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'미지근한' 온도는 뇌 어느 부분이 감지할까?...초정밀 자기장 측정기로 확인

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2018년 02월 12일 15:12 프린트하기

표준연 연구팀이 뇌자도 장치로 측정한 온도 감각 인지에 따른 뇌 전기신호. cSⅠ이 일차 체성감각 영역, cSⅡ가 이차 체성감각 영역을 나타낸다. - 한국표준과학연구원 제공
표준연 연구팀이 뇌자도 장치로 측정한 온도 감각 인지에 따른 뇌 전기신호. cSⅠ이 일차 체성감각 영역, cSⅡ가 이차 체성감각 영역을 나타낸다. - 한국표준과학연구원 제공

국내 연구진이 미지근한 온도에 반응하 뇌 영역을 새로 밝혀냈다. 기존에는 뇌의 해당 영역에서 매우 뜨겁거나 차가워 통증을 동반하는 수준의 온도 영역만 처리한다고 알려져 있었다. 그러나 이번 연구를 통해 따스하고 시원한 정도인 ‘순수 온도 감각’도 처리하고 있다는 사실이 밝혀졌다.

 

한국표준과학연구원 첨단측정장비연구소 김기웅 책임연구원은 뇌파가 발생시키는 자기장인 ‘뇌자도’를 초고감도로 측정하는 장치를 개발했다. 뇌자도는 인체에 의한 왜곡이 없어, 뇌신경의 전기적 활동을 정확하게 측정하는 지표가 된다.

 

인체의 오감 중 촉각은 뇌가 통증을 인지하는 데 중요한 역할을 한다. 특히 촉각 신경 중에서 온도 감각을 느끼는 세포 밀도는 상대적으로 낮은 것으로 알려져 있다. 신경세포의 밀도가 낮으면 미세한 손상만 입어도 뇌에 자극을 전달할 수 없다. 따라서 온도 감각을 느끼는지 정확히 측정하면 신경 손상을 알아차릴 수 있고, 관련 질병을 조기 진단할 수 있다.

 

연구팀은 초전도양자간섭소자(SQUID)를 기반으로 개발한 뇌자도 장치를 실험에 이용했다. 초전도양자간섭소자는 지구 자기장의 100억분의 1 정도의 자기장 변화까지 측정할 수 있는 정밀측정소자다.

 

 

뇌자도 장치로 레이저를 이용한 순수 온도자극에 대한 뇌 반응을 측정하고 있다. - 한국표준과학연구원 제공
뇌자도 장치로 레이저를 이용한 순수 온도자극에 대한 뇌 반응을 측정하고 있다. - 한국표준과학연구원 제공

연구팀은 순수 온도 자극을 주기 위해 피실험자의 손끝에 레이저로 자극을 주었다. 이때 뇌자도 장치로 피실험자의 뇌 반응을 측정한 결과, 일차 체성감각 영역(SⅠ)에서 전기적 활동이 일어나는 것을 확인했다.

 

일차 체성감각 영역은 대뇌피질의 중앙열 뒤쪽에 있는 영역으로 촉각, 통각 등 체감에 대한 인지를 담당하는 부위 중 하나다. 기존에는 일차 체성감각 영역이 통증을 느낄 정도의 온도 자극에만 반응한다고 알려졌다. 미지근하거나 시원한 정도인 ‘순수 온도 감각’은 일차 체성감각 영역 바깥쪽에 있는 '이차 체성감각 영역(SⅡ)'에서만 처리하는 것으로 알려졌었다.

 

김기웅 책임연구원은 “현재 단위로는 정의할 수 없는 인간의 감각을 표준화하는 미래 측정 표준에 한 걸음 다가서게 되었다”고 연구 의미를 설명했다.

 

이번 연구 결과는 1월 24일 뇌과학 전문 국제학술지인 ‘휴먼 브레인 매핑(Human Brain Bapping)’에 온라인 게재되었다.

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