TED2017
Mehdi Ordikhani-Seyedlar: What happens in your brain when you pay attention?
메디 오르디카니 세이드라 (Mehdi Ordikhani-Seyedlar): 집중할 때 우리 뇌에서 일어나는 일들
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집중은 단순히 우리가 뭔가에 몰두하는 것이 아니라, 우리 두뇌가 정보를 걸러내는 것과 관련있습니다. 컴퓨터 응용 신경과학자인 메디 오르디카니 세이드라 박사는 사람들이 집중할 때 뇌파의 양상을 분석함으로써 뇌와 컴퓨터를 연결하는 모델을 만들고, 이를 이용해서 ADHD 치료나 언어 능력을 상실한 사람에게 도움을 주고자 합니다. 이 짧고 놀라운 강연을 통해 이 흥미로운 과학 이야기를 들어보세요.
Mehdi Ordikhani-Seyedlar - Neuroscientist
Mehdi Ordikhani-Seyedlar is a computational neuroscientist, researching brain signals and their usage in brain-machine interfaces. Full bio
Mehdi Ordikhani-Seyedlar is a computational neuroscientist, researching brain signals and their usage in brain-machine interfaces. Full bio
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00:12
Paying close attention to something:
0
760
2480
뭔가에 깊이 집중한다는 것은
00:15
Not that easy, is it?
1
3280
1240
그리 쉬운 일이 아닙니다.
00:17
It's because our attention is pulled
in so many different directions at a time,
in so many different directions at a time,
2
5520
5016
우리의 집중력은 동시에 여러 갈래로
집중력이 흐트러지기 때문입니다.
집중력이 흐트러지기 때문입니다.
00:22
and it's in fact pretty impressive
if you can stay focused.
if you can stay focused.
3
10560
4080
여러분이 집중을 할수 있다는 것은
사실 매우 놀라운 일이죠.
사실 매우 놀라운 일이죠.
00:28
Many people think that attention
is all about what we are focusing on,
is all about what we are focusing on,
4
16360
4056
많은 사람들이 집중이 단지 무언가에
몰입하는 것이라고 생각을 합니다만
몰입하는 것이라고 생각을 합니다만
00:32
but it's also about what information
our brain is trying to filter out.
our brain is trying to filter out.
5
20440
4800
사실 집중이란 우리 뇌가 정보를
걸러내고자 애쓰는 과정을 말합니다.
걸러내고자 애쓰는 과정을 말합니다.
00:38
There are two ways
you direct your attention.
you direct your attention.
6
26320
2720
주의집중은 두 가지로 나뉘는데요.
00:41
First, there's overt attention.
7
29600
1560
첫 번째는 외적 집중입니다.
00:43
In overt attention,
you move your eyes towards something
you move your eyes towards something
8
31640
4136
외적 집중은 여러분의 시선이
어떤 대상으로 이동하고
어떤 대상으로 이동하고
00:47
in order to pay attention to it.
9
35800
1560
그것에 집중하는 것입니다.
00:50
Then there's covert attention.
10
38360
1976
다른 하나는 내적 집중입니다.
00:52
In covert attention,
you pay attention to something,
you pay attention to something,
11
40360
4016
내적 집중은 무언가에 집중하지만
00:56
but without moving your eyes.
12
44400
1560
그것에 시선을 두지는 않죠.
00:59
Think of driving for a second.
13
47040
1640
운전할 때를 잠깐 떠올려보세요.
01:02
Your overt attention,
your direction of the eyes,
your direction of the eyes,
14
50960
3016
외적 집중 상태로서는
여러분의 시선이 정면을 향하고 있죠.
01:06
are in front,
15
54000
1656
01:07
but that's your covert attention
16
55680
1776
하지만 내적 집중 상태로서는
01:09
which is constantly scanning
the surrounding area,
the surrounding area,
17
57480
3080
끊임없이 주변 공간을 살피게 됩니다.
01:13
where you don't actually look at them.
18
61600
1880
실제로 주변을 보지 않고도 말이죠.
01:17
I'm a computational neuroscientist,
19
65519
1937
저는 컴퓨터 응용 신경과학자입니다.
01:19
and I work on cognitive
brain-machine interfaces,
brain-machine interfaces,
20
67480
3096
두뇌-컴퓨터 인지 상호작용에
관한 연구를 하죠.
관한 연구를 하죠.
01:22
or bringing together
the brain and the computer.
the brain and the computer.
21
70600
3040
두뇌와 컴퓨터를 서로
연결하는 연구입니다.
연결하는 연구입니다.
01:26
I love brain patterns.
22
74720
1600
저는 두뇌의 인지패턴을 좋아합니다.
01:28
Brain patterns are important for us
23
76720
1696
두뇌의 인지 패턴은 매우 중요합니다.
01:30
because based on them
we can build models for the computers,
we can build models for the computers,
24
78440
3496
왜냐하면 그것에 기초해서
컴퓨터 모델을 만들 수 있으니까요.
컴퓨터 모델을 만들 수 있으니까요.
01:33
and based on these models
25
81960
1416
그리고 그 모델을 통해서
01:35
computers can recognize
how well our brain functions.
how well our brain functions.
26
83400
4216
컴퓨터로 우리 두뇌 기능이 제대로
작동하는지 판단할 수 있게 됩니다.
작동하는지 판단할 수 있게 됩니다.
01:39
And if it doesn't function well,
27
87640
1600
만약 두뇌 기능이 정상이 아니면
01:42
then these computers themselves
can be used as assistive devices
can be used as assistive devices
28
90080
3920
컴퓨터 스스로가
보조 장치의 역할을 하며
보조 장치의 역할을 하며
01:46
for therapies.
29
94760
1200
치료를 담당하게 됩니다.
01:48
But that also means something,
30
96480
1640
이를 바꾸어 말하면
01:51
because choosing the wrong patterns
31
99360
2496
잘못된 인지 패턴을 얻게 되면
01:53
will give us the wrong models
32
101880
1896
잘못된 컴퓨터 모델이 만들어지고
01:55
and therefore the wrong therapies.
33
103800
1656
치료가 잘못 될 수도
있음을 의미합니다.
있음을 의미합니다.
01:57
Right?
34
105480
1200
그렇겠죠?
01:59
In case of attention,
35
107640
1656
인지 집중의 문제에 있어서
02:01
the fact that we can
36
109320
1280
집중의 대상을 전환할 때
02:03
shift our attention not only by our eyes
37
111800
3496
시선뿐만 아니라
02:07
but also by thinking --
38
115320
1320
생각만으로도 바뀐다는 점 때문에
02:09
that makes covert attention
an interesting model for computers.
an interesting model for computers.
39
117440
4080
내적 집중이 컴퓨터 모델을 만드는 데
있어서 흥미로운 요소입니다.
있어서 흥미로운 요소입니다.
02:14
So I wanted to know
what are the brainwave patterns
what are the brainwave patterns
40
122280
3456
그래서 저는 뇌파의 패턴이
02:17
when you look overtly
or when you look covertly.
or when you look covertly.
41
125760
3680
외적 혹은 내적으로 대상을 볼 때
어떻게 다른지 알고 싶었습니다.
어떻게 다른지 알고 싶었습니다.
02:22
I set up an experiment for that.
42
130440
1760
이를 위한 실험을 준비했죠.
02:24
In this experiment
there are two flickering squares,
there are two flickering squares,
43
132960
2736
이 실험에서 두 개의 사각형이
깜빡이는 걸 볼 수 있습니다.
깜빡이는 걸 볼 수 있습니다.
02:27
one of them flickering
at a slower rate than the other one.
at a slower rate than the other one.
44
135720
3360
이 중 하나는 다른 것보다
느린 속도로 깜빡거리죠.
느린 속도로 깜빡거리죠.
02:32
Depending on which of these flickers
you are paying attention to,
you are paying attention to,
45
140600
3816
여러분이 어떤 사각형에
집중하는가에 따라서
집중하는가에 따라서
02:36
certain parts of your brain
will start resonating in the same rate
will start resonating in the same rate
46
144440
3960
뇌의 특정 부분이 그 사각형이
깜빡거리는 속도와 동일한 속도로
깜빡거리는 속도와 동일한 속도로
02:41
as that flickering rate.
47
149200
1440
반응하기 시작합니다.
02:44
So by analyzing your brain signals,
48
152000
2936
그리고 뇌파 신호를 분석하면
02:46
we can track where exactly
you are watching
you are watching
49
154960
3040
여러분이 어떤 사각형을
보고 있는지 추적할 수 있죠.
보고 있는지 추적할 수 있죠.
02:50
or you are paying attention to.
50
158760
1560
어디에 집중하는지 알 수 있습니다.
02:55
So to see what happens in your brain
when you pay overt attention,
when you pay overt attention,
51
163000
4216
여러분이 집중할 때 뇌에서
일어나는 일을 알기 위해
일어나는 일을 알기 위해
02:59
I asked people to look directly
in one of the squares
in one of the squares
52
167240
3256
피실험자에게 하나의 사각형만 바라보고
03:02
and pay attention to it.
53
170520
1280
거기에만 집중하도록 요청합니다.
03:04
In this case, not surprisingly,
we saw that these flickering squares
we saw that these flickering squares
54
172760
5296
그러면 당연하게도 그 사각형의 깜빡임이
03:10
appeared in their brain signals
55
178080
1936
뇌파 신호에 그대로 나타나죠.
03:12
which was coming
from the back of their head,
from the back of their head,
56
180040
2360
그것은 후두부에서
03:15
which is responsible for the processing
of your visual information.
of your visual information.
57
183560
3400
시각 정보를 처리하기 때문입니다.
03:20
But I was really interested
58
188280
2336
그런데 정말 궁금했던 것은
03:22
to see what happens in your brain
when you pay covert attention.
when you pay covert attention.
59
190640
3160
내적 집중을 하고 있을 때
뇌에서 어떤 일이 일어나는가였죠.
뇌에서 어떤 일이 일어나는가였죠.
03:26
So this time I asked people
to look in the middle of the screen
to look in the middle of the screen
60
194480
3896
그래서 이번에는 피실험자에게
화면의 중앙만을 바라보고
화면의 중앙만을 바라보고
03:30
and without moving their eyes,
61
198400
1880
시선을 옮기지 않도록 했습니다.
03:33
to pay attention
to either of these squares.
to either of these squares.
62
201120
2720
두 사각형 어느 쪽에도
집중하지 않도록 말이죠.
집중하지 않도록 말이죠.
03:37
When we did that,
63
205120
1616
그렇게 해보니
03:38
we saw that both of these flickering rates
appeared in their brain signals,
appeared in their brain signals,
64
206760
3936
두 사각형 모두의 깜빡임 속도가
뇌파 신호에 나타났습니다.
뇌파 신호에 나타났습니다.
03:42
but interestingly,
65
210720
1200
더 흥미로운 점은
03:44
only one of them,
which was paid attention to,
which was paid attention to,
66
212640
3536
이전에 집중했던 사각형의 깜빡임이
03:48
had stronger signals,
67
216200
1656
더 강한 신호로 나타났죠.
03:49
so there was something in the brain
68
217880
2256
따라서 뇌의 어떤 부분이
03:52
which was handling this information
69
220160
2536
이 정보를 처리함으로써
03:54
so that thing in the brain was basically
the activation of the frontal area.
the activation of the frontal area.
70
222720
6200
뇌의 전두부 활성화에
관여했다고 볼 수 있습니다.
관여했다고 볼 수 있습니다.
04:02
The front part of your brain
is responsible
is responsible
71
230440
2976
뇌의 전두부는
04:05
for higher cognitive functions as a human.
72
233440
2880
인간의 인지 기능과
높은 연관이 있습니다.
높은 연관이 있습니다.
04:09
The frontal part,
it seems that it works as a filter
it seems that it works as a filter
73
237160
4440
전두부는 마치 필터의 기능을
한다고 볼 수 있습니다.
한다고 볼 수 있습니다.
04:14
trying to let information come in
only from the right flicker
only from the right flicker
74
242640
4376
집중했던 사각형의 깜빡임에서
들어온 정보는 처리하지만
들어온 정보는 처리하지만
04:19
that you are paying attention to
75
247040
1640
04:21
and trying to inhibit the information
coming from the ignored one.
coming from the ignored one.
76
249400
3960
무시했던 쪽으로부터 들어오는
정보는 억제하려고 하죠.
정보는 억제하려고 하죠.
04:27
The filtering ability of the brain
is indeed a key for attention,
is indeed a key for attention,
77
255400
5296
두뇌의 이런 차단 능력이
집중의 실질적인 열쇠입니다.
집중의 실질적인 열쇠입니다.
04:32
which is missing in some people,
78
260720
2776
이 능력이 없는 사람들도 있죠.
04:35
for example in people with ADHD.
79
263520
2480
그 예가 바로 ADHD입니다.
(ADHD = 주의력 결핍 과잉행동장애)
(ADHD = 주의력 결핍 과잉행동장애)
04:38
So a person with ADHD
cannot inhibit these distractors,
cannot inhibit these distractors,
80
266640
5016
ADHD를 가진 사람들은 이런
방해 자극을 차단하지 못합니다.
방해 자극을 차단하지 못합니다.
04:43
and that's why they can't focus
for a long time on a single task.
for a long time on a single task.
81
271680
4760
그들이 한 가지 일에 오래 집중하지
못하는 이유가 그 때문이죠.
못하는 이유가 그 때문이죠.
04:49
But what if this person
82
277600
1536
하지만 그런 사람이
04:51
could play a specific computer game
83
279160
3536
두뇌를 컴퓨터와 연결한 상태에서
04:54
with his brain connected to the computer,
84
282720
2880
특정한 컴퓨터 게임을 즐김으로써
04:58
and then train his own brain
85
286440
2120
방해 자극을 억제시킬 수 있도록
05:01
to inhibit these distractors?
86
289360
2440
자신의 뇌를 훈련시킨다면 어떨까요?
05:05
Well, ADHD is just one example.
87
293680
2480
ADHD는 단지 하나의 예입니다.
05:09
We can use these cognitive
brain-machine interfaces
brain-machine interfaces
88
297200
3256
이런 두뇌-컴퓨터 인지 상호작용을
05:12
for many other cognitive fields.
89
300480
2200
다른 여러 인지 분야에
적용할 수 있습니다.
적용할 수 있습니다.
05:15
It was just a few years ago
90
303760
1776
몇 년 전의 일인데요.
05:17
that my grandfather had a stroke,
and he lost complete ability to speak.
and he lost complete ability to speak.
91
305560
5720
저희 조부께서는 뇌졸중을 겪고
언어 능력을 완전히 잃었습니다.
언어 능력을 완전히 잃었습니다.
05:24
He could understand everybody,
but there was no way to respond,
but there was no way to respond,
92
312640
3336
사람들 말을 알아들을 수는 있지만
전혀 대답을 하지 못하셨죠.
전혀 대답을 하지 못하셨죠.
05:28
even not writing
because he was illiterate.
because he was illiterate.
93
316000
2480
글을 모르셨기 때문에
필담도 할 수 없었습니다.
필담도 할 수 없었습니다.
05:32
So he passed away in silence.
94
320000
2520
결국 침묵 속에서 돌아가셨죠.
05:36
I remember thinking at that time:
95
324800
2336
그때 전 이런 생각을 했습니다.
05:39
What if we could have a computer
96
327160
3896
할아버지를 대신해서 말할 수 있는
컴퓨터가 있으면 좋겠다고 생각했죠.
컴퓨터가 있으면 좋겠다고 생각했죠.
05:43
which could speak for him?
97
331080
1360
05:45
Now, after years that I am in this field,
98
333840
2216
몇 년이 지난 지금,
저는 이 분야에 있으면서
저는 이 분야에 있으면서
05:48
I can see that this might be possible.
99
336080
2320
그게 가능할 거라고 보고 있습니다.
05:52
Imagine if we can find brainwave patterns
100
340240
2856
사람들이 그림이나 글자를 생각하면
05:55
when people think
about images or even letters,
about images or even letters,
101
343120
3440
그때의 뇌파 패턴을
알 수 있다고 생각해보세요.
알 수 있다고 생각해보세요.
05:59
like the letter A generates
a different brainwave pattern
a different brainwave pattern
102
347720
2936
예를 들어, A라는 글자가
보이는 뇌파 패턴과
보이는 뇌파 패턴과
06:02
than the letter B, and so on.
103
350680
1720
B 글자의 뇌파 패턴이 다른 거죠.
06:04
Could a computer one day
communicate for people who can't speak?
communicate for people who can't speak?
104
352960
3680
언젠가는 말 못하는 사람들을 대신해서
컴퓨터가 대화하게 되지 않을까요?
컴퓨터가 대화하게 되지 않을까요?
06:09
What if a computer
105
357640
1440
컴퓨터의 도움으로
06:11
can help us understand
the thoughts of a person in a coma?
the thoughts of a person in a coma?
106
359960
4560
뇌사 상태인 환자의 생각을
읽을 수 있게 된다면 어떨까요?
읽을 수 있게 된다면 어떨까요?
06:17
We are not there yet,
107
365840
1616
아직 그 수준까지는 아니지만
06:19
but pay close attention.
108
367480
2736
잘 지켜봐주세요.
06:22
We will be there soon.
109
370240
1696
곧 그렇게 될 겁니다.
06:23
Thank you.
110
371960
1496
고맙습니다.
06:25
(Applause)
111
373480
5632
(박수)
ABOUT THE SPEAKER
Mehdi Ordikhani-Seyedlar - NeuroscientistMehdi Ordikhani-Seyedlar is a computational neuroscientist, researching brain signals and their usage in brain-machine interfaces.
Why you should listen
Mehdi Ordikhani-Seyedlar is a research scientist interested in brain-wave patterns generated by neural activities in the brain. Since embarking on his research on neuroscience, Ordikhani-Seyedlar has been working on different brain functions such as learning, memory, pain and, more recently, visual attention in humans. He also conducted a part of his research on monkeys when he was in Dr. Miguel Nicolelis' lab at Duke University. His findings help implement more accurate brain-machine interfaces to treat people who are suffering from attention deficiency.
After receiving his Ph.D in Biomedical Engineering, Ordikhani-Seyedlar was offered a postdoctoral position by Duke University to develop algorithms to process large-scale neuronal activity and brain-machine interfaces. However, due to political complications in the United States, Ordikhani-Seyedlar -- an Iranian citizen -- changed his plan to continue his brain research outside the US for some time.
As a passionate neuroscientist and neuroengineer, Ordikhani-Seyedlar's aim is to improve brain pattern detectability in computers. This enhances the ability of brain-machine interfaces substantially to better target the defected brain function which in turn enhances the sustainability of treatment effect.
Mehdi Ordikhani-Seyedlar | Speaker | TED.com