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2020/09/17 인터뷰 > 교수 중요기사

제목

김성신 교수, 운동기술 습득 및 숙달 과정의 뇌과학적 원리를 발견하다

파킨스 증후군의 치료 가능성을 열다

권민정

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http://www.hanyang.ac.kr/surl/1zibB

내용
'인간의 운동기술 습득' 연구에 애착을 지닌 김성신 심리뇌과학과 교수. 김 교수는 7년 전 박사과정을 마친 후 독일 막스플랑크 연구소에서 방문 연구원으로 근무하던 중, 새로운 연구 아이디어가 떠올랐다. 그는 당시 아이디어에 기반해 계속해서 연구를 진행했고 마침내 뜻깊은 성과를 얻었다. 이번 연구를 통해 처음 접하는 운동기술을 습득하고 숙달하는 과정을 설명할 뇌과학적 원리를 발견했다. 파킨스 증후군의 치료 가능성을 열었다는 점에서 의미있다. 김 교수는 현재 ‘학습과 기억’을 주제로 다양한 연구도 진행 중이다. 덧붙여 오는 21년도에 신설될 심리뇌과학과 교수로 강단에 설 예정이다.
 
▲김성신 교수
사람은 다양한 운동과제를 수행하며 삶을 영위한다고 해도 과언이 아니다. 걷기와 식사 같이 생존에 필수적인 것부터 입술과 혀를 움직여 말을 하는 것 등이 그 예다. 일상생활에서 수행하는 기본적인 운동과제는 학습을 통해 형성된다. 상당수 기존 학설은 운동과제의 학습이 가능한 이유를 학습 결과를 저장하는 운동 기억의 존재로 설명한다. 김 교수는 운동과제를 수행하는 과정에서 '뇌에서 일어나는 변화'에 대한 연구가 진행된 적이 없음을 깨달았다. 그는 새로운 운동과제를 처음으로 습득하고 숙달하는 과정 중 뇌에서 어떤 변화가 일어나는지 밝히고자 연구에 착수했다.
 
김 교수는 지난 17년 기초과학연구원에서 차세대 기초연구 리더 프로그램의 수혜자로 선정돼 본격적인 연구를 시작했다. 김 교수는 피험자에게 새로운 운동과제를 제시해 뇌의 변화를 관찰했다. 보상과 관련된 뇌의 영역 중 미상핵의 역할에 주목했고, 실험이 진행됨에 따라 운동기술 습득 시 얻어지는 동기부여와 보상에 대한 정보가 미상핵의 머리 부분에서 꼬리 부분으로 이동되는 것을 발견했다.

미상핵은 동기부여 및 보상과 관련된 신경전달물질인 도파민에 의해 기능이 활성화된다. 이는 파킨스 증후군과 밀접한 관련이 있다. 파킨스 증후군은 도파민이 제대로 분비되지 않아 일어나는 뇌 질환이다. 낮은 동기부여로 인해 전체적인 행동이 느려지고, 인지적 장애가 수반되기도 한다. 김 교수는 이번 연구로 쾌락, 보상, 동기부여를 담당하는 인간의 미상핵이 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. “미상핵은 새로운 운동기술을 습득하고 습관화되는 수준까지 도달하는 데 도움을 줍니다.”
 
연구 도중 어려운 점도 있었다. 박사 및 연구원 과정을 마치고 처음 연구팀을 꾸렸을 때, 리더십 등 연구 외적인 부분에서 많은 갈등과 어려움이 존재했다. 그는 “함께하는 연구원들을 한 명의 좋은 과학자로서 훈련하려는 노력이 많이 부족했다”며 아쉬움을 드러냈다. 덧붙여 동고동락한 기초과학연구원 뇌과학이미징 연구단 소속인 최예라, 신윤하 연구원에게 고마움을 표했다. 김 교수는 “두 연구원과의 깊이 있는 토론을 통해 본 연구의 큰 의미를 발견할 수 있었다”고 말했다.
 
▲훈련 초기에서 후기로 갈수록, 보상에 대한 정보가 미상핵의 머리 부분에서 꼬리 부분으로 전이된다. (김성신 교수 제공)

김 교수는 “이번 연구를 통해 파킨슨 증후군으로 인해 일어나는 운동장애를 깊이 이해할 수 있게 됐다”며 “해당 연구를 계기로 파킨슨 증후군의 치료법이 제시될 것으로 보인다”고 말했다. 덧붙여 그는 “효율적인 인공지능 시스템을 개발하는 데 영감을 줄 것이며 동시에 뇌-기계 접속 시스템의 발전에도 기여할 것”이라고 밝혔다. 현재 김 교수는 운동기술이 숙달되면서 일어나는 뇌의 변화가 얼마나 장기적으로 지속되는지에 대한 후속 연구를 진행 중이다. 그는 “이 연구를 통해 운동기억이 형성되는 과정을 보다 구체적으로 이해할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
 
한편 심리뇌과학과는 오는 2021학년도에 신설되는 학과로, 인간의 지능에 대한 연구를 기반으로 혁신적인 인공지능의 개발에 응용하고자 하는 목표를 지녔다. 향후 김 교수는 인지신경과학의 기초와 인공지능과 관련한 뇌과학의 최근 주제들을 소개하는 수업으로 강단에 설 예정이다. 김 교수는 “인간의 지능과 뇌의 기능은 미지의 영역”이라며 “연구주제가 무궁무진하고 인류사회에 미칠 잠재력 또한 매우 크다”고 설명했다. 그는 이어 “다양한 학문 배경지식을 가진 사람들의 많은 관심과 도전이 필요한 분야”라고 소개했다.


글/권민정 기자          mj0863@hanyang.ac.kr
 
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기사댓글 1

  • 김승여2020/09/29

    흥미롭네용