오늘은 좀 색다른 논문을 추천하러 들렀습니다. 이과 특히 철학 혹은 심리학 등에 관심이 있는 사람들이면 더 좋아할 만한 주제일 수 있습니다. 신경생물학자들은 특히 병리학적 연구가 아닌 기초과학에 관심을 더 갖는 사람들은 어떻게 정신이 움직이고 작동하는지와 같은 연구주제에 자신의 모든 시간을 쏟을 정도의 관심을 둡니다. 의식 기억 경험 등등은 심리학과 철학에서 주로 쓰이지 과학계에서는 그닥 많이 쓰이지 않았지만 이러한 신경생물학자들의 노력덕에 눈에 보이지 않는 영역들이 과학적인 구조에 의해 드러나고 따라서 의식과 같은 추상적인 용어들이 점점더 논문에 많이 등장하게 되었습니다. 지금부터 소개해 드릴 논문은 Opinion으로 문자그대로 저명한 과학자가 아직 밝혀지지 않은 현상에 대해 의견을 개진하는 구성으로 이루어져 있으며 ~~(쉽게 말해 과학적 근거 있는 뇌피셜)~~ 과학자의 통찰이 담겨있습니다. 굉장히 흥미로운 논문이니 abstract만 읽어보셔도 될 듯 싶습니다.

Cellular Mechanisms of Conscious Processing

https://www.cell.com/trends/cognitive-sciences/fulltext/S1364-6613(20)30175-3

Recent breakthroughs in neurobiology indicate that the time is ripe to understand how cellular-level mechanisms are related to conscious experience. Here, we highlight the biophysical properties of pyramidal cells, which allow them to act as gates that control the evolution of global activation patterns. In conscious states, this cellular mechanism enables complex sustained dynamics within the thalamocortical system, whereas during unconscious states, such signal propagation is prohibited. We suggest that the hallmark of conscious processing is the flexible integration of bottom-up and top-down data streams at the cellular level. This cellular integration mechanism provides the foundation for Dendritic Information Theory, a novel neurobiological theory of consciousness.

배경지식

pyramidal cells : 신경계 특히 중추 신경계를 구성하고 있는 뉴런의 종류중 하나이다. 다극성뉴런(multipolar neuron)이기도 하며 형상으로 이름이 지어졌기 때문에 생리학적으로 더 세분화 할수 있다 (ex_ pyramidal cell 이면서 cholinergic neuron 등등) 하지만 이 abstract에서는 중추신경계에서 중요한 역할을 하는 뉴런이다 라고 넘어가도 무방하다.

Thalamocortical system : 쉽게 생각하면 thalamus 와 cerebral cortex이라는 뇌의 부분들간 신경세포들의 연결된 회로라고 보면 된다. 이의 기능학적 생리적 연구에 대해 자세히 알고 싶다면 ~~대학원으로 오시면 된다.~~

Dendritic information theory : 까지는 몰라도 된다. 다만 알아야 할 부분은 dendrite 라고 하는 부분인데 이는 뉴런에서 정보를 받아들이는 수상돌기를 의미한다.

사족

의식이 분자생물학 레벨에서 어떻게 처리가 되는지 혹은 그에 대한 증거를 어떻게 찾는지는 과학자들마다 아직도 의견이 분분하며 심지어 그것을 연구하는 것은 불가능 하다 라고 말하는 일부 원로 과학자분들도 있으시다. 하지만 최근 급격하게 발달한 실험기법등으로 과거에 볼 수 없었던 것을 많이 보게 되었고 이를 통해 의식이라는 영역까지 건드릴 수 있게 되었다. 덕분에 ~~(사람을 째는 것이 가장 효율적이지만 비 윤리적이기 때문에 안하는 것)~~ 동물 실험을 통해 위와 같은 추측, 즉 thalamocortical circuit안의 뉴런이 coupling 되어 firing 하는 방식에 대한,으로 의식에 대해 이해 할 수 있게 되었다. 이러한 부분을 계속해서 연구하다 보면 게임판타지 소설에서나 나오는 장치를 발명하는데 기여를 하지 않을까 하는 생각이 들기도 한다. (급삼천포

*다음 칼럼은 영어(second language)를 잘하는 방법에 대한 고찰을 논문과 곁들여 제공해드릴 예정입니다. 많이 읽어주시면 감사하겠습니다.

질문은 언제나 환영입니다.