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뇌과학

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1. 개요

뇌과학은 뇌의 구조와 기능, 그리고 뇌와 관련된 질병과 행동을 연구하는 학문 분야이다. 다양한 연구 방법과 하위 분야가 존재하며, 전기 생리학, 신경 해부학, 분자 생물학, 뇌 기능 영상, 뇌 기능 매핑, 동물 행동 실험, 심리학/정신 물리학적 연구, 이론 신경 과학 등이 포함된다. 뇌과학은 융합적인 연구를 지향하며, 뇌 내 분자 구조에서 인지, 기억, 학습 메커니즘, 건강과 질병 등을 연구한다. 뇌과학이라는 용어는 일본에서 널리 사용되며, 관련 연구 기관과 학회가 존재한다. 뇌과학자는 매스 미디어에 등장하기도 하지만, 과학적 근거가 부족한 주장을 하는 경우도 있으므로 주의가 필요하다.

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뇌과학

2. 주요 방법 및 하위 분야

뇌과학에는 다양한 방법과 하위 분야가 있으며, 각각 장단점이 있다. 둘 이상의 분야를 함께 연구하기도 한다.

예를 들어 원숭이가 보상 과제를 수행할 때 도파민 신경 세포의 발화를 세포 외 전극으로 측정하는 것은 계산 신경 과학과 전기 생리학을 결합한 연구이다. (Schultz et al., 1993).[1]


  • 전기 생리학: 동물에게는 패치 클램프법, 사람과 동물에게는 세포 내 전극, 피질 전극, 뇌파, 뇌자도, 경두개 자기 자극(TMS) 등을 사용하여 신경 세포 흥분과 관련된 전기 활동을 미시적·거시적 수준에서 조사한다.
  • 신경 해부학: 신경 세포의 내부 구조, 신경 세포 간 연결, 세포 구조의 동적 변화 등을 광학 현미경, 전자 현미경, 냉동 절단법, 면역 염색 등을 사용하여 조사한다.
  • 분자 생물학: 유전자 수준, 단백질 수준에서 신경 세포의 특성 등을 조사한다.
  • 뇌 기능 영상: 뇌 활동을 다양한 장치를 사용하여 시각화하는 방법이다.
  • 뇌 기능 매핑: 뇌 기능 영상이나 손상 뇌 연구를 통해 뇌의 각 부위가 어떤 기능을 하는지 마치 지도처럼 "매핑"하는 방법이다.
  • 동물 행동 실험: 원숭이, 쥐 등의 동물에게 약물을 투여하거나 유전자를 조작하여 행동 변화를 관찰한다.
  • 심리학 연구, 정신 물리학적 연구: 사람에게 다양한 과제를 수행하게 하고 행동을 관찰하여 뇌 기능을 추론한다. (예: 시각 간섭 자극 실험)
  • 이론 신경 과학: 신경 기능을 컴퓨터로 재현하거나, 인지·학습 등의 이론적 모델을 만들어 연구한다. 계산 신경 과학 등이 있다.

3. 용어 사용 및 뇌과학자

'뇌과학'이라는 용어는 문부과학성 뇌과학위원회[1], 산업기술종합연구소 시스템 뇌과학 연구 그룹[3], 이화학연구소 뇌과학종합연구센터[4] 등 일본의 여러 공적 연구기관 및 학회에서 널리 사용되고 있다. 또한, "뇌과학에서 본 기능의 발달"[15], "분자 뇌과학"[16] 등 전문 서적에서도 이 용어가 사용된다.

'뇌과학'과 '신경과학'의 차이, 그리고 "뇌 과학자"의 신뢰성에 대한 내용은 하위 섹션을 참고.

3. 1. '뇌과학'과 '신경과학'의 차이

토네가와 스스무는 리켄 뇌과학 종합 연구 센터의 연구 대상에 대해 "뇌 내의 분자 구조에서 신경 회로, 인지·기억·학습의 메커니즘, 건강과 질병 등을 연구 대상으로 하며, 공학, 계산 이론, 심리학까지 포함한 다양한 학문 분야를 배경으로, 학제적이고 융합적인 연구를 목표로 합니다. 최근에는 분자나 세포와 같은 미시적 레벨을 다루는 신경생물학과 인지나 계산론과 같은 거시적 레벨을 잇는 것으로 신경 회로 연구에 초점을 맞추고 있습니다."라고 밝히고 있다.[19]

한편, "일본 신경과학회"는 "일본 신경과학회는 뇌·신경계에 관한 기초, 임상 및 응용 연구를 추진하고 그 성과를 사회에 환원하여 나아가 인류의 복지 및 문화 향상에 기여하고자 신경과학 연구자가 결집한 학술 단체입니다."라고 설명한다.[20] 신경과학의 대상에는 뇌도 포함되고 뇌과학을 연구하기 위해서는 신경 연구도 필요하다. 굳이 분류하자면, 신경에는 뇌신경 외에도 다른 신경들이 포함되기 때문에, 신경과학이 개념 범위가 더 넓다는 점이 차이라고 할 수 있다.

3. 2. "뇌 과학자"의 신뢰성

일본의 매스 미디어에서는 "뇌 과학자"를 중요하게 여겨, 이들은 텔레비전 프로그램에 다수 출연하고 수많은 책을 집필하기도 한다. 그러나 매스 미디어에 등장하는 뇌 과학자 중에는 과학적 근거가 부족한 사상을 마치 과학적 근거가 있는 것처럼 발언하거나 저술하는 사람도 있어 주의가 필요하다. 일본 신경과학 학회에서는 "뇌 과학자"의 발언 및 저술의 과학적 신뢰성에 의문이 드는 경우 학회 사무국에 문의할 것을 권장하고 있다.

4. 뇌과학을 주제로 한 작품/게임

닌텐도 DS 게임 뇌를 단련하는 어른의 DS 트레이닝은 뇌를 단련하는 어른의 계산 드릴을 원작으로 한 게임으로, DS 초기의 인기 소프트웨어였다. 이외에도 뇌내 혁명과 같은 뇌과학을 주제로 한 베스트셀러 출판물들이 있다.

참조

[1] 웹사이트 http://www.lifescien[...]
[2] 웹사이트 http://www.nips.ac.j[...]
[3] 웹사이트 https://unit.aist.go[...]
[4] 웹사이트 http://www.brain.rik[...]
[5] 웹사이트 http://www.hokudai.a[...]
[6] 웹사이트 http://www.bsc.tohok[...]
[7] 웹사이트 http://www.kansei.ts[...]
[8] 웹사이트 http://www.uec.ac.jp[...]
[9] 웹사이트 http://www.tamagawa.[...]
[10] 웹사이트 http://brainscience.[...]
[11] 웹사이트 http://jsfbs.com/
[12] 웹사이트 http://www.brainscie[...]
[13] 웹사이트 http://www.keieiken.[...]
[14] 웹사이트 http://brainsci.jp/
[15] 서적 뇌과학에서みた機能の発達 ミネルヴァ書房 2003
[16] 서적 分子脳科学 化学同人 2015
[17] 웹사이트 シリーズ脳科学[全6巻] http://www.utp.or.jp[...] 東京大学出版会
[18] 서적 뇌과학への招待 サイエンス社 2002
[19] 웹사이트 http://www.riken.jp/[...]
[20] 웹사이트 http://www.jnss.org/[...]
[21] 뉴스 멍하게 있으면 뇌가 쌩쌩해진다 https://news.naver.c[...] 전자신문 2015-01-04
[22] 뉴스 기억을 붙들지 못한 남자… 그가 선물한 뇌과학의 진보 https://news.naver.c[...] 세계일보 2015-01-09
[23] 뉴스 드디어 나왔네요, 인터스텔라의 과학 http://www.dongascie[...] 동아사이언스 2015-01-02



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