이번호 연구실 탐방에서는 심원목 교수의 글로벌 바이오메디컬공학과 IBS 뇌과학이미징 연구단의 지각 인지신경과학 연구실 (Perceptual and Cognitive Neuroscience Lab)을 취재했다. 인지신경과학은 심리학, 인지과학, 신경과학의 융합학문으로서 인간의 지각, 인지, 사고, 감정과 이에 관여하는 뇌신경 기제를 연구하는 분야다.  이 연구실은 뇌영상기법과 (fMRI) 행동 실험, machine learning 등을 사용하여 우리의 뇌가 감각 정보를 지각, 해석하고 기억하는 과정에 대해 연구하고 있다는 소개글을 본적이 있다. 더 자세한 이야기를 심원목 교수에게 물었다.

(연구실 홈페이지 http://wshimlab.com/index.html)  

◎ 안녕하세요 교수님, 글로벌바이오메디컬공학과의 지각인지신경과학연구실은 어떤곳인가요?

저희 연구실은 인지신경과학이라고 부르는 분야를 담당하고 있습니다. 보통 신경과학 하면 신경 시스템을 연구하는데 보통은 정신작용과 연관을 시키지 않는 분야가 많습니다. 그러나 저희는 어떻게 뇌에서 정신작용이 발생시키는지 두 과정의 연결고리를 찾는 연구실이라고 할 수 있습니다. 특히 관심 있는 분야는 ‘시각’입니다. 우리가 보는 시각 정보를 어떻게 처리해서 이해하는지, 시각 정보는 우리가 보는 모든 것인데 쉽게 말해 제가 기자님과 주변 환경을 보고 이 사람은 남성이고, 기분은 어떤 것 같고, 우리가 있는 공간은 어디이고 등 여러 가지를 알 수 있습니다. 요약하자면 저희가 보는 것을 통해 이런 인지를 하게 되는 연결 고리를 연구하는 곳입니다.

◎ 감정과 인식(특히 시각)이 연관되어 있다, 영향을 준다는 내용을 보고 왔습니다. 자세히 설명해주실 수 있나요?

감정과 시각, 지각은 독립적이라고 생각할 수 있습니다. 그러나 생각보다 감정이 기본적인 지각정보처리 과정에도 영향을 미치는 연구가 존재합니다. 간단하게 저희가 했던 과거의 실험을 소개해드리자면 움직이는 방향을 맞추는 실험이 있었습니다. 이 물체가 오른쪽으로 움직이면 버튼을 누르는 실험이었습니다. 실험자들이 얼마나 정확히 맞추는지 실험을 했는데 놀랍게도 실험자들이 기분 좋은 상태일 때와 기분이 좋지 않은 상태일 때, 두 가지 경우에서 결과가 달랐습니다. 긍정적인 감정일 때는 조금 더 융통성 있게 관찰 하는 결과를 보았습니다. 실제로 이는 단순한 실험이지만, 이보다 더 복잡한 우리 생활의 지각 능력에서도 실험에서 보았듯이 차이가 존재한답니다.

이 사람이 인지 능력이 달라지는가, 아니면 실제로 다르게 보이는 것인가? 하는 것은 알기 쉽지 않은 내용이긴 합니다. 아까도 말씀드렸듯 반응 기준이 달라진 것일 수도 있으므로 이 연구에서는 신호탐지이론에 근거하여 반응 기준과 민감도를 구분해 봤습니다. 실험 결과 민감도가 달라진 것, 즉 실제로 보이는 내용에도 차이가 있는 결과가 나왔습니다.

◎ 잠 들기 직전에 하던 생각이 꿈에 나오는 경우가 많은가요? 잠들기 직전 생각한 내용이 꿈에 나온다는 이야기를 들었습니다.

자신이 최근에 했던 지각 경험 중에 조금 더 강하게 생각 했던 것일수록 꿈에 나올 확률은 높아진다고 생각 합니다. 그러나 실제로는 원형 그대로 나오지는 않고 다른 여러 가지와 섞여서 나오게 됩니다. 반대로 생각해보면 전혀 알지 못하는 내용은 꿈에 나오지 않죠? 그렇듯 실제로 내가 아는 내용 중에서 나오는 것이 맞는 것 같습니다.

◎ 착시 현상에 관한 연구도 하신다고 들었습니다. 착시 현상의 원리는 무엇인가요.

착시에 대한 연구를 많이 했습니다. 착시는 정상적인 시, 지각 기재가 어떻게 되는지 보여주는 좋은 도구입니다. 착시의 원리에 대해서 예를 들어 설명하자면 여러 개의 연속적인 사진을 보여주면 비어있는 중간 부분을 뇌에서 채워 넣어 동영상처럼 인지하게 됩니다. 이것이 바로 애니메이션 원리입니다. 이 부분에 대해 연구해 보니 시각피질에서 중간 부분을 만들어 내는 결과가 있었습니다. 굉장히 의미 있는 연구입니다. 왜냐하면 이는 우리의 사고, 배경지식 등이 실제로 우리의 지각에 차이를 만들어 낸다는 것을 방증하는 자료이기 때문입니다.

◎ 연구실 자랑 부탁드립니다.

저희 연구실 구성원들은 배경이 다양합니다. 저만하더라도 심리학을 전공했고, 대학원생 분들을 보면 심리학과, 분자생물학, 화학과 전공생이 있습니다. 점점 학문 분야의 경계가 허물어지면서 이러한 다양성이 시너지 효과를 일으킬 수 있다고 생각합니다.

한편, 센터(N Center)에 대해 자랑하자면 저희가 사용하는 장비는 MRI 장비입니다. 이 센터에 MRI 장비가 4대 있습니다. 동물용 2대와 사람용 2대입니다. 이 장비들도 MRI 중에서도 최신 장비로 보통은 병원에 있지만, 저희 센터에는 연구 목적으로 있어 학생들이 자유롭게 사용 가능합니다.

이런 연구 시설을 갖춘 센터는 국내 뿐 아니라 세계적으로 많지 않을 것이라고 확신합니다. 센터 자체에도 동물 연구, 사람 연구, MRI 연구 등 다양한 분야가 많이 있어 한 연구실에서의 시너지 효과 뿐 아니라 여러 연구실끼리의 시너지 효과를 기대할 수 있다고 생각합니다.

◎ 다른 연구실에 비해 여성 연구원들이 많은것 같습니다. 이유가 있을까요?

글쎄요, 글로벌바이오메디컬공학과(이하 글바메) 학생들이 아직 졸업을 안해서 지금까지는 심리학과 학생들이 가장 많은 것 같습니다. 심리학과에는 여성의 비율이 높은 것으로 알고 있습니다. 이후에 어떻게 바뀔지는 잘 모르겠습니다(웃음). 자연과학캠퍼스에 있는 연구실 치고 다른 연구실에 비해 여성 연구원들이 많은 것은 사실입니다. 그러나 남성이라고 해서 안 뽑는 것도 여성이라고 해서 뽑는 것도 아닌 만큼 학생들이 용기를 가지고 많이 지원해주셨으면 좋겠습니다.

◎ 어떤 학생이 지각인지신경과학연구실에 오면 좋나요?

인간의 마음, 뇌에 대해서 알고 싶은 마음이 강한 학생이었으면 좋겠습니다. 연구가 생각한 대로 나오지 않는 경우가 많습니다. 그럴 때 좌절하지 않고 알고 싶은 마음에 끝까지 연구할 수 있는 열정 있는 학생이 왔으면 좋겠습니다.

또한 프로그래밍 기술이 있는 학생이 오면 좋겠습니다. 뇌와 인간의 마음 등 모든 데이터를 분석하는 과정에서 코딩, 프로그래밍이 사용됩니다. 연구실에 오기 전 코딩 능력이 훌륭한 학생을 원한다기보다는, 코딩을 배울 준비가 되어 있는 도전적인 학생을 원합니다. 마지막으로 아무 생각 없이 학부 시절을 보내다가 연구실 어디 가지? 해서 오기보다는 학부 시절 많이 고민 해보며 여러 연구실을 알아보다가 이곳이 맞을 것 같아서 온 학생이라면 더욱더 좋을 것 같습니다.

◎ 이 연구실에 관심이 있는 학생들에게 한 말씀 해주세요

누구든 주저하지 말고 와서 연구하고 공부했으면 좋겠다는 생각이 듭니다. 제가 2016년에 한국에 왔는데 한국 학생들이 조금 더 용기를 냈으면 좋겠다는 생각을 많이 했습니다. ‘이런 것 재미있지 않을까?’라는 생각만하기보다는 직접 교수님을 찾아가서 물어보고 연구원들과 만나고 하는 활동을 했으면 좋겠습니다.  연구실에 관심이 있는 학생들에게 가장 추천하고 싶은 것은 학부 시절, 연구원으로 많이 참여하는 것입니다. 학부 시절, 기회가 조금 적기는 하지만 시간이 허락하는 한 본인들이 찾아 나섰으면 좋겠습니다.

성균관대학교의 모든 학생들이 자신에 대해서 잘 알고 탐색하는 기회를 많이 가졌으면 좋겠습니다. 현실적으로 대학교에 오기 전 그런 기회가 주어지지 않는 것이 아쉽기도 하고, 대학교에 와서도 학점 따랴, 스펙 쌓으랴 시간이 많지 않지만, 시간을 내서라도 여러 가지 다양한 활동을 해보며 자신이 어떤 사람인지 알 기회를 만드셨으면 좋겠습니다.

[모니터로 본 뇌사진과 연구원들의 연구내용 소개]