기능자기공명영상법

3. 역사적 배경

기능자기공명영상법(fMRI)의 개념은 초기 MRI 스캔 기술과 산소가 풍부한 혈액의 특성 발견에 기반을 두고 있다. MRI 뇌 스캔은 강한 정적 자기장을 사용하여 뇌 영역의 핵을 정렬하고, 구배 자장으로 핵의 공간적 위치를 특정하며, 무선 주파수(RF) 펄스로 핵을 높은 자화 상태로 만든다. RF 펄스가 제거되면 핵이 원래 상태로 돌아가면서 방출하는 에너지를 측정하여 뇌의 정적 구조를 파악한다. fMRI는 이를 확장하여 신경 활동에 따른 뇌의 기능적 변화, 즉 혈류와 혈액 산소화(뇌 혈역학) 변화를 포착한다. 이러한 변화는 1890년대부터 신경 활동과 밀접하게 연관되어 있다고 알려져 왔다.^[71] 뉴런이 활성화되면 해당 영역으로 혈류가 증가하고, 산소가 풍부한(산소화된) 혈액이 산소가 부족한(탈산소화된) 혈액을 대체한다. 산소는 적혈구의 헤모글로빈에 의해 운반되는데, 산소화 헤모글로빈(Hb)은 반자성을 띠고 탈산소화 헤모글로빈(dHb)은 상자성을 띤다는 자기적 특성 차이가 fMRI의 핵심 원리이다.

19세기 말, 안젤로 모소는 감정적, 지적 활동 중 혈액 재분포를 비침습적으로 측정하는 '인간 순환 균형'을 발명했다.^[6] 윌리엄 제임스가 1890년에 간략히 언급했지만, 장치의 세부 사항과 모소의 실험은 최근 스테파노 산드로네 등에 의해 재발견되기 전까지 거의 알려지지 않았다.^[7] 모소는 신호 대 잡음비, 실험 패러다임 선택, 다양한 생리적 매개변수 동시 기록 등 현대 신경 영상에서도 중요한 변수들을 연구했다.^[7] 모소의 기록만으로는 인지로 인한 뇌 혈류 변화를 실제로 측정했는지 증명하기 어렵지만,^[7] 현대적 복제 실험^[8]은 이 장치가 인지와 관련된 뇌 혈량 변화를 감지할 수 있음을 시사한다.

1890년, 찰스 로이와 찰스 셰링턴은 처음으로 뇌 기능과 혈류를 실험적으로 연결했다. 1936년에는 라이너스 폴링과 찰스 코리엘이 산소화된 혈액(Hb 포함)은 자기장에 약하게 반발하는 반면, 산소가 고갈된 혈액(dHb 포함)은 자기장에 끌린다는 사실을 발견했다. 마이클 패러데이는 이미 1845년에 혈액의 자기적 특성에 대해 기록한 바 있다.

벨 연구소의 오가와 세이지는 Hb와 dHb의 자기적 특성 차이를 이용하면 MRI로 뇌 활동을 감지할 수 있음을 깨달았다. 1990년, 오가와는 dHb의 MRI 대조도인 BOLD(Blood-Oxygen-Level Dependent) 효과를 발견했다. 그는 동료들과 함께 강한 자기장(7.0 T) MRI를 사용하여 설치류를 스캔하면서 호흡하는 산소 농도를 조절했다. 산소 농도가 낮아지자 MRI 영상에 뇌 혈류 지도가 나타났으며, 이는 T₂^* 감쇠라는 자화 손실 현상에 의존하는 기울기 에코 영상 기법에서 가장 잘 나타났다. 또한 쥐의 뇌 활동을 EEG로 모니터링하면서 BOLD 신호가 기능적 뇌 활동과 관련 있음을 증명했다. 비슷한 시기, 하버드 대학교의 Belliveau 등은 조영제를 주입하여 뇌 혈류 변화를 측정하려 했으나, 주사의 불편함과 짧은 지속 시간 때문에 널리 사용되지는 못했다.

1992년에는 세 편의 중요한 연구를 통해 인간 대상 BOLD fMRI가 처음 시도되었다. 케네스 쾅과 동료들은 1.5조 자기장에서 에코 평면 영상(EPI) 기법을 사용하여 인간 시각 피질의 활성화를 명확하게 보여주었다.^[10] 오가와와 미네소타 대학교의 카밀 우구르빌(Kamil Uğurbil) 등은 더 높은 자기장(4조)을 사용하여 회색질을 따라 나타나는 뇌 활동의 고해상도 영상을 얻었으며, fMRI 신호가 T2* 감소에 의존함을 재확인했다. 피터 반데티니(Peter A. Bandettini)와 동료들은 1.5조에서 EPI를 사용하여 운동 피질의 활성화를 보여주었다. 이러한 초기 연구들에서 사용된 자기장, 펄스 시퀀스, 절차 및 기술은 현재 fMRI 연구의 기초가 되었으며, 이후 데이터 수집 범위 확대와 통계적 분석 기법의 발전을 통해 더욱 정교화되었다.

4. 연구 성과

fMRI를 사용한 연구 방법은 뇌 활동에 대한 많은 정보를 과학적으로 제공하며, 그 연구 결과들은 임상적, 병리학적으로 중요하게 사용되어 더 나은 임상 현장과 효과적인 의료적 결정에 도움을 주고 있다.

• 기능 영역 매핑: 특정 뇌 기능(언어, 운동 등)을 담당하는 영역을 찾아낸다.
• 언어 및 기억 영역의 좌우 반구 비대칭성 확인: 언어나 기억 기능이 주로 어느 쪽 뇌에서 이루어지는지 파악한다.
• 발작의 신경 상관 관계 확인: 간질 발작과 관련된 뇌 활동 패턴을 분석한다.
• 뇌졸중 회복 연구: 뇌졸중 이후 뇌 기능이 어떻게 회복되는지 관찰한다.
• 치료 효과 검증: 약물 치료나 행동 치료가 뇌 활동에 미치는 영향을 평가한다.

5. 분석 방법

기능자기공명영상법(fMRI) 데이터 분석의 주된 목표는 뇌 활동과 특정 과제 수행 또는 인지 상태 사이의 연관성을 밝히는 것이다. 획득된 fMRI 신호, 특히 혈역학적 반응(BOLD) 신호는 상대적으로 약하고 다양한 잡음(noise)의 영향을 받기 쉽다. 따라서 신뢰할 수 있는 분석 결과를 얻기 위해서는 데이터에서 잡음을 제거하고 신호를 보정하는 전처리(preprocessing) 과정이 필수적이다. 전처리를 거친 데이터는 이후 통계적 방법을 통해 분석되어, 특정 조건에서의 뇌 활성화 패턴이나 영역 간의 기능적 연결성 등을 파악하는 데 사용된다.^[19]

5. 1. 전처리

5. 2. 통계 분석

6. 한계 및 문제점

기능자기공명영상법(fMRI) 연구는 뇌 활동을 측정하는 강력한 도구이지만, 몇 가지 중요한 한계와 문제점을 가지고 있다.

우선, 많은 fMRI 연구는 뇌 활동으로 인한 BOLD 신호 변화가 선형적으로 더해진다는 가정에 기반한다.^[12][13] 이는 여러 자극이 주어졌을 때 각 자극에 대한 반응을 단순히 합산하여 전체 반응을 예측할 수 있다는 의미이다. 그러나 실제 혈역학적 반응(HR)은 항상 선형적이지 않다. 특히 자극 간 간격이 2초 미만으로 짧을 경우 선형 모델에서 벗어나는 경향이 나타난다.^[12][13] 또한, 짧은 시간 내에 자극이 반복되면 신경 활동이 억제되는 '불응기(refractory period)' 현상이나, 자극 강도가 매우 클 경우 반응이 더 이상 증가하지 않는 '포화(saturation)' 현상 등 비선형적 특성이 나타난다.^[27] 이러한 비선형성은 특히 일차 운동 피질이나 시각 피질보다 보조 운동 피질과 같은 뇌 영역에서 더 뚜렷하게 관찰된다.

실험 설계를 할 때 적절한 '기준 조건(baseline condition)'을 설정하는 것도 어려운 문제이다. 만약 기준 조건 자체가 이미 상당한 뇌 활동을 포함하고 있다면(예: 최대 활성화 상태에 가깝다면), 특정 인지 과제로 인한 추가적인 활동 변화를 정확히 측정하기 어렵다.^[27] 흔히 사용되는 '휴식 상태' 역시 문제가 될 수 있다. 2001년 연구에 따르면, 특정 뇌 영역(예: 내측 측두엽)은 다른 기준 조건보다 오히려 휴식 상태에서 더 활발하게 활동하는 것으로 나타났다.^[38] 이는 휴식 상태가 단순히 아무 활동도 하지 않는 상태가 아니며, 때로는 특정 인지 과제 수행 시의 활동 변화를 제대로 반영하지 못할 수 있음을 시사한다. 또한, 호흡과 같이 주기적으로 반복되는 생리적 활동도 fMRI 신호에 영향을 미쳐 데이터 해석을 복잡하게 만들 수 있다.

참가자의 머리 움직임은 fMRI 데이터의 질을 떨어뜨리는 주요 원인 중 하나이다. 미세한 움직임이라도 신호 강도에 인위적인 변화를 일으켜, 실제 뇌 활동과 무관한 잡음(artifact)을 만들어낼 수 있다.^[27]

실험 설계 방식 자체에도 한계가 있다.

• 블록 설계(Block design): 여러 스캔 시간 동안 동일한 조건을 유지하다가 다른 조건으로 전환하는 방식이다. 이는 신호 변화를 크게 만들어 통계적 검정력을 높이는 장점이 있지만^[29][30], 시간에 따른 신호의 느린 변화(signal drift)나 머리 움직임 같은 잡음에 취약하다. 또한, 부적절한 기준 조건을 선택하면 결과를 잘못 해석할 위험이 있으며, 블록 내에서 자극 유형을 무작위화하기 어려워 참가자가 자극 순서를 예측하게 될 수도 있다.^[29][30]
• 사건 관련 설계(Event-related design): 개별 자극이나 사건에 대한 반응을 측정하는 방식으로, 블록 설계보다 더 현실적인 실험 상황을 구현할 수 있다. 하지만 단일 사건에 대한 BOLD 신호 변화는 매우 작기 때문에, 통계적 검정력이 상대적으로 낮다는 단점이 있다.^[31][32]
• 뺄셈 패러다임의 가정: 두 설계 방식 모두 특정 인지 과정이 다른 인지 과정에 영향을 주지 않고 독립적으로 더해지거나 빠질 수 있다는 '뺄셈 패러다임'에 기반하는 경우가 많다.^[28] 예를 들어, 특정 과제(A+B) 수행 시의 뇌 활동과 다른 과제(A) 수행 시의 뇌 활동을 비교하여 그 차이를 인지 과정 B에 해당하는 활동으로 해석하는 식이다. 그러나 이러한 가정이 현실의 복잡한 인지 과정에 항상 부합하는지는 논란의 여지가 있다.

• 많은 fMRI 연구들이 검정력이 낮고 상대적으로 소규모의 표본을 대상으로 수행되어, 결과의 일반화나 재현성에 한계가 있다는 비판이 있다.^[55][56] 일부 연구자들은 표본 크기가 작으면(예: 100명 미만) 연구 결과가 제대로 재현되지 않을 수 있다고 주장하기도 했다.^[58] (물론 이에 대한 반론도 존재한다.^[59][60])
• 뇌를 수많은 작은 단위(복셀)로 나누어 분석하기 때문에, 다중 비교 문제가 발생한다. 즉, 수많은 통계 검정을 수행하다 보면 우연히 통계적으로 유의미한 결과가 나올 확률이 높아진다. 이를 적절히 보정하지 않으면, 실제로는 의미 없는 뇌 활동을 의미 있는 것처럼 잘못 해석할 수 있다. 죽은 연어에게 사진을 보여주고 뇌 활동을 측정한 유명한 연구^[61][62]는 이러한 다중 비교 문제의 위험성을 경고하며 통계 분석의 신중함을 강조했다. 과거에는 이러한 보정을 거치지 않은 연구가 상당수 있었으나, 2012년 이후에는 개선되는 추세를 보였다.^[63]
• 특정 뇌 영역의 활성화를 근거로 특정 인지 과정이 작동했을 것이라고 추론하는 역추론 방식은 논리적 오류의 위험을 안고 있다. 대부분의 뇌 영역은 단 하나의 기능이 아니라 다양한 기능을 수행하기 때문에, 특정 영역의 활성화만으로 특정 인지 과정의 개입을 단정하기는 어렵다.^[64] (이에 대한 자세한 내용은 #순방향 추론과 역추론 참조)
• 2015년에는 fMRI 분석에 사용되는 주요 소프트웨어 패키지에서 통계적 오류가 발견되어, 과거 수많은 fMRI 연구 결과의 신뢰성에 대한 논란이 일었다.^[65][66] 또한, 분석 과정에서 연구자가 설정하는 매개변수에 따라 허위 양성률(실제로는 효과가 없는데 있다고 잘못 판단할 확률)이 달라질 수 있다는 점도 문제로 지적되었다.^[67]
• fMRI는 집단 수준에서 일반적인 인간의 사고 패턴이나 뇌 활동 경향을 밝히는 데는 유용하지만, 특정 개인의 반응이나 특성을 정확하게 측정하고 예측하는 데는 신뢰도가 낮다는 연구 결과도 있다.^[68][69][70]

6. 1. 순방향 추론과 역추론

7. 다른 방법과의 결합

fMRI 신호를 획득하면서 동시에 참가자의 반응이나 반응 시간을 추적하는 것은 일반적인 실험 설계 방식이다. 또한 심박수, 호흡, 피부 전도율(땀 분비율), 안구 운동과 같은 생리적 측정값을 fMRI와 함께 기록하기도 한다. fMRI는 다른 뇌 영상 기술과 결합하여 사용될 수도 있는데, 대표적으로 경두개 자기 자극(TMS), 직접 피질 자극, 그리고 특히 뇌파(EEG)가 있다. 또한 근적외선 분광법(NIRS)과 결합하여 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈에 대한 보충 정보를 얻을 수도 있다.

fMRI 기술은 고유한 강점과 약점을 가지고 있어 다른 기술들을 보완하거나 대체할 수 있다. fMRI는 CT나 PET 스캔과 같은 다른 영상 기법에서 발생하는 이온화 방사선의 위험 없이 뇌 신호를 비침습적으로 기록할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 주로 대뇌 피질 표면의 활동을 측정하는 EEG나 MEG와 달리 뇌의 모든 영역에서 신호를 기록할 수 있다.

하지만 fMRI는 혈류역학 반응(HR)이 최고조에 달하는 데 수십 초가 걸리기 때문에 EEG보다 시간 해상도가 낮다는 단점이 있다. 따라서 EEG와 fMRI를 결합하는 것은 잠재적으로 매우 유용하다. 두 기술은 서로 상반되는 강점을 가지고 있기 때문이다. 즉, EEG는 시간 해상도가 높고 fMRI는 공간 해상도가 높아서 상호 보완적이다. 그러나 두 기술을 동시에 사용하려면 기술적인 어려움이 따른다. fMRI의 구배 자기장과 정적 자기장이 EEG 신호에 간섭을 일으킬 수 있기 때문이다.

한편, fMRI는 건강하거나 질병이 있는 상태에서의 신경 과정을 포착하는 데 강점이 있는 반면, 경두개 자기 자극(TMS)과 같은 뇌 자극 기술은 이러한 신경 과정을 직접 변화시킬 수 있다. 따라서 TMS 치료의 작동 원리를 조사하고, 단순히 상관관계만을 보여주는 관찰 연구를 넘어 인과 관계를 밝히기 위해서는 두 기술을 결합하는 것이 중요하다. 현재 동시 TMS/fMRI 실험은 일반적으로 큰 헤드 코일(보통 새장형 코일) 내부에 자기공명영상(MR) 호환 TMS 코일을 장착하는 방식으로 이루어진다. 이 설정은 뇌의 국소적 활동과 네트워크 상호작용을 연구하는 많은 실험에 적용되었다. 그러나 이러한 기존 방식은 오늘날 임상 신경 영상에 사용되는 다채널 수신 어레이에 비해 신호 대 잡음비(SNR)가 낮다는 단점이 있다. 또한, MR 코일 내부에 TMS 코일이 있으면 TMS 코일 바로 아래, 즉 자극 대상 영역에서 영상 왜곡(아티팩트)이 발생할 수 있다. 이러한 문제점 때문에 동시 TMS/fMRI 실험에 특화된 새로운 MR 코일 어레이가 현재 개발되고 있다.

8. 발전된 방법

fMRI는 뇌지도 연구에 혁신을 가져왔지만, BOLD 신호의 간접적인 특성과 상대적으로 낮은 시간 해상도 등의 기술적 한계는 연구자들이 임상 및 연구 역량을 높이기 위해 더 발전된 방법을 모색하게 만들었다.^[78][80]

=== 공간 해상도 향상 ===

일반적으로 MRI는 EEG나 MEG보다 공간 해상도가 우수하지만, 미세전극을 이용하는 침습적 방법보다는 떨어진다. 일반적인 fMRI의 해상도는 밀리미터(mm) 단위이다.

더 높은 공간 해상도를 얻기 위한 연구가 진행 중이다.

• 초고해상도 MRI 및 자기 공명 분광법: 7조 이상의 초고자장 MRI 장비와 미세 산화철과 같은 외부 조영제를 사용하여 수십 마이크로미터(μm) 수준의 해상도를 목표로 한다. 주로 쥐와 같은 소동물을 대상으로 연구가 이루어지는데, 인체 적용을 위해서는 더 큰 장비에서 균일한 고자장을 구현하고 인체에 무해한 조영제를 개발해야 하는 과제가 있다.
• 병렬 영상(Parallel Imaging): 여러 개의 수신 코일을 동시에 사용하여 데이터를 획득하는 기술이다. 사용된 코일 수의 제곱근에 비례하여 공간 해상도를 높일 수 있다. 위상 배열 코일이나 대규모 코일 배열 등이 사용되지만, 주로 대뇌 피질과 같은 뇌 표면 영역의 신호 감지에 유리하며 해마와 같은 심부 구조에는 상대적으로 효율이 낮다.
• 고자장 장치 활용: 자기장의 세기가 높을수록 더 높은 공간 해상도를 얻을 수 있다. 예를 들어, 7조 장비를 사용한 연구에서는 뇌 조직 신호보다 표재 정맥의 신호가 강하게 나타났으며, 일본 이화학연구소 뇌과학종합연구센터에서는 4T 장비를 사용하여 1mm 미만의 공간 해상도를 가진 활뇌도 측정이 가능하다고 보고하기도 했다.

• 다중 코일 사용: 병렬 영상 기법처럼 여러 코일을 사용하면 코일 수에 비례하여 데이터 획득 시간을 단축할 수 있다.
• k-공간 필터링: 데이터가 저장되는 k-공간에서 상대적으로 덜 중요한 정보를 선택적으로 제거하여 스캔 시간을 줄이는 방법이다. 게리 H. 글로버(Gary H. Glover)와 스탠퍼드 대학교(Stanford) 연구팀이 제안한 고역 통과 필터 등이 이에 해당한다. 이 방법은 예상되는 활성화 영역의 형태에 대한 사전 정보가 필요하다.
• 고속 영상 시퀀스: 기존의 EPI(Echo-Planar Imaging) 방식보다 빠르게 k-공간을 탐색하는 새로운 펄스 시퀀스를 사용한다. 예를 들어, 두 개의 경사 자장 코일을 동시에 특정 방식으로 작동시켜 나선형 경로로 k-공간 데이터를 얻는 나선형 영상 시퀀스(Spiral Imaging Sequence)는 EPI보다 빠르지만, 획득된 데이터를 격자 형태의 복셀 이미지로 변환하기 위해 더 복잡한 수학적 처리가 필요하다.

• 온도(Temperature) 대비: 뇌 활동 시 발생하는 미세한 온도 변화를 이용한다. 초기 포도당 대사로 온도가 약간 상승하고, 이후 차가운 혈액 유입으로 온도가 다시 낮아지는 변화를 감지한다. 신호가 매우 미약하여 툴륨(Thulium) 화합물과 같은 외부 물질을 사용하여 민감도를 높이는 연구가 진행 중이다.
• pH 대비: 신경 세포 활동 시 주변 조직의 산성도(pH) 변화를 측정한다. 이 역시 외부 물질을 사용하여 신호 변화를 증폭시키는 방법이 연구되고 있다.
• 칼슘(Calcium) 감응성 대비: 신경 세포 내 칼슘 이온(Ca²⁺)은 세포 신호전달에서 중요한 역할을 한다. 칼슘 농도 변화에 민감하게 반응하는 조영제를 이용하여 신경 활동을 간접적으로 측정하려는 시도이다.
• 뉴런 자기장(Neuronal Magnetic Field) 대비: 신경 세포가 활동 전위를 발생시킬 때 주변에 형성되는 미세한 자기장 또는 전기적 변화를 직접 측정하려는 방법이다.
• 로렌츠 효과(Lorentz Effect) 영상: 강한 자기장 환경에서 전류(이온의 흐름)를 동반하는 신경 세포가 활동할 때 받는 미세한 물리적 힘(로렌츠 힘)에 의한 위치 변화를 측정하려는 시도이다.

9. 윤리적 문제와 위험성

기능자기공명영상(fMRI) 연구 참가자에게 가장 흔한 위험은 폐쇄 공포증이며, 임산부가 스캔 과정을 거치는 것에 대한 위험이 보고되어 있다. 스캔 세션 동안 참가자는 강력한 정적 자기장 내에서 빠르게 변하는 전류에 의해 기울기 코일에서 발생하는 로렌츠 힘으로 인한 크고 높은 음조의 소음에 노출된다. 이러한 기울기 변화는 신체에 전류를 유도하여 신경 따끔거림을 유발할 수도 있다. 심장 박동기와 같은 이식형 의료 기기는 이러한 유도 전류로 인해 오작동을 일으킬 수 있다.

또한, 여기 코일에서 발생하는 무선 주파수장은 신체를 가열할 수 있으므로, 발열 환자, 당뇨병 환자 및 순환기 문제가 있는 환자는 더욱 주의 깊게 관찰해야 한다. 금속 목걸이나 기타 장신구를 착용한 경우 국소적인 화상을 입을 위험도 있다.

강력한 정적 자기장은 주변의 무거운 금속 물체를 끌어당겨 마치 발사체처럼 날아가게 하여 부상을 유발할 수 있다.

매우 강력한 정적 자기장 자체가 생물학적으로 해롭다는 증거는 아직 없다. 그러나 MRI 스캔의 유전 독성, 즉 잠재적인 발암 가능성에 대한 연구 결과가 생체 내 및 시험관 실험에서 보고되었다. 최근의 검토에서는 "불필요한 검사를 피하기 위해 예방 원칙에 따라 추가 연구와 신중한 사용이 필요하다"고 권고했다. 크누티(Knuuti) 등의 연구진은 MRI의 유전 독성 효과를 CT 스캔과 비교했을 때, MRI 후 발견된 DNA 손상이 전리 방사선을 사용하는 다른 스캔(저선량 관상동맥 CT 혈관 조영술, 핵 영상, X선 혈관 조영술 등)에서 발생하는 수준과 유사하다고 보고했다. 하지만 손상이 발생하는 메커니즘이 다르기 때문에 MRI로 인한 암 발병 위험이 있는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다.

10. 의료 외적 이용

fMRI는 의료 분야 외에도 다양한 영역에서 활용되고 있다.

'''신경마케팅'''

신경마케팅 분야에서는 fMRI를 이용하여 소비자의 브랜드 선호도나 광고 효과 등을 측정하려는 시도가 있다. 예를 들어, 새뮤얼 M. 맥클루어(Samuel M. McClure) 등의 연구자들은 사람들이 상표를 모르고 콜라를 마실 때보다 코카콜라 브랜드를 인지하고 마실 때 배외측 전전두피질, 해마, 중뇌 영역이 더 활성화되는 것을 fMRI를 통해 관찰했다. 이는 브랜드 인지 자체가 뇌 활동에 영향을 미친다는 것을 시사한다. 다른 연구들에서는 남성들의 스포츠카에 대한 선호도나 특정 정치 광고(예: 9·11 테러 이미지를 사용한 광고)에 대한 민주당원과 공화당원의 반응 차이를 fMRI로 분석하기도 했다.

이러한 연구 결과를 바탕으로 일부 기업들은 fMRI를 기존의 설문조사보다 더 효과적인 소비자 선호도 파악 도구로 활용하려 했다. 미국의 '브라이트하우스'(BrightHouse, 현재는 폐업), 영국의 '뉴로센스'(Neuroco), 캘리포니아의 '세일즈 브레인'(Sales Brain) 등이 fMRI를 활용하거나 활용 가능성에 대해 자문하는 회사들이다. FKF Applied Research는 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스(UCLA) 연구센터와 협력하여 2006년과 2007년 슈퍼볼 중계 광고에 대한 시청자들의 뇌 활동을 fMRI로 측정하여 광고 효과를 분석하기도 했다. 이 연구에서는 2007년 슈퍼볼 광고 중 코카콜라 광고가 가장 긍정적인 감정을 유발했고, 제너럴 모터스(GM)의 "Robot" 광고가 가장 낮은 반응을 얻었다고 결론지었다.^[74][75]

'''거짓말 탐지'''

fMRI를 이용한 거짓말 탐지기 개발도 시도되고 있다. 2006년 미국 샌디에이고에 설립된 '노 라이 MRI(No Lie MRI)'나 '세포스 코퍼레이션'(Cephos Corporation)과 같은 회사들이 대표적이다.^[81][5] 노 라이 MRI는 1회 검사 비용으로 5천달러 (당시 약 600만원)를 받으며, 거의 100%에 가까운 정확도로 거짓말을 탐지한다고 주장했다. 이러한 기술은 사람이 거짓말을 할 때 전전두피질과 같은 특정 뇌 영역이 더 활성화된다는 하버드 대학교 조슈아 그린(Joshua Greene) 등의 연구 결과에 기반한다. 2010년 개봉한 영화 솔트에서는 CIA가 fMRI 거짓말 탐지기로 안젤리나 졸리를 심문하는 장면이 묘사되기도 했지만, 실제로 CIA가 이 기술을 적극적으로 사용한다는 보도는 없다.

그러나 fMRI 기반 거짓말 탐지 기술의 신뢰성에 대해서는 상당한 논란이 있으며, 법적 증거로 사용하기에는 아직 부족하다는 지적이 많다.^[5] 연구 결과들 사이에 편차가 크고, 실험실 환경에서의 결과를 실제 상황에 그대로 적용하기 어렵다는 문제가 제기된다.^[52] 연구는 통제된 환경에서 이루어지는 경우가 많아, 다양한 변수가 존재하는 실제 상황에서의 정확도를 담보하기 어렵다. 또한, 약물 복용이나 정신분열증, 강박적 거짓말과 같은 특정 정신 질환이 뇌 혈류량(BOLD 신호)에 영향을 미쳐 검사 결과의 정확성을 떨어뜨릴 수 있다.^[53] 윤리적인 문제도 제기되는데, 개인의 생각을 들여다보는 기술이 사생활을 침해할 수 있다는 우려가 있다.^[53] 이러한 이유로 미국 테네시 주의 한 연방 판사는 fMRI 스캔 결과가 과학적 증거로서 법적 기준을 충족하지 못한다며 증거 채택을 불허한 바 있다.^[54] 대부분의 연구자들은 fMRI가 실제 상황에서 거짓말을 탐지하는 능력이 아직 확립되지 않았다는 데 동의한다.^[5]

'''기타'''

신경과학은 범죄 행동과 뇌 활동 사이의 연관성을 연구하여 범죄를 예측하고 예방하는 데 fMRI를 활용할 가능성을 탐색하고 있다.^[81] 또한, 행동경제학 및 신경경제학 분야에서는 인간의 의사결정 과정을 이해하기 위한 도구로 fMRI를 사용하기도 한다.^[72][73]

참조

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