자석이 뇌에 어떻게 영향을 미치는지에 관한 유력한 설명

자기장은 기억력을 개선하고 심지어 행동과 도덕관념을 제어할 수도 있습니다.

신경과학자들은 약 9볼트 배터리로 가동한 전기를 머리 표면에 자극했을 때, 피실험자의 비디오 게임 기술이 개선되는 것으로 나타났다고 밝혔습니다. 뇌에 2밀리암페어(mA)의 전기 충격이 가해졌던 사람들은 아주 적은 전기 충격을 받은 사람들과 비교하여 게임을 두 배 더 잘하는 것으로 나타났습니다.

과학지 Popsci에서는 다음과 같이 보고했습니다.

"이러한 뇌에 전기 충격을 가하는 요법은, 높은 전압이 흐르는 자기 코일을 뇌 가까이에 두는 경두개 자기자극법(TMS)과는 다릅니다. 이 자석은 뇌에서의 전기 반응을 자극합니다. 경두개 직류 자극법(Transcranial direct current stimulation)은 말 그대로 뇌에 전류를 직접적으로 가하는 것입니다."

머콜라 박사의 논평:

경두개 자기자극법(TMS)은 약한 전류를 생성하여 뇌세포가 잠정적으로 정상적인 활동을 하지 못하도록 합니다. 해당 시술은 정상적인 말하기를 실제로 거의 불가능하게 만들기 쉬운 반면, 잠재적인 이점이 있을 수도 있습니다.

경두개 자기자극법은 캐나다 및 이스라엘에서 우울증을 치료하기 위한 용도로 허가되고 있으며, 미국에서는 연구 단계로써 이용 가능합니다. 이는 일반적으로 우울증을 치료하기 위해 사용되지만, 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 강박 장애, 양극성 장애 등과 같은 질환을 치료하는 데 사용되기도 합니다.

어떻게 자석이 뇌를 변화시킬 수 있을까요?

우리의 뇌는 약 1,000억 개의 뉴런(신경 세포)으로 구성되어 있는데, 이 뉴런은 물리적으로 연결되어 있지 않더라도 의사소통을 할 수 있습니다. 이러한 의사소통은 시냅스라고 불리는 작은 빈 공간을 가로지르며 일어나며, 대개 학습 및 기능할 수 있는 능력을 형성하는 시냅스 연결의 형성과 쇠퇴의 형태로 나타납니다.

1,000억여 개의 뉴런 각각에 1,000개에서 10,000개 정도의 시냅스가 존재하는데, 이러한 사실은 우리의 뇌에서 현재 작동하고 있는 의사소통 시스템이 얼마나 복잡하며 놀라운 일인지를 가늠케 합니다.

만일 뇌의 시냅스 패턴에 변화를 줄 수 있다면, 여러분의 정신 상태에도 변화를 줄 수 있게 되는데, 이것이 바로 신경 엔지니어들이 종종 자기 자극술과 같은 인공 기기를 활용하여 개발하고자 시도하는 것입니다.

어느 한 연구에서, 연구원들이 심지어 초고속의 500밀리세컨드로 뛰는 자기 진동을 뇌의 우측 측두두정엽 경계 영역(RTPJ) 부위에 가했더니, 참가자들이 도덕적인 판단을 할 수 없는 것으로 나타났습니다.

자기 자극은 과연 안전할까요?

지금까지 보고된 부작용은 드물게는 발작, 조병, 청각 장애 등과 같은 증상들이 보고되기는 했지만, 주로 두통, 어지러움, 혹은 따끔거림과 같은 경미한 것들이었습니다. 뇌의 깊숙한 부위를 자극했을 때 더 심각한 위험이 발생한 것으로 나타났는데, 이러한 위험 증상으로는 뇌에서의 출혈, 정신 착란, 원치 않은 감정 변화, 발작, 감염, 움직임과 언어 장애 등이 있었습니다.

하지만, 뇌의 작용에 간섭을 가함으로써 나타날 수 있는 장기적인 여파는 아직 완벽하게 알려진 바가 없으며, 심지어 강력한 자기장에의 노출에 있어 단기간의 영향에 관한 논란도 존재합니다. 따라서, 비록 이 분야의 의학계에서는 전망이 좋다고 말하고 있지만, 더욱더 정밀한 주의를 통해 검토되어야 할 필요가 있습니다.

뇌에 “전기를 가하는 것”은 어떤가요?

전기는 또한 경두개 직류 자극법(tDCS)으로 알려진 기술을 활용하여 뇌를 변화하는 데 사용되기도 하는데, 이는 뇌에 전류를 직접적으로 가하는 작용입니다.

뉴멕시코 대학의 신경과학자들은 단순히 9볼트 배터리로 가동되는 2밀리암페어(mA)의 전기를 비디오 게임 선수들의 머리 표면에 가했는데, 이 선수들은 해당 전류의 1/20의 충격만이 가해졌던 다른 선수들과 비교했을 때 게임 기술이 두 배 더 향상된 것으로 나타났습니다.

과학지 Popular Science에서는 다음과 같이 보고했습니다.

"연구원들은 외부 전류가 신경 전체적으로 전기 흐름의 변화를 일으키고 특정 시냅스 단백질 표현을 증가시키는 등, 어떻게 해서 외부 전류가 뇌 기능에 영향을 주는지 이해하기 시작하는 단계에 있습니다. 이러한 모든 과정을 진행하기 위해서는 매우 소량의 전기만 필요한 것 같습니다."

경두개 직류 자극법을 활용한 치료법은 단지 1,000달러 (약 113만 원) 정도의 가격의 장비만을 사용해서 시도할 수 있는데, 즉, 이는 이윤이 너무 적어서 많은 회사들이 임상 실험에 돈을 투자하도록 만들기 힘들다는 것을 의미합니다.

하지만, 뉴멕시코 대학의 신경과학자이자 비디오 게임 연구에 참여했던 빈센트 클라크(Vincent Clark)는 지금까지 진행한 연구에 따르면 경두개 직류 자극법이 학습 능력을 향상시킬 뿐만 아니라, 감춰진 위협을 볼 수 있는 능력을 강화할 수도 있을 것으로 보인다고 말합니다.

다른 연구들에서도 경두개 직류 자극법이 다음과 같은 영역에서도 개선을 나타낼 수 있다고 밝혀왔습니다.

전기 충격의 강도가 최대 1,000배나 더 높고, 발작 및 기타 위험한 부작용들을 일으켰던 수십 년 전에 개발된 전기 경련치료 요법과는 달리, 경두개 직류 자극 요법은 전극이 머리 표면에 부착되는 지점에서 화끈거림, 간지러움 등이 느껴지는 것과 같은 최소의 부작용만이 나타나는 것으로 보입니다.

그럼에도 불구하고, 경두개 직류 자극 요법이 보다 널리 알려지기 전까지는 결코 이를 가정에서 시도하지 않도록 하세요.