[번역] Neural correlates of consciousness (1)

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해당 논문은

[Koch C, Massimini M, Boly M, Tononi G. Neural correlates of consciousness: progress and problems. Nature Reviews Neuroscience. 2016 May;17(5):307-21.]

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[Abstract]

 

의식과 신경의 상관관계 (neural correlates of consciousness)를 찾는 것에 대한 많은 진전이 있었다. 여기서 의식이란, 어떤 특정한 의식적인 지각을 하기에 (느끼기에) 충분한 최소한의 신경 메커니즘을 말한다.

이 리뷰에서는 해부학적으로, 의식과 신경의 상관관계가 task 모니터링과 보고와 관련된 fronto-parietal network보다는 감각 영역을 포함하는 posterior cortical hot zone에 주로 위치하고 있다는 것을 보여주는 최근의 발견들을 설명할 것이다.

또한, 의식에 대한 다소 illusory한 신경생리학적 마커 후보들에 대해서 이야기할 것이며, 이보다 더 유망한 의식의 양적 평가가 가능한 신경 활동의 분화와 통합에 대한 척도들을 다루고자 한다.

 

[Introduction]

 

의식이 있다는 것의 의미는 어느 누군가 주관적이며 현상적인 '이것은 이런 것이다'라는 경험을 하는 것이다 - 이미지를 보거나, 소리를 듣거나, 생각을 하거나 혹은 감정을 느낀다거나.

우리의 깨어있는 경험들은 대개 외부 세상에 대한 것들이지만, 우리는 몽상을 하거나 우리가 자면서 꿈을 꿀 때도 의식이 있는 상태이다.

의식은 꿈이 없는 잠을 자거나 혹은 마취 상태일 때만 우리 고유의 내부적 자각을 잃어버리게 된다. 이 의식의 근원을 이해하는 것은, 철학, 심리학 그리고 뇌과학의 학문에 있어서 존재하는 것으로서 물리적으로 어떻게 설명이 되어야 하는지 그리고 그것이 우리 몸 내부에서 어떻게 관련성이 있는지에 대한 길고 긴 물음과 관련이 있다.

오래전부터 의식은 midline 뇌 구조의 적절한 기능이 필요로 하며 뇌 cortex의 신경 세포 활동이 특정 경험을 support하는 것으로 알려져 왔다. 의식과 신경의 상관관계 (neural correlates of consciousness; 이후 NCC)를 알아내기 위한 연구는 의식과 관련된 행동들을 신경 메커니즘과 연결시키는 것으로 이어진다. 저번에 이 저널 (Nature)에서 리뷰된 이후로, 이 영역에서 정말 많은 발전이 있었다.

이 리뷰에서는, no-report paradigm을 포함하는 NCC를 알아가기 위한 최근의 몇몇 접근 방법의 아웃라인을 설명할 것이다. 이러한 work들은 NCC의 위치에 대한 우리들의 이해를 fronto-parietal network라는 다소 넓은 이해에서 좀 더 국한적인 posterior cortical hot zone으로 옮기게 해줄 것이다. 우리는 유명한 2 가지의 의식에 대한 생리학적 마커인 (뇌파) gamma activity와 P3b wave가 어떠한 예측적인 기능을 보여줄 수 없다는 점을 논의할 것이고, 어떻게 하여 의식에 대한 다른 유망한 양적 지표들이 개발되었는지 다룰 것이다. 우리는 실증적인 연구 프로그램에 대한 고유한 한계의 아웃라인을 그리며 이 리뷰에서는 의식과 관련된 시각과 청각 연구에 집중할 것이며 이는 NCC에 대한 메타인지 (metacognition), 몸, 촉각, 후각 경험과도 관련이 있다.

 

[Behavioural correlates of consciousness]

 

경험이라는 것은 개인적인 것이지만, 우리는 주로 사람들이 깨어 있고 의도적으로 행동한다면, 특히나 그들이 무엇을 경험했다고 말할 수 있고 다른 사람들이 경험한 것과 일치한다는 선상에서, 의식이 있다고 말한다. 임상적 언어로는, 간단하게 행동학적 criteria가 의식의 상태를 판가름한다. 즉, 명령에 응답하는 능력이라던가이다 (예를 들어, 환자가 통증을 느낀다면 특정 행동을 하도록 한다던가). 의식의 레벨은 대체적으로 피험자의 청각, 시각, 언어능력 그리고 운동능력을 표준화된 scale로 재단하는 것으로 평가한다. 그러나, 의식은 뚜렷한 행동학적 응답이 없을 때에도 존재한다. 예를 들어, 아주 조심스럽고 반복적인 평가가 이루어지지 못했다면 아주 미약하게 의식이 있는 환자는 무의식 상태로, 식물인간 상태로, 잘못 분류되기도 한다.

실험적 세팅에서, 의식의 (실험으로 평가할) 대상은 일반적으로 예 또는 아니오 같은 질문 (예를 들어, "저 얼굴을 보았습니까?") 에 대한 응답으로 참가자의 응답이나 버튼 누르기로 평가된다. 그러나, 이러한 report는 의식을 평가할 대상이 지각할 수 있는 경계 근처일 때 그 결과에 대한 기준의 변동이 생길 수 있다. Forced-choice procedure는 참가자가 chance level 이상의 자극에 대하여 감지하는지 혹은 구분하는지를 설정하고 따라서 참가자들이 객관적으로 자극을 인지할 수 있는지를 결정해 준다.

좀 더 세련된 경험을 특정하는 방법으로서 지각적인 자각 scale (아예 안 보인다, 살짝 보인다, 거의 깨끗하게 보인다, 완벽하게 잘 보인다 등)을 사용하는 것이다. 참가자들은 또한 그들의 판단에 신뢰 등급을 매길 수 있다 ((보이는 것에 대하여) 완전 추측이다 또는 확신한다 등). 이러한 report 프로토콜이 엄격하게 수행된다면, 주관적이거나 객관적인 의식에 대한 측정이 잘 매칭이 될 것이다. 이러한 confidence measure을 사용한 측정 패러다임은 유인원들을 대상으로 한 실험들에게도 적용된다.