"FMRI 뇌활동 측정 방법 문제 많다"

지난 10 년 동안 수많은 연구에 이용된 ‘fMRI(Functional magnetic resonance imaging)’는 인간 뇌 활동을 특수기능 MRI로 스캔하고 시각화해 인간 사고나 감정을 측정하고 있다.

하지만 듀크대학 아마드 할리(Ahmad Hariri) 심리학·신경과학 교수팀의 새로운 연구 분석에 따르면 “fMRI 뇌활동 측정 방법에 문제가 있다”며, “사람 뇌 활동 패턴은 항상 같지 않다, 측정할 때마다 측정치가 변하기 때문에 정확하게 파악하지 못할 가능성이 많다”고 지적했다.

연구 결과(What Is the Test-Retest Reliability of Common Task-Functional MRI Measures? New Empirical Evidence and a Meta-Analysis)는 영국 유명 사회과학 학술지인 ‘세이지 저널(SAGE journals)’에 6월 3일 실렸다.

예를 들어 이름을 기억하거나 수를 셀 때 fMRI로 뇌를 스캔하면 뇌 어느 부분이 더 활발히 움직이는지를 정확히 알 수 있다.

연구팀은 fMRI 측정 데이터를 사용한 56개 논문 중 90가지 실험에 대해 신뢰성 유무를 검증했다.

예를 들어 미국 국립보건원(NIH)이 수행한 인간 커넥톰 프로젝트(Human Connectome Project)에서 fMRI로 인지 및 감정 변화 뇌 활동을 조사한 연구를 분석했다. 검증 결과 45명 피험자에 대해 약 4개월 간격으로 뇌 활동을 측정하고 있다.

또한 측정된 7가지 뇌 활동 중 6개는 측정결과 상관관계가 매우 약하고 신뢰성이 떨어지는 것으로 드러났다. 또한 언어처리 뇌 활동은 약간의 상관관계가 보이지만, 신뢰성이 그다지 높지 않다는 것이다.

인간 커넥톰 프로젝트(Human Connectome Project)는 미국 국립보건원(NIH) 주도로 인간 뇌신경 연결지도를 만든다는 목표아래 세계적인 뇌과학 연구자들이 2005년에 시작한 대규모 공동 연구 프로젝트다. 프로젝트는 2018년 11월 16일에 공식적으로 완전히 종료됐다. 수많은 성과 중 하나로는 남성은 좌뇌와 우뇌가 독립적으로 강하게 발달한 반면 여성은 좌우를 연결하는 신경망이 강하게 발달되어 있는 것으로 밝혀졌다

또 더니든 연구(Dunedin Study)에서도 20명 피험자에게 1일 2회, 2개월에서 3개월 간격을 두고 fMRI로 인지나 감정 변화를 측정한 각 피험자 뇌 활동 패턴 상관관계가 약한 것으로 나타났다.

위 그림은 왼쪽이 NIH, 오른쪽이 대니든 연구를 통해 측정된 fMRI에 의한 뇌 스캔 이미지다. 따뜻한 색은 피험자 전체에 나타난 뇌 활동 패턴, 추운 색은 피험자별로 활동 패턴 차이가 있는 신뢰성이 낮은 측정 결과를 나타내고 있다. 위에서 감정, 언어, 인지 뇌 활동 패턴을 나타내고 있다. 감정 및 인지 활동 패턴은 특히 많은 편차를 보이고 있다.

'더니든 건강 및 발달 학제연구(Dunedin Multidisciplinary Health and Development Study)', 일명 더니든 연구(Dunedin Study)' 프로젝트는 지난 1972년 4월부터 1973년 3월 사이에 뉴질랜드 남쪽 섬 더니든 지역에서 태어난 1,000명의 남녀를 3세 때 부터 38세까지 건강, 심리 등을 추적 조사하는 장기 생애 코호트 의학 연구 프로젝트다.

연구팀은 “fMRI의 측정 결과에서 신뢰성 문제를 해결하는 방법 중 하나로 뇌 활동 측정 데이터를 1시간 이상 연속으로 수집하는 것이 바람직하다”고 말했다.

스탠퍼드대학 앨버트 레이 랭(Albert Ray Lang) 심리학 교수도 이 같은 지적에 따라 fMRI에 관한 15년 전 연구를 다시 분석하고 있다.

랭 교수는 할리 교수의 분석 결과에 대해 “뇌 활동 측정에 있어서 신뢰성은 그동안 연구자 사이에서도 문제가 되고 있다. 이번 연구로 fMRI 문제가 보다 명확하게 정리됐다”며, “이는 연구자가 연구에 대한 성실성을 보여주는 좋은 계기다”라고 말했다.

김민중 기자 science@