술·전시 축제인 ‘2017 서울도시건축비엔날레’가 오는 9월 서울에서 막을 올린다. 서울시는 9월 1일부터 11월 5일까지 도심 곳곳에서 세계 주요 도시와 대학, 단체 등 120여개 기관이 참여하는 서울도시건축비엔날레를 연다고 29일 밝혔다. 올해 처음 열리는 이 행사는 24개국 약 40팀이 꾸미는 프로젝트 전시 ‘주제전’과 베이징·런던·빈·파리 등 50여개 도시가 공공 프로젝트로 진행하는 ‘도시전’ 두 축으로 운영된다. 행사는 각각 돈의문박물관마을과 동대문디자인플라자에서 열린다. 시 관계자는 “주제전은 다양한 분야의 예술가와 전문가들이 함께 공유도시를 주제로 전시를 하고, 도시전은 세계의 각 시청 관계자들이 자신들이 시행하고 있는 공공 프로젝트를 소개하는 자리”라고 설명했다. 특히 세운상가, 을지로 공구상가, 창신동 봉제작업장 등에서 생산·식량·보행도시를 화두로 다양한 실험을 진행하는 ‘현장 프로젝트’도 진행한다. 생산도시는 서울의 도심제조업 현장을 재조명하고, 지속가능한 도시를 위해 도심제조업의 새로운 가능성을 모색해 보는 프로젝트다. 세운상가 을지로 일대에서 건축가, 엔지니어, 시민이 함께 기존 제조업 기술과 신기술을 접목해 건축·디자인 모형을 제작해 보는 ‘테크캡슐 워크숍’을 진행한다. 식량도시는 물 부족, 도시농업 등 다양한 도시 환경과 자원, 식량 문제의 대안을 실험하는 프로젝트로 돈의문박물관마을에서 열린다. ‘비엔날레 카페·식당’을 차려 대나무 컵, 대나무 빨대 등 친환경·재활용 제품을 사용하고 도시양봉으로 수확한 꿀, 태양광으로 구운 사과빵 등 메뉴를 판매해 친환경 메시지를 전달한다. 보행도시는 서울 도심 곳곳에서 따릉이·나눔카 등 시의 공유이동수단을 체험하고, 뇌파산책을 하는 프로그램으로 꾸몄다. 뇌파산책체험은 사람이 걸으면서 보행 환경에서 받는 스트레스 지수를 뇌파감지를 통해 측정하고 걷기 좋은 길을 제안하는 내용이다. 서울비엔날레 국내 총감독인 배형민 서울시립대 교수는 “현장 프로젝트가 열릴 돈의문, 세운상가, 을지로, 동대문 등을 찾은 청년들이 공유도시 서울의 가능성을 새롭게 발견하는 계기가 되도록 최선을 다해 준비하겠다”고 밝혔다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

경대수 자유한국당 의원이 25일 아들의 병역 면제를 공개했다. 경 의원은 자신의 아들이 8살 때 간질로 불리는 뇌전증이 발병했다고 밝혔다.경 의원은 전날 열린 이낙연 국무총리 후보자 국회 청문회에서 이 후보자 아들 병역 문제를 지적했다가 자신의 아들부터 병역면제를 받은 경위를 밝히라는 누리꾼들의 거센 요구에 직면했다. 이에 경 의원은 25일 인사청문회 질의에 앞서 “어제부터 지금 이 시각까지 많은 국민이 저를 질타하는 수많은 문자를 보내오고 있는데 고민 끝에 말씀드린다”면서 신상 발언을 신청했다. 그는 “인사청문회의 공정성과 책임성, 제대로 된 후보자 검증을 위해서라도 제 개인신상을 말하기로 했다”며 “아내와 아들을 비롯한 가족의 많은 고민과 아픔이 있었고 깊은 상처를 받은 제 아들의 동의를 받아 말한다”고 말했다. 경 의원은 “제 아들의 병역 문제는 뇌파 병변에 의한 경련성 질환, 즉 간질”이라면서 “초등학생 때인 8살에 발병한 뒤 10여 년간 뇌파검사 등의 진료를 받고 오르필이라는 약을 복용하면서 늘 재발 위험 때문에 마음을 졸였다”고 설명했다. 이어 “2번 신체검사를 받았고 객관적인 진료 기록으로 병역을 면제받았다”며 “이번 일로 충격 받은 아들에게 증상이 재발하지 않을지, 편견이 완전히 가시지 않은 상황에서 결혼 등 사회생활에서 피해를 보지 않을지 많은 걱정이 있다”고 덧붙였다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

분당차병원은 김옥준·신정원 신경과 교수팀이 뇌파 분석을 통해 ‘산발성 크포이츠펠트 야콥병’(CJD)을 조기진단하는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 SCI급 신경학회지인 임상 신경생리학에 실렸다. 산발성 CJD 환자는 뇌파검사에서 1~1.5㎐의 예파(주기적으로 날카로운 모양의 비정상적인 뇌파가 갑자기 나타나는 것)가 규칙적으로 나타나는 것이 특징이다. 질병 초기에는 이러한 파형이 보이지 않으며, 이미 병이 많이 진행된 말기에도 파형이 소실되기도 한다. 김 교수팀은 2006년부터 지난해까지 10년 동안 분당차병원과 서울대병원의 산발성 CJD 환자 23명의 뇌파를 분석했다. 그 결과 질병의 초기부터 ‘주기성 패턴’이 관찰됐고 병의 진행시기에 따라 뇌파가 변화하는 것을 확인했다. 비교적 초기인 8주쯤에는 비정상적인 뇌파가 불규칙적으로 나타나기 시작하며 11주에는 예파가 규칙적으로 나타났다가 17주부터 전형적인 1~1.5㎐의 예파가 규칙적으로 보였다. 김 교수는 “병의 진행단계에 따라 보이는 특징적인 뇌파소견은 CJD를 치매, 뇌전증으로 오진할 가능성을 줄여줄 수 있다”며 “질병의 예후를 파악해 치료와 연구에 기여할 수 있는 새로운 기반이 될 것”이라고 말했다. 한편 CJD는 인간에게 발병하는 대표적인 프리온 질환이다. 프리온은 단백질을 의미하는 ‘프로테인’과 바이러스 입자인 ‘비리온’을 합성한 것이다. 인체 내에는 프리온 단백질이 정상적으로 존재한다. 만약 프리온 단백질이 비정상적으로 변형돼 뇌 세포 내에서 분해되지 않고 축척되면 중추 신경계에 스펀지처럼 구멍이 뚫리는 변성을 일으킨다. CJD는 산발성이 85%를 차지해 가장 흔하며, 광우병에 걸린 소의 부산물을 섭취한 뒤 발생하는 ‘변종 CJD’는 극히 일부분인 것으로 알려져 있다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

불면증이 심장마비와 뇌졸중 등 심혈관계 질환의 위험을 키울 수 있음을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 중국 선양의과대학 연구진이 불면증 증상과 심혈관계 질환 사이의 연관성을 평가하기 위해 총 16만 867명에 관한 코호트 연구 15건을 메타분석했다. 최소 3년부터 최대 29.6년까지의 중앙 추적관찰기간(median follow-up) 동안 1만 1702건의 유해사례가 확인됐다. 이번 연구는 불면증의 대표적 증상인 ‘수면 개시의 어려움’과 ‘수면 유지의 어려움’, ‘새벽에 잠이 깸’, 그리고 ‘수면 중 지속적인 각성뇌파’(비회복성 수면)가 급성 심근경색증과 관상동맥 심장질환, 심부전, 뇌졸중과 같은 심혈관계 질환과 그 합병증 사이의 연관성을 평가한 것이다. 분석 결과, 불면증 증상으로 수면 개시나 수면 유지의 어려움, 또는 수면 중 지속적인 각성뇌파 증상이 나타나는 사람들은 불면증 증상이 전혀 없는 이들보다 심혈관계 질환 위험이 각각 1.27배, 1.11배, 1.18배 증가하는 유의미한 연관성이 있었다. 반면 새벽에 잠이 깨는 증상과 심혈관계 질환 위험의 연관성은 나타나지 않았다. 이에 대해 연구를 이끈 허차오 박사과정 연구원은 “우리는 수면 개시나 수면 유지의 어려움, 또는 수면 중 지속적인 각성뇌파 증상이 있는 사람들은 그렇지 않은 이들보다 심혈관계 질환 위험이 각각 27%, 11%, 18% 더 높은 것과 연관성이 있다는 것을 발견했다”고 설명했다. 또한 “물론 이런 연관성에 관한 기본적인 메커니즘은 완전하게 밝혀지지 않았다”면서도 “기존 연구들에서는 불면증이 신진대사 및 내분비 기능 변화, 교감신경 활성 증가, 혈압 증가, 전염증성 및 염증성 사이토카인 수치 급증과 연관성이 있는 것으로 나타났는데 이들 모두 심혈관계 질환의 위험 인자”라고 말했다. 이와 함께 이번 연구에서는 불면증 증상을 가진 여성들은 남성들보다 심혈관계 질환 발생 위험이 좀 더 높은 것으로 나타났다. 특히 비회복성 수면에서 이런 성향이 있었지만, 성별 차이는 통계적으로 유의하지 않았다. 이에 대해 허차오 연구원은 “남녀 간의 차이는 통계적으로 유의미하지 않고 메타분석 연구의 한계가 있어 우리는 불면증이 여성에게 더 위험하다는 결론은 내릴 수 없었지만, 여성들은 유전자와 성(性)호르몬, 스트레스, 스트레스 대응의 차이로 인해 불면증에 걸리기 쉽다고 알고 있다”면서 “따라서 여성들의 수면 건강에 더욱 많은 주의를 기울여야 할 것 같다”고 말했다. 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘유럽 예방 심장학 저널’(European Journal of Preventive Cardiology) 최신호(3월31일)에 실렸다. 사진=ⓒ Focus Pocus LTD / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

가스레인지를 껐나, 문은 제대로 잠갔나. ‘기억력이 떨어지는 건 아닌가’ 하는 불안감은 남녀노소 대다수에 해당된다. 최근 자기력이 소리와 음성을 기억하는 데 도움을 줄 수 있다는 주목할 만한 연구 결과가 나왔다. 캐나다 맥길대 인지신경과학과와 국제뇌연구소 공동연구팀은 자력이 소리와 음성을 기억하는 능력을 높일 수 있다는 연구결과를 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 23일자에 발표했다. 소리를 기억하고 이를 해석하는 ‘소리기억’은 다른 사람의 말과 글을 이해하고 계산을 하는 데 필수적인 능력이다. 치매나 외부 충격 등으로 기억력이 저하될 때 가장 먼저 음성기억력이 현저하게 떨어진다고 알려졌다. 연구팀은 17명의 건강한 성인을 대상으로 소리를 듣고 기억하는 과제를 수행하면서 뇌전도(EEG)와 뇌자도(MEG)로 뇌파를 측정했다. 그 결과 소리기억을 할 때 뇌에서는 세타파가 발생했다. 연구팀은 경두개 자기자극술(TMS)을 활용해 세타파와 같은 파장으로 뇌를 지속적으로 자극시켰다. TMS는 전자기 코일을 머리 표면의 특정 부위에 놓고 자기장을 통과시켜 두뇌 신경세포를 활성·억제시키는 뇌 자극방법이다. 연구팀은 TMS로 뇌를 자극하면 뇌의 세타파가 증폭되면서 음성기억력이 높아진다는 사실을 확인했다. 필립 알부이 맥길대 인지신경과학과 교수는 “퇴행성 뇌질환인 알츠하이머 치매로 인한 기억력 저하도 치료할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌과학자들 사이에서 ‘의식’은 연구하기 어려운 주제로 악명이 높다. 의식은 어려운 철학적 질문과 연결된 연구주제여서 정의하는 것부터 난해하다. 하지만 최근 뇌 과학의 발달로 의식에 관한 연구도 신경생물학적 접근이 가능해졌고 조금씩 그 비밀이 밝혀지고 있다. 지난 2월 미국 메릴랜드주의 베데스다에서 열린 ‘브레인 이니셔티브’ 회의에서 한 연구결과에 이목이 집중됐다. 크리스토프 코흐 앨런뇌과학연구소장은 진기한 뇌 사진 한 장을 공개했다. 생쥐의 뇌에서 ‘클라우스트룸’이라는 부위의 신경세포 3개의 전체 경로를 영상화한 사진이었다. 단 3개의 신경세포 가지가 생쥐 뇌 전체를 빙둘러 복잡한 가지를 펼치고 있는 모습은 경이로웠다. 이 신경세포가 다양한 뇌 부위와 긴밀한 연결구조를 갖고 있다는 것은 클라우스트룸이 의식현상과 긴밀하게 연결돼 있음을 보여주는 소견이다. 클라우스트룸은 대뇌의 껍질에 해당하는 ‘피질’ 안쪽의 회백질 틈에 얇은 종이처럼 펼쳐진 신경세포의 무리를 가리키는 말이다. 대략적인 해부학적 위치는 관자놀이와 귀의 중간쯤이다. 최신 시각화 기술을 이용해 대뇌피질의 거의 모든 부분이 클라우스트룸으로 신경섬유를 주고받고 있음이 확인됐다. 크리스토프 코흐와 DNA를 발견한 프란시스 크릭은 이 부위에 의식이 존재할 것이라고 예측해 왔다. 하지만 클라우스트룸은 매우 얇은 신경세포 층으로 이뤄져 있고 전기적 신호가 강한 ‘뇌섬엽’과 ‘조가비핵’ 사이에 위치해 구조와 기능 연구가 쉽지 않았다. 2014년 이런 가설을 지지하는 증례가 발표됐다. 코우 베이시 조지워싱턴대 교수는 난치성 간질을 앓고 있는 54세 여성의 간질 부위 수술을 위해 뇌심부에 전기 자극을 주면서 환자의 반응을 테스트했다. 전기자극이 클라우스트룸에 가해지자 의식적 행동이 중단되고 주변의 자극에 전혀 반응하지 못하는 상태가 됐다. 환자는 전기자극이 멈추면 즉시 정상적인 상태로 돌아왔고 의식 소실을 기억하지 못했다. 의식소실이 있을 때 뇌파상 간질파는 관찰되지 않아 간질발작은 아닌 것으로 확인됐다. 베이시 교수는 인공적인 전기자극으로 클라우스트룸의 기능이 방해받을 때 의식이 소실된 것으로 보아 이 부위가 통합적 의식과 관련된 뇌활동이 일어나는 부위라는 가설을 지지했다. 그렇다면 의식은 어떻게 측정할 수 있을까. 마르셀로 마시미니 밀라노대 박사는 감각이나 행동적 반응과 무관하게 의식을 측정하는 방법을 개발했다. 피험자의 뇌신경에 자기장을 이용해 자극을 준 뒤 이에 대한 뇌의 반응을 뇌파로 측정해 ‘교란 복잡 지수’(PCI)라는 것을 산출했다. 예를 들어 각성상태처럼 의식 수준이 높은 상태에서 PCI는 0.6 전후이고, 깊은 수면상태에서는 0.2 전후로 나온다. PCI를 이용하면 각성상태와 수면상태, 마취상태는 물론 의식은 정상적이지만 표현은 불가능한 ‘감금 증후군’도 뚜렷하게 구별할 수 있다. 데카르트는 모든 것을 의심하되 의심할 수 없는 하나의 명제는 ‘나는 생각한다. 고로 존재한다’라고 했다. 내가 생각하는지, 아닌지 알기 위해서는 의식이 필요하다. 따라서 ‘나는 (나의 생각을) 의식한다. 고로 존재한다’라는 말이 더 정확한 말일지 모르겠다. 최근 의식에 대한 뇌 과학은 상당한 진보를 이뤘지만 아직 모르는 것이 더 많은 미지의 영역이다. 한 가지 분명한 것은 뇌 과학의 발달이 언젠가는 의식의 발생 과정과 원리를 이해해 인간을 더욱 인간답게 이해하고 의식의 장애를 일으키는 질환을 극복하는 데 도움을 줄 것이라는 점이다.

미국의 심리학자 매슬로는 1943년 인간의 욕구에 대한 학설을 제안했다. 그는 인간은 누구나 다섯 가지 욕구를 가지고 태어난다고 주장했다. 생리적 욕구, 안전 욕구, 소속 욕구와 애정 욕구, 존경 욕구, 자아실현 욕구 순이다. 안전 욕구는 인간이 생리적 욕구 다음으로 간절히 열망하는 기본적 욕구다. 자기 신체, 정신, 재산 등이 다치거나 사라지는 것을 두려워하는 것이다.우리는 일상 속에서 자동차 사고, 강도나 테러, 화재, 지진 등 많은 위험에 노출돼 있다. 그러나 주변에서 자주 발생하는 위험요소가 아니라면 인간은 자연스럽게 위험을 망각하는 특성이 있다. 바로 ‘안전 불감증’이다. 자동차 사고는 비교적 주변에서 자주 발생하지만 항공기나 철도사고는 상대적으로 발생빈도가 매우 낮아 안전 욕구를 덜 느끼게 된다. 한국은 지진, 화산, 홍수 같은 자연재해 발생 빈도도 낮기 때문에 안전 불감증으로 이어지기 쉽다. 2011년 일본 후쿠시마 원전사고는 원자력발전소가 자연재해로 인해 우리의 안전을 해칠 수 있다는 사실을 간접적으로 경험하게 해 줬다. 원전을 실제로 가동하는 운전원은 지진이나 화재로 인해 발전소가 위험에 처하게 되더라도 발전소를 안전하게 운전하기 위한 모든 기술적 대책과 매뉴얼을 갖고 있다. 그러나 실제 지진이나 화재 등으로 인한 위험상황에 처해 본 경험이 없다면 후쿠시마 사고 때처럼 운전원이 이런 상황들에 완벽하게 기술적 대응을 할 수 있을 것이라고 장담하기는 힘들다. 원자력 분야에서 인간에 대한 탐구가 중요한 부분을 차지하고 있는 이유다. 실제로 지진이나 화재 상황에 대한 제어실 실감 모사설비를 개발해 운전원이 위험 상황에서 어떤 인지적 반응을 보이는지 뇌파, 심전도, 피부전기저항 등으로 측정해 확인하고 성공적 대응에 필요한 것이 무엇인지 찾아내는 연구들이 수행되고 있다. 극한 환경에서 운전원에게 주어진 직무를 성공적으로 수행하는지를 평가하기 위해 상황인식, 정신적 직무부하, 의사소통 및 의사결정 능력 등 측정도구도 개발되고 있다. 이런 연구는 매우 빈도가 낮은 상황에 대한 대비책이지만 후쿠시마 사고처럼 예상할 수 없는 재난 상황에서도 국민의 안전을 지키기 위한 노력이다. 지진이나 화재를 실제로 느낄 수 있는 시청각, 후각, 촉각, 진동 자극 등 여러 실감요소를 과학적으로 구현한다면 상황은 다르다. 이런 실감요소들이 개발된다면 이를 통해 원전 운전원들에게 지진이나 화재에 대한 직접적인 경험지식을 제공해 그 감정과 느낌을 체득시킬 수 있다. 그리고 극한 상황에 대한 그들의 대응 능력을 평가 및 훈련시켜 원전이 어떠한 재난 상황에서도 보다 안전하게 운영될 수 있을 것이다.

　사람은 살아가는 동안 3분의1을 잠으로 보낸다고들 한다. 잠은 눈동자가 빠르게 움직이며 꿈을 꾸는 렘수면 상태와 비(非)렘수면으로 나뉜다. 선잠이라고도 불리는 렘수면은 전체 수면 시간 중 90~120분 정도에 불과하지만 깨어있을 때만큼 뇌가 활발하게 움직인다. 하지만 정확히 어떤 기능을 하는지에 대해 밝혀지지 않은 상태다. 국내 연구진이 이처럼 미지의 영역으로 남아있는 렘수면의 비밀을 한꺼풀 벗겨냈다.　한국과학기술연구원(KIST) 치매융합연구단 최지현 박사팀은 고해상도 뇌파맵 기술을 이용해 실험용 쥐의 렘수면이 신경세포의 회복과 기억 형성에 도움을 준다는 사실을 발견했다. 이는 미국 국립과학원에서 발행하는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘PNAS’ 최신호에 실렸다. 　연구팀은 생쥐의 뇌에 전극 38개를 삽입한 뒤 5일 동안 수면 부족 상태를 만들었다. 쥐가 선잠이 들면 특정 뇌파와 뇌의 어느 부위가 활성화되는지를 관찰할 수 있는 고해상도 뇌파 맵을 측정했다. 그 결과 감마 같은 짧고 빠른 뇌파가 렘수면 때 급격히 증가하는 것이 관찰됐다. 특히 전두엽과 기억에 관여하는 해마간 신경회로간 활동도 점진적으로 증가한다는 것을 확인했다. 　그렇지만 빠른 뇌파가 급격히 증가해 수면 중 신경활동이 비정상적으로 활발해질 경우 다음날 기억 형성과정에 혼선을 준다는 것도 알았다. 렘수면이 기억에 도움을 주기는 하지만 만성 수면장애가 생겨 렘수면 상태가 길어질 경우 기억과 관련한 뇌기능 장애가 올 수 있다는 것이다. 　최지현 박사는 “이번 연구는 약물 주입이나 유전자 변형 없이 고해상도 뇌파 맵 기술을 이용해 얻은 결과로 치매를 비롯한 각종 질병과 수면의 질의 상관관계를 연구하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사용자가 기존에 자주 플레이한 음악 목록을 기반으로 하는 주크박스가 아닌, 사용자의 뇌파를 분석해 이에 딱 맞는 음악을 만들어주는 인공지능(AI)가 등장했다고 미국 과학 전문지 사이언스데일리가 7일 보도했다. 일본 오사카대학 산업과학연구센터와 도쿄수도대학 공동 연구진이 개발한 이 AI 헤드폰에는 사용자의 뇌파를 측정할 수 있는 장비가 장착돼 있으며, 이 뇌파에 따라 적절한 음악을 작곡해 들려주는 기능이 탑재돼 있다. 사용자가 특정 음악을 들을 때 변화하는 뇌파의 기록을 저장하고 분석하는 학습 과정을 통해 사용자의 뇌파 정보만으로 ‘맞춤 작곡’이 가능하다. 또 이러한 뇌파 데이터를 토대로 기분을 파악하고, 기분을 더 북돋아 주거나 혹은 가라앉게 해주는 음악을 창작해 들려준다. 이러한 기능을 이용하면 사용자는 자신의 기분과 감정 상태에 맞는, 세상 어디에도 없는 맞춤 음악을 들을 수 있다. 이때 AI가 만들어내는 것은 미디(MIDI, 컴퓨터와 신시사이저 등을 연결해 디지털 사운드를 만들고 합성하는 전자 악기 디지털 인터페이스) 형태로 음악이다. 연구진은 실험 참가자들에게 10곡 정도의 음악을 들려준 뒤 뇌파와 기분 변화 등을 조사했다. AI에게 이 데이터를 학습하게 한 뒤 기분을 좋아지게 하는 음악과 기분을 더 가라앉게 하는 곡을 만들게 했다. AI가 1분 만에 작곡한 음악 중 ‘기분이 좋아지게 하는 음악’을 들은 참가자들은 실제로 음악을 들은 뒤 “기분이 좋아졌다”고 답했다. 연구진은 이번에 개발한 AI 시스템이 단순히 사용자의 편의를 높여주는 것 이상의 역할을 할 것으로 기대를 모으고 있다. 연구를 이끈 오사카대학의 누마오 마사유키 박사는 사이언스데일리와 한 인터뷰에서 “사람의 감정을 분석할 줄 아는 이 시스템은 사회적으로 다양한 이익을 가져다 줄 수 있다”면서 “예컨대 뇌파 분석을 통해 만들어낸 음악을 이용해 사람들이 운동을 하고 싶게 만들거나 혹은 중요한 일을 앞두고 긴장을 낮추고 기분을 좋아지게 하는 등 멘탈 헬스 케어 분야에서 활용할 수 있을 것”이라고 기대했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

모든 뇌사를 심장사와 함께 사망의 기준으로 추가할 것이냐를 두고 의료계, 법조계, 종교계의 논쟁이 여전히 이어지는 가운데, 여기에 불을 지필만한 또다른 사례가 보고돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 캐나다 웨스턴온타리오대학 연구진은 중환자실에 입원한 환자들을 대상으로 연구를 진행했다. 그 결과 환자의 생명유지장치를 모두 제거한 뒤 심장박동이 멈추고, 의사들로부터 사망선고를 받은 직후부터 무려 10분 동안 뇌가 여전히 활동하는 사례를 확인했다. 심장은 멈췄지만 뇌가 살아있는 10분 동안 뇌파의 하나로, 수면상태의 파장을 뜻하는 델타파가 나타났다. 연구진은 총 4명의 환자를 대상으로 데이터를 수집했는데, 이중 3명은 생명 유지 장치를 제거한 후 심장이 멈추자 뇌도 곧바로 활동을 멈췄다. 심장이 멈추면서 산소와 혈액 공급이 중단되자 뇌도 사망에 이른 것이다. 하지만 남은 환자 1명은 심장이 멈춘 뒤에도 10분 가량 뇌가 여전히 활동하는 것을 확인했다. 연구진은 “한 명의 환자에게서 사후에 나타난 델타파는 심장박동과 동맥혈압(ABP)이 멈춘 후에도 계속해서 나타났다”면서 “의학적으로는 심장사로 인해 사망 선고를 받았지만 뇌는 깨어있는 상황에서, 장기 기증 등을 해도 올바른 것인지에 대한 윤리적인 질문을 던질 수 있다”고 설명했다. 한편 영국 일간지 데일리메일에 따르면 심장마비로 일시적인 ‘의학적 죽음’을 경험한 5명 중 1명은 사후세계를 봤다고 증언한다. 이번 연구결과가 사후세계 존재의 입증과 연관이 있을 수 있다는 것. 세계적인 과학 학술지 사이언스(Science)가 운용하는 블로그인 ‘사이언스 얼러트'는 이와 관련해 “심장이 멈춘 뒤 몇 분 동안이나 뇌가 깨어있는 것을 두고 사후세계가 존재한다고 단정지을 수는 없다. 게다가 위 연구의 경우 사망 상태에서도 뇌가 살아있는 사례는 단 1건 뿐이었다”고 지적했다. 자세한 연구결과는 미국 국립보건원 산하의 국립생물정보센터(national center for biotechnology information) 데이터베이스에 등록됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

SAC시스템학원은 지난 17일 서울 용산구 효창동 소재 백범김구기념관에서 열린 ‘2017 한국을 빛낸 사람들’에서 교육부문 대상을 수상했다. ‘2017 한국을 빛낸 사람들’ 상은 대한민국신문기자협회, 언론인연합협의회, 한국자유총연맹 등 7개 단체가 주관하고, 2017 한국을 빛낸 사람들 대상 조직위원회가 엄격한 기준에 맞춰 심사 후 수여한다. SAC시스템학원의 조상현 대표는 체계적 교육프로그램, 인성교육, 성공적인 대입성과를 높이 평가 받아 교육 부문 대상 수상자로 결정됐다. SAC시스템학원은 이번 수상 외에도 작년 한 해, 2016 자랑스런 대한민국 시민대상, 2016 위대한 한국인 대상, 2016 코리아 탑 리더스 대상, 2016 자랑스런 한국인 대상 시상식에서 교육부문 대상을 수상한 바 있다.조상현 대표는 미국 심리학자 Jonathan Wai와 크로아티아 수학교수 Mislav Predavec 등이 주관하는 초고도 지능테스트에서 높은 수치를 보이며 인정받았다. 또한 방송계에서는 일찍이 섭외 우선순위 인물로 선정되고 있으며 그간 tvN 문제적남자, OBS 황금보따리 등 여러 프로그램에 교육전문가로 출연하여 그만의 독창적인 교육법을 제시하고 있다. 조 대표는 “이상적인 교육법이란 무작위적인 교육이 아닌 삶에 대한 가치관을 우선적으로 심어주고 그에 맞는 진로를 함께 만들어가는 것”이라며 “학생들을 진실 된 자세로 마주하고 공감해주면 스스로 본인의 삶을 개척하려는 의지를 보인다”고 노하우를 전했다. 한편 조상현 대표가 운영하는 교육전문기관 SAC시스템은 인천 송도신도시에 위치하고 있으며, 최근 개별로 운영했던 국어, 영어, 수학, 과학, 중국어학원을 연합하여 확장 이전했다. SAC시스템은 학생들에게 적합한 교육법을 제시하고자 뇌파검사, 두뇌훈련, 심리상담, 입학컨설팅 등 다양한 프로그램을 제시하고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

인간의 뇌는 약 860억개의 신경세포로 이뤄져 있다. 올해 세계 인구가 75억명이라고 하니 우리 뇌에는 세계 인구의 12배에 가까운 신경세포가 살고 있다는 의미다. 이렇게 많은 뉴런이 어떻게 조직화돼 감각, 운동, 사고, 감정을 통합해 기능하는지 불가사의한 일이다. 1920년대 독일 예나대의 정신과 의사인 한스 베르거는 세계 최초로 인간의 뇌에서 일어나는 전기적 작용을 실시간으로 기록하는 ‘뇌파 측정기’를 개발했다. 후두엽에서 생기는 ‘알파파’, 깊은 수면 중 발생하는 ‘델타파’와 렘수면에서 생기는 ‘세타파’, 각성 시기에 뚜렷한 ‘베타파’, 선택적 집중 과정에 나타나는 ‘감마파’에 이르기까지 다양한 뇌 활동의 리듬이 밝혀졌다. 여기서 감마파 영역의 뇌 활동은 인지기능뿐만 아니라 여러 가지 정신질환과도 관련돼 있어 주목할 만하다. 감마파는 대뇌피질의 ‘억제성 신경세포’와 ‘흥분성 신경세포’의 상호작용에서 발생하며, 특히 억제성 신경세포의 기능이 떨어질 때 생성 능력이 감소한다. 뇌 과학은 억제성 신경세포가 정상적으로 작동해야 뇌세포들이 일제히 억제되고 일제히 활성화되는 동기화가 가능하다는 사실을 밝혀냈다. 필자는 이런 관점에서 전두엽 아래쪽의 ‘기저전뇌’에서 특정 억제성 세포군이 대뇌피질의 감마파를 조절하는 데 결정적인 역할을 한다는 것을 밝혀낸 바 있다. 오케스트라처럼 대뇌피질의 신경세포가 리듬을 이뤄 작동하도록 돕는 ‘지휘자 신경세포’가 존재하는 것이다. 미국 매사추세츠공대(MIT) 리후에이 차이 박사팀은 최근 ‘광유전학’을 이용해 치매 치료 가능성을 실험했다. 기억을 담당하는 ‘해마’ 부위의 억제성 신경세포에 빛에 반응하는 단백질 ‘채널로돕신’을 발현시킨 뒤 40㎐의 빛으로 자극을 준 것이다. 예상대로 뇌파에서 40㎐의 리듬이 증가하는 소견이 발견됐고, 치매 유발물질로 알려진 ‘아밀로이드 베타’ 단백질은 유의미하게 감소했다. 더 흥미로운 사실은 뇌 속에서 이물질을 제거하는 ‘미세아교세포’가 함께 활성화됐고 이 세포가 다량의 아밀로이드 베타 단백질을 포식하고 있는 것이 포착된 것이다. 연구팀은 여기서 멈추지 않고 외부 조명으로 40㎐의 뇌파 리듬을 주면 어떤 결과가 나오는지 실험해 보기로 했다. 실험 생쥐를 40㎐로 깜빡이는 조명을 설치한 상자 안에 두고 하루 1시간씩 일주일간 노출시키는 실험을 수행했다. 이 실험에서도 같은 결과가 나왔다. 아직 낙관하기에는 이르지만, 뇌 리듬을 활용해 치매를 비롯한 신경정신과 질환의 치료에 한 걸음 다가갈 수 있는 가능성을 엿본 것이다. 뇌파 리듬은 사람과 첨단 공학기술을 연결해 주는 매개체로 이용되기도 한다. 즉, 뇌파 리듬을 분석해 어떤 행동을 하려는지, 어떤 말을 하려는지 미리 알아낼 수도 있다. 이런 기술을 응용해 뇌와 기계 또는 뇌와 컴퓨터를 직접 연결해 작동시키는 첨단 기술이 개발되고 있다. 드라마나 영화에서 심전도가 1자를 그리면서 ‘삐’ 소리를 내는 장면으로 죽음을 표현하는 것을 흔히 본다. 하지만 심전도가 정상이라도 뇌파가 리듬을 보이지 않고 일자를 그린다면 의학적으로는 뇌사의 증거로 판단한다. 어쩌면 우리는 삶과 죽음을 구별하는 중요한 단서를 리듬에서 찾고 있는지도 모른다. 리듬은 ‘시간’이라는 변수와 ‘반복성’을 주요 요소로 갖고 있다. 다시 말해 시간 축을 향한 반복적인 활동이 바로 건강의 지표일 수 있는 것이다. 우리의 심장과 뇌가 그러하듯 외부 조건의 변화에도 리듬을 잃지 않고 조화롭게 반응할 수 있을 때 비로소 건강하다 할 수 있음을 잊지 말아야 하겠다.

고수, 설경구, 박유천 출연작 ‘루시드 드림’ 메인 예고편이 공개됐다. ‘루시드 드림’은 대기업 비리 전문 기자 ‘대호’(고수)가 3년 전 계획적으로 납치된 아들을 찾기 위해 루시드 드림을 이용해 범인을 쫓는 기억 추적 SF 스릴러다. 국내 최초로 ‘스스로 자각한 채 꿈을 꾸는 현상‘인 ‘루시드 드림’을 소재로 한 작품으로 주목받고 있다. 고수를 비롯해 설경구, 박유천, 강혜정, 천호진 등 탄탄한 주·조연진 연기파 배우들이 가세해 기대감을 더한다. 예고편은 “사람들은 꿈을 꿀 때 고유의 뇌파 주파수를 가져요. 본인의 주파수하고 상대방 주파수하고 일치시키면 그 사람 꿈속으로 스르륵…”이라는 대사로 작품의 콘셉트를 설명한다. 이어 아들을 잃어버린 3년 전 그날이 ‘대호’의 루시드 드림에서 생생하게 펼쳐진다. 그곳에서 범인의 단서를 발견한 후, 추적하는 ‘대호’의 모습은 앞으로 펼쳐질 이야기를 궁금케 한다. 특히 예고편 후반부에 몰아치는 추격 장면과 자동차 액션, 초고층 건물들이 도미노처럼 무너지는 장면들은 꿈과 현실을 넘나드는 화려한 스케일을 엿볼 수 있다. 이렇듯 루시드 드림을 통해 범인을 찾는다는 참신한 설정으로 주목받는 영화 ‘루시드 드림’은 오는 2월 22일 개봉을 앞두고 있다. 문성호 기자 sungho@seoul.co.kr

숨만 잘 쉬어도 머리가 똑똑해질 수 있다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 미국 노스웨스턴대 의대 신경외과와 신경과학과, 심리학과 연구진이 호흡이 사람의 인지기능은 물론 뇌신경을 조정하고 기능을 향상시키기까지 한다는 연구결과를 뇌 신경과학분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 최신호에 발표했다. 숨쉬는 것은 단순히 뇌와 신체 곳곳에 산소를 공급하는 기능을 하는 것 뿐만 아니라 부수적으로 호흡의 리듬에 따라 냄새와 기억, 감정과 관련된 뇌 부위의 전기적 신호를 조정함으로써 뇌 여러 부위의 세포에 변화를 줄 수 있다는 설명이다. 1945년 영국의 생리학자 에드거 애드리언 케임브리지대 교수가 전극을 이용해 고슴도치가 숨쉬는 과정에서 두뇌활동과 변화를 측정했다. 애드리언 교수는 호흡기관을 통과하는 공기의 속도가 뇌파의 크기와 빈도에 직접적인 영향을 준다는 사실을 밝혀낸 뒤 생쥐와 다른 작은 동물들을 이용해 호흡과 뇌파의 관계에서도 똑같이 나타났음을 확인했다. 그러나 지금까지는 사람에게서는 호흡과 뇌와 관계가 발견되지 않았다. 연구팀은 약물에 내성을 갖는 측두엽 간질이 심각해 수술을 받는 환자 7명을 대상으로 대뇌피질의 기억형성에 중요한 역할을 하는 후각신경구, 기억과 관련된 해마, 감정처리와 관련된 편도체 등 뇌의 3개 영역에서 뇌파와 환자의 호흡숫자와 방법을 측정했다. 그 결과 뇌파의 속도와 크기가 호흡의 속도와 일치한다는 사실을 발견했다. 연구팀은 건강한 사람의 호흡은 사고나 감정에 어떤 영향을 미치는지도 확인하기 위해 일련의 행동검사를 실시했다. 그 결과 깊은 호흡을 천천히 할 때 이미지나 단어 같은 것들을 훨씬 잘 기억한다는 것이 확인됐다. 깊은 호흡을 하더라도 코로 할 때와 입으로 할 때 차이가 난다는 사실을 발견하기도 했다. 코로 숨을 쉴 때와 달리 입으로 호흡할 때는 타인의 감정인식과 기억에 별 도움이 되지 않는 것으로 나타났다. 이 때문에 코로 호흡하기 힘든 축농증 환자나 비염 환자들은 정신적 기능 향상을 위해서라도 관련 질환 치료가 필요하다고 연구진은 조언했다. 연구팀은 호흡은 뇌간에 의해 무의식적으로 제어되는 신체 활동으로 정서적 자극이나 정신적 노력에 따라 호흡 패턴이 변경된다고 설명했다. 즉 호흡에 따라 정신적 기능이 변화할 수 있다는 것을 암시한다. 크리스티나 젤라노 신경과학과 교수는 “사람이 숨을 들이마시고 내뱉는 과정에서 편도체, 후각피질과 해마와 같은 뇌의 뉴런까지 자극한다”며 “공황상태에서 호흡이 빨라지는 것은 숨을 빨리 들이마셔서 안정을 되찾기 위한 것으로 외부의 위험한 자극에 대한 반응시간이 빨라지도록 뇌를 순간적으로 재조직하는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생각만으로 움직이는 ‘로봇 팔’을 개발 중인 미국 미네소타대 연구진이 큰 성과를 거뒀다고 미국 과학전문 매체 사이언스데일리가 14일(현지시간) 전했다. 이 연구로 전 세계 수많은 마비 환자나 신경 퇴행성 질환 환자에게 도움이 되리라는 기대감이 모아지고 있다. 연구 책임자인 빈 히 미네소타대 교수(의공학과)는 “세계 최초로 뇌 임플란트 수술을 하지 않고도 생각 만으로 복잡한 3차원 환경에서도 사물에 손을 뻗어 쥘 수 있는 로봇 팔을 움직일 수 있었다”고 말했다. 연구진은 이 연구에 64개의 전극을 장착한 특수 모자를 착용하는 것으로 두뇌의 미세한 전기적 활동을 기록할 수 있는 비침습적 기술 ‘뇌파전위기록술’(EEG)을 사용했다. 여기에 뇌와 컴퓨터를 서로 연결하는 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’(BCI) 기술을 기반으로 한 고도 신호 처리와 기계 학습을 통해 피험자들의 생각을 행동으로 변환할 수 있었다. 연구진은 이번 기술을 확립하기 위해 건강한 성인남녀 8명을 대상으로 일련의 실험을 진행했다. 피험자들은 자기 팔을 움직이는 상상으로 실제 3차원 공간의 로봇 팔을 제어하는 훈련을 받았다. 이들은 컴퓨터 화면의 가상 커서를 제어하는 방법을 배우기 시작했고 이후 실제 테이블의 일정한 위치에 놓인 사물을 대상으로 로봇 팔을 제어해 집어드는 방법을 배웠다. 결국, 이들은 자기 생각만으로 로봇 팔을 움직여 테이블 위에 무작위로 놓인 사물을 집어 3층 선반 위에 옮기는 작업까지 성공할 수 있었다. 그 결과, 피험자 8명 모두 로봇 팔을 제어하는 데 성공했다. 성공률은 일정한 위치에 놓인 물체를 집어드는 것이 평균 80% 이상, 테이블 위에 무작위로 놓은 물체를 선반 위까지 옮기는 것은 평균 70% 이상을 기록했다. 이에 대해 빈 히 교수는 “모든 피험자가 완벽하게 비침습적 기술로 작업을 완수했다는 점에서 이번 연구는 흥미롭다”면서 “우리는 이 기술에 마비가 있거나 신경 퇴행성 질환을 가진 사람들이 외과적 임플란트 수술 없이 자립하는데 도움이 되는 커다란 잠재력이 있다고 생각한다”고 말했다. 연구진은 “뇌-컴퓨터 인터페이스를 기반으로 한 이번 기술은 운동 능력을 지배하는 대뇌 영역인 운동 피질의 지리적 특성으로 인해 작동한다”고 말했다. 인간이 움직이거나 움직임에 대해 생각할 때 운동 피질의 뉴런(신경 세포)은 미세 전류를 생성한다. 서로 다른 움직임에 대해 생각하면 새로운 묶음의 뉴런들이 활성화되는 데 이는 이전 연구에서 기능성 MRI를 사용한 교차 검증으로 확인된 현상이다. 고도 신호 처리를 사용해 이런 묶음을 분류하면 연구진 사용한 뇌-컴퓨터 인터페이스의 기초가 된다고 빈 히 교수는 말했다. 이번 연구는 빈 히 교수가 3년 전 피험자들이 EEG 기술을 통해 소형 드론을 비행하는 데 성공한 기존 연구에 바탕을 두고 있다. 빈 히 교수는 “3년 전, 우리는 뇌-컴퓨터 인터페이스를 기반으로 한 이 기술을 사용해 사물을 잡아 옮기는 더욱 복잡한 로봇 팔을 제어하는 것을 확신하지 못했다”면서 “우리는 이번 연구에서 높은 성공률로 이 기술을 활용할 수 있다는 것을 확인하고 깜짝 놀랄 정도로 기뻤다”고 말했다. 이제 그는 인간의 신체에 부착한 뇌 제어 방식의 로봇 팔다리를 실현하는 기술을 개발하거나 이번 기술이 뇌졸중이나 마비가 있는 사람의 경우 어떻게 작동하는지를 조사할 예정이다. 이번 연구성과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠’(Scientific Reports) 최신호(12월 14일자)에 실렸다. 사진=미네소타대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

SK텔레콤이 국내 벤처기업들과 손잡고 5세대(5G) 이동통신에 기반한 차세대 서비스를 공동 개발하기로 했다. SK텔레콤은 게임 개발 도구 업체 유니티코리아와 공동 주최한 ‘5G 실감미디어 & 융합서비스 공모전’에서 벤처기업 3개를 선정해 유망 5G 서비스 3종을 공동 개발한다고 4일 밝혔다. 이번에 선정된 아이디어는 ▲3D 스마트 경기장(레드버드) ▲VR 콘텐츠 기반 감정 분석(룩시드랩스) ▲드론 실감 체험(엘로이즈)이다. 드론 실감 체험은 드론으로 찍은 실사 비행 영상과 3차원 그래픽을 합성해 사용자가 드론을 직접 조종하는 듯한 느낌을 주는 드론 레이싱 게임이다. VR 콘텐츠 기반 감정 분석은 이용자가 VR 헤드셋을 쓰고 콘텐츠를 감상하면 헤드셋이 사용자의 뇌파를 측정해 감정을 분석하고 5G 통신망을 통해 전송하는 서비스다. 3D 스마트 경기장은 경기장을 찾은 관람객에게 모바일 기기를 통해 경기장의 편의시설 위치와 비상시 대피로 등을 입체적으로 보여 주는 증강현실(AR) 서비스다. SK텔레콤과 벤처기업들은 내년 상반기 내에 프로토타입(서비스 시제품) 개발을 끝내고 본격적인 상용화를 추진할 계획이다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

도서관에서 공부를 하거나 사무실에서 일을 할 때 가장 방해를 주는 소음은 무엇일까? 최근 일본 야마구치 대학 연구팀은 우리 주변에서 흔하게 들리는 소리 중 가장 집중에 방해가 되는 소음을 분석한 흥미로운 연구결과를 발표했다. 일반적으로 사무실에는 다양한 소음이 존재한다. 전화벨이 울리거나, 복사 소리, 직원들의 대화, 작게는 키보드 타이핑 소리까지 모든 소음이 업무에 크고 작은 방해가 될 수 있다. 그렇다면 이중 가장 집중력에 방해를 줘 업무 효율을 떨어뜨리는 소음은 무엇일까? 연구팀은 이를 알아보기 위해 컴퓨터 화면에 붉은 점을 수차례 등장시켜 피실험자가 정확히 그 수를 세는 실험을 실시했다. 이어 두 번째 실험에서는 다양한 소음을 들려주면서 같은 테스트를 실시해 그 결과를 비교 분석했으며 동시의 뇌파의 움직임을 모니터했다. 그 결과 주위에서 무작위로 들리는 일반적인 생활 소음보다 동료들의 대화나 음악 같은 '의미있는' 소음이 더 집중력을 방해한 것으로 드러났다. 특히 대화의 경우 모르는 사람들이 떠드는 소리는 별 영향이 없었던 반면 직장 동료 간의 대화가 가장 집중력에 방해를 주는 것으로 나타났다. 한마디로 소음 중에서도 아는 사람들의 대화처럼 '귀가 솔깃해지는 내용의 소음'이 가장 업무 효율을 떨어뜨리는 셈. 　 연구를 이끈 타카히로 타메수 박사는 "소음이 주는 방해는 단순히 데시벨의 크기만 영향을 미치는 것은 아니다"면서 "도서관이나 사무실을 설계할 때 의미있는 소음이 들리지 않게 만든다면 가장 효과적인 성과를 기대할 수 있다"고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리는 매일 잠을 자고 ‘꿈’을 꾼다. 우리가 사는 24시간 중 꿈만큼 이해할 수 없는 현상도 드문 것 같다. 만약 우리가 꿈에 대해 더 알게 되면 뇌 기능을 이해하는 데 한 발짝 다가설 수 있지 않을까. 야간 수면에서는 한 시간 반에 한 번쯤 안구를 빠르게 움직이는 현상이 발생하는데, 이런 수면 상태를 ‘렘수면’이라고 한다. 대부분의 꿈은 이 기간 동안 나타난다. 분명 잠을 자고 있는데 뇌파는 마치 깨어 있는 상태와 비슷하다고 해서 ‘역설적 수면’이라고도 부른다. 렘수면은 전체 수면의 20~25%를 차지한다. 수면 전반부에는 렘수면이 짧게 나타나고 후반부에는 길게 나타난다. 그래서 아침에 잠에서 깰 때는 렘수면 뒤 잠에서 깨어나는 경우가 많고, 깨고 나면 마지막 꿈의 내용을 기억한다. 앨런 홉슨 하버드대 의대 교수는 꿈 내용을 분석하던 기존의 정신의학 관점에서 벗어나 꿈도 뇌에서 일어나는 정신현상이라는 관점으로 접근해야 한다고 주장한다. 꿈속의 우리는 실제 감각기관으로 들어오는 자극 없이 시각, 청각, 촉각을 느낀다. 이는 환시, 환청, 환촉이라는 ‘증상’으로 봐도 무방하다. 사고 과정의 와해, 비논리성 등 상식을 넘어서는 일들이 꿈속에서는 자연스럽게 받아들여진다. 꿈꾸는 상태라는 것만 제외하면 이는 확실히 ‘정신증’ 또는 ‘섬망’이라 진단할 만한 것이다. 누구나 매일 밤 매우 심각한 정신의학적 상태에 빠졌다가 아침에는 아무 일 없다는 듯이 생활한다는 것은 참으로 놀라운 일이 아닐 수 없다. 가끔은 꿈꾸고 있다는 사실을 알아차릴 때가 있다. 이를 ‘자각몽’이라고 한다. 이런 현상을 자주 겪는 사람은 전두엽, 측두엽의 일부 뇌 구조가 발달해 있는 것으로 알려져 있다. 우슬라 보스 독일 괴테대 교수는 자각몽 경험이 없는 피험자를 모집해 실험했다. 렘수면이 2분 지속된 시점에 미세한 교류전류 자극으로 30초간 전두엽과 측두엽을 자극한 뒤 잠에서 깨워 꿈에 대한 자각 정도를 평가했다. 놀랍게도 피험자들은 40㎐의 교류전류 자극을 받은 뒤 깨어나서는 어느 순간 꿈을 자각한 경험을 보고했다. 이런 연구 결과의 의미는 무엇일까. 먼저 정신질환 적용을 생각해 볼 수 있다. 꿈꾸는 동안 자신이 처한 현실이 꿈이라는 것을 깨닫지 못하는 것은 ‘조현병’ 증상과 유사하다. 보이는 현실과 맞지 않는 환청, 망상 등을 경험하면서도 자신의 정신 상태를 스스로 평가하지 못하는 것이다. 보스 교수의 연구 결과를 토대로 생각해 본다면 조현병 환자에게 전두엽이나 측두엽을 자극함으로써 자각을 도울 수 있는 방법이 개발될 가능성도 점쳐 볼 수 있다. 두 번째로 자각몽을 증가시킬 수 있는 방법이 존재한다면 이를 이용해 ‘외상후 스트레스 장애’나 ‘불안장애’와 같은 정신질환 치료에 적용할 가능성이 존재한다. 우리는 매일 밤 꿈을 꾸고 회복 가능한 ‘정신이상’을 겪는다. 잠을 자면서 꾸는 꿈과 미래의 포부를 가리키는 꿈이 같은 단어로 쓰인다는 점이 우연이 아닐지도 모르겠다. 꿈속에서 겪는 말도 안 되고 허무맹랑한 생각들이 어쩌면 암울한 현실을 딛고 일어서서 더 나은 미래를 그려 볼 수 있는 단초를 제공해 왔기 때문은 아닐까. 꿈을 꾸면서 ‘지금 나는 꿈을 꾸고 있는가’라는 질문과 함께 꿈꾸고 있는 자신을 알게 되면 꿈은 현실적으로 바뀌어 버릴지 모르겠다. 원래 나는 꿈을 잘 기억하지 못하는 편이지만, 꿈속에 들어가서 꿈을 내 마음대로 조절하기보다는 왠지 아주 비논리적이고 의외성으로 가득 찬 꿈을 꾸고 어느 날 그것을 단초로 마음속에 멋진 꿈을 품을 수 있기를 기대한다.