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[뇌 신경과학의 최전선: 언어, 뇌 지도 작성, 그리고 신경 공학의 혁신]-[Dr. Eddie Chang: The Science of Learning & Speaking Languages]

Huberman Lab · C1 · 2022-10-24

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📋 Summary

뇌 신경과학과 언어의 신경생물학: 에디 창 박사와의 대화

본 팟캐스트에서는 스탠포드 의과대학의 앤드류 휴버먼(Andrew Huberman) 교수가 UCSF 신경외과 학과장인 에디 창(Dr. Eddie Chang) 박사를 초청하여 뇌가 어떻게 언어를 생성하고 이해하며, 신경외과적 수술을 통해 뇌의 기능을 어떻게 복원하는지에 대해 심도 있게 논의합니다.

1. 뇌 발달의 결정적 시기(Critical Periods)와 환경의 영향

에디 창 박사는 신경가소성(neuroplasticity) 연구의 권위자인 마이크 머제니치(Mike Merzenich)와 함께 쥐의 뇌를 연구하며, 환경적 소리가 뇌 발달에 미치는 영향을 탐구했습니다. 그는 쥐를 지속적인 ‘백색 소음(white noise)’ 환경에서 길렀을 때, 청각 피질의 성숙이 지연되거나 변화한다는 사실을 발견했습니다. 이는 인간의 뇌도 초기 발달 단계에서 주변 환경의 소리 패턴에 의해 구조적으로 형성됨을 시사합니다. 창 박사는 유아에게 백색 소음을 사용하는 것이 뇌의 자연스러운 발달을 저해할 가능성을 제기하며, 자연스러운 소리 자극의 중요성을 강조합니다.

2. 언어의 뇌 지도 작성(Brain Mapping)과 수술

창 박사는 깨어 있는 상태에서 진행하는 뇌 수술(awake brain surgery)을 통해 언어 영역을 보호하는 독보적인 기술을 보유하고 있습니다. 그는 전기 자극을 통해 뇌의 특정 부위를 자극하며 언어 생성이나 이해가 멈추는 지점을 찾는 ‘뇌 지도 작성(brain mapping)’ 과정을 설명합니다. 특히 그는 기존 교과서에서 가르치는 ‘브로카 영역(Broca’s area)’이 단순히 발화의 중추라는 통념이 현대의 임상 결과와는 다르다고 지적합니다. 실제로는 전두엽의 후방부보다 ‘중심전회(precentral gyrus)’가 언어 생성과 더 밀접하게 연관되어 있다는 점을 강조하며, 신경과학의 지식이 끊임없이 업데이트되어야 함을 역설합니다.

3. 간질(Epilepsy)과 뇌의 전기적 불균형

간질은 뇌의 특정 부위에서 발생하는 통제되지 않는 전기적 활동으로 정의됩니다. 창 박사는 약물 치료로 조절되지 않는 약 1/3의 환자들에게 신경외과적 수술이나 신경 조절 장치(stimulators)가 효과적인 대안이 될 수 있음을 설명합니다. 또한, 케톤 식이요법(ketogenic diet)이 일부 환자에게는 매우 효과적일 수 있지만, 그 메커니즘은 여전히 연구 중이라고 언급합니다. 또한, 불안장애로 오인받았던 환자가 사실은 측두엽의 뇌전증으로 인해 불안을 느꼈던 사례를 통해 신경학적 진단의 중요성을 강조합니다.

4. 언어와 발화의 신경 코딩

창 박사의 연구실은 뇌가 어떻게 언어를 처리하는지 그 ‘코드’를 해독하고 있습니다. 연구 결과, 뇌의 특정 부위는 소리의 주파수뿐만 아니라, ‘파열음(plosives)’이나 ‘마찰음(fricatives)’과 같은 특정 언어적 특징에 반응하는 신경 세포들로 구성되어 있습니다. 인간은 약 12개의 기본적인 조음 특징(articulatory features)을 조합하여 무한한 의미를 생성하는데, 뇌는 이 미세한 신호를 밀리초(millisecond) 단위로 처리합니다.

5. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)와 locked-in 증후군

이 에피소드의 가장 감동적인 부분은 창 박사가 수행한 ‘BRAVO 임상 시험’입니다. 뇌간 졸중으로 인해 15년간 말을 하지 못했던 환자(판초)의 뇌에 전극을 이식하여, 그가 생각하는 단어를 뇌파 신호를 통해 컴퓨터 화면으로 출력하는 데 성공했습니다. 이는 뇌의 언어 생성 영역에서 나오는 신호를 인공지능 알고리즘이 해석하여 텍스트로 변환하는 기술입니다. 창 박사는 앞으로 단순히 텍스트를 출력하는 것을 넘어, 환자의 표정과 제스처를 반영한 ‘아바타(avatar)’를 통해 더욱 자연스러운 사회적 소통을 구현하는 것을 목표로 하고 있습니다.

결론

에디 창 박사는 신경외과 의사이자 과학자로서, 뇌라는 복잡한 기관이 어떻게 우리의 생각과 언어를 만들어내는지 탐구하고 있습니다. 그는 뇌를 “기계처럼 보이지 않지만 매우 정밀하고 놀라운 계산을 수행하는 기관”으로 정의합니다. 이번 대화는 뇌과학이 단순한 이론을 넘어, 장애를 겪는 환자들에게 실질적인 목소리를 되찾아주는 희망의 도구가 되고 있음을 잘 보여줍니다.

🎯Key Sentences

1
This has been a long time coming.
드디어 올 것이 왔군.
2
Oh, wow. That's fantastic.
어머, 정말 굉장하네요.
3
Well, I think the short answer is no.
음, 제 생각에는 간단히 말해서 아니오인 것 같아요.
4
That's exactly right.
네, 맞습니다.
5
I know what I want to say, but I couldn't get the words out.
하고 싶은 말은 있는데, 도무지 입 밖으로 나오질 않았어.
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📝Key Phrases

1
come clean
털어놓다
2
full circle
제자리로 돌아오다
3
synonymous with
…와 동의어인
4
bump into
우연히 마주치다
5
serendipitously
뜻밖의 행운으로
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📖 Transcript

Welcome to the Huberman Lab Podcast, where we discuss science and science-based tools for everyday life.
I'm Andrew Huberman, and I'm a professor of neurobiology and ophthalmology at Stanford School of Medicine.
Today, my guest is Dr. Eddie Chang. Dr. Eddie Chang is the chair of the neurosurgery department at the University of California at San Francisco.
Dr. Chang's clinical group focuses on the treatment of movement disorders, including epilepsy.
He is also a world expert in the treatment of speech disorders and relieving paralysis that prevents speech and other forms of movement and communication.
Indeed, his laboratory is credited with discovering ways to allow people who have fully locked in syndrome, that is who cannot speak or move, to communicate through computers and AI devices in order to be able to speak to others in their world and understand what others are saying to them.

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