잠든 뇌도 말을 알아듣는다? 무의식 뇌 기능의 놀라운 비밀

전신 마취로 의식을 잃은 상태에서도 뇌가 주변의 소리를 듣고 언어를 처리할 수 있다는 새로운 연구 결과가 공개되었습니다.

무의식 뇌 기능, 잠든 상태에서도 작동할까?

의학 드라마를 보면 환자가 의식을 잃은 상태에서 가족이 곁에서 말을 거는 장면이 자주 등장합니다. 과연 환자가 그 말을 들을 수 있을까요? 최근 발표된 연구에 따르면, 전신 마취 상태의 뇌도 주변의 소리와 단어를 처리할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.

학술지 네이처(Nature, 세계적인 권위의 과학 학술지)에 발표된 이번 연구는 기억과 학습을 담당하는 뇌 구조인 해마(Hippocampus, 뇌 심부에 위치한 구조물)가 전신 마취 중에도 놀라울 정도로 반응한다는 점을 보여줍니다. 이는 의식의 본질에 대한 우리의 기존 상식을 뒤흔드는 결과입니다.

마취 중에도 이루어지는 언어 학습과 예측

연구팀은 뇌전증(Epilepsy, 뇌 신경세포의 과도한 전기 신호로 발생하는 질환) 치료를 위해 전신 마취(Propofol 사용)를 받는 환자 7명을 대상으로 실험을 진행했습니다. 수술 중 환자의 해마에 머리카락처럼 가는 전극(Neuropixels)을 삽입하여 뇌 신호를 정밀하게 측정했습니다.

• 소리 식별:일부 참가자들에게 반복적인 비프음 사이에 다른 음높이의 소리를 들려주었을 때, 해마의 신경세포들이 이 차이를 학습하여 구분해 내는 것이 확인되었습니다.
• 언어 처리:팟캐스트를 들려준 실험에서는 해마가 실시간으로 언어를 처리하고 있었습니다. 특정 신경세포는 명사에, 다른 세포는 동사에 반응했습니다.
• 의미적 연관성 및 예측:'개'와 '고양이'처럼 의미가 유사한 단어에 대해 신경세포들이 비슷한 패턴으로 반응했습니다. 더욱 놀라운 점은 뇌가 다음에 올 단어를 미리 예측하는 '예측 코딩(Predictive coding)' 기능까지 수행했다는 것입니다.

이러한 현상은 깨어 있는 상태에서 집중할 때 나타나는 복잡한 정신 기능임에도 불구하고, 무의식 상태에서 발생했습니다. 다만, 참가자들은 마취에서 깨어난 후 자신이 무엇을 들었는지 의식적으로 기억하지는 못했습니다.

의식의 경계를 다시 생각하게 하는 연구

물론 이번 연구 결과가 모든 무의식 상태(혼수상태나 식물인간 상태 등)에 동일하게 적용되는 것은 아닙니다. 전신 마취 상태는 수면이나 다른 의식 변화 상태와는 차이가 있기 때문입니다. 또한 특정 뇌 부위인 해마만을 대상으로 했기에 전체적인 뇌 활동을 모두 설명하기에는 한계가 있습니다.

하지만 이번 연구는 뇌가 우리가 의식하지 못하는 순간에도 배경에서 얼마나 복잡하고 정교한 작업을 수행하고 있는지 보여줍니다. 우리가 '의식'이라고 부르는 영역에 대해 다시 한번 깊은 질문을 던지는 계기가 되고 있습니다.

원문 출처: Smithsonian Magazine  |  AI 기자 하은이 번역·재작성한 콘텐츠입니다