뇌기능 개선을 위한 맞춤 명상요법

1. 뇌기능 개선을 위한 맞춤 명상요법 2005년 12월 4일 충남의대 산부인과 강 길 전 Aug. 4, 2003

2. 명상이란 • 마음을 비우든 혹은 마음을 집중하든 “마음”에 초점을 맞추면 • 현실의 세계와 또 다른 새로운 세계와 접하게 되고 • 이로 인하여 “새로운 자아(自我)”를 발견하게 되는 자아실현 과정이다. • 미국은 약 1000만 명이 수련 • 국내는 약 100만 명이 수련

3. 발표의 내용 • 뇌과학 분야에서 뇌기능 평가를 위해 현재 사용하고 있는 도구는 무엇인가? • 뇌과학 분야에서 뇌기능 개선을 위해 주로 어떤 주제의 연구를 진행하고 있는가? • 명상을 이런 도구로 평가했을 때 뇌기능을 개선하는 효과가 있는가? • 만약 그렇다면 명상의 무엇이 뇌기능의 개선을 유도하는가?

4. 발표의 내용 5. Mind-Brain Problem 및 Mind의 정체는 무엇인가? 6. Mind의 존재를 인정한다면 물질적인 뇌와 비물질적인 Mind가 어떻게 연결이 가능한가? 7. 명상이 치료 목적으로 사용이 가능하다면 어떻게 하는 것이 가장 치료 효과를 높일 수 있는가? 8. 뇌기능 개선을 위한 맞춤 명상은 무엇인가?

5. 뇌과학 분야에서 뇌기능 평가를 위해 현재 사용하고 있는 도구는 무엇인가?

6. 뇌과학 분야에서 뇌기능 평가를 위해 현재 사용하고 있는 도구는 무엇인가? • Electroencephalography (EEG) • MRI • Functional MRI (fMRI) • Positron emission tomography (PET) • MR spectroscopy (MRS) • Magnetoencephalography (MEG) • Structure • Electrical activity • Blood flow • Metabolic activity

7. EEG 이용: high alpha wave를 발견함으로써 ADHD(주의력결핍 과잉행동장애)를 확인 Kropotov JD, Grin-Yatsenko VA, Ponomarev VA, Chutko LS, Yakovenko EA, Nikishena IS. ERPs correlateds of EEG relative beta training in ADHD children. Int J Psychophysiol. 2005 Jan;55(1):23-34.

8. MRI을 이용: Brain Atrophy를 발견함으로써 인지기능의 저하를 확인할 수 있다. Rusinek H, De Santi S, Frid D, et al. Regional brain atrophy rate predicts future cognitive decline: 6-year longitudinal MR imaging study of normal aging. Radiology. 2003;229:691-696.

9. fMRI를 이용: 좌뇌보다 우뇌의 활성이 높음을 발견함으로써 Speech Disorder를 확인 Bernal B, Altman N. Speech delay in children: a functional MR imaging study. Radiology. 2003;229:651-658.

10. PET를 이용: 언어 영역의 대사 활성이 감소함을 발견함으로써 항암제를 사용하는 유방암 환자의 기억 장애를 확인할 수 있다. Silverman DHS and Alavi A (2005) PET imaging in the assessment of normal and impaired cognitive function Radiologic Clinics of North America 43: 67-77.

11. MRI를 이용: prefrontal lobe 및 temporal lobe의 volume reduction을 관찰함으로써 소아의 ADHD를 확인할 수 있다. Sowell ER, Thompson PM, Welcome SE, Henkenius AL, Toga AW, Peterson BS. Cortical abnormalities in children and adolescents with attention-deficit hyperactivity disorder. Lancet. 2003;362:1699-707.

12. fMRI를 이용: 공포 감정을 유도했을 때 amygdala의 활성이 증가함을 관찰함으로서 Autism을 확인할 수 있다. Matthew Belmonte, Deborah Yurgelun-Todd. Functional Anatomy of Impaired Selective Attention and Compensatory Processing in Autism. Cognitive Brain Research 17(3):651-664 (October 2003).

13. 뇌과학 분야에서 뇌기능 개선을 위해 주로 어떤 주제의 연구를 진행하고 있는가?

14. 뇌과학 분야에서 뇌기능 개선을 위해 주로 어떤 주제의 연구를 진행하고 있는가? • 앞에서 본 바와 같이 brain mapping 기술이 발달하면서 새로운 사실이 밝혀졌다. • 그것은 지금까지 뇌과학에서는 “뇌는 소아기를 지나면 뇌신경은 재생이 되지 않는다”는 고정관념이 있었는데 • 이것이 사실이 아니라는 것이 밝혀졌다. 즉

15. 뇌과학 분야에서 뇌기능 개선을 위해 주로 어떤 주제의 연구를 진행하고 있는가? • 뇌의 신경세포는 성인에서도 재생이 가능하다는 사실이 밝혀졌는데 이것을 뇌세포재생(neurogenesis)라고 부른다. • 뿐만 아니라 뇌의 일정 영역이 파괴되어 담당하던 기능이 소실되어도 다른 부위에서 그 기능을 대신한다는 사실이 밝혀졌는데 이것을 뇌가소성(neuroplasticity)라고 부른다.

16. 그래서 현재 뇌 과학 분야에서 연구하는 과제 • 뇌세포재생 및 뇌가소성과 관련된 분자 생물학 • 뇌세포재생 및 뇌가소성과 관련된 유전자 연구 • 뇌세포재생 및 뇌가소성과 관련된 전기 생물학 • 뇌세포재생 및 뇌가소성과 관련된 동물 행동학 • 뇌세포재생 및 뇌가소성을 촉진하는 약물 발굴 • 뇌세포재생 및 뇌가소성을 억제하는 독소 연구

17. Neurogenesis(뇌세포재생) • 1960대 쥐에서 뇌세포의 재생이 관찰 • 1980년대 F. Nottebohm이 카나리아의 번식기에 뇌측실에서 뇌세포가 10% 정도 재생한다는 사실을 관찰하였다.

18. Neurogenesis(뇌세포재생) • 1998년 Fred H. Gage와 Gerd Kempermann은 분열하는 세포에만 착색되는 BrdU (bromodeoxyuridine)를 이용하여 인간 뇌에서 특히 해마의 치상회, 뇌측실, 후각계의 후구 및 변연계의 중격 등에서 신경세포의 재생을 발견하였다. • 뿐만 아니라 이들 재생세포는 약 50%에서 이동하여 새로운 신경망을 형성하여 정보를 교환하는 것을 발견하였다. Gerd Kempermann and Fred H. Gage, 'New Nerve Cells for the Adult Brain, Scientific American, May 1999, p. 48-53.

19. Model of Neurogenesis(뇌세포재생 가설) Lie DC, Song HJ, Colamarino SA, Ming GL, Gage FH. Neurogenesis in the adult brain; new strategies for central nervous system diseases. Annu Rev Pharmacol Toxicol 2004; 44: 399-421

20. Neuroplasticity(뇌가소성) • 1920년대 원숭이의 mortor cortex가 매주 변한다. • 1960년대 옥스포드대학의 G. Raisman과 P.M. Field가 성인에서 시냅스의 가소성이 있음을 입증하였다. • 그 이후 이 분야에는 많은 연구가 있었다.

21. Neuroplasticity에는 3 가지 형태가 있다. • Neuroplasticity after Stroke with fMRI • 병변의 근접부위 • 반대측 뇌반구 • 양쪽의 뇌반구 Cramer SC, Nelles G, Benson RR, Kaplan JD, Parker RA, Kwong KK, Kennedy DN, Finklestein SP, Rosen BR, A functional MRI study of subjects recovered from hemiparetic stroke, Stroke, 28(12), 2518-27, December 1997

22. Neuroplasticity of Normal Persons • 17 normal subject/34 hands • 32 hands: contralateral SMI • 2 hands: bilateral SMI • 4 hands: bilateral SMA Kim YH: Functional Braim Mapping of Plasticity in Neurorehabilitation http://www.khbm.org/pdf_2002/kyh.pdf

23. Neuroplasticity According to Brain Lesion Cerebral Cortical lesion Corona radiata lesion Brain Stem lesion A B Before After Before After Before After Kim YH: Functional Braim Mapping of Plasticity in Neurorehabilitation http://www.khbm.org/pdf_2002/kyh.pdf

24. Model of Neuroplasticity Increased dendritic brenching Increased dendtritic Spine density Increased Perforated synapses Increased multiple Synaptic bouton

25. 뇌세포 재생 및 뇌가소성이 제시하는 의미 • 뇌는 평생 끊임없이 변하다. • 뇌도 다른 장기와 마찬가지로 用不用說이 적용되므로 사용하지 않으면 위축된다. • 뇌의 어느 부위가 손상되어 기능이 마비되면 다른 부위에서 그 기능을 대신한다. 즉 충분한 자극만 주면 뇌는 어떤 영역이든 새로운 기능이 활성화 될 수 있다.

26. 그러면 명상은 어떠한가? 다시 말하면 명상은 이런 도구를 이용하여 얼마만큼 연구가 되어 있는가?

27. 그러면 명상은 어떠한가? 다시 말하면 명상은 이런 도구를 이용하여 얼마만큼 연구가 되어 있는가? 1. 1990년 Herzog: PET 를 이용하여 명상 시 frontal area에서 glucose 대사가 증가 • Herzog, H., Lele, V. R., et al. (1990). Changed pattern of regional glucose metabolism during yoga meditative relaxation. Neuropsychobiology23(4), 182-7.

28. 2. 1999년 Lou: PET를 이용하여 명상 시 산소대사가 휴식 시보다 증가 Lou, H. C., Kjaer, T. W., et al. (1999). A 15O-H2O PET study of meditation and the resting state of normal consciousness. Hum Brain Mapp 7(2), 98-105.

29. 3. 2000년 Lazar: fMRI를 이용하여 Lazar, S. W., Bush, G., et al. (2000). Functional brain mapping of the relaxation response and meditation. Neuroreport 11(7), 1581-5.

30. 4. 2004년 Lutz: EEG를 이용하여 • Bifrontal area 및 bitemporal area에 gamma wave(25~45 Hz)가 나타나고 • 시간이 경과함에 따라 뇌전체에 gamma wave가 나타나서 synchrony를 형성한다. Antoine Lutz, Lawrence L. Greischar, Nancy B. Rawlings, Mathieu Ricard and Richard J. Davidson, in TheProceedings of the National Academy of Sciences USA 101(46)16369-16373, 2004

31. 5. 2003년 Newberg: SPECT를 이용하여 • 명상 시 frontal lobe의 활성이 증가하는 반면 • Parietal lobe의 활성이 감소 Newberg, A. & Iversen, J. (2003). The neural basis of the complex mental task of meditation: neurotransmitter and neurochemical considerations. Medical Hypotheses 61:282-291.

32. 그러면 명상은 이런 도구에 의하여 Neurogenesis에 관한 연구가 되어 있는가?

33. 1. 2003년 Goleman: fMRI를 이용하여 • 고승을 대상으로 “자비명상(compassion meditation)”을 하게 한 다음 fMRI을 촬영 • Left prefrontal cortex • 이러한 활성의 증가는 명상의 수련 기관과 정비례 • 이와 같은 현상은 neurogenesis에 기인하는 것이다. Goleman, D. (2003). Destructive Emotions and How We Can Overcome Them: A Dialogue with the Dalai Lama. London, Bloomsbury.

34. 2. 2003년 Davidson: EEG를 이용 256 electrical sensors • 고승의 자비명상 • Left prefrontal lobe에서 gamma wave가 강력하게 나타남을 관찰 • 평상시도 일반인보다 활성이 높다. • 이와 같은 현상은 neurogenesis 때문이라고 하였다. Richard J. Davidson, PhD et al: Alterations in Brain and Immune Function Produced by Mindfulness Meditation, Psychosomatic Medicine 65:564-570 (2003)

35. 그렇다면 명상의 무엇이 Neurogenesis를 유도하고 뇌기능의 개선을 유도하는가?

36. 그렇다면 명상의 무엇이 neurogenesis를 유도하고 뇌기능의 개선을 유도하는가? • 순수 뇌과학 연구자들이Neurogenesis를 보는 관점은 유전자 결정론이다. 즉 유전자는 이미 유전적으로 능히 그렇게 할 수 있는 능력이 부여되어 있다고 주장한다. • 즉, 뇌의 모든 기능이 거대한 뉴론의 집단과 그 집단과 관련된 분자들의 상호작용에 의하는 것이라고 주장한다. • 이것을 유물론이라고 한다.

37. 그렇다면 명상의 무엇이 neurogenesis를 유도하고 뇌기능의 개선을 유도하는가? • 그러나 명상 연구자들은 어떤 조절자가 있어야 한다고 생각한다. 즉 마음이 있어 뇌를 조절한다고 생각한다. • 이때 마음은 물리적 토대와는 독립적이며 오히려 물리적 토대에 영향을 줄 수 있는 독자적 존재라고 주장한다. • 이와 같은 주장을 뇌와 마음(brain-mind)의이원론이라고 부른다.

38. “Mind-Brain Problem” • “뇌는 물질적인 뇌만 있는가?”, 아니면 “물질적 뇌 이외에 비물질적인 마음이 별도로 존재하는가?” 하는 문제를 “Mind-Brain Problem”이라고 부른다. • 이것은 인류의 역사만큼이나 오래된 숙제이고 앞으로도 쉽게 해결될 기미를 보이지 않는다. • 그러나 오늘 본 발표에서는 명상 연구가들의 주장을 따를 생각이다. 그래서 상당히 골치 아픈 과제이다.

39. 명상 연구가들은 마음은 별도로 존재한다고 생각한다. 왜 마음이 별도로 존재한다고 생각하는가?

40. 1.뇌가 자동적으로 기능을 한다고 믿었는데, 자율신경계도 마음으로 조절이 가능하다는 사실이 밝혀졌다. • 손바닥에 체온 센서를 부착하고 • 마음을 집중하여 손바닥의 체온이 올라 가라고 하면 실제로 손바닥 체온이 올라간다. 즉 시상하부의 체온중추를 조절할 수 있다는 뜻이며 • 뇌는 자동조절장치가 아니라는 뜻이다.

41. 1.뇌가 자동적으로 기능을 한다고 믿었던 자율신경계도 사실은 마음으로 조절이 가능하다. • 바이오피드백에서 위(胃)의 산도를 마음대로 조절할 수 있다. 즉 시상하부의 소화기 중추를 의도대로 조절할 수 있다는 뜻이며 • 뇌는 자동조절장치가 아니라는 뜻이다.

42. 1.뇌가 자동적으로 기능을 한다고 믿었던 자율신경계도 사실은 마음으로 조절이 가능하다. Skin Conductance • 명상을 하면 피부저항을 감소할 수 있다. • 이것은 교감신경계를 억제하고 부교감신경계를 항진시킨다는 뜻이며 • 뇌는 자동조절장치가 아니라는 뜻이다. Reference: American Psychologist 42: 879–881, 1987

43. 1.뇌가 자동적으로 기능을 한다고 믿었던 자율신경계도 사실은 마음으로 조절이 가능하다. • 명상을 하면 혈압을 낮출 수 있다. • 이것도 교감신경계를 억제하고 부교감신경계를 항진시킨다는 뜻이며 • 뇌는 자동조절장치가 아니라는 뜻이다. Reference: Hypertension 26: 820–827, 1995.

44. 2. 미국의 신경외과 의사 Karl Pribram은 기억을 규명하는 과정에서 마음의 존재를 인정 • Pribram은 인간의 시각을 인식하는 과정을 밝히기 위해서 원숭이를 이용해서 7년 동안이나 연구를 하였다. • Pribram은 원숭이의 시각 중추로 알려진 시각피질을 90%나 제거해도 시각 기능이 여전히 남게 된다는 사실을 발견하였다.

45. 2. 미국의 신경외과 의사 Karl Pribram은 기억을 규명하는 과정에서 마음의 존재를 인정 • 이것은 시각 기능이 뇌의 어느 부위에 한정되는 것이 아니라 분산되는 것을 의미한다. • Pribram은 인간의 시각도 원숭이와 마찬가지임을 발견하였다. • 그래서 Pribram은 뇌와는 별개로 뇌 전체에 분산되는 hologram과 같은 어떤 존재, 즉 마음이 반드시 존재해야 한다고 했다. Hologram(마음) Brain

46. 3. 미국의 마취과 의사 Stuart Hameroff는 마취 기전을 규명하는 과정에서 마음의 존재를 인정 • 하메로프는 전신마취제를 투여하면 왜 사람의 의식이 없어지는가를 규명하는 과정에서 • 사람에게 전신마취제를 투여하면 신경세포의 미세소관(microtubule)이 공명현상을 유도하게 되며, • 이 공명현상에 의하여 양자장(quantum field)과 연결하게 된다고 하였다.

47. 3. 미국의 마취과 의사 Stuart Hameroff는 마취 기전을 규명하는 과정에서 마음의 존재를 인정 • 그래서 양자장(quantum field)과 연결되는 순간, 의식은 사라지기 때문에 전신 마취가 가능하다고 하였다. • 다시 말하면 이 양자장(quantum field)이 바로 마음이라고 했다. 미세소관 양자장 wormhole

48. 4. 미국의 양자 물리학자 William Tiller는 명상 기전을 규명하는 과정에서 마음의 존재를 인정 • Tiller는 자신이 오랫동안 명상을 실천했던 과학자인데 그는 직감적으로 명상 상태란 뇌와 독립된 “마음이라는 새로운 세계”라는 것을 인식하게 되었고, 이것을 증명하기 위하여 특별난 장치를 개발하였다. • Tiller는 이것을 IIED(intention imprinted electrical device)라고 불렀다. 즉, “의도주입 전자장치” • 이 장치는 인간의 의식을 수송할 수 있는장치이다.

49. 양자물리학자 William A. Tiller • Intention Imprinted Electric Device(IIED:의도 주입 장치)를 개발 Electronic Device-Mediated pH Changes in Water, Journal of Scienti. c Exploration, Vol. 13, No. 2, pp. 155–176, 1999

50. Tiller:“의도주입전자장치”를 이용한 실험 내용 • 명상의 대가로 하여금 “물의 수소 이온 농도가 증가하라”라는 내용을 장치에 저장 • 그리고 대조군으로 의도가 주입되지 않은 장치를 설치하였다. • 3개월 동안 기록한 다음 두 군을 비교하였다. 의도주입(+) 의도주입(-) William A. Tiller: Electronic Device-Mediated pH Changes in Water, Journal of Scienti. c Exploration, Vol. 13, No. 2, pp. 155–176, 1999