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고등학생도 두뇌와 뇌파 연구를 할 수 있는 공상과학소설 시대

고등학생도 두뇌와 뇌파 연구를 할 수 있는 공상과학소설 시대

By James H. Choi
http://Korean.SabioAcademy.com
원문출처

과학경시대회 연구 주제로도 유망

우주의 신비는 많지만 그 중 가장 신비한 것 중에 하나가 우리 모두 다 가지고 있고 하루 24시간 사용하고 있는 두뇌이다.  이집트 시대에는 두뇌의 기능이 무엇인지 몰라 미이라를 만들 때 두뇌는 빼서 버렸고 Aristotle은 두뇌가 피를 식혀주는 냉각장치로 생각했지만 이제는 두뇌가 생각을 하는 기관이라는 것을 누가나 다 알고 있다.

전에는 전쟁, 사고 등으로 두뇌의 일부분이 파괴가 되면 따라 오는 변화를 관찰하여 그 부분이 어떤 기능을 가지고 있었다는 것을 짐작했지만 이제는 측정 기기의 발달로 살아있는 두뇌의 내부를 안전하게 관찰하여 두뇌가 언제 무엇을 어떻게 하고 있는지 밝혀지기 시작 했다.

심지어는 두뇌의 어떤 부분이 종교에 관련되는지도 알게 되어 가고 있어서 현대에는 예뻐지기 위해 성형 수술을 받듯 장래에는 독실한 종교인이 되기 위해 두뇌 수술을 받는 시대가 도래할지도 모른다.

이렇듯 최근에 들어서야 신비가 밝혀지기 시작한 두뇌는 앞으로 무궁무진한 연구의 가능성을 가지고 있다.

살아있는 사람의 뇌 내부를 들여다 보고 활동을 측정할 수 있는 방법은 크게 나누어 MRI, CT, SPECT, PET, EEG 가 있다.  이중 SPECT와 PET는 방사능 물질을 주사해야 하는 필요가 있어 다급한 환자가 아니면 건강한 사람에게는 해서는 안되는 방법이다.  CT 역시 X-ray라서 반드시 필요하지 않으면 사용해서는 안되는 방법이다.

MRI는 자기장을 사용하기 때문에 인체에 안전한데 기계가 크고 수백만불을 호가 하여 고등학생들이 연구하기 위해 사용하기 적절치 않다.  EEG는 수 만 불을 호가 했지만 웬만한 신경학자의 진료실에 비치가 되어 있는 뇌파를 측정하는 기구이다.  EEG는 인간이 자연적으로 만들어 내는 뇌파를 측정하는 것이기 때문에 인체에 아무런 영향을 주지 않는 두뇌 기능 측정 방법이다.

한데 최근 이 몇 만 불의 EEG 측정 기계의 가격이 붕괴되면서 몇 백불의 기계가 등장하기 시작했다.  현재로는 장난감 같은 수준이고 이것으로 과학연구를 했다고 주장을 할 수는 없는데 그래도 뇌파를 제대로 측정할 수 있고 그 자료를 분석할 수 있기 때문에 그 측정 자료를 가지고 hypothesis를 생각하기에는 충분하고 첫 단계의 실험도 가능하다.  이 기계를 점검해 본 신경학자의 말씀으로는 이 몇 백 불의 뇌파 측정 기계로 무엇인가를 발견/발명 했으면 그 실험을 다시 의학계에서 인정하는 몇 만불 가격의 정식 뇌파 측정 기계에서 반복해서 입증을 하면 되니 염려말고 실험을 해 보라는 것이다.  아래 비디오는 그 몇 백불 대 가격의 기계 중의 하나의 작동 시범이다.  여기에서 구입할 수 있다.

위의 비디오의 6분 53초 부분을 보면 뇌파를 실시간으로 읽는 장면이 나오는데 보는 것도 신기하지만 더 신비한 것은 나도 내 사무실에 앉아 바로 같은 기구로 내 두뇌의 활동을 측정 하고 있는 것이다.  충격적인 것은 고등학생도 게임 머신의 가격으로 이 기계를 구입하여 자유자재로 사용할 수 있다는 것이다.  이 비디오에 나오는 두뇌의 각 부분의 활동 상태를 색상으로 보여주는 장면도 내가 사무실에 앉아 내 자신의 두뇌를 대상으로 수시로 해 보는 실험이다.  (내 두뇌의 활동이 별로 없다고 나와 더 활동이 나타날 때까지 한 없이 시도하고 있다.  측정을 반복할 때마다 “오기지수”만 올라가고 있다.)
https://i1.wp.com/dl.dropbox.com/u/6378458/Column/Info/Korean/SpecialEvents/SpecialEvents.gif물론 뇌파를 읽는 다고 그 뜻을 이해할 수 있고 연구를 할 수 있는 것은 아니다.  나 자신도 자료는 자유 자재로 다루고 온 갓 그래프를 그려보지만 정작 의미는 몰라 신경학에 대해 배우고 있고 신경학자에게 자문을 받고 있다.  하지만 이런 기구가 나와 있고 소유도 할 수 있게 되었으니 앞으로 Brain Doctor 가 되겠다고 희망하는 학생이나 인간의 감정을 이해하는 소프트웨어를 만들겠다고 기염을 토하는 학생 모두 미래를 오늘부터 손에 넣어 만들어 가기 시작할 수 있는 것이다.

그리고 아직 시중에 나오지 않은 (사이트도 공개되지 않았다) 비슷한 가격의 실험 단계의 EEG 측정 기계도 있으니 앞으로 10년 후면 EEG를 측정하는 것은 체온을 측정하는 것 만큼 보편화가 되지 않을까도 생각된다.  (참고로 내가 기 기계의 Beta tester 가 되어 여러대를 기증 받아 내 연구 단계의 학생 마다 하나씩 이 기계를 가지고 있다.  조만간 두뇌의 기능을 측정하고 콘트롤까지 하는 실험을 시작하여 그 결과를 제작 회사에 알리고 연구 발표, 과학경시대호 진출도 시도 할 것이다.)

EEG 측정 기계의 가격은 싸졌지만 보편화는 되지 않은 이 과도기 10년 사이에 기회를 포착하여 이 신비한 두뇌의 연구를 하면 과학 경시대회 수상 가능성도 높지만 무엇 보다도 집에 앉아 첨단의 의학 연구를 할 기회가 생긴다는 꿈같은 동기부여의 기회를 포착하는 것이다.  아직 새로운 분야라 “수학을 잘 하는 학생의 뇌파의 특성”으로 시작하여 “이중 언어를 구사하는 학생의 두뇌의 차이”등 연구 주제의 가능성은 무궁무진하다.

혼자 이리 저리 연구를 해 보는 것은 물론 혼자 할 수 있지만 과학 경시대회에서 인정을 받는 두뇌 연구를 하고 싶은 학생은 주제 선택, 실험 방법 결정에 신경학자의 멘토링을 받아야 한다.  전혀 알지 못하는 신경학자에게 가서 멘토링을 부탁하면 성사될 가능성이 희박한데 연줄을 통해 하는 신경학자를 소개 받고 학생이 EEG machine을 소유하고 있고 직접 측정할 수 있다는 것을 강조하고 방문하여 자신의 기계로 측정하는 모습도 보여주고 (아직 이 기계에 대하 모르는 신경학자가 대부분이라 신기해 할 것이다) 멘토가 되어주십사 하고 간곡한 부탁하면 1. 이런 기계를 사용할 줄 아는 신통한 학생이고 2. 고등학생이 신경학에 도전한다는 것이 기특하고 3. 학생이 실험실 와서 기계 고장내지 않을 것이라는 안도감에 멘토링을 승락할 가능성이 5% 정도로는 올라 가리라 짐작된다.  5%라고 실망할 필요 없는 것이 스무명 찾아가 부탁하면 한군데가 나타난다는 뜻이니 7전8기가 아닌 19전20기의 투혼의 정신이 필요하다.

관심이 있는 학생을 위해 어떤 모델과 어떤 소프트 웨어를 구입해야 자신의 연구를 할 수 있는지는 8월 내로 뉴스레터로 보내드릴 것이다.  섣불리 구입하면 필요없는 기능을 비싸게 구입하거나 연구에 사용할 수 없는 싼 장난감을 구입하게 되니 제가 직접 실수를 해 보고 권하는 것으로 구입하시는 것이 가장 확실하겠다.   뉴스레터가 올 때까지 학생들은 사돈의 팔촌의 선후배까지 망을 넓혀 멘토링을 해 줄 신경학자를 물색해야 하겠다.

https://i1.wp.com/dl.dropbox.com/u/6378458/Column/Info/Korean/Copyright.gif

카테고리:연구주제선택
  1. Rose Park
    3월 8, 2012 10:41 오후

    최박사님, EEG 측정기계에 대한 소개글 너무 감사합니다. 이 글을 읽고나서 이 기계가 저에게 당장 필요하다는 것을 알았습니다. 왜냐하면 저희집에 조기유학을 온 초등학생이 두 명 있는데 이중언어를 배울때 시간이 지남에 따라 뇌의 활동이 어떻게 달라지는지 관찰할 수 있는 최고의 기회란 생각이 들어서입니다.

    좀 더 일찍 알았더라면 처음부터 실험이 가능했을텐데 이미 7개월이 지난 상태라 그 점은 좀 아쉽습니다. 이번주부터 두 아이가 어떤 사물을 보고 한국말로 이름을 말하지 못하거나 제가 말하는 한국말 단어를 못 알아듣고 설명해주면 영어가 먼저 튀어나오는 현상들이 드문드문 나타나기 시작했습니다. 영어로 사고하는 영역이 만들어지고 있으며 한국말로 사고하는 부분보다 영어로 사고하는 영역을 선택하는 경로가 더 편하고 빠르게 움직이고 있다는 증거라고 생각했습니다.

    8월이면 지금부터 이미 5개월 후이니 적절한 변화 관찰시기를 너무 많이 놓치는 것 같아 그때까지 기다리지 못하고 조만간 사야할 것 같습니다. 혹시 지금까지 써보신 경험으로 이 정도 실험을 하려면 어떤 모델을 사면 좋을 것 같다는 조언은 주실 수 없는지 문의드립니다.

    • 3월 8, 2012 11:12 오후

      EEG 분석에 경험이 있으신가요? 뇌파만 봐서는 저도 뭐가뭔지 모릅니다. 저는 신경학자가 지시하는 대로 분석을 하는 역할을 맡고 있습니다.

      지금 경험하시는 상황은 아주 흥미로운 연구주제입니다. 비디오를 장면을 찍으면서 EEG도 기록하면 엉뚱하게 튀어 나올 때 뇌의 어느부분이 어떻게 동작했는지 볼 수 는 있을텐데 MRI나 fMRI에서만 보일 수도 있습니다.

      두피의 가장 여러부분에서 자료를 측정하고 또 C# library까지 제공해 주어 연구하는 사람이 모든 자료를 real time으로 읽을 수 있도록 해 주는 기구는 이것입니다.
      http://sabioacademy.com/default.aspx?lang=en&tab=12&cpage=27

      • Rose Park
        3월 8, 2012 11:43 오후

        EEG 분석 경험 전혀 없습니다. BBC 다큐 5부작과 여타 뇌에 관련된 방송들 일반 교양 수준의 뇌과학 서적을 읽은게 다입니다.

        그래도 제가 직접 실험할 가능성이 열렸으니 실험하면서 좀 더 깊이 있는 서적과 논문도 찾아서 읽을 예정입니다. 더 운이 좋은 것은 남편이 현재 의대에서 근무하기 때문에 신경학 교수에게 조언을 구할 수 있는 기회도 만들 수 있다는거죠. 여러 논문을 읽어 보고 조언해줄 분이 계신지 연락해 보는 길도 있구요. 그런거 저 잘해요.ㅎㅎㅎ
        C# library 부분은 남편이 도와줄 수 있을 것 같습니다.

        빠른 답변 다시한번 감사드립니다.

        • 3월 9, 2012 1:52 오전

          혹시 자료 분석을 할 도움이 필요하시면 알려 주세요. 제 학생들은 항상 무엇인가 의미있는 자료를 분석하여 경시대회에 나가려고 “근질근질” 하고 있으니까요.

  2. Rose Park
    3월 9, 2012 1:49 오후

    어제 뇌파 실험이 가능하다는 사실에 너무 흥분되어 거의 잠을 이루지 못했습니다. 사실 작년에 이 글을 미씨유에스에이에서 읽고 흥미있었지만 연구주제가 뚜렷이 떠오르지 않고 남편의 이직으로 인한 이사와 아이의 진학으로 너무 바빠서 신경을 쓸 여유가 없었거든요. 그러다 제가 데리고 있는 학생들의 변화를 유심히 관찰하던 중 이 글을 다시 보면서 상호작용이 일어난 셈이지요.ㅎㅎㅎ

    어떤 식으로 실험을 디자인할지 현재 당장할 수 있는 실험과 매년 추가해서 할 수 있는 내용들, 자료 분석을 위해 모아야할 자료들, 공부들….이러니 잠이 안오는게 당연하죠. 실험에 참가할 아이들의 부모님께 일단 허락을 받으면 바로 구입할거구요, 사실 이 실험은 제 아이와 함께 할 예정입니다. 물론 경시대회를 바라보고 하는 연구입니다. 박사님께서 일을 벌이시고 수습은 원장님이 하신다는 글을 읽었는데 저희집에서는 제가 늘 일을 만들고 뒷감당 못하고 남편과 아이가 수습을 하는 편입니다.^^;;

    도움이 필요하면 최박사님께 의논드리겠습니다. 의미있는 데이타가 나와 박사님의 학생들과 팀이 되는 것도 가능한 방법 중 하나가 될 수 있겠죠. 그런데 사실 저희애는 이미 박사님의 학생이랍니다. 곧 온라인에서 만나실꺼에요.

    저는 학창시절 어떤 경시대회 제목을 보는 순간 무엇을 해야할지 거침없는 생각이 떠오르고 하고 싶어 안달이 나는 경험을 많이 해 보았습니다.(수학경시대회는 그런게 필요없었지만서두…) 물론 그런 경우 반드시 입상을 했는데 이번에도 그런 운이 따라준다면 정말 좋겠습니다.^^;;

    이런 덧글을 주고 받을 수 있어서 즐겁습니다. 허구헌날 과학경시 이야기를 해도 알아듣는 사람도 없고 올림피아드, 수학경시, 아이비 입학을 하려면 이런저런 걸 해야한다면서 저에게 무슨 정해진 공식인 것처럼 설교하려 해서 약간 힘들었거든요. 박사님 말고 인텔 과학 경진대회에 대해서 이야기할 수 있었던 사람은 제가 활동하고 있는 북클럽에서 딱 한 사람밖에 본적이 없습니다. 뉴욕에서 아주 유명한 학교(과학고는 아니었고…에구 이름을 잊어버렸네요.)에 다녔고 그 학교에서 과학경시대회 클럽이 있어서 11학년에 과학 선생님과 급하게 잠시 연구를 해 본 적이 있는 학생이었습니다. 제가 어떻게 인텔 대회를 알게 되었는지는 다음에 기회를 봐서 말씀드릴께요.

  3. 8월 12, 2015 6:35 오전

    안녕하세요.
    서울의 삼각산 고등학교 2학년 학생입니다.
    이 글을 읽고 질문 드리고 싶은 것이 있어서 뉴스레터를 구독하려 했는데
    링크 오류때문인지 페이지가 깨져있었습니다.그래서 부득이하게 댓글로 질문을 하게 되었고 혹시 양식에 맞춰 다시 질문해야된다면 기꺼이 다시하겠습니다.
    저는 학교 소논문 대회를 준비하기 위해 백색소음과 집중도와의 관계를 EEG를 통해 알아보자는 주제를 잡았습니다. 그래서 EEG와 소음과 관련된 여러 논문들을 읽으며 차근차근 준비해가고 있는데 막상 실험 계획을 잡으려니 EEG사용 방법은 커녕 구경도 못해본 저로써는 EEG를 어디서 구할지 막막하였습니다. 친구가 과학고를 다녀서 실험장비를 대여하려 했지만 그것도 실패하고 어쩌면 저가형 EEG라도 구입해야겠다는 심산으로 웹서핑을 하다가 이 글을 읽게 되었습니다.
    지금 알아본 걸로는 락싸 제품인 밴드형(약 16만원)과 여기 이 링크에 소개된 5채널 EEG(20만원)인데, 혹시 이것 외에 더욱 적합한 장비가 있다면 알아보고 싶습니다.
    그리고 학생이 연구를 진행할 때에는 몇 채널이 적합한지, 모은 자료들은 어떻게 처리하고 의미를 추출해내야하는지에 대한 질문을 드리고 싶습니다.

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