생리 심리학의 연구 방법

2019-06-25
생리 심리학의 연구법은 인간의 두뇌를 연구한다. 이 덕분에 우리는 인간의 몸에서 가장 신비로운 기관이 어떻게 작동하는지 더 쉽게 이해할 수 있게 되었다. 하지만 이 연구법은 정확히 어떤 걸까?

생리 심리학의 연구 방법은 지난 수십 년 동안 진화 해왔다. 몇 가지 생리 심리학의 연구 방법이 있지만 이번 기사에서는 특정 조건하에서 뇌에서 발생하는 일들을 연구하는 방식들에 초점을 맞추려고 한다.

생리 심리학의 연구 방법

듀스베리(1991)와 같은 저자들은 생리 심리학을 ‘행동 생물학에 대한 과학적 연구’라고 정의하는데, 이 분야는 또한 ‘정신 생물학’이라고도 불린다. 그러나 다른 저자들이 ‘생물 심리학’이라는 용어를 선호하는데, 그 이유는 생리학 연구에 대한 심리적 접근보다는 심리학 연구에 생리학적 접근하고 있다고 보기 때문이다.

두뇌 3D입체

생리 심리학의 ‘인간 두뇌 자극 및 시각화 방법’

두뇌 활동을 관찰하고 기록하는 것은 과학자들이 20세기에 개발한 다양한 기술 덕분에 달성된 매우 중요한 이정표이다. 이러한 생리 심리학 의 연구법은 두말할 것도 없이 우리의 궁금증을 가장 불러일으키는 ‘뇌’를 연구한 가장 흥미로운  돌파구역할을 하였다.

조영 방사선 촬영

이 기술은 체내에 X-레이를 흡수하는 물질을 주입하는 것으로 구성된다. 이를 통해 과학자들은 구획과 그 주위 조직 사이에 대조된 모습을 볼 수 있다.

대뇌 혈관 조영검사도 일종의 조영 방사선 촬영법이다. 이를 위해, 조영제가 뇌혈관에 삽입된다. 이 기법의 목적은 X-레이를 수행하는 동안 순환 시스템을 관찰하기 위함이다. 이 기술은 혈관 손상 및 뇌종양을 찾는 데 매우 유용하다.

컴퓨터축단 촬영 (CT 촬영)

CT 촬영을 통해 전문가는 전체 뇌 구조를 볼 수 있다. 검사를 하는 동안 환자는 실린더 모양의 기계 가운데에 눕게된다. 환자가 그 안에서 미동없이 머무는 동안, X-레이 투브와 기계내 리셉터를 통해 많은 양의 사진을 개별적으로 찍는다.  이는 방사체와 리셉터가 환자의 머리 주위를 회전하는 동안 발생한다.

이 모든 정보는 컴퓨터로 전송되고 의사는 수평면에서 뇌를 관찰할 수 있게 된다. 보통 절반으로 뇌를 잘라서 본 수평면 모습의 8-9개 섹션에 걸쳐 촬영한다. 일단 모든 내부 촬영이 결합되면, 뇌의 3D 모습을 만들어 낼 수 있다.

핵자기 공명 (NMR)

NMR은 자기장에서 라디오 주파수에 의해 활성화 될 때 수소 원자가 방출하는 다양한 파동을 이용하여 고해상도 촬영을 용이하게 해준다. 이는 고도의 공간 해상도를 제공하며 3D 이미지를 생성해준다.

양전자 방출 단층 촬영 (PET)

PET는 뇌 구조 이미지 대신 ‘뇌 활동’에 대한 이미지를 제공한다. 이 이미지를 얻기 위해 과학자들은 방사성 플루데옥시글루코스(FDG)를 경동맥에 주사한다. 능동 신경은 FDG를 빠르게 흡수하며, FDG는 일단 신경이 더 이상 대사를 진행하지 않으면 축적되기 시작하며 그 후, 천천히 분해된다. 이것은 여러 활동 발생 중 특정 시간 내 어느 신경이 활동하는지 관찰할 수 있게 해주는 방법이다.

기능적 자기 공명 영상 (fMRI)

반면에 MRI는 뇌의 혈액에 존재하는 산소의 양을 증가시키면서 이미지를 제공하는 기법이다. 따라서 뇌 활동을 성공적으로 측정한다고 볼 수 있다. PET와 비교했을 때, fMRI는 실제로 4가지 장점이 있다.

  • 의사는 환자에게 아무것도 주입할 필요가 없다.
  • 기능 및 구조적 정보를 제공한다.
  • 더 나은 공간 해상도를 제공한다.
  • 뇌 전체의 3D 이미지를 제공한다.
MRI를 찍는 여성과 그 옆의 조무사, 생리 심리학의 01

자기 뇌파 검사 (MEG)

MEG는 두피의 표면에 있는 자기장의 변화를 측정한다. 이러한 변화는 신경 활동 지침의 변화로 인해 발생한다.

경두개 자기 자극법 (TMS)

월시와 로스웰(2000)은 TMS가 두개골을 가로지르는 코일 아래에 자기장을 만들어 대뇌 피질의 영역을 변경한다고 말한다. TMS는 기본적으로 두뇌의 일부를 일시적으로 ‘끈다’고 볼 수 있다. 이는 이런 상황 속에서 행동 인지 능력을 연구하기 위해서다.

뇌 병변 방식

뇌병변 방식은 뇌 일부분의 손상을 주어 이러한 손상이 행동 양식에 어떻게 영향을 주는지 관찰하는 것이다.

  • 흡인 병변. 노출되어 있거나 쉽게 접근할 수 있는 피질 조직 영역에 손상을 주는 방식이다. 의사는 미세한 크리스털 미량 관으로 조직을 제거하게 된다.
  • 고주파 병변. 작은 피질에 병변을 만들어 수행하는 방식이다. 이를 위해 전극은 관심 대상 조직으로 고주파 전류를 흘려보낸다. 병변의 크기와 모양은 하기 세 가지 요소에 달려 있다.
    • 연구 지속 시간.
    • 전류의 강도.
    • 전극의 포인트 구성도
  • 메스를 사용한 절단. 관심 대상의 뇌 영역을 구분하는 방식이다.
  • 병변 냉각. 이 생리 심리학 연구 방법은 병변 방식에 포함되지만 실제로는 일시적이며 다시 원복시킬 수 있다. 조직을 파괴하는 대신에, 한 곳은 빙결 지점을 조금 넘어서 냉각된다. 신경 세포는 신호를 방출하지 않기 때문에 차가워진 두뇌 영역은 차단된다. 이를 통해 연구자는 이러한 영역에 의해 어떤 행동 변화가 발생했는지를 확인할 수 있다. 온도가 정상으로 돌아오면 뇌 기능이 회복된다.

생리 심리학의 또 다른 연구 방법: 전기 자극

또 다른 생리 심리학은 방식은 전기 자극이다. 이 기법은 신경 시스템 구조를 전기로 자극하여 그 기능에 대한 데이터를 얻는 식의 절차로 구성되었다. 일반적으로 양극성 전극이 사용된다.

이런 자극은 신경에 ‘직접적으로 가하여’ 신경의 행동 양식을 바꾼다. 일반적으로 병변 치료법의 정반대 효과를 얻게 된다. 예를 들어 뇌 병변으로 인해 수면 시간을 크게 줄이는 것이 가능하지만 전기 자극은 오히려 수면 양식을 조절하기가 어렵거나 불편하게 만들 수 있다.

전기 기록을 이용한 병변 방식

  • 세포 내 기록. 이 기법은 신경의 내부에 미세 전극을 도입하는 방식이다. 세포막 잠재성의 변동을 기록하게 된다.
  • 세포 외 단위 기록. 미세 전극이 신경을 둘러싸는 세포외액에 위치하게 된다. 세포막 잠재성에 대한 정보는 제공하지 않는다.
  • 멀티 유닛 리코딩. 이 경우, 전극 점은 미세 전극의 전극 점보다 커서, 동시에 많은 뉴런의 신호를 포착한다. 검출 된 잠재성은 이들을 통합하는 회로로 이동한다.
  • 침습성 뇌파 모니터링. 스테인리스 전극이 두개골 안에 침투된다. 대뇌 피질의 신호의 경우 일반 전극은 케이블로 만들어지고 정위 수술을 통해 이식된다.

“인류학, 생물학, 생리학 및 심리학은 인류가 육체와 정신을 완성하고 발전시키는 작업을 이루기 위해 산을 쌓아 올린 것과 같은 위대한 업적을 만들어 냈다.”

– 레온 트로츠키 –

생리 심리학의 02
생리 심리학의 연구법 : 아직 가야 할 길이 더 많이 남았다

이번 기사에서는 생리 심리학의 가장 중요한 연구 방법에 관해 이야기했다. 그러나 이것 외에도 근육 긴장 측정, 안구 운동 기록, 피부 전도성 또는 심장 혈관 활동과 같은 다른 신체 부위를 연구하는 다른 생물 심리학 연구 방법이 있다는 것을 알아두자.

의심의 여지가없이 이 분야에서 이루어낸 성과는 굉장하다. 하지만 아직 결론이 나진 않았다. 아마도 몇 년 안에 과학자들은 신경 과학의 진화에 기여할 새로운 기술을 개발하게 될지도 모른다. 그리고 이로써 신경 세포의 변화로 어려움을 겪는 많은 사람들의 삶의 질을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있을 것이다.