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인지과학

인지과학 뇌속에 녹아 들다.

인지과학 헌팅턴 2017. 9. 7. 13:10


인지과학이란 인간 내적인 모습 즉 마음과 인간이 만들어 내어 지능을 부여한 컴퓨터의 작동, 그외 모든 생명체와 인공적으로 만든 물리적인 구조물들간의 상호관계와 그 본질을 연구 하는 학문이라고 할 수 있다. 그렇다면 이러한 정의를 바탕으로 인간의 뇌는 인지과학과 어떤 상호 융합작용이 있는지 확인해 보도록 한다. 이가 아프면 썩으면 이를 뽑고 임플런트 시술을 합니다.  손상되고 잃어 버린 기억에도 인지과학을 활용하여 안좋은 기억을 없애고 좋은 기억을 넣을 수 있는 연구들이 진행되고 있습니다.


뇌 인지과학


인간의 아픈 기억은 변형된 형태로 두뇌에 입력이 됩니다. 뉴욕대 연구진에 따르면 "회상에서 재기록으로 이어지는 사이에 새로운 감정 기억을 끼워 넣을 수 있다" 는 발표를 했습니다. 기능성 자기 공명 영상으로 두뇌를 실시간으로 모니터링 하다가 다른 연상 자극을 삽입 하여 안좋은 기억을 없애는 것인데 아직은 실용화가 안되었지만 그 가능성은 상당히 밝다고 관련된 연구원들은 이야기 합니다. 


이와 유사하게는  신경망 칩(신경 모방칩, Neuromorphic Chip) 을 개발하고 있습니다. 인간의 뇌 신경망을 닮은 칩을 만드는 것입니다. 신경회로 손상시 대체하는 용도로 이용하려 하는 것입니다. 이러한 것을 기억 임플란트 기술이라고 부릅니다. 인지장애 환자들에게 끊어진 부분을 연결하고 자극 하는 역할을 하는 장치 입니다. 컴퓨터의 지능 부분에서 필요로 하는 부분만 제거 하고 다른 필요한 기능으로 대체 하는 것처럼 가능한 것입니다. 


이러한 것은 인지과학과 연관되는 단순한 아이디어지만, 인간의 뇌와 컴퓨터의 지능이 연결된 개념으로 보는 인지 과학에서 가능한 접근 방법인 것입니다. 기억의 핵심 해마를 통해 기억 메커니즘에 대한 이해가 있어서 가능하다. 해마(Hippocampus) 란 측두엽의 안쪽에 위치 하여 기억에 관련되어 있다.  이 해마에서 가장 중요 한것은 내비상피질 EC (내후각피질, Entorhinal cortex) 라고 하는데 이것은 해마의 입출력을 관장하며 냄새를 적절한 기억과 매치시키는 기능을 한다. 


이 것과 연결되어 해마의 하위조직으로 공간 기억과 새로운 기억 형성에 관여 하는 것으로 치상회 DG(Dentate gyrus) 가 연결되어 있고 이것은 다시 다시 암몬각(AMMON'S Horn CA,고대이집트의 암몬신의 뿔과 비슷하다 하여 붙여진 이름으로 대뇌 변연계의 한 부분) 연결되어 CA3 에서 CA1 으로 연결되어 있다. EC 에서 직접 CA3 를 관통 하는 것이 있는데 이것을 관통로(Perforant Pathway) 라고 부르는데 내비상피질의 외측 부분에서 해마의 CA1, CA2, CA3 로 시냅스를 보내는 경로라고 한다.




해마의 구조와 이해


DG 에서 하는 일은 패턴분리(Pattern Separation) 즉, 전에 봤던 것과 비슷하지만 다른 것을 구분하는 일을 한다. CA3 에서는 패턴 완성(Pattern Completion) 이 일어 나는데 이것은 기억 저장 부위와 상호작용하여 그 요소와 결합되어 있는 나머지 정보들도 인출. 한 기억 조작으로 전체를 기억하게 하는 것이다. CA1 은 측두연합영역(Temporal Association Area) 로 감각정보가 최종적으로 이 부분에 도달하면 사물의 인식이 완전하게 이루어 지게 되는 것이다. 이러한 정의와 발견을 한 사람은  유니버시티 칼리지 런던의 존 오키프 교수로 해마에서 장소세포(Place Cell) 를 발견했다. 또한 2014년 인간 몸속의 GPS 라고 할 수 있는 세포를 발견했다.


장소세포는 동물이 주변을 돌아다니고 있을때 고주파수로 발화하는 해마의뉴런들이 특정한 지점에 도달했을 때 특정한 위치의 세포들이 반응 하는 것이다. DG 에서는 추가로 사물 혹은 사건에 대한 순서를 연결시키는 영역으로 Object-order Association 이 일어 난다. 이것은 대상과 대상의 순서를 결부 시킨다는 말이다. CA3 에서 일어 나는 것으로는 공간 기억(Spatial Memory)으로 공간 속에서 주체의 위치와 방향을 찾는 것과 관련된 외현 기억의 한 형태이다. 정보의 홍수속에서 오히려 부호화(Encoding) 되지 않는 상황이 발생한다. 

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