정상인을 대상으로 한 인지 신경과학의 연구에서 가장 중요한 것이 뇌기능 이미징 기술이다. 뇌 혈액순환의 변화를 이용하여 뇌기능을 이해하려 한 시도 는 거의 100년 전 부터 시작되었다. 1890년 William James가 쓴 2 권의 책 "Principles of Psychology"의 1권 97 페이지에 정신적 활동에 따른 혈류량 의 변화를 언급하고 있음을 볼 수 있다. 책에서는 주로 이탈리아 생리학자인 Angelo Mosso의 연구들을 주로 기술하고 있다. Angelo Mosso는 뇌 수술 받은 후 두개골 파손이 있는 환자의 대뇌피질의 맥박을 기록하였다. Mosso는 정신활 동이 있는동안 맥박이 증가함을 보이고 있다. 이는 현재 우리가 알고 있는 사실 과 동일하다. 즉, 뉴런의 활동이 있는 곳에 혈류량이 증가한다. "좌뇌 전두부의 손상이 언어기능저하를 가져온다(1861년)"라는 연구로 잘 알 려진 Paul Broca역시 정신활동과 관련된 뇌 혈류변화에 의한 뇌 국부 온도 변 화에 많은 흥미를 지니고 있었고 실험을 수행하였다. 그러나 실험결과는 유용 한 정보를 주는 것 처럼 보이지는 않았다[1879년]. (역자주: 이들 실험이 너 무 단순해 보인다고 여길 필요는 없다. 1879년 이면 신경세포도 발견되지 않은 시대이다.) 뇌 기능과 뇌 온도에관한 연구는 Mosso와 Hans Berger도 관심을 가 지고 있었다. Hans Berger는 후에 뇌파장치 개발에 매달려 이 분야의 연구를 포기하였다. 1896년 그 당시 생리학자로써 대단한 명성을 지니고 있던 Leonard Hill 이 발표한 실험결과로는 뇌기능과 뇌 혈액순환과는 아무런 관계가 없다는 보고와 정밀한 실험을 할만한 도구의 부족으로 인하여 20세기 초반까지는 거의 연구가 단절되었다. 1928년이 되어서야 John Fulton에 의해 Leonard Hill의 관점에 반박하는 연구결과가 나오게 된다. 그의 연구는 뇌 수술 환자를 대상으로 이뤄 졌는데, 수술 후에 후두부 일차시각피질 영역의 두개골에 결함이 있는 상태에 서 "청진기"에 의존한 연구였다(역자 주 : 놀랍다!!! ). 후두부에 청진기를 갖다대고는 환자가 시각적 과제(visual task) 를 수행하려고 할 때 청진기를 통해 무언가 소리를 들을 수 있었다고 한다(역자 주: 이를 응용하면 새로운 뇌 기능 계측기를 만들수도 있지 않을까...?). 이러한 발견을 근간으로 하여 Fulton은 후두부 시각피질을 전반적으로 청진하였고, 이를 기록하여 환자의 시 각적 활성화와 청진기로 들리는 소리에는 일관성 있는 관계가 있음을 확신하게 되었다. 2차 대전이 끝날무렵 Seymour Kety와 그의 동료들은 뇌 혈액순환연구의 새 로운 장을 열게된다. Kety는 Lou Sokoloff와 같이 일하면서 처음으로 방사선 방법을 이용하여 뇌 혈류와 대사를 측정할 수 있는 새로운 방법을 개발하게 된 다. 이 기술이 현재의 PET와 fMRI의 시조가 되고 있다. 당대사를 측정하기 위 하여 deoxyglucose 기술이 동물을 대상으로 사용되어3] 이런 기술이 뇌기능을 측정함에 있어 강한 잠재력이 있음을 시사하였다. 이것이 나중에는 PET에도 적 용되었다. 이 기술들은 바로 사람에게 적용하기 위하여 David Ingvar, Neils Lassen 등은 신틸레이션 검출기를 사람의 머리를 에워싸는 헬멧타입으로 제작하였다. 그들은 정상인을 대상으로 한 실험에서 뇌기능적 활동에 따라서 지역적으로 혈 류량이 변함을 보고 하였다. 그러나 뇌 기능과 연관된 피질의 혈류변화와 관련 된 기초연구가 많이 보고되고 있었음에도 불구하고 신경과학자들이나 인지과학 자들에게는 이 방법론이 잘 받아들여 지질 않았다. 이러한 무관심은 1980년에 들어와서는 완전히 사라지게 된다. 1973년 신체의 해부학적인 영상을 얻을 수 있는 X-ay computerized tomography 가 Godfrey Hounsfield에 의해서 개발되었다(그 원리는 1963년 Alan Cormack에 의해서 제안되었었다). X-ray CT가 세상에 선 보이자 그 즉 시 뇌기능 이미징 연구자들은 뇌혈류 검출 방식에서도 이와같은 단층촬영기를 개발하기 시작하여 뛰어난 정확도를 지닌 PET(Positron Emission Tomography) 가 구현되었다. PET를 이용한 사람의 인지연구는 1980년대에 인지 심리학자들에 의해 급격 히 활성화되어 인간행동을 세밀한 정밀도로 조사할 수 있게 되었다. 이는 1970 년대의 무관심과는 크게 대조되는 상황이다. 신경과학자, 뇌이미징연구자, 심리 학자들간의 공동 연구결과 신경활동의 기능이미징 방법의 특수한 방법론이 만들 어졌다. 이러한 방법론(strategy)은 완전히 새로운 것은 아니고 Franciscus C. Donders (1868년) 이 제안한 개념에 근간을 두고 있다. Donders는 매우 단 순한 논리에 기초하여 사고과정(thought process)을 측정하기 위한 일반적 방 법을 제안하였다. 그는 "특정 색깔"의 빛에 반응하는데 필요한 시간에서 그냥 빛 (즉, 특정색깔이 아닌)에 반응(여기서 반응이란 빛을 보고 키를 누르는 동작 임)하는 시간만큼을 제외시키는 방법(즉, 빼기)으로 색을 판별하는데 필요한 시 간이 50m 초 라는 것을 발견하였다. 이런 식으로 Donders는 task state(즉, 색을 판별하는...)에서 control state(즉, 단순히 빛에 반응하는 ...) 를 제외 시킴으로써 정신과정만을 추출하는 방법을 처음으로 고안하였다. 이와같은 방법 이 뇌기능이미징에 사용된 예를 다음 그림에 보인다.
