[한국대학신문 이정환 기자] 국내 연구진이 비침습적인 경두개 교류 뇌 자극으로 인간의 기억 기능이 효과적으로 제어될 수 있음을 밝혀냈다.
이 연구는 Nature 자매지이며, 국제적으로 저명한 학술지 〈Scientific Reports〉(IF: 4.6)에 지난 17일 게재됐다. 논문명은 ‘Phase-lagged tACS between executive and default mode networks modulates working memory’. 논문보기 ☞URL: https://www.nature.com/articles/s41598-025-91881-5
고려대학교(총장 김동원) 뇌공학과 민병경 교수 연구팀은 교차 주파수 동조형(cross-frequency coupling: CFC) 뇌 자극 신호를 이용해, 인지 처리를 할 때에 활성화되는 뇌 중앙 처리 네트워크(central executive network: CEN)와 기본 상태 네트워크(DMN) 사이의 길항 반응을 이용해 연구를 진행했다.
연구팀은 위상 차이(phase lag)를 둔 비침습적 교류 자극 신호를 사용해, 180도 위상차 뇌 자극 대비, 45도 위상차 뇌 자극에서, 작업 기억 (working memory) 과제 수행을 빠르게 하는 피험자의 중앙 처리 네트워크와 기본 상태 네트워크 사이의 기능적 연결성이 유의하게 강화되는 현상을 발견했다.
B. 뇌 자극에 의한, 중앙 처리 네트워크(CEN), 기본 상태 네트워크(DMN)와 현저 네트워크(salience network) 사이의 기능적 연결성의 변화. 빠르게 반응하는 그룹(Fast)과 느리게 반응하는 그룹(Slow) 사이에 180도 위상차 뇌 자극 대비, 45도 위상차 뇌 자극에서의 양(붉은 선)과 음(파란 선)의 기능적 연결성 변화의 차이를 보여줌(별 표시는 통계적 유의함을 나타냄).
C. 180도 위상차 뇌 자극 대비, 45도 위상차 뇌 자극에서의 기본 상태 네트워크(DMN)와 현저 네트워크(SN) 사이의 기능적 연결성과 과제 수행 정확도 사이에, 과제를 빠르게 수행하는 그룹(Fast Group)에서는 양의 상관관계를 보여주고, 느리게 수행하는 그룹(Slow Group)에서는 음의 상관관계를 보여줌.
또한 과제 수행을 빠르게 하는 피험자는 기본 상태 네트워크와 현저 네트워크 사이의 기능적 연결성과 과제 수행 정확도가 양의 상관관계를 보였지만, 느리게 수행하는 피험자에게는 음의 상관관계를 보인다는 점을 밝혀냈다.
연구팀은 추후 비침습적인 뇌 자극을 통해 인간의 기초 기능의 신경 생리학적 원리를 밝히고, 주요 인지 기능을 증진할 수 있는 신뢰도 높은 기술을 개발할 계획이다.
연구를 주도한 민병경 교수는 “비침습적인 뇌 자극을 통해서, 인지 과제 수행 능력에 따라 뇌 네트워크의 기능적 연결성을 선별적으로 변화시키고, 해당 인지 기능을 선택적으로 제어할 가능성을 보여준 연구”라며, “기존에 비침습적 뇌 자극 기반의 인지 기능 제어 연구 결과의 불일치 이유를 밝히는 하나의 실마리로 해석될 수 있다는 점에서 의미가 있다”라고 말했다.
이번 연구는 미국 MIT 맥거번 뇌 연구소, 한국뇌연구원과 공동 진행했으며, 한국연구재단 휴먼플러스 융합연구개발사업의 지원으로 수행됐다.
Copyright ⓒ 한국대학신문 무단 전재 및 재배포 금지
