뇌가 스스로 재연결되는 방법
이 글은 타임매거진에 기재된 Sharon Begle의 글을 자체 번역하였습니다.
신경과학자 알바로 파스쿠알-리온(Alvaro Pascual-Leone)은 한 그룹의 구성원들에게 메트로놈의 분당 60박자를 유지하려고 최대한 유연하게 연주하도록 지시했습니다.
자원봉사자들은 5일 동안 매일 2시간씩 연습했다. 그런 다음 그들은 시험을 보았습니다.
매일 연습 세션이 끝날 때, 그들은 머리 꼭대기에서 양쪽 귀를 향해 이어지는 스트립에 위치한 뇌의 운동 피질에 짧은 자기 펄스를 보내는 와이어 코일 아래에 앉았습니다. 소위 경두개 자기 자극(TMS) 테스트를 통해 과학자들은 뇌 바로 아래에 있는 뉴런의 기능을 추론할 수 있습니다.
코일. 피아노 연주자의 경우 TMS는 피아노 운동에 필요한 손가락 움직임을 얼마나 많은 운동 피질이 제어하는지 매핑했습니다. 과학자들이 발견한 바에 따르면, 일주일 간의 연습 후에 이러한 손가락 움직임에 사용되는 운동 피질의 확장이 교외 잔디밭의 민들레처럼 주변 영역을 차지한다는 것입니다.
이 발견은 특정 근육을 더 많이 사용하면 뇌가 더 많은 피질 영역을 해당 근육에 사용하게 된다는 사실을 보여주는 당시 점점 더 많은 발견이 이루어지고 있는 것과 일치합니다. 하지만 파스쿠알레온 거기서 멈추지 않았습니다.
그는 또 다른 자원봉사자 그룹에게 피아노 연습만 생각하게 하여 실험을 확장했습니다. 그들은 머리 속에서 간단한 음악을 연주했고, 손을 가만히 잡고 손가락을 어떻게 움직일지 상상했습니다. 그런 다음 그들도 TMS 코일 아래에 앉았습니다.
과학자들이 실제로 상아를 간지럽힌 그룹과 상상만 했던 그룹이라는
두 그룹의 TMS 데이터를 비교했을 때
그들은 뇌에 관한 혁명적인 생각, 즉 회백질의 물리적 구조와 기능을 바꾸는
단순한 생각의 능력을 엿보았습니다.
TMS가 밝혀낸 바에 따르면 피아노 연주 손가락을 제어하는 운동 피질 영역은
음악 연주를 상상한 자원 봉사자들의 뇌에서도 확장되었습니다.
실제로 연주했습니다. Pascual-Leone은 나중에 "정신적 훈련으로 인해 뇌가 유사한 재조직을 가져왔다"고 썼습니다. 그의 결과가 다른 형태의 움직임에도 적용된다면(그리고 그렇지 않다고 생각할 이유가 없습니다)
골프 스윙이나 포워드 패스 또는 수영 턴을 정신적으로 연습하면 적은 육체적 연습으로도 숙달될 수 있습니다. 더욱 심오한 발견은 정신적 훈련이 뇌의 물리적 구조를 변화시키는 힘을 가지고 있음을 보여주었습니다.
교리를 전복하다
수십 년 동안 신경과학에서 지배적인 교리는 성인 인간의 뇌는 본질적으로 불변하고, 고정되어 있으며, 형태와 기능이 고정되어 있기 때문에 성인이 될 때쯤에는 우리가 가지고 있는 뇌에 거의 고착된다는 것이었습니다. 그렇습니다. 기억과 학습을 암호화하는 뉴런 사이의 연결인 시냅스를 생성하거나 잃을 수 있습니다. 그리고 부상과 퇴화를 겪을 수 있습니다.
그러나 이 견해는 유전자와 발달에 따라 한 뉴런 집단이 눈에서 오는 신호를 처리하고 다른 뉴런 집단은 신호를 처리할 것이라고 주장합니다.클러스터는 오른손의 손가락을 움직일 것입니다. 그러면 그들은 당신이 죽는 날까지 그 일만 할 것입니다. 뇌의 기능, 크기, 위치를 화려하게 묘사한 두뇌 책에는 그럴 만한 이유가 있었습니다.
영구 잉크로 뇌 구조를 분석했습니다.
인간의 두뇌가 변하지 않는다는 교리는 심오한 파급효과를 가져왔습니다.
우선, 그것은 가치에 대한 기대를 낮추었습니다.뇌졸중으로 인해 뇌 손상을 입은 성인을 위한 재활 또는 그 밑에 있는 병리학적 배선을 고칠 가능성에 대해 정신 질환.그리고 이는 점점 더 많은 연구에 따르면 사람이 가장 깊은 비극이나 가장 큰 기쁨을 겪은 후에 다시 돌아오는 행복 설정점과 같은 뇌에 기반을 둔 다른 고정 요소는 거의 변하지 않는다는 것을 암시했습니다.
그러나 지난 몇 년간의 연구는 이러한 교리를 무너뜨렸습니다. 그 대신에 성인의 뇌는 인상적인 능력을 유지하고 있다는 사실을 깨달았습니다.
"신경가소성"의 힘,
즉 경험에 반응하여 구조와 기능을 바꾸는 능력입니다.
이것도 사소한 조정이 아닙니다. 시각 또는 청각 피질의 기능과 같은 기본적인 기능은 어린 나이에 청각 장애 또는 시각 장애를 겪은 경험의 결과로 바뀔 수 있습니다.
뇌는 노년기에 트라우마를 겪게 되며, 광란의 도시 재생에 휩싸인 도시처럼 스스로 재형성될 수 있습니다.
예를 들어, 뇌졸중으로 인해 오른쪽 팔을 움직이는 운동 피질 근처가 손상되면 제약 유도 운동 요법이라는 새로운 기술이 옆 부위를 동조하여 손상된 부위의 기능을 대신할 수 있습니다. 뇌는 다시 연결될 수 있습니다.
신경가소성의 첫 번째 발견은 감각을 통해 뇌가 받는 메시지의 변화가 뇌의 구조와 기능을 어떻게 변화시킬 수 있는지에 대한 연구에서 나왔습니다.
예를 들어, 어릴 때부터 시력을 잃은 사람의 눈에서 아무런 정보도 전달되지 않으면 시각 피질은 듣거나 느끼는 법을 배우거나 언어 기억을 지원할 수도 있습니다. 피부나 근육의 신호가 운동 피질이나 체성감각 피질(촉각을 처리함)에 충격을 가하면 뇌는 손가락을 움직이도록 연결된 영역을 확장합니다.
이런 의미에서 우리 뇌의 구조, 즉 서로 다른 영역의 상대적인 크기,그들 사이의 연결의 힘, 심지어 그들의 기능까지도 우리가 살아온 삶을 반영합니다. 해변의 모래처럼 뇌는 우리가 내린 결정, 우리가 배운 기술, 우리가 취한 행동의 발자국을 담고 있습니다.
유령의 사지 긁기
뇌에 도달하는 입력의 변화가 뇌의 구조를 어떻게 변화시킬 수 있는지에 대한 극단적인 예는 소유자가 팔다리를 잃은 후 체성감각 피질에 흐르는 침묵입니다. 자동차 사고로 인해 Victor Quintero의 왼쪽 팔이 팔꿈치 바로 위에서 절단된 직후 그는 신경과학자 V.S.캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스의 라마찬드란 박사는 아직도 팔이 사라진 것을 느낄 수 있다고 말했습니다.
Ramachandran은 조사하기로 결정했습니다. 그는 빅터를 눈을 감고 가만히 앉힌 뒤 솜으로 아이의 왼쪽 뺨을 가볍게 쓰다듬었다.
미련퉁이.
어디서 그런 걸 느끼나요? 라마찬드란이 물었다. 빅터는 왼쪽 뺨과 사라진 손등으로 대답했다. 라마찬드란이 쓰다듬어졌다
뺨에 또 다른 점. 어디서 그런 걸 느끼나요?
없는 엄지손가락으로 빅터가 대답했다.
Ramachandran은 Victor의 코와 입 사이의 피부를 만졌습니다. 그의 잃어버린 집게손가락은 칫솔질되고 있었다고 빅터는 말했다. 바로 아래 자리 Victor의 왼쪽 콧구멍으로 인해 소년은 왼쪽 새끼손가락에 따끔거림을 느꼈습니다. 그리고 빅터가 유령의 손에 가려움증을 느꼈을 때, 그의 얼굴 아래쪽을 긁으면 가려움증이 완화되었습니다.
Ramachandran은 팔다리를 잃은 사람들의 경우 뇌가 재조직된다는 결론을 내렸습니다.
얼굴에서 입력을 처리하는 피질 조각이 원래 입력을 받은 영역을 차지합니다.지금은 없어진 손에서. 이것이 빅터의 얼굴을 만지면 두뇌가 잃어버린 손을 "느끼게" 된 이유입니다.
마찬가지로, 발의 감각을 처리하는 피질 영역이 생식기 표면의 감각을 처리하는 영역과 인접해 있기 때문에 다리를 잃은 일부 사람들은 성관계 중에 환상의 감각을 느낀다고 보고합니다. Ramachandran의 보고서는 자신의 뇌 재배선 결과를 고의로 경험한 생명체에 대한 최초의 보고였습니다.
생각에 대해 생각하다
과학자들은 신경가소성의 한계를 조사하면서 외부 세계의 입력 없이도 정신 조각이 발생할 수 있음을 발견하고 있습니다. 뇌는 우리가 생각하는 생각의 결과로 바뀔 수 있습니다.
Pascual-Leone의 가상 피아노 연주자. 이는 건강에 중요한 의미를 갖습니다. 생각만큼 실체가 없어 보이는 것이 뇌의 바로 그 부분에 영향을 미칠 수 있으며, 정신 질환을 치료할 수 있는 방식으로 신경 연결을 변경하거나 아마도 공감과 동정심을 위한 더 큰 능력으로 이어질 수 있습니다. 움직일 수 없을 것으로 추정되는 행복 설정점을 높일 수도 있습니다.
예를 들어, 로스앤젤레스 캘리포니아 대학의 Jeffrey Schwartz와 동료들은 일련의 실험에서 인지 행동 치료(CBT)가 약물과 마찬가지로 강박 장애(OCD)의 기초가 되는 회로의 활동을 조용하게 할 수 있음을 발견했습니다. . 슈워츠는 치료적 잠재력에 흥미를 느꼈습니다.
마음챙김 명상은 자신의 내면 경험을 마치 다른 사람에게 일어나는 것처럼 관찰하는 불교 수행입니다.
강박장애 환자들이 강박사고에 시달릴 때 슈워츠는 그들에게 "내 뇌가 또 다른 강박사고를 일으키고 있다"고 생각하라고 지시했다.
생각. 회로 결함으로 인해 버린 쓰레기일 뿐이라는 걸 모르시나요?" 10주 동안 마음챙김 기반 치료를 받은 후 환자 18명 중 12명이 크게 호전되었습니다. 전후 뇌 스캔을 통해 안와 전두엽 피질의 활동이 확인되었습니다.
강박장애 회로의 핵심인 신경전달물질의 기능이 급격히 저하되어
강박장애에 효과적인 약물이 뇌에 영향을 미치는 것과 똑같은 방식으로
슈워츠는 이를 '자기주도적 신경가소성'이라고 부르며 '
마음이 뇌를 변화시킬 수 있다'고 결론지었다.
우울증을 치료하기 위해 인지 기술을 사용할 때도 마찬가지입니다. 토론토 대학의 과학자들은 우울증에 걸린 성인 14명에게 CBT를 실시하게 했습니다. CBT는 환자들에게 자신의 생각을 보도록 가르쳤습니다.
예를 들어, 실패한 데이트를 "나는 결코 사랑받지 못할 것이다"라는 증거가 아니라, 잘 풀리지 않은 사소한 일로 보는 것입니다. 다른 13명의 환자는 파록세틴(항우울제 팍실의 일반 형태)을 투여 받았습니다.
모두 치료 후 비슷한 개선을 경험했습니다. 그런 다음 과학자들은 환자의 뇌를 스캔했습니다. 토론토의 진델 시갈(Zindel Segal)은 “우리의 가설은 치료를 잘 하면 어떤 치료를 받든 뇌가 같은 방식으로 변할 것이라는 것이었습니다.”라고 말했습니다.
하지만. 우울한 뇌는 두 종류의 치료에 서로 다르게 반응했으며 매우 흥미로운 방식으로 반응했습니다. CBT는 과잉 활동을 음소거했습니다.
전두엽은 그 비참한 날짜에 대한 끝없는 반추뿐 아니라 추론, 논리, 더 높은 사고의 자리입니다. 대조적으로 파록세틴은 그곳의 활동을 증가시켰습니다.
반면 CBT는 뇌의 감정 중추인 변연계의 해마의 활동을 높였습니다. 파록세틴은 그곳의 활동을 저하시켰습니다.
토론토의 Helen Mayberg는 다음과 같이 설명합니다.
"인지 치료는 생각하는 뇌인 피질을 표적으로 삼아
정보 처리 방식을 바꾸고 사고 패턴을 바꿉니다.
반추를 줄이고 뇌가 다양한 사고 회로를 채택하도록 훈련합니다.
" 슈워츠의 OCD 환자와 마찬가지로 사고는
뇌의 활동 패턴(이 경우에는 우울증과 관련된 패턴)을 변화시켰습니다.
행복과 명상
생각을 새로운 방식으로 생각하는 것이 강박장애나 우울증과 같은 병리학적 뇌 상태뿐만 아니라 정상적인 활동에도 영향을 미칠 수 있을까요? 위스콘신대학교 매디슨 캠퍼스의 신경과학자 리차드 데이비슨(Richard Davidson)은 그 사실을 알아보기 위해 올림픽 정신 훈련 선수인 불교 승려들에게 도움을 요청했습니다. 일부 승려들은 10,000달러 이상을 지출했습니다.
명상에 빠진 그들의 삶의 시간. Davidson의 경력 초기에 그는 오른쪽 전두엽 피질보다 왼쪽 전전두엽 피질의 활동이 더 크다는 것을 발견했습니다.
더 높은 기준 수준의 만족과 관련이 있습니다. 상대적인 왼쪽/오른쪽 활동은 행복 설정점의 지표로 간주되었습니다. 왜냐하면 사람들은 복권에 당첨되거나 배우자를 잃더라도 이 수준으로 돌아가는 경향이 있기 때문입니다. 정신 훈련이 강박 장애 및 우울증의 활동 특성을 변화시킬 수 있다면 명상이나 기타 방법을 사용할 수 있습니다.
데이비슨은 일종의 정신 훈련이 지속적인 행복과 기타 긍정적인 감정의 기초가 되는 변화를 만들어낸다고 궁금해했습니다. "그게 바로 그는 "감정, 기분, 연민과 같은 상태를 훈련 가능한 정신 기술로 생각할 수 있다는 가설"이라고 말합니다.
달라이 라마의 도움과 격려로 데이비슨은 불교 승려들을 모집하여 매디슨으로 가서 기능적 자기공명영상(fMRI) 튜브 내부에서 명상하면서 다양한 정신 상태 동안 그들의 뇌 활동을 측정했습니다. 비교를 위해 그는 명상 경험이 없지만 명상 경험이 있는 학부생을 사용했습니다.
기본 기술 집중 강좌. 불교의 표준 명상 기법인 순수 연민이 생성되는 동안 자아와 타인을 추적하는 뇌 영역이 더 조용해짐을 fMRI는 경험이 풍부한 명상가와 초보자 모두가 마음을 여는 것처럼 보여주었습니다. 그리고 다른 사람에게 마음을 전합니다.
더 흥미로운 점은 소위 숙련자와 초보자 사이의 차이점이었습니다. 전자의 경우 공감 및 모성애와 연결된 뇌 네트워크가 훨씬 더 많이 활성화되었습니다.
연민 명상 중에 매우 활성화되는 전두엽 영역에서 뇌의 감정 영역으로의 연결은 마치 뇌가 사고와 감정 사이에 더욱 강력한 연결을 형성한 것처럼 수년간의 명상 수련을 통해 더욱 강해지는 것처럼 보였습니다.
그러나 아마도 가장 눈에 띄는 차이점은 행복을 표시하는 활동 부위인 왼쪽 전두엽 피질 영역에 있을 것입니다. 승려들이 연민의 감정을 불러일으키는 동안, 왼쪽 전두엽의 활동은 오른쪽 전두엽의 활동(부정적 기분과 관련됨)을 순전히 정신적인 측면에서는 볼 수 없을 정도로 압도했습니다.
활동. 대조적으로, 학부생 대조군에서는 왼쪽과 오른쪽 전두엽 피질 사이에 그러한 차이가 나타나지 않았습니다. 이는 긍정적인 상태가 훈련될 수 있는 기술임을 시사한다고 데이비슨은 말합니다.
우울증이나 강박증 환자뿐만 아니라 승려들에게도 자신의 생각을 특정한 방식으로 생각하는 의식적인 행위가 뇌를 재배열했습니다.
신경가소성, 특히 뇌를 변화시키는 마음의 힘의 발견은 우리는 물론이고 과학자들에게도 그 완전한 의미를 파악하기에는 아직 너무 새로운 것입니다.
그러나 마음의 질병에 대한 새로운 치료법을 제공하더라도 더 근본적인 것을 약속합니다. 즉 인간이 된다는 것이 무엇을 의미하는지에 대한 새로운 이해를 약속합니다.
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