DGIST 뇌·인지과학전공 전현애 교수(좌), 신민호 박사과정생. [사진제공=DGIS]

(대구=포커스데일리) 김재욱 기자 = DGIST 뇌·인지과학전공 전현애 교수 연구팀이 새로운 메타-분석 모델을 개발하고 이를 이용해 인간의 추론 과정에 대한 핵심 신경학적 기전을 새롭게 규명했다. 이번 연구를 통해 인간의 추론 능력에 대한 비밀을 풀 수 있는 기반을 마련해, 향후 개발된 분석 모델을 활용한 다양한 인지 과정으로의 확장 연구가 기대된다.

‘추론 능력’은 인간의 대표적인 인지 기능 중 하나이다. 추론 능력의 핵심 기전을 밝히기 위해 그 동안 여러 메타-분석을 이용한 시도들이 있어 왔지만, 기존의 분석 모델들은 실제 대뇌 피질의 복잡하게 접혀있는 공간적 특징(folded geometry)을 제대로 반영하지 못하고, 지나치게 단순한 가정들을 바탕으로 이뤄지는 문제점이 있었다.

이에 DGIST 뇌·인지과학전공 전현애 교수 연구팀은 인간의 추론 과정에 대한 핵심 신경학적 기전을 밝히기 위한 새로운 메타-분석 모델을 제시했다. 연구팀이 개발한 분석법은 대뇌 피질의 공간적 특징이 반영된 공간적 점 과정(Spatial point process)이라는 수학 모형에 기반한 ‘피질 표면에서의 베이즈 기반 메타-분석(BMACS)’모델로, 연구팀은 이를 통해 추론 과정의 핵심 기전에 대한 중요한 증거를 제시할 수 있었다.

BMACS는 기존 분석법과 달리 뇌 피질의 표면에서 분석을 진행한다. 개발된 분석법을 활용해 연구팀은 정점 좌표가 모여 있는 뇌 영역은 추론을 할 때 높은 활성도를 가질 것이라는 가정을 바탕으로 공간적 점 과정의 일종인 로그 가우스 콕스 과정(log Gaussian Cox process)을 적용, 대뇌 피질 전체에 걸쳐 예측된 활성화 패턴을 획득할 수 있었다. 여기에 획득한 활성화 패턴에서 95% 이상의 신뢰도를 갖는 영역을 걸러내 추론과 관련된 뇌 영역을 찾는데 성공했다.

분석법을 적용해 연구를 진행한 결과, 두뇌의 왼쪽 배외측 전전두피질, 전두극피질, 내측 전전두피질 등이 추론의 핵심 영역으로 밝혀졌다. 이 영역들은 다양한 인지 과정에 관여하는 것으로 알려진 다중 요구 시스템(Multiple-Demand System)의 뇌활성 패턴과 많은 유사점을 보였으며, 이는 복잡한 인지 과정들이 종합적으로 요구되는 고도의 사고 과정을 통해서 추론이 진행된다는 가능성을 제시한다.

DGIST 뇌·인지과학전공 전현애 교수는 “이번 연구는 인간의 추론 능력에 대한 핵심 증거를 제시한 것이다”며 “특히 우리가 개발한 새로운 분석 방법을 이용한다면, 향후 인간의 추론 능력뿐만 아니라 다양한 인지 능력을 관장하는 뇌의 핵심 기제를 더욱 과학적으로 연구할 수 있을 것이다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 DGIST 뇌·인지과학전공 신민호 박사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구결과는 저명한 뇌인지신경과학 분야 학술지 ‘Cerebral Cortex’에 6월28일 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 중견연구자 사업의 성과이다. 

김재욱 기자  jukim6162@ifocus.kr

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