세계에서 태어나는 어린이 500만 명 중 1명은 라스무센 뇌염과 같은 심각한 간질을 앓고 있으며, 이 경우 수술이 유일한 해결책입니다. 매우 심각한 경우에는 이 수술에 간질 초점이 있는 뇌 반구 전체를 제거하는 작업이 포함됩니다(반구절제술). 덜 급진적인 상황에서는 반구 사이의 신경 연결이 절단되어 지연된 상태로 그대로 유지됩니다(반구절개술).
어린 나이의 뇌 가소성은 아이들이 뇌의 절반을 제거했거나, 아니면 장애가 있는성인에게 치명적인 상태입니다. 그러나 신경과학자들은 혈액 공급을 유지하는 대뇌 피질의 절단된 부분이 어떤 형태의 활동이나 의식을 유지하는지 여부와 같은 많은 의구심을 가지고 있습니다.
의식의 섬
마르셀로 마시미니(Marcelo Massimini)가 이끄는 이탈리아 밀라노 대학(Università degli Studi di Milano) 연구팀은 이 문제를 심층적으로 연구하기를 원했으며 처음으로 10명의 소아 환자를 대상으로 두부페로미스(headferomis)에서 절단된 대뇌 피질 부분의 신경 활동 패턴을 자세히 조사했습니다.
이번주 목요일 잡지에 게재된 작품에서 PLoS 생물학Massimini와 그의 팀은 간질의 배경 활동에 초점을 맞춰 수술 전과 3년 후의 여러 세션 동안 깨어 있는 상태의 어린이들의 별도 피질에서 활동을 측정한 뇌파검사(EEG) 테스트 결과를 설명했습니다.
수술 후 과학자들은 분리된 피질에서 눈에 띄는 느린 파동을 기록했는데, 이 패턴은 완전히 피질이 분리된 후에도 몇 달, 몇 년 동안 지속될 수 있습니다. 이러한 느린 파동의 지속성은 그들이 어떤 기능적 역할을 하는지 아니면 기본 피질 활동 모드로의 회귀를 반영하는지에 대한 의문을 제기합니다.
다양한 테스트를 거친 후 연구자들은 EEG의 현저한 둔화가 깊은 수면(NREM), 전신 마취 및 식물인간 상태와 같은 상태에서 관찰되는 패턴과 유사하다고 말합니다. 즉, 조사 결과는 다음과 같은 가능성이 0이거나 낮다는 것을 나타냅니다. 또 다른 두뇌 단절된 꿈 같은 일을 하는 것. 오히려 그것은 우리가 깊은 잠에 있거나 혼수상태에 있을 때 뇌 자체에 있습니다.
논문의 공동저자이자 서섹스대학교 신경과학 교수인 Anil K. Adds Seth는 “이것은 흥미롭고 매우 만족스러운 과학적 여정이었습니다.”라고 말했습니다. “몇 년 전 가능성에 대한 철학적 논쟁으로 시작됐어요. 의식의 섬 완전히 다른 신경계에서 그리고 이제 이 놀라운 협력을 통해 의학적으로 중요한 이 주제에 대한 중요한 실험적 빛이 비춰졌습니다.”
두뇌를 분할
수면 생리학 전문가이자 신경과학자인 Zurkso Marino는 어린이의 사례가 SF 소설에 적합한 철학적 의미를 지닌 질문을 제기한다는 데 동의합니다. “한때 사람에게 붙어 있었다가 지금은 두개골 안에 떠다니는 대뇌 피질 조각이 마음을 가질 수 있을까요? 그렇다면 그 사람은 두 가지 마음을 가질 수 있을까요? 하나는 우리가 접근할 수 있고 다른 하나는 머리 속에서 분리되어 있을 수 있을까요?” 그는 묻습니다.
저 나무조각이 꿈을 꿀 수 있을까요? 꿈을 꾸기 시작하는 순간부터 의식을 깨울 수 있나요?
조지 마리노
– 신경과학자, 수면생리학 전문가,
전문가들은 이러한 유형의 머리카락과 뇌 유기체를 통해 이 질문이 공중에 떠돌았다고 회상합니다. “저 나무 조각이 공상을 하고 있는 건 아닐까? 꿈을 꾸기 시작하는 순간 의식이 깨어날 수 있을까?” 그는 묻습니다. “이 연구에서 볼 수 있듯이 대뇌 피질의 이 섬은 의식을 생성하지 않고 대신 깊은 잠과 유사한 지속적인 진동 상태에 참여한다는 것을 확신할 수 있습니다.”
두 가지 다른 의식이 있는데, 그 중 하나는 불평할 것 같지 않으며, 그 전망은 무섭고 걱정스럽습니다.
마리아노 시그만
– 신경과학자
신경과학자 마리아노 시그먼(Mariano Sigman)은 이 연구가 경험적으로 묻기 매우 어려운 몇 가지 질문에 부분적으로라도 갑자기 답을 줄 수 있기 때문에 이 연구가 매력적이라고 생각합니다. “두 가지 다른 의식을 가질 가능성(그 중 하나는 보고될 가능성이 없음)은 무섭고 충격적입니다.”라고 그는 말합니다. 그에 따르면 이 작업은 이러한 상황이 돌고래와 같은 일부 동물과 유사한 방식과 같은 다른 질문을 제기합니다. 끄다 잠자는 동안 뇌의 절반. “뇌의 한 부분에 하나의 사건이 있고 다른 부분에 다른 사건이 있다면 문제는 그것이 어떻게 경험으로 합쳐지느냐 하는 것입니다.”라고 그는 말합니다. “아니면 그 사람이 졸려도 기본 모드 인간이 수천년 전에 그런 상태에 있었다면 말이죠.
네트워크 연결 끊김
“문제는 이 두 번째로 절단된 뇌가 사람의 의식에 참여하고 행동에 영향을 미치는지 여부였습니다”라고 톨레도 국립 하반신 마비 병원(HNP)의 연구원 Juan de los Reyes Aguilar는 말했습니다. “대답은 ‘아니요’입니다. 왜냐하면 피질은 깨어나지 못하고 일종의 혼수상태에 있기 때문입니다.” 전문가들에 따르면 어느 정도 예측 가능한 상태입니다. 왜냐하면 반구와의 연결을 차단하면 활동량이 적어지고 깨어날 수 없게 되기 때문입니다.
고립되면 이 피질은 깨어나지 못하고 일종의 혼수상태에 빠지게 됩니다.
후안 데 로스 레예스 아길라르
– 톨레도 국립 하반신 마비 병원 (HNP)의 연구원.
“뇌의 나머지 부분과 분리된 대뇌 피질은 느린 리듬 상태로 들어갑니다. 이는 우리가 깨어 있는 상태가 소위 활성화에 의해 발생하기 때문에 의미가 있습니다. 오름차순 작업 경로이는 우리의 주의 상태를 조절하는 뇌간, 시상 및 기타 영역의 연결입니다.”라고 Marino는 덧붙입니다. “이 모든 것이 손실되면 피질은 감각 입력 외에 시스템을 활성화하는 입력이 없는 상태로 남게 됩니다.”
하지만 전문가에게는 학습 과제입니다. 뇌의 섬 병리학적 증상이 있는 사람들(간질 병소가 있기 때문에)에게 이는 매우 흥미로운 기여입니다. 이는 NREM 수면의 특징적인 활동인 동기화된 저주파 활동을 자발적으로 생성하는 뇌 조직의 능력에 영향을 미치기 때문입니다.
“반면에 그것은 확률이라는 흥미로운 주제를 다루고 있습니다. 의식의 섬Marino는 elDiario.es에서 이렇게 분리된 나무 조각들이 마음을 창조하지 않는 것 같다고 지적했습니다. 그러나 그는 이렇게 결론을 내렸습니다. “이 아이들의 두개골 내부에는 동시에 두 가지 다른 정신 상태가 있다는 사실을 잊어서는 안 됩니다. 다른 하나는 영원히 잠들어 있습니다.”
