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심리학

동물을 이용한 뇌수술 및 손상연구, 단위기록법, 뇌 측정 도구

by 유니콘의 심리학 정보 2023. 11. 5.

동물을 이용한 뇌 수술 및 손상과 관련된 연구는 생물심리학에서 중요한 방법입니다. 이 접근법을 통해 우리는 실험 조건을 조절하고 침습적 기술을 사용하여 특정 뇌 영역을 조작하고 조사할 수 있습니다. 부상 연구에는 화학 물질이나 전극을 사용하여 특정 뇌 영역을 선택적으로 파괴하거나 추출하여 손상을 유도하고 후속 행동과의 상관관계를 평가하는 것이 포함될 수 있습니다.

 

동물을 이용한 뇌수술 및 손상연구
동물을 이용한 뇌수술 및 손상연구

 

동물을 이용한 뇌수술 및 손상연구

이 구절에서는 생물심리학에서 광범위하게 활용되는 동물 모델을 활용한 뇌 수술 및 손상 분석에 대한 개요를 설명합니다. 이 방법은 여러 가지 이유로 이용됩니다. 포유류의 신경계는 다양한 종에 걸쳐 중요한 유사성을 보여 특정 사례를 넘어 실험 결과의 확장 또는 일반화를 촉진합니다. 이러한 유사성은 연구자가 결론을 도출하고 더 넓은 범위에 걸쳐 결과를 적용할 수 있게 하여 연구 결과의 전반적인 관련성과 적용 가능성을 향상시킵니다. 동물 연구에는 여러 가지 방법이 있으며 그중 하나가 손상 연구입니다. 특정 뇌 영역의 조직을 파괴하거나 제거하기 위해 화학 물질이나 전극을 사용하여 손상을 유발합니다. 이후, 물체의 손상 전과 후, 손상된 물체와 손상되지 않은 물체의 비교를 통해 행동과의 상관관계를 파악합니다. 또한 자극 방법을 사용하여 동물 뇌의 특정 영역이 자극될 때 발생하는 행동 변화를 관찰할 수 있습니다. 그리고 뇌종양이나 간질 발작을 다루는 수술과 같은 특정 수술 과정에서 인간의 뇌에 삽입된 자극 전극을 사용하는 것입니다. 이 방법을 통해 신경외과 의사는 뇌 기능을 실시간으로 평가하고 모니터링할 수 있습니다. 이러한 전극을 전략적으로 배치함으로써 임상의는 뇌 영역을 매핑하고 신경 반응을 이해하며 경우에 따라 발작과 같은 상태를 완화할 수 있습니다. 뇌 내 수술 및 약물 주입을 위해서는 뇌의 목표 부위에 정확하게 전극을 배치하는 것이 필수적입니다. 이러한 수술에 사용되는 장비는 입체 정위장비로 알려져 있습니다. 입체 정위장비는 뇌 조작이나 약물 주입에 필요한 정확한 위치 결정을 제공하며 실험의 정밀성과 신뢰성을 보장합니다.

외신경 뇌전도와 단위기록법

뇌신경 활동을 기록하는 기술 중에서 신경외 활동 기록은 뇌의 뉴런 활동을 분석하고 행동을 이해하는 데 중요한 도구로 두드러집니다. 이 범주 내에서 두 가지 방법이 심리학에서 특히 두드러집니다. 뇌파검사(EEG)는 두개골 표면에 작은 전극을 부착하여 뉴런 집단의 전류를 측정하는 비침습적 기술입니다. 주요 기능은 대뇌 피질 뉴런에 의해 생성된 결합된 전기 활동을 감지하는 것입니다. EEG의 주요 이점은 비침습적 특성이므로 동물과 인간 모두를 대상으로 하는 연구에 널리 적용할 수 있다는 점입니다. 또한 다양한 주파수에 걸쳐 뇌파 패턴을 측정하여 다양한 의식 수준에 대한 이해를 제공하는 기능이 있습니다. 수면 중에 관찰되는 알파파, 베타파, 세타파를 포함하고 있는 이러한 뇌파 패턴은 지속적인 연구 대상입니다. 최근 감마파는 인간의 인지 기능에 중요한 역할을 한다는 점에서 주목을 받고 있습니다. 반면에 단위 기록은 개별 뉴런의 전기적 활동을 포착하기 위해 작은 전극을 뇌에 직접 삽입하는 것을 수반합니다. 이는 향상된 정밀도로 뇌의 신경 활동을 검사하는 데 사용됩니다. 이 방법을 사용하면 개별 뉴런 활동을 세심하게 모니터링할 수 있으며, 별개의 뇌 영역에서 처리되는 자세한 정보를 확인할 수 있습니다. 두 기술 모두 장단점이 있으며, 연구 목표와 초점 영역에 따라 두 기술 사이의 선택이 달라집니다. 유니토그래피는 적당한 공간 해상도를 제공하는 동시에 비침습적 특성과 광범위한 데이터 수집 능력으로 선호됩니다. 반대로, 논문은 더 높은 해상도로 신경 활동에 대한 상세한 분석을 가능하게 하지만 침입성을 수반하고 제한된 뉴런 수에 더 적합합니다. 모노시와 관련된 문제는 뇌의 더 깊은 부분에서 신경 활동을 측정하는 능력에 있다는 점을 강조하는 것이 중요합니다. 뇌의 신경 전달 물질이나 신경 활동에서 발생하는 전류는 미미하며 두개골 및 수막과 같은 장벽은 전기 저항을 생성하여 공간 해상도를 제한합니다. 결과적으로 EEG는 주로 대뇌 피질과 같은 표면 영역의 활동을 조사하는 데 사용됩니다. 한편, 단상 기록은 뇌 내 개별 뉴런의 활동을 측정하고 기록하는 정확한 방법으로 사용됩니다. 이러한 뉴런의 행동을 추적하는 것은 매우 중요합니다. 이 기술은 동물 실험에서 주요 응용 분야를 찾아 외부 자극이 뉴런 활동에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 연구를 돕습니다. 자기뇌파검사(MEG)는 뇌의 신경 활동에 의해 생성된 자기장을 측정하는 또 다른 중요한 방법입니다. 단위 기록 방법과 유사하게 MEG는 내부 뇌 활동으로부터 상대적으로 낮은 간섭을 나타내어 공간적 및 시간적 해상도가 높습니다. 이를 통해 특히 피질 영역의 활동을 매우 자세하게 측정할 수 있어 뇌 연구의 중추적인 도구가 됩니다.

뇌영상 기술과 뇌 활성화 측정을 위한 효과적인 도구

신경영상 방법은 뇌 활동을 평가하고 연구하는 데 중요한 역할을 합니다. 양전자방출단층촬영으로 알려진 PET 스캔은 뇌 활성화 측정에 초점을 맞춘 뇌 영상 접근법 중 하나를 나타냅니다. 이 기술은 연구 대상에게 최소한의 방사성 물질을 안전하게 주입한 후 방출되는 방사능을 감지함으로써 뇌 활성화를 시각화합니다. 사용된 방사성 물질에 따라 뇌 활성화의 다양한 차원이 관찰 가능해집니다. 일반적으로 사용되는 접근 방식 중 하나는 2-DG를 사용하는 것입니다. 이 화합물은 주요 연료원으로 포도당에 대한 뇌의 의존도를 활용합니다. 뇌 세포는 실수로 2-DG를 포도당으로 흡수하지만 이를 에너지로 전환하는 능력이 부족하여 세포 내에 축적됩니다. 이 축적된 2-탈산포도당은 방사능을 방출하면서 양전자가 발생하는데, 이를 검출하여 뇌 활성화의 지표로 사용합니다. 결과적으로 상당한 양의 2-탈산소 포도당을 흡수한 영역은 뇌 내에서 더 활동적인 영역으로 해석됩니다. 이것은 특정 인지 작업이나 참여 중에 상대적으로 높은 활성화를 나타내는 뇌 영역의 식별을 용이하게 합니다. 이러한 뇌 영상 방법론은 뇌 작동을 탐구하고 신경과학 연구를 발전시키는 데 중요한 의미를 갖습니다. 자기공명영상(MRI)은 내부 신체 구조를 시각화하기 위해 강력한 자기장 내 원자핵 내의 양성자 회전에 의존합니다. 특히 지속 이미지는 수소 원자에 전파를 방출하고 양성자 열화 이후 방출되는 에너지를 측정하여 파생됩니다. 수소 원자는 물 분자의 기본 구성 요소이므로 뇌 조직의 유형에 따라 이러한 분자의 밀도가 다르므로 이미지가 다양한 색조로 나타납니다. MRI 영상은 고해상도의 이미지를 제공하여 이전의 영상화 기법과 구별됩니다. MRI 기기의 발전으로 해상도 및 영상 품질이 더욱 향상되는 추세입니다. 이러한 MRI를 변형한 기술로 기능적 자기공명영상법 fMRI가 있습니다. fMRI는 혈류 속 헤모글로빈 분자에 초점을 두어 뉴런 활성을 간접적으로 측정합니다. 활동하는 뉴런은 많은 산소를 필요로 할 것으로 가정하고, 혈류 속의 산소 수준을 통해 뉴런 활성을 추정합니다. 이 방법은 비교적 안전하고, 현대 의학뿐만 아니라 현대 심리학 연구에서도 널리 활용되고 있습니다.