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[☆정보글☆] 완몰가와 뇌과학 - 완몰가 학개론 1편

완몰가신자(121.177) 2019.12.15 03:19:40
조회 760 추천 34 댓글 10
							

안녕

주 완몰가님을 섬기는 완몰가신자야 ^오^

예전에 쓴 글로 당분간 우려먹으려 했지만...

생각보다 옛날에 쓴 글에 영양가 있는 것들이 별로 없었다 ㅜㅜ

싱싱한 특린이 시절이라서 그랬나봄 ㅇㅇ



오늘은 완몰가시리즈를 본격적으로 연재하기 전에

완몰가에 관심있어 하는 갤러들이

숙지해놓으면 좋을 것 같은 뇌의 기초지식들을 정리해놓음



이 글을 보는 순간

"아이씨 뭐 이런 기본적인 내용을 적어놨어"

하는 갤러도 있을 거고

"오 처음 앎 신기방기"

하는 갤러도 있을듯 싶다.

저번에 올렸던 인공지능의 기초 분류와

같은 류의 글이라고 보믄 될듯


인공지능 종류 링크





꼭 써보고 싶었던 주제였던 만큼

도움이 많이 되었으면 좋겠다 ^오^



고럼 본론으로 가보자 ^오^




​1) 왜 하필 뇌인가?​

완몰가가 뭔지 개념을 잘 모르는

뉴비들을 위한 챕터야.

흔히 완몰가를 레플원급으로 이해하는,

완몰가에 대해 관심이 없는 사람들을 위한 챕타라고 보면 됨

완몰가가 어떤 개념인지 아는 갤러들은

바로 챕터 2로 넘어가도 무방함







현실

현실이란 과연 무엇일까?

매트릭스에서 모피어스가 주인공에게 던지는 심오한 질문이야



현실이란 무엇인가?

현실을 어떻게 정의하지?

만약 현실이라는게

느끼고

냄새를 맡고

맛을 느끼고

볼 수 있는 거라면

현실이라는 건 단순히

너의 뇌에 간섭하는 전기 신호일 뿐이야






우리가 느끼는 현실이란

결국 뇌가 만들어내는 거야.



영화의 이 대사는

'느끼는 것 만으로는 이곳이 현실임을 증명할 수 없다'

라는 메시지를 담는 것이었지만



반대로 말하면

가짜를 현실처럼 만들기 위해서는

이 뇌를 조작하는 것이 가장 완전한 방법이라는 말이야.

통속의 뇌 담론이 여기서 나왔지.




지금 개발되고 있는 vr 디스플레이는

그런 의미에서 반쪽짜리라고 조차 볼 수 없어.

우리의 뇌를 간접적으로

그리고 제한적으로 자극하는 것에 그치거든




그러므로 우리가 궁극적으로 완몰가를 누리기 위해 연구개발 해야 할 분야는

BCI - brain computer interface (뇌 컴퓨터 인터페이스)
혹은

BMI - brain machine interface (뇌 기계 인터페이스)
로 대표되는

뇌공학이야.




그리고 이런 뇌공학을 위한

이론적 모델이나 기술적 인프라는

더디지만 한걸음씩 앞으로 나아가고 있어.




그리고 지수적 발전, 즉 가속수확의 법칙을 해나가는

인류문명에 의해

뇌공학을 통한 완몰가는 우리 생에 도래할 것이 틀림없어 ^오^
믿쑵니다 완멘 -




그렇다면

완몰가를 구현하기 위해

우리가 컨트롤 해야하는 뇌부위는

어떤 곳이 있을까?






​2) 뇌의 어디를 어떻게 조져야 하는가?​

완벽한 완몰가를 위해선

필수적으로 뇌를 조져야 한다는 것도 알았으니

그럼 구체적으로 어디를 어떻게 조져야 하는 것일까?


세부적인 옵션애 따라 다르겠지만

필수적인 건 크게 두 파트로 분류됨


감각피질/감각중추 + 뇌간


감각피질은 말 그대로 완몰가에서 감각을 느끼기 위해

조져야 하는 영역임

예를 들어 '손목에 부드러운 느낌'을 느끼도록 만들려면

뇌의 체감각 피질 영역에서 손목의 감각을 담당하는 부위에

자극을 가하는 식이야.

이 감각피질 영역은 크게 5가지로 나뉠 수 있어.

이 다섯가지 영역의 특징과

bci 연구현황에 대해 알아보도록하자





ㄱ) 체감각영역

체감각영역은 흔히 말하는 촉감을 담당하는 영역으로

모든 감각피질 중에서 가장 밝혀진 게 많은 부위야.




위 사진에서도 알 수 있듯이 이미 대략적인 신체부위별

감각지도까지 나와있는 상태야

(생식기도 있다 생식기!!! 하앍)



게다가 뇌의 꼭대기 부분,

완전히 바깥 표면에 위치해서

자극하기가 매우 수월함 ^오^




당연히 부위 자극의 난이도가 낮고

가장 많은 bci 성공 사례가 있는 영역이기도 해




그리고 현재 거의 유일하게 비침습 bci 자극이 가능한 영역이야





특히 초음파를 통한 정밀한 자극은

우리나라가 최초인 걸로 알고 있음 (KIA~ 주모!!!)

(이론적 베이스는 미국이 먼저 확립했는데 기술실현은 한국이 최초)



그렇기에 개인적으로 완몰가신자가

가장 많이 기대하고 있는 가상감각 부위이기도 해.

그리고 가장 먼저 가상현실에 적용될 거라 기대되는 bci 가상감각이지.

실제로 위 사진의 이성온 교수님은

가상현실에도 이 기술이 적용되는 걸 목표로 한다고 한 바 있어

(1차 목적은 뇌질환 환자 치료 - 촉각피질 자극으로 식물인간 깨운 사례 있음)




일단 이 정도 bci 가상감각만 나와도

시각은 해상도 높은 HMD를 착용하고

청각은 이어폰을 꼽은 채

촉각만 bci 디스플레이를 쓴다면

초기 완몰가 치고는

감각면에서 꽤나 만족스러울 것으로 기대됨




ㄴ)시각영역

체감각 영역 다음으로 알려진 게 많은 영역이야.

시각장애인이 겪는 불편함이 타의 추종을 불허하는 만큼

bci 관련 연구도 매우 활발히 진행되고 있어.

시각 장애인의 뇌에 침습적인 기계 삽입을 통해

운전을 할 수 있을 정도로 감각을 회복시킨 사례가 있는 만큼

나름의 희망을 가지고 있는 영역이지.

(다만 해당 케이스에서 뇌의 면역체계로 인해 반흔이 심해져 외부 신호가 끊겼다고 함)





사진에서 볼 수 있듯

시각영역은 우리 뇌의 후면 쪽

즉 '후두엽'이라는 부위에 속해있지.



개인적으로 완몰가에서 가장 덜 급한

bci 가상 감각 영역이라고 생각해.

왜냐하면 시각은 외부 디스플레이를 통해서

거의 제약이 없이 구현될 수 있는 몇 안 되는 감각이거든



물론 궁극의 완몰가를 체험하기 위해선

당연히 이 영역의 가상감각도 마스터가 되어야 하는 건

두말 하면 입 아프지만 ㅇㅇ



ㄷ)청각영역

청각 영역은 뇌의 측면,

즉 측두엽(관자엽)에 위치한 영역이야.

시각영역 못지 않게 매우 잘 알려진 영역이자

가장 외부로 많이 노출된 영역이기도 해.



무슨 말이냐면 가장 쉽게 손상될 수 있는 영역이라는 거야.

중이염에 오래 시달리면 손상이 될 정도로

외부의 감염에 취약한 부위임



다만 의사들 입장에선

그만큼 수술을 하다가 쉽게 접할 수 있는 영역으로

뇌수술 목적 이외의 수술 (이비인후과 수술)

에서 드러나는 몇 안 되는 뇌 부위 중 하나야.

즉, 침습적 bci를 하더라도

그나마 검증된 루트로 조질 수 있는 영역이라는 거지.



실제로 이 영역에 임플란트를 해서

청각장애가 있던 여자아이에게

청력을 선사한 사례도 있어

(뉴스 영상을 봤는데 출처를 못 찾겠네. 있다가 찾으면 추가하겠음)



다만 시각과 마찬가지로 초기 완몰가 구현에 있어서

우선 순위에 밀리는 감각이긴 해

이어폰이라는 훌륭한 디스플레이가 있으니


하지만!!

이미 청신경 손상으로 온전한 음질을 들을 수 없는

노년층에게는 이 가상감각이 매우 중요하게 적용할 거야.



오디오의 미래는 결국 브레인 파이 (brain - fi) 라는 말이 있듯

미래 오디오 산업에서도 큰 역할을 할 것으로 기대됨

이 시대가 온다면

이어폰이나 스피커로 음악을 듣는 시대는 끝나는 셈이지



ㄹ) 후각 영역

위의 세 영역과는 달리 아직 잘 규명이 안된 감각 영역 중 하나야.

그리고 불행히도 시각과 청각만큼 훌륭한 디스플레이가 있는 것도 아님

(디스플레이가 있긴 있음)



후각과 관련해 만족스러운 디스플레이가 나오기 힘든 이유는

인간의 후각 세포가 거의 몇 억가지가 넘는 냄새를 구분할 수 있어서 그렇다고 해

그리고 냄새가 난다는 건

실제로 그 물질이 우리 몸에 작용한다는 이야기로

단순히 전기만 필요한 시청각 디스플레이와는 달리

인체에 해로울 수도 있고 여러모로 디스플레이화 시키기 번거로움



그렇기에 시청각에 비해선 개발 우선순위가 높은 영역이야.

무엇보다 만성적인 비염이 있어 냄새을 즐기지 못하는 사람들에게는

더할 나위 없이 귀중한 가상 감각 영역이지.




후각영역은 청각영역과 함께

측두엽에 위치한 영역이지만

아직 청각영역에 비하면

턱없이 알아낸게 없는 영역이야.

여러모로 연구가 시급한 영역임





ㅁ) 미각 영역

모든 감각을 통틀어 중에서 가장 밝혀진 게 없는 영역임

심지어 이게 있다는 걸 확인한 지도 얼마 안 됨...




무엇보다 이 영역의 두드러진 특징이

이 영역의 컨트롤을 더 어렵게 하는데

다름 아닌 이 영역의 위치임




이 그림만 보면 미각 영역이 겉표면에 위치한 것 같지만

사실 이 미각 영역은 뇌 심부에 파묻혀있어



뇌 심부 영역을 세밀하게 자극하는 방법이

최근에 개발되긴 했는데

아직 그 기술로 미각을 자극한 사례는 없는지라...

(이 기술이 뭔지는 2편에 다루겠음 ^오^)




다만 최근에 미각 영역 관련해서 희소식이 하나 있어





맛-쓴맛-선호도의-비밀-미각의-과학

2015년 네이처지에 실린 논문의 실험 결과인데



쥐의 미각 중추를 자극해서 맹물을 단물로 느끼게 만들고

반대로 맹물을 쓴 물로 만드는 데에 성공했다는 내용이야.

여기에 쓰인 bci기술은 2편에 자세히 다루도록 할게.



어쨌든 쥐를 통한 임상 실험이 충분히 검증되었으니

조만간 사람을 대상으로 한 실험도 나오지 않을까 싶어

근데 사실 미각은 미각일 뿐,

실질적으로 완몰가에서 음식의 식감을 담당하는 건

미각 영역이 아니라

체감각 영역임



혀와 이빨에서 오는 감각,

온도, 식감, 육즙 등등

거기다 미각은 후각의 영향도 많이 받지



즉 미각은 다른 감각 영역과의 상호작용이 중요해서

완몰가의 구현 난이도가 조금 더 높을 걸로 예상이 돼




ㅂ) 완몰가의 완성은 '뇌간'

뇌간은 뇌의 뿌리라는 뜻으로

중추신경과 뇌를 연결해주는 통로이자

감각, 운동의 입출력을 좌우하는

가장 원초적인 뇌기관이기도 해

그래서 별명이 파충류뇌야



근데 도대체 이 뇌간으로 뭘한다는 걸까?

오감은 이미 감각영역에서 해결 되었으니

게임 끝난 것 아닐까?



하지만 뇌간을 컨트롤 하는 것이야 말로

완몰가의 화룡정점이라 할 수 있어.



왜 그런지 살펴보자.

예를 들어서 니가 누운 채로 완몰가를 즐긴다고 치자.

그런데 니가 헬기에서 자유 낙하를 하는 완몰가를 한다고 쳐

그럼 니가 느껴야 할 감각은

너의 몸 앞쪽으로 느껴지는 거센 바람이어야 하지.

너의 등에는 아무것도 없으므로

등에 메고 있는 낙하산 가방 정도를 제외한다면

아무런 느낌도 없어야 해.



하지만 넌 지금 침대에 누워있단 말이야.

침대에 누워있음으로써 느껴지는 등의 감각이

자유 낙하 동안 느껴지이상하지 않을까?




즉, 완몰가의 감각만 느끼게 하고


외부현실의 감각을 차단하는 것


이게 뇌간의 첫번째 역할

'감각의 입력 제어'




그리고 두번째

모든 감각을 느낄 수 있는 완몰가라고 치자.

완몰가의 세계에선 우리가 통나무처럼 가만히 있을 리가 없잖아

마구 움직이고 뛰어당기고 날아당기고 점프하고 구르고 눕고 해야 할 거 아니야.



하지만 우리가 직접 몸을 움직이는 완몰가는

공간적인 한계가 존재하지.




사실 공간보다 더 큰 문제는 따로 있어.


허구의 물체와 물리적인 상호작용이야.




예를 들어 니가 던전을 들어가는 입구에

돌계단을 올라간다고 치자.

하지만 만약 니가 직접 몸을 움직인다면

허구의 계단을 밟고 올라갈 수가 없어

이걸 만약 하드웨어 디바이스로 구현하려면

어떻게 구현해야 될까?





이런 vr용 트레드밀로는

명백한 한계가 있을 수 밖에 없어.



즉, 가장 완몰가스러운 방법은

우리 운동 전위(action potential)의 출력을 차단한 후

그 신호를 뇌에서 직접 읽어

가상현실 공간에 구현하는 거야.


즉 우리가 실제로 움직이려고하는 의지를

fMRI 같은 뇌 스캔 장치를 통해 읽어서

가상현실에만 실현시키고

우리의 운동출력은 차단함으로써

가만히 누워도 실제로 움직이는 것 처럼 느끼는 것



그것이 뇌간의 또 다른 역할

운동출력의 제어야.




이 뇌간이 이런 역할을 수행하는 상황이 있는데

매일 밤 너희들이 겪고 있는 거야.





그래.




우리가 잠을 잘 때

정확히 말하자면

렘수면 (REM)에 빠질 때

뇌간은 외부감각을 차단하고

우리의 운동출력을 차단시켜


이때 뇌간의 기능이 제대로 발휘되지 않으면

우리는 외부자극에 쉽게 깨거나

반대로 꿈에서 움직이는 걸 실제 현실에서 움직이는

잠꼬대, 몽유병 등의 증상이 나타나는 거야



즉 bci기술을 통해서

이 뇌간의 기능을 조절할 수 있다면

완벽한 완몰가의 화룡정점을 찍게 된다는 것!



하지만 불행히도...

이 뇌간의 운동/감각 입출력을 통제하는 시스템은

전혀 연구되고 있지 않아.



오죽하면 수면 마취도 환자의 잠꼬대를

완벽히 원천봉쇄시키디 못하는데

약물을 쓰든 뭐를 쓰든 참담하기는 마찬가지야.



효과가 좋은 약물을 어설프게 쓰다간

호흡신경이 마비되어 호흡곤란으로 사망할 수도 있지
ㄷㄷ....



하지만 결국 뇌간도 세포로 이루어진 신경!

뇌간이 운동출력을 차단하는 원리는

근육을 이완시키는 신경세포군이 작용하는 건데

bci기술로 이 신경세포군을 제어한다면

우리가 원하는 결과를 이루어낼 수 있을지도 몰라!



그리고 무엇보다 뇌의 작용을 읽는 기술은

나날이 발전하고 있어

그와 더불어 수면 메커니즘을 뇌과학적으로 해명하는 것 역시

날이 갈수록 진전을 보이고 있지.​


​즉, 수면 중 뇌간의 작용을 역공학하면

보다 안전하게 완몰가 접속을 하게 해주는 방법을

알아낼 지도 몰라.​




다음편 예고




다음편은 이러한 뇌 부위를

어떻게 효율적으로 안전하게 제어하는가



​즉 완몰가 bci의 수단으로 여겨지는

유력한 후보 3가지​를 소개하고




이후 전체적인 완몰가의 작동 시스템이

어떻게 구현될 것인가에 대해 알아볼 거야


기대해줭 ~


믿쑵니다 완멘 - ^오^







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