Á¦¸ñ: Behind the scenes of functional brain imaging: A historical and physiological perspective ÀúÀÚ: Marcus E. Raichle Ãâó: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 95, pp. 765-772, Feb. 1998.

³ú±â´É À̹Ì¡(PET, fMRI)ÀÇ ¿ª»çÀû Á¶¸Á

Historical Background

Á¤»óÀÎÀ» ´ë»óÀ¸·Î ÇÑ ÀÎÁö ½Å°æ°úÇÐÀÇ ¿¬±¸¿¡¼­ °¡Àå Áß¿äÇÑ °ÍÀÌ ³ú±â´É À̹Ì¡ ±â¼úÀÌ´Ù. ³ú Ç÷¾×¼øÈ¯ÀÇ º¯È­¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© ³ú±â´ÉÀ» ÀÌÇØÇÏ·Á ÇÑ ½Ãµµ ´Â °ÅÀÇ 100³â Àü ºÎÅÍ ½ÃÀ۵Ǿú´Ù. 1890³â William James°¡ ¾´ 2 ±ÇÀÇ Ã¥ "Principles of Psychology"ÀÇ 1±Ç 97 ÆäÀÌÁö¿¡ Á¤½ÅÀû Ȱµ¿¿¡ µû¸¥ Ç÷·ù·® ÀÇ º¯È­¸¦ ¾ð±ÞÇϰí ÀÖÀ½À» º¼ ¼ö ÀÖ´Ù. Ã¥¿¡¼­´Â ÁÖ·Î ÀÌÅ»¸®¾Æ »ý¸®ÇÐÀÚÀÎ Angelo MossoÀÇ ¿¬±¸µéÀ» ÁÖ·Î ±â¼úÇϰí ÀÖ´Ù. Angelo Mosso´Â ³ú ¼ö¼ú ¹ÞÀº ÈÄ µÎ°³°ñ ÆÄ¼ÕÀÌ Àִ ȯÀÚÀÇ ´ë³úÇÇÁúÀÇ ¸Æ¹ÚÀ» ±â·ÏÇÏ¿´´Ù. Mosso´Â Á¤½ÅȰ µ¿ÀÌ Àִµ¿¾È ¸Æ¹ÚÀÌ Áõ°¡ÇÔÀ» º¸À̰í ÀÖ´Ù. ÀÌ´Â ÇöÀç ¿ì¸®°¡ ¾Ë°í ÀÖ´Â »ç½Ç °ú µ¿ÀÏÇÏ´Ù. Áï, ´º·±ÀÇ È°µ¿ÀÌ ÀÖ´Â °÷¿¡ Ç÷·ù·®ÀÌ Áõ°¡ÇÑ´Ù. "Á³ú ÀüµÎºÎÀÇ ¼Õ»óÀÌ ¾ð¾î±â´ÉÀúÇϸ¦ °¡Á®¿Â´Ù(1861³â)"¶ó´Â ¿¬±¸·Î Àß ¾Ë ·ÁÁø Paul Broca¿ª½Ã Á¤½ÅȰµ¿°ú °ü·ÃµÈ ³ú Ç÷·ùº¯È­¿¡ ÀÇÇÑ ³ú ±¹ºÎ ¿Âµµ º¯ È­¿¡ ¸¹Àº Èï¹Ì¸¦ Áö´Ï°í ÀÖ¾ú°í ½ÇÇèÀ» ¼öÇàÇÏ¿´´Ù. ±×·¯³ª ½ÇÇè°á°ú´Â À¯¿ë ÇÑ Á¤º¸¸¦ ÁÖ´Â °Í ó·³ º¸ÀÌÁö´Â ¾Ê¾Ò´Ù[1879³â]. (¿ªÀÚÁÖ: ÀÌµé ½ÇÇèÀÌ ³Ê ¹« ´Ü¼øÇØ º¸ÀÎ´Ù°í ¿©±æ ÇÊ¿ä´Â ¾ø´Ù. 1879³â ÀÌ¸é ½Å°æ¼¼Æ÷µµ ¹ß°ßµÇÁö ¾ÊÀº ½Ã´ëÀÌ´Ù.) ³ú ±â´É°ú ³ú ¿Âµµ¿¡°üÇÑ ¿¬±¸´Â Mosso¿Í Hans Bergerµµ °ü½ÉÀ» °¡ Áö°í ÀÖ¾ú´Ù. Hans Berger´Â ÈÄ¿¡ ³úÆÄÀåÄ¡ °³¹ß¿¡ ¸Å´Þ·Á ÀÌ ºÐ¾ßÀÇ ¿¬±¸¸¦ Æ÷±âÇÏ¿´´Ù. 1896³â ±× ´ç½Ã »ý¸®ÇÐÀÚ·Î½á ´ë´ÜÇÑ ¸í¼ºÀ» Áö´Ï°í ÀÖ´ø Leonard Hill ÀÌ ¹ßÇ¥ÇÑ ½ÇÇè°á°ú·Î´Â ³ú±â´É°ú ³ú Ç÷¾×¼øÈ¯°ú´Â ¾Æ¹«·± °ü°è°¡ ¾ø´Ù´Â º¸°í¿Í Á¤¹ÐÇÑ ½ÇÇèÀ» ÇÒ¸¸ÇÑ µµ±¸ÀÇ ºÎÁ·À¸·Î ÀÎÇÏ¿© 20¼¼±â ÃʹݱîÁö´Â °ÅÀÇ ¿¬±¸°¡ ´ÜÀýµÇ¾ú´Ù. 1928³âÀÌ µÇ¾î¼­¾ß John Fulton¿¡ ÀÇÇØ Leonard HillÀÇ °üÁ¡¿¡ ¹Ý¹ÚÇÏ´Â ¿¬±¸°á°ú°¡ ³ª¿À°Ô µÈ´Ù. ±×ÀÇ ¿¬±¸´Â ³ú ¼ö¼ú ȯÀÚ¸¦ ´ë»óÀ¸·Î ÀÌ·ï Á³´Âµ¥, ¼ö¼ú ÈÄ¿¡ ÈĵκΠÀÏÂ÷½Ã°¢ÇÇÁú ¿µ¿ªÀÇ µÎ°³°ñ¿¡ °áÇÔÀÌ ÀÖ´Â »óÅ¿¡ ¼­ "ûÁø±â"¿¡ ÀÇÁ¸ÇÑ ¿¬±¸¿´´Ù(¿ªÀÚ ÁÖ : ³î¶ø´Ù!!! ). Èĵκο¡ ûÁø±â¸¦ °®´Ù´ë°í´Â ȯÀÚ°¡ ½Ã°¢Àû °úÁ¦(visual task) ¸¦ ¼öÇàÇÏ·Á°í ÇÒ ¶§ ûÁø±â¸¦ ÅëÇØ ¹«¾ð°¡ ¼Ò¸®¸¦ µéÀ» ¼ö ÀÖ¾ú´Ù°í ÇÑ´Ù(¿ªÀÚ ÁÖ: À̸¦ ÀÀ¿ëÇÏ¸é »õ·Î¿î ³ú ±â´É °èÃø±â¸¦ ¸¸µé¼öµµ ÀÖÁö ¾ÊÀ»±î...?). ÀÌ·¯ÇÑ ¹ß°ßÀ» ±Ù°£À¸·Î ÇÏ¿© FultonÀº ÈĵκΠ½Ã°¢ÇÇÁúÀ» Àü¹ÝÀûÀ¸·Î ûÁøÇÏ¿´°í, À̸¦ ±â·ÏÇÏ¿© ȯÀÚÀÇ ½Ã °¢Àû Ȱ¼ºÈ­¿Í ûÁø±â·Î µé¸®´Â ¼Ò¸®¿¡´Â Àϰü¼º ÀÖ´Â °ü°è°¡ ÀÖÀ½À» È®½ÅÇÏ°Ô µÇ¾ú´Ù. 2Â÷ ´ëÀüÀÌ ³¡³¯¹«·Æ Seymour Kety¿Í ±×ÀÇ µ¿·áµéÀº ³ú Ç÷¾×¼øÈ¯¿¬±¸ÀÇ »õ ·Î¿î ÀåÀ» ¿­°ÔµÈ´Ù. Kety´Â Lou Sokoloff¿Í °°ÀÌ ÀÏÇϸ鼭 óÀ½À¸·Î ¹æ»ç¼± ¹æ¹ýÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© ³ú Ç÷·ù¿Í ´ë»ç¸¦ ÃøÁ¤ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â »õ·Î¿î ¹æ¹ýÀ» °³¹ßÇÏ°Ô µÈ ´Ù. ÀÌ ±â¼úÀÌ ÇöÀçÀÇ PET¿Í fMRIÀÇ ½ÃÁ¶°¡ µÇ°í ÀÖ´Ù. ´ç´ë»ç¸¦ ÃøÁ¤Çϱâ À§ ÇÏ¿© deoxyglucose ±â¼úÀÌ µ¿¹°À» ´ë»óÀ¸·Î »ç¿ëµÇ¾î3] ÀÌ·± ±â¼úÀÌ ³ú±â´ÉÀ» ÃøÁ¤ÇÔ¿¡ ÀÖ¾î °­ÇÑ ÀáÀç·ÂÀÌ ÀÖÀ½À» ½Ã»çÇÏ¿´´Ù. À̰ÍÀÌ ³ªÁß¿¡´Â PET¿¡µµ Àû ¿ëµÇ¾ú´Ù. ÀÌ ±â¼úµéÀº ¹Ù·Î »ç¶÷¿¡°Ô Àû¿ëÇϱâ À§ÇÏ¿© David Ingvar, Neils Lassen µîÀº ½ÅÆ¿·¹ÀÌ¼Ç °ËÃâ±â¸¦ »ç¶÷ÀÇ ¸Ó¸®¸¦ ¿¡¿ö½Î´Â Çï¸äŸÀÔÀ¸·Î Á¦ÀÛÇÏ¿´´Ù. ±×µéÀº Á¤»óÀÎÀ» ´ë»óÀ¸·Î ÇÑ ½ÇÇè¿¡¼­ ³ú±â´ÉÀû Ȱµ¿¿¡ µû¶ó¼­ Áö¿ªÀûÀ¸·Î Ç÷ ·ù·®ÀÌ º¯ÇÔÀ» º¸°í ÇÏ¿´´Ù. ±×·¯³ª ³ú ±â´É°ú ¿¬°üµÈ ÇÇÁúÀÇ Ç÷·ùº¯È­¿Í °ü·Ã µÈ ±âÃÊ¿¬±¸°¡ ¸¹ÀÌ º¸°íµÇ°í ÀÖ¾úÀ½¿¡µµ ºÒ±¸ÇÏ°í ½Å°æ°úÇÐÀÚµéÀ̳ª ÀÎÁö°úÇÐ Àڵ鿡°Ô´Â ÀÌ ¹æ¹ý·ÐÀÌ Àß ¹Þ¾Æµé¿© ÁöÁú ¾Ê¾Ò´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ¹«°ü½ÉÀº 1980³â¿¡ µé¾î¿Í¼­´Â ¿ÏÀüÈ÷ »ç¶óÁö°Ô µÈ´Ù. 1973³â ½ÅüÀÇ ÇØºÎÇÐÀûÀÎ ¿µ»óÀ» ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Â X-ay computerized tomography °¡ Godfrey Hounsfield¿¡ ÀÇÇØ¼­ °³¹ßµÇ¾ú´Ù(±× ¿ø¸®´Â 1963³â Alan Cormack¿¡ ÀÇÇØ¼­ Á¦¾ÈµÇ¾ú¾ú´Ù). X-ray CT°¡ ¼¼»ó¿¡ ¼± º¸ÀÌÀÚ ±× Áï ½Ã ³ú±â´É À̹Ì¡ ¿¬±¸ÀÚµéÀº ³úÇ÷·ù °ËÃâ ¹æ½Ä¿¡¼­µµ À̿Ͱ°Àº ´ÜÃþÃÔ¿µ±â¸¦ °³¹ßÇϱ⠽ÃÀÛÇÏ¿© ¶Ù¾î³­ Á¤È®µµ¸¦ Áö´Ñ PET(Positron Emission Tomography) °¡ ±¸ÇöµÇ¾ú´Ù. PET¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ »ç¶÷ÀÇ ÀÎÁö¿¬±¸´Â 1980³â´ë¿¡ ÀÎÁö ½É¸®ÇÐÀڵ鿡 ÀÇÇØ ±Þ°Ý È÷ Ȱ¼ºÈ­µÇ¾î Àΰ£ÇൿÀ» ¼¼¹ÐÇÑ Á¤¹Ðµµ·Î Á¶»çÇÒ ¼ö ÀÖ°Ô µÇ¾ú´Ù. ÀÌ´Â 1970 ³â´ëÀÇ ¹«°ü½É°ú´Â Å©°Ô ´ëÁ¶µÇ´Â »óȲÀÌ´Ù. ½Å°æ°úÇÐÀÚ, ³úÀ̹Ì¡¿¬±¸ÀÚ, ½É¸® ÇÐÀڵ鰣ÀÇ °øµ¿ ¿¬±¸°á°ú ½Å°æÈ°µ¿ÀÇ ±â´ÉÀ̹Ì¡ ¹æ¹ýÀÇ Æ¯¼öÇÑ ¹æ¹ý·ÐÀÌ ¸¸µé ¾îÁ³´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ¹æ¹ý·Ð(strategy)Àº ¿ÏÀüÈ÷ »õ·Î¿î °ÍÀº ¾Æ´Ï°í Franciscus C. Donders (1868³â) ÀÌ Á¦¾ÈÇÑ °³³ä¿¡ ±Ù°£À» µÎ°í ÀÖ´Ù. Donders´Â ¸Å¿ì ´Ü ¼øÇÑ ³í¸®¿¡ ±âÃÊÇÏ¿© »ç°í°úÁ¤(thought process)À» ÃøÁ¤Çϱâ À§ÇÑ ÀϹÝÀû ¹æ ¹ýÀ» Á¦¾ÈÇÏ¿´´Ù. ±×´Â "ƯÁ¤ »ö±ò"ÀÇ ºû¿¡ ¹ÝÀÀÇϴµ¥ ÇÊ¿äÇÑ ½Ã°£¿¡¼­ ±×³É ºû (Áï, ƯÁ¤»ö±òÀÌ ¾Æ´Ñ)¿¡ ¹ÝÀÀ(¿©±â¼­ ¹ÝÀÀÀ̶õ ºûÀ» º¸°í ۸¦ ´©¸£´Â µ¿ÀÛ ÀÓ)ÇÏ´Â ½Ã°£¸¸Å­À» Á¦¿Ü½ÃŰ´Â ¹æ¹ý(Áï, »©±â)À¸·Î »öÀ» ÆÇº°Çϴµ¥ ÇÊ¿äÇÑ ½Ã °£ÀÌ 50m ÃÊ ¶ó´Â °ÍÀ» ¹ß°ßÇÏ¿´´Ù. ÀÌ·± ½ÄÀ¸·Î Donders´Â task state(Áï, »öÀ» ÆÇº°ÇÏ´Â...)¿¡¼­ control state(Áï, ´Ü¼øÈ÷ ºû¿¡ ¹ÝÀÀÇÏ´Â ...) ¸¦ Á¦¿Ü ½ÃÅ´À¸·Î½á Á¤½Å°úÁ¤¸¸À» ÃßÃâÇÏ´Â ¹æ¹ýÀ» óÀ½À¸·Î °í¾ÈÇÏ¿´´Ù. À̿Ͱ°Àº ¹æ¹ý ÀÌ ³ú±â´ÉÀ̹Ì¡¿¡ »ç¿ëµÈ ¿¹¸¦ ´ÙÀ½ ±×¸²¿¡ º¸ÀδÙ.

´ÙÀ½ ±×¸²Àº À§ÀÇ ±×¸² 1°ú µ¿ÀÏÇÑ ½ÇÇè »óȲ¿¡¼­ Ȱ¼ºÀÌ °¨¼ÒµÈ ³ú ºÎÀ§¸¦ º¸¿©ÁÖ°í ÀÖ´Ù. Ȱ¼ºÀÌ Áõ°¡µÈ À§ÀÇ ±×¸²°ú Ȱ¼ºÀÌ °¨¼ÒµÈ ´ÙÀ½ ±×¸²À» µ¿½Ã ¿¡ º¸¸é ÀÎÁö°úÁ¤¿¡ ¹ß»ýÇÏ´Â ³úÀÇ Ç÷·ùº¯È­¸¦ Á»´õ ±¸Ã¼ÀûÀ¸·Î ±×¸²ÀÌ ±×·ÁÁø ´Ù. °úÁ¦°¡ º¹ÀâÇÒ ¼ö·Ï ºñȰ¼ºÈ­ ¿µ¿ªÀÌ ¸¹ÀÌ »ý±èÀ» ¾Ë ¼ö ÀÖ´Ù.

PET¿Í °°Àº ¸ÚÁø ÀåÄ¡·Î ¸¹Àº ½ÇÇèµéÀÌ ÀÌ·ïÁö±â´Â ÇÏÁö¸¸ Ç÷·ù·®ÀÇ º¯È­°¡ ¿Ö ÀÌ·¸°Ô ±ØÀûÀ¸·Î º¯È­ÇÏ´ÂÁö´Â Àß ¸ð¸¥´Ù. ¾ÕÀ¸·Î ÇØ°áµÇ¾î¾ß ÇÒ ¹®Á¦ µéÀÌ ´Ù. Comment : ÀÌ ±Û¿¡¼­´Â Ç÷·ù·®À» °ËÃâÇÏ´Â ¹æ¹ýÀÇ ´ÜÁ¡Àº ÀüÇô ¾ð±ÞÇϰí ÀÖÁö ¾Ê´Ù(¹°·Ð ÀÚ½ÅÀÇ ¿¬±¸ºÐ¾ßÀÇ ´ÜÁ¡À» À̾߱â ÇÏ°í ½ÍÀº »ç¶÷Àº µå¹°°ÚÁö ¸¸...). PET¿Í °°Àº ÀåÄ¡µéÀº °ø°£ ºÐÇØ´ÉÀº ¼ö ¹Ð¸®¹ÌÅÍ Á¤µµ·Î ¶Ù¾î³ªÁö¸¸ Ç÷ ¾×ÀÇ º¯È­¸¦ °ËÃâÇÏ´Â ¹æ¹ýÀ¸·Î´Â °ËÃâ°¡´ÉÇÑ ½Ã°£Àû ºÐÇØ´ÉÀÌ ¼ö ÃÊÀÌ»óÀÌ´Ù. ±×·¯³ª ½ÇÁ¦ Àΰ£ÀÇ »ç°í°úÁ¤Àº ¼ö ½Ê ¹Ð¸®ÃÊ ³»¿¡ ÀÌ·ïÁø´Ù. µû¶ó¼­ PET³ª fMRI¿Í °°ÀÌ Ç÷¾×ÀÇ º¯È­¸¦ °ËÃâÇÏ´Â ¹æ½ÄÀ¸·Î´Â °áÄÚ Àΰ£ÀÇ »ç°í°úÁ¤À» ¼¼¹Ð ÇÏ°Ô ÃßÀûÇÒ ¼ö ¾ø´Ù.