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가상현실이 학습을 향상시킬 수 있는 독특한 뇌파를 공개한 방법. VR은 학습 및 기억 장애를 치료하는 데 사용될 수 있다

박영숙세계미래보고서저자 | 기사입력 2021/07/26 [11:10]

가상현실이 학습을 향상시킬 수 있는 독특한 뇌파를 공개한 방법. VR은 학습 및 기억 장애를 치료하는 데 사용될 수 있다

박영숙세계미래보고서저자 | 입력 : 2021/07/26 [11:10]

 

 
  셸리 팬 

쥐들이 짧은 대들보 아래로 달려가 분수에 코를 찌르기 위해 가끔씩 멈춰서자, 그들의 뇌는 뭔가 잘못되었다는 것을 알았다.

당신의 삶의 이야기를 기록하는 뇌 영역인 해마 내부에서 뉴런은 그 영역을 휩쓸고 있는 이상한 유형의 전기파를 촉발시켜 정상적인 리듬을 변경한다.

캘리포니아대학 로스앤젤레스 UCLA의 Mayank R. Mehta 박사는 쥐가 가상현실(VR)에서 뛰어다니고 있는 실험을 했다. 매우 풍부하고 생생해서 쥐가 "뛰어들고 즐겁게 게임하는 것을 좋아한다"라고 말했다. Nature Neuroscience 의 새 논문 수석저자가 쓰고있다그리고 놀랍게도 그들의 두뇌는 우리가 배우고 기억하고 알츠하이머와 같은 기억장애를 치료하는 방법에 영향을 줄 수 있는 독특한 활동으로 VR에 반응했다.

"이것은 엄청난 잠재력을 가진 새로운 기술이다."라고 Mehta가 말했다. “우리는 새로운 영역에 진입했다.”

뇌의 전기적 바다

뇌가 지구라면 뇌 영역은 개별국가 또는 영토이다.

뇌 영역 내에서 뉴런은 종종 지역 문제를 다루는 "정부"를 형성한다. 예를 들어, 시각 피질에는 우리가 보는 것을 점차적으로 처리하는 여러 층이 있다. 운동피질은 근육의 각 부분이 움직이는 방식을 제어한다. 해마는 우리가 같이 우리의 자동차와 키, 질문 왼쪽 공간에 위치를 기억처리를 한다. 즉 " 내가 내 전화를 어디에 두었지?"

그러나 여러 뇌 영역을 하나로 모으기 위해 뇌에는 트릭이 있다. 다른 영역에서 진동하는 전기파이다. "신경 외교관"으로서 이러한 파동은 뇌 전체에 엄청난 양의 정보를 전달하여 멀리 떨어져 있는 신경 활동을 조정하고 각 영역이 같은 페이지에 있도록 한다. 기상 조건에 따라 파도가 해안에 충돌하는 빈도와 유사하게, 뇌파는 진동하는 속도에 따라 크게 4가지 유형으로 나뉜다.

들어본 적이 있을 것이다. 예를 들어 베타파는 집중하고 집중할 때 뇌를 지배한다. 알파파는 소파에 앉아 따뜻한 차를 마실 때이다. 기타 뇌파 알츠하이머 치료제로 테스트되었으며 뇌 영역을 연결하는 대사일 뿐만 아니라 잠재적인 국경없는의사회를 위장한 것으로 나타났다.

그러나 기억 연구자에게는 세타파가 핵심이다. 이것은 당신이 백일몽을 꾸거나, 훌륭한 달리기의 한가운데에, 또는 완전히 편안한 마음으로 샤워를 할 때 뇌에서 불꽃을 일으키는 비교적 느린 파동이다. 해마를 휩쓸고 지나가는 세타파는 아이디어의 흐름에 민감한 뇌의 상태를 촉발한다. 이 상태는 우리의 학습 및 암기능력과 가소성(뇌가 이상하고 새로운 것에 적응하는 능력)에 매우 중요하다. 세타파는 다른 뇌파와 함께 작용하여 알츠하이머 병에서 종종 잃어버린 개인 기억을 회상하도록 도와준다.

"그 리듬이 그렇게 중요하다면 새로운 접근 방식을 사용하여 더 강하게 만들 수 있나?" 메타가 물었다. "다시 조정할 수 있을까?"

가상현실 입력

그렇다면 VR은 무엇과 관련이 있을까?

답: 무리. 세타파는 종종 해마를 휩쓸어 우주와 관련된 것을 기억하거나 공간을 탐색하는 방법을 기억하는 데 도움이 된다. "알츠하이머병 환자가 길을 잃는 경향이 있는 이유"라고 Mehta는 말했다. 해마와 그 뉴런에 대한 연결이 점차 손상되기 때문이다.

VR은 가상 공간에서 해마를 "재훈련"시킬 수 있는 전체 경험의 세계를 열어준다. 저자들은 세타파를 활용함으로써 치매환자의 인지손상을 완화할 수 있을 것이라고 추측했다.

그러나 그것은 이론의 전부이다. 첫 번째 단계는 뇌가 VR에 어떻게 반응하는지 알아내는 것이었다.

팀은 먼저 이상한 계곡에 뛰어들지 않고 가능한 한 현실 세계에 가깝게 보이는 가상 환경을 구축했다. 그리고 (불행하게도), 쥐는 초소형 설치류 VR 헤드셋을 착용하지 않았다. 오히려 설정은 하우징 내부에 투영되었다. 그것은 7피트 길이의 활주로를 가지고 있으며, 뚜렷한 색채 띠와 환경의 단서가 있다. 해변가, 산타크루즈를 생각해보자.

기발한 방법으로 팀은 VR 세계를 완전히 모방한 실제 놀이터를 만들어 VR과 현실 세계 사이에서 쥐의 두뇌가 어떻게 반응하는지 확인했다.

최대 7마리의 쥐에게 연구팀은 전기 활동을 모니터링하기 위해 해마의 양쪽에 각각 사람의 머리카락 너비보다 훨씬 작은 1,000개 또는 그 이상의 전극으로 구성된 하이퍼드라이브를 이식했다. 이전 연구와 유사하게 쥐가 VR과 실제 트랙 모두에서 달릴 때 팀은 해마에서 세타파를 보았다.

그러자 이상해졌다. 쥐가 VR에서 더 빨리 달렸을 때(설치류는 달리기를 좋아함) 해마는 정상적인 세타파의 절반 정도 느린 독특한 패턴으로 물결치기 시작했다. 저자는 이것을 전에 거의 볼 수 없었던 "에타 밴드"라고 불렀다. Eta는 일종의 내부 FitBit 역할을 했으며, 쥐가 달릴 때만 온라인 상태가 되지만 소파 감자 모드로 떨어지면 사라진다.

VR에 맞게 조정됨

에타 파동은 제쳐두고 VR에서 달리는 쥐도 현실 세계에서 달리는 쥐에 비해 쎄타 파동을 증폭시켰다.

"우리는 VR 경험이 세타 리듬 향상에 미치는 엄청난 효과를 보고 깜짝 놀랐다."라고 Mehta가 말했다. 처음으로 VR은 해마에서의 처리가 일상 생활에서와 다르게 발생하게 한 것 같다.

저자들은 VR이 현실 세계와 다른 감각 입력을 가질 수 있다는 한 가지 아이디어가 있다고 말했다. 물리적으로 세상을 탐험할 때 우리는 피부, 시각, 코, 귀 및 VR에는 없는 수많은 다른 감각으로부터 입력을 받는다. VR이 피드백을 위해 주로 시각에 의존하기 때문에 VR이 ta파와 더 느린 에타파를 자극할 수 있다는 것이 더 이상하다.

그러나 분명한 것은 뇌가 VR과 현실 세계에 다른 방식으로 반응한다는 것이다. 그 이유를 파헤치면서 팀은 동일한 뉴런이 한 번에 두 개의 별개의 뇌파(세타 및 에타)를 지원할 수 있음을 발견했다. 뉴런은 입력을 위한 풍부하고 조밀한 "뿌리", 구근 모양의 몸체 및 단일 출력 가지가 있는 비트처럼 보인다. 입력 근은 ta파에 중요하지만 구근 모양의 몸체는 에타파를 지원하는 것으로 보인다.

"정말 감동적이었습니다."라고 Mehta가 말했다. "뉴런의 서로 다른 두 부분이 각자의 리듬으로 움직인다."

결론? 뇌는 우리가 생각하는 것보다 훨씬 더 복잡하다. 신경과학의 한 가지 경향은 입력 가지가 뉴런 몸체와 분리된 계산을 갖는 방법을 연구하여 뇌를 더 잘 이해하고 시뮬레이션할 수 있도록 하는 것이다. VR을 통해 저자는 강력한 도구를 우연히 발견했다.

뇌를 해독하는 것은 제쳐두고, 에타파의 발견은 우리가 뇌의 학습 능력에 대해 알고 있는 것을 바꿀 수 있다. 저자들은 에타파가 해마 내부의 활동을 "정보처리의 병렬흐름"으로 분석할 수 있다고 제안한다. 이러한 웨이브는 일반적인 학습 관련 세타 웨이브보다 느리기 때문에 잠재적으로 학습 덩어리를 쪼개어 VR에서 더 많이 배우고 암기할 수 있다.

"따라서 VR은 학습 및 기억 장애를 치료하는 데 사용될 수 있다."라고 저자는 말했다.

SingularityHub.com을 통해

 
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