fMRI(function magnetic resonance imaging)원리, 뇌촬영,자기공명영상

뇌를 생중계하기 - fMRI의 원리

뉴로마케팅, 신경경제학, 신경행동학과 같은 새로운 학문을 탄생시킨 기술이 기능성 자기공명영상, fMRI(functional Magnetic Resonance Imaing)입니다.

 

 

 

fMRI는 뇌의 활성을 마치 비디오로 찍듯 연속적으로 보여줍니다. 약 1초에 한번씩 뇌 활성을 찍을 수 있기 때문에, 피험자의 생각이나 감정의 변화에 따른 뇌 활성의 변화를 관찰할 수 있게 해줍니다.

 

 이 fMRI는 병원에서 사용하는 MRI 기계를 사용합니다. fMRI용 기계가 따로 있는 것이 아니라, 기존의 MRI 기계를 그대로 사용하는데, 다만 찍는 방법이 좀 다를 뿐입니다. MRI가 해부하지 않고도 사람의 몸 속을 보여줄 수 있다는 데 착안하여, 사람 뇌 속의 혈류를 측정함으로써 뇌 활성을 보는 것이죠. 이 기계를 MR 스캐너라고 합니다. 대당 수억 ~ 수십억원을 하는 고가의 장비죠.

 

 

 MR 스캐너는 사람 몸속의 특정 원자들의 분포를 볼 수 있습니다. MRI로 몸 속을 훤히 볼 수 있는 건, 사람의 조직(뼈, 근육, 내장..)에 따라서 물과 지방의 분포비율이 다르기 때문인데요, MRI는 몸속의 수소원자의 분포를 측정하여 물과 지방의 분포비율이 다른 생체조직의 영상을 만드는 것입니다.

 

 일본의 오가와라는 사람이 '그렇다면 피 속의 산소분포를 본다면, 뇌의 어느 부분에서 산소를 많이 소비하고 있는지 알 수 있지 않을까' 라는 의문으로 시작된 것이 fMRI입니다. 신경세포들이 활발히 활동하면 산소소비량이 증가하고, 이를 보충하기 위해 그 부분의 혈류량이 증가합니다. 좀 더 정확히 말하자면, 피 속의 산소헤모글로빈(적혈구에 있는 산소를 운반하는 단백질입니다.)의 양의 변화를 측정하는 방식입니다. 이 때 얻어지는 신호를 BOLD(Blood Oxygen Level Dependent)라고 하는데, fMRI는 이 BOLD 신호를 이용해서 뇌의 어떤 영역이 얼마나 활성화되는지를 보는 거죠.

 

 

<자극과 BOLD시그날의 관계>

 

1초마다 변화하는 뇌활성을 찍음으로써 마음을 읽는 기술은 획기적으로 발달하였습니다. 어마어마한 양의 연구들이 fMRI를 통해 이루어지고 있죠. 게다가 처음에는 단순히 자극에 따라 반응하는 뇌활성을 보았지만, 점점 정교해지는 실험방법에 의해 이제는 복잡한 고도의 인지기능이나 판단, 계산과 같은 기능도 판별하고 있습니다.

 

<감정적 반응에서의 남녀차이>

 

 이 그림은 감정적으로 흥분되거나(Arousal), 감정적인 기억(memory)을 떠올릴 때 남녀간의 반응 차이를 fMRI로 측정한 것입니다. 감정을 담당하는 편도체와 기억을 담당하는 해마 부분인데요, 남녀간에 분명한 차이가 있슴을 볼 수 있습니다.(특히 기억) 이런 연구결과를 기반으로, 만약 어떤 상품을 보았을 때 남녀간의 뇌활성을 관찰한다면, 똑같은 부위가 활성화 되더라도 다른 의미(남자에게만 기억을 떠오르게 한다거나)로 받아들인다고 추정할 수 있겠죠.

 

    

<보상영역과 혐오영역>

 

뉴로마케팅을 할 때, fMRI로 특히 자주 살펴보는 곳 중 하나가 보상영역(좌측)입니다. 보상영역은 전두엽의 눈 뒤쪽에 위치하고 있는데, 매력적인 이성을 보거나 멋진 자동차를 보거나, 혹은 좋아하는 코카콜라 브랜드를 볼 때 활성화되기 때문에 다양한 연구에서 관찰되는 곳입니다. 우측의 영역은 인슐라 Insula라고 하는 부분인데, 이 곳은 혐오나 불쾌한 상황에서 곧잘 흥분되는 곳입니다. 역겨운 사진을 보거나 불공정한 처우를 당할 때, 인슐라가 활성화되므로 뉴로마케팅에서 흥미있게 보는 곳입니다.

 

<물건을 고를 때의 전두엽 활성>

 

 쇼핑을 할 때, 저관여 상품임에도 불구하고 위의 뇌사진처럼 전두엽이 주로 활성화된다면 고객의 감성에 어필하지 못한다고 판단해야 할 것입니다. 위 그림은 건전하지만 지루한(?) 잡지를 구매할 때의 뇌반응인데요, 선정적인 잡지를 선택할 때와는 달리 감성적인 반응이 부족했습니다. 저관여 제품은 고객의 감성을 유혹해야 하는데, 이처럼 전두엽반응을 유발시켰다면 아무래도 판매가 저조할 수 밖에 없을 것입니다.

 

 이 밖에도 많은 연구결과들이 고객의 뇌반응을 통해 마케팅에 접목시키고 있습니다. 특히, 미묘한 경제적 판단을 연구하는 신경경제학(neuro Economics)에서는, 기존의 게임이론(game -theory)와 같은 연구결과가 도대체 어떤 뇌과학적 이유로 일어나게 되는 것인지 확인할 수 있기 때문에 fMRI를 적극 활용하고 있습니다.

 

 물론 이러한 뇌반응은 한 두 사람의 실험결과로 간단하게 나오는 것은 아닙니다. 시각적 반응과 같은 단순하고 기계적인 반응은 적은 수의 샘플로도 가능하지만, 마케팅과 같은 비교적 고차적인 기능은 많은 수의 샘플을 얻어서 통계적 기법을 통해 뇌 영상을 얻어냅니다. 그렇기 때문에 뇌 영상기법이 단순한 흥미를 넘어 실제적인 마케팅 조사기법으로 활용될 수 있는 것입니다.

 

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fMRI(function magnetic resonance imaging)