감각 ≫ 시각 ≫ 구조, 감각

뇌로 본다 : 개안수술, 프라카시 프로젝트. Neuro-graphic

뇌로 보는 세상 : Gestalt 형태인식의 원리
- Perceptual Grouping and Binding
- 공통적인 착시가 있고 : 얼굴 착시
- 개별적인 착시가 있다 : 파검 드레스 논쟁
- 100만 화소로 레티나
- 평면에서 입체


심봉사는 눈을 뜨자마자 딸의 얼굴을 보았을까?

   이재운  |  webmaster@morningtimes.net
고전소설 <심청전>에서 심봉사가 눈을 뜨는 순간 해피엔딩이 되고 만다. 과연 그럴까?
그 시절 이야기꾼들은 시각장애인들도 어느 순간 활연히 눈을 뜰 수 있다고 믿었다.
여기 눈을 뜬 심봉사가 이후 어떤 과정을 겪게 될지 조사한 보고서가 있다. 물론 눈을 뜨게 된 이유는 덮어두자. 왜 눈이 안 보이는지도 모르던 시절이니 개안 수술이 뭔지도 모를 테니...
보는 것도 두뇌요, 듣는 것도 두뇌다. 두뇌가 듣지 않으면 눈을 떠도 안보이고, 두뇌가 듣지 않으면 귀가 열려도 보이지 않는다. 즉 눈만으로 보는 것이아니요, 귀만으로 듣는 것이 아니다. 이 시각, 청각 신호를 재처리하는 두뇌가 없이는 아무 의미가 없다. 그러므로 두뇌가 완성되는, 즉 두뇌 파티션(영역분할)을 마치는 12세까지 시각 청각 정보가 입력이 되지 않은 사람은 이런 정보를 해석할 뇌세포를 갖지 않는다.
심리학자라는 사람이 나와 시각장애자 시절에는 나름대로 행복했지만 시각을 회복한 후 그 행복감이 떨어져 자살했다는 황당한 설명을 보고는 뭘 알아도 제대로 알아야 한다는 원칙을 다시 한번 생각하게 되었다.
여기 두뇌가 보고, 두뇌가 듣는다는 증거가 살아 있는 이야기를 읽어보자. 비극적인 예가 있다.

* 아래는 신경인지심리학자 R. L. Gregory가 쓴 라는 논문을 요약하고 설명을 덧붙인 글이다.
영국의 신경인지심리학자 R. L. Gregory박사는 개안수술을 한 S.B(학술적으로는 환자 본명 대신 이니셜로 표기한다)라는 성인남자의 사례 연구를 하였다. S.B는 태어날 때부터 시각장애인이었다. 이런 경우 시각 정보를 처리할 신경세포가 뇌에 존재하지 않는다고 한다. 그는 1958년 12월 9일에 왼쪽, 1959년 1월 1일에는 오른쪽 눈의 각막이식 수술을 하였다. 논문에 보면 1906년생으로 나온다. 그러니까 52년만에 왼쪽눈, 53년만에 오른쪽눈을 개안한 것이다.

S.B는 시각장애인이지만 매우 활동적이고 지적인 사람이었다. 그는 시각장애인이었을 때 자신이 얼마나 독립적이었는지에 대해 자랑스럽게 생각했다. 그는 자전거를 타는 다른 친구의 어깨를 손으로 잡고 같이 긴 자전거 여행을 나서기도 했다. 그는 또한 열심히 정원을 가꾸었다. 수술 후 붕대를 풀자 의사의 목소리가 나는 방향으로 얼굴을 돌렸다.  그러나 그는 의사를 보면서도 의사 선생님이 어디 계시냐고 물었다.
눈을 통해 들어온 시각 정보를 처리할 줄 아는 신경세포가 그의 두뇌에는 존재하지 않은 것이다. S.B에게는 의사의 얼굴이 망막에 비치기는 했다. 하지만 그의 두뇌는 53년만에 들어온 이 신기한 시각 정보를 의사로 인식하지는 못했다. 시각중추, 즉 후두엽에는 시각 정보를 처리할 시각중추가 거의 없었다. 그러므로 그는 보기는 보되 아무것도 인지하지 못하는 상태였다. 이전까지 그는 의사를 알아보기 위해서 음성, 냄새 등의 감각을 이용했을 뿐이다. Gregory 박사가 S.B를 처음 만났을 때의 인상은 정상인 같아 보였다.  그러나 잠시 후 곧 다른 점이 발견되었다. 그는 주변의 사물을 돌아보려고 시선을 돌리거나 하지를 않았다. 그는 무엇에 놀라거나 하는 것을 아주 싫어했다.  시각장애자로 53년을 살아오는 동안 그는 고개를 돌려 대상을 바라보는 대신 귀를 기울였을 뿐이었다. 수술 후 며칠이 지나면서 대상을 인식하기 시작했으나 일반인과는 달랐다.  그는 높은 병실에 있으면서 창문에서 자신이 발을 내밀면 그 발이 땅에 닿을 수 있다고 생각했다. S.B는 그 동안 사물을 만져보면서 인식을 했기 때문에 만지지 않은 거리를 추정하기가 힘들었던 것이다. 즉 그의 두뇌는 왼쪽눈과 오른쪽눈을 통해 들어온 시각정보를 이용하여 거리를 재는 기술을 갖고 있지 못했다. S.B는 점자에서 촉각으로 배운 영어의 대문자는 잘 읽었다. 그러나 점자에서 배우지 않은 영어 소문자를 읽는 것을 힘들어 했다.
한 예로 S.B는 Gregory 박사와 면담하던 중에 근처에 있던 “Everybody’s”란 잡지의 제목을 읽었다. 그러나 이름과 함께 나온 두 개의 큰 음악가 사진에 대해서는 언급을 하지 못했다. 그래서 어떻게 이 잡지의 이름을 알았냐고 물어보니 처음의 두 글자 EV가 대문자라서 그것을 보고 추측을 했다고 대답했다. 즉 그는 비록 개안 수술을 했지만 과거 경험에 근거하여 똑똑하게 추측했을 뿐이었다. 개안 후에 그린 그림에서도 이러한 점이 발견되었다. 아래 사진을 보면 S.B가 영국에 살면서 평소 타고 다니는 이층버스를 어떻게 그렸는지를 알 수 있다. 개안 수술 직후, 6개월후, 1년 후에 같은 버스를 그려보도록 했다. 영국의 이층 버스는 엔진 부분이 운전석 앞으로 튀어나와 있다. 그러나 S.B는 시각장애인이었을 때 지팡이로 만져 본 부분을 중요하게 그렸다. 수술 후 버스의 앞부분을 시각적으로는 보았겠지만 그것을 그려내지는 못했다.
그는 빨강, 흰색, 검은색을 기억한다고 했으며, 개안 수술 후 이 세 가지 색은 금방 알아보았다. 그러나 노랑색은 알아보기 힘들어 했기 때문에 노란 글씨에 대해서는 잘 안보인다고 불평했다. 그는 녹색이나 푸른색 같은 밝은 색을 좋아했다. 그러나 수술 전에 생각했던 것처럼 세상의 색깔이 산뜻하지 않다고 여겼으며 주변의 페인트 색이 바래거나 흠집이 있는 것에 대해 정서적으로 힘들어 했다. 즉 단순한 색만 인식하고 복잡한 중간 색채는 그는 인식하지 못한 것이다. S.B는 점차 우울증에 빠지고 밤에도 불을 안 켜고 지내기도 했다.  느닷없이 얻은 시각정보가 그에게 결코 도움이 되지 못한 것이다.
S.B는 개안 수술 후 만 2년이 채 못 된 1960년 8월 2일에 우울증으로 사망하였다.
이 시각장애인에게 개안수술을 시켜 준 것은 전혀 다른 세상에 무방비 상태로 던진 것이나 다름없다. 그는 선천적인 시각장애인이었기 때문에 시각을 제외한 다른 감각으로 세상에 적응하며 잘 살아왔다. 그런데 어느 날 그에게는 너무나 낯선 시각의 세상으로 끌려 나간 것이다. 모든 감각 중에서 시각이 가장 강렬하다. 하지만 누구도 그에게 시각의 단계별로 가르쳐 주려 하지 않았다. 당시에는 눈과 두뇌가 연결되어 있다는 사실을 인지하는 사람이 없었다. 그는 어린아이처럼 처음부터 시각을 이용하는 법을 따로 배웠어야 했다. 사람들이 그렇게 가르쳤어야 했다. 하지만 누구도 가르치지 않았다. 결국 그는 시각 세상에 적응하지 못한 채 청각과 촉각의 세상을 마치 고향처럼 그리워하다가 죽었다.

새로운 지식이나 세계를 가르칠 때는 배려가 우선이다. 우리나라에서도 12세 미만 시각, 청각 장애인들에게 시술을 해서 시각, 청각 회복을 돕고 있다. 개안 수술을 하든 인공달팽이관을 달든 천천히 적응할 수 있도록 이끌어줘야지 '수술 끝!' 하고 퇴원시켜 버리면 안된다.
이제 짐작이 갈 것이다. 심봉사는 눈을 뜬 직후 심청이를 알아보고 "내 딸 심청아!" 하지 못했다. 심청이가 누군지 알아보지 못했을 뿐만 아니라 남자와 여자도 구분하지 못하고, 사람과 개도 구분하지 못하고, 하늘과 땅도 구분하지 못했다. 그가 본 것은 뿌연 빛 뿐이었다.

시력을 잃었다 오랜 시간후 회복하면 우울증이 오기 쉽다
만지면 알 수 있는 것을 보고서는 도저히 ... "이제 만져본 것이니까 볼 수 있어요"
맹인이었을 때는 지팡이를 집고 자신있게 동내를 활보 했으나
차량이 있어도 ... 지팡이 ... 귀로 멈춘 것을 확인하고 ...
두려워 ... 안내인이 대동하고도 ...

신경과학계의 통념을 깬 개안(開眼)수술

의학약학  양병찬 (2015-10-26 09:20)
지금까지 의학계와 신경과학계의 통설은 다음과 같았다: "생애 초기의 특정시기를 실명 상태로 지내면, 나중에 개안수술을 받아도 시력을 회복할 수 없다. 왜냐하면 뇌가 시각세계를 해석하는 방법을 학습할 기회를 놓쳤기 때문이다." 하지만 과연 그럴까?


이미지 출처: 위키피디아

스물두 살의 마노지 야자브가 인도 북부 고라크푸르의 쉼터를 방문하는 동안 책을 읽고 있다. 태어나자마자 두 눈을 실명한 그는, 무려 18년 뒤인 2011년 백내장 수술을 받은 후 시력을 회복하기 위해 뇌훈련을 받기 시작했다.

한 의사가 백내장에 걸린 수정체를 들어내고 합성렌즈를 넣어줬다. 며칠 후 눈의 붕대를 제거하자 야다브의 눈앞에는 환한 세상이 펼쳐졌고, 형체를 알 수 없는 사물들이 어른거렸다. 야다브는 사람과 물체를 구별할 수 없었고, 사물의 시작과 끝을 알 수 없었다. 그도 그럴 것이 18년 동안 단 한 번도 시신경으로부터 정보를 입력받아 본 적이 없는 뇌(腦)가, 홍수처럼 쏟아져 들어오는 시각자극(visual stimuli)을 감당할 수 없었던 것이다. 그러나 그 후 몇 달 동안, 야다브의 뇌는 눈에서 받아들인 신호를 해석하는 법을 익혀 갔다. 그러면서 희미하고 혼란스러웠던 세상은 점차 형체를 갖춰가기 시작했다.

인도는 세계에서 가장 많은 어린이 실명환자를 보유한 나라다. 36만 ~ 120만 명으로 추산되는 환자 중 대다수가 시골에 사는 관계로, 가난과 빈약한 의료인프라로 이중고(二重苦)를 겪고 있다. 환자의 40%는 예방 및 치료가 가능한 질환(선천성 백내장, 각막손상, 눈감염) 때문에 시력을 잃은 것으로 추정된다.
파완 신하라는 신경과학자의 주도로 2004년 시작된 프라카시 프로젝트는, 가난한 어린이 실명환자들에게 시력을 되찾아주기 위한 인도주의 운동으로 출발했다. 하지만 거기에는 과학적 목표도 포함되어 있었다. 당시 MIT에 재직 중이던 신하는, 새로 시력을 얻은 어린이들을 대상으로 의학계의 해묵은 의문을 해결하고 싶었다. 그것은 바로 '뇌가 시각을 어떻게 학습하는가?'라는 문제였다. 처음에 미 국립보건원(NIH)으로부터 연구비를 지원받아 시작된 프라카시 프로젝트는 이제 신경과학계에서 태풍의 눈으로 부상했다. 지난 몇 년 동안 의사들은 "생애 초기의 특정 시기 동안 실명 상태로 지낼 경우, 나중에 개안수술을 받더라도 시력을 영영 회복할 수 없다"고 생각해 왔다. 왜냐하면 뇌가 시각세계를 해석하는 방법을 학습할 기회를 놓쳤기 때문이다. 그러나 프라카시 프로젝트는 야다브와 같은 사례를 통해 그런 통념을 깨버렸다.
"나는 일 년 반 만에 모든 사물을 확실히 알아볼 수 있게 되었다"라고 야다브는 말했다. 작고 야윈 체격의 야다브는 공손하고 부드러운 음성으로 말하는 동안, 똘망똘망한 눈동자를 연신 이리저리 굴렸다. 그것은 안진(nystagmus)이라는 증상으로, 선천성 실명의 후유증이었다. 그러나 백내장이 치료되었으므로 시력에는 문제가 없었다. "이제 나는 붐비는 시장에서 자전거를 탈 수도 있어요"라고 그는 말했다.
"프라카시 프로젝트는 '실명한 지 오래 된 환자들에게도 가소성(plasticity)과 복구(recovery)의 여지는 얼마든지 있다'는 사실을 아름답게 증명했다"고 이탈리아 트렌토 대학교의 올리비에르 콜리뇬 박사(신경과학)는 말했다. "그러나 나중에 되찾은 시력이 건강하게 태어난 사람의 시력과 똑같은지는 아직 분명치 않다. 좀 더 많은 데이터가 필요하다"라고 그는 덧붙였다.
프라카시 프로젝트로 인해 신경과학 교과서를 다시 써야 할 판이다. 프로젝트의 성과가 뚜렷해짐에 따라, 프로젝트의 리더들은 일련의 후속연구에 착수했다. 그중에는 '착시에 대한 반응을 검사하는 간단한 실험'에서부터 '뇌가 시각정보에 반응하여 재구성되는 과정을 (fMRI를 이용하여) 분석하는 연구'에 이르기까지 다양한 것들이 포함되어 있다. 시력을 되찾은 환자들이 시각정보를 처리하는 동안, 과학자들은 '선천적인 시각요인'과 '후천적인 시각요인'을 찾아내려고 노력하고 있다.
안과학 교재에는 "선천성 실명 환자를 10년 이후에 치료하는 것은 어렵다"고 씌어 있다. 1981년 노벨 생리의학상을 수상한 토르스튼 위즐과 데이비드 허블은 고양이와 원숭이를 이용한 일련의 실험을 통해, "뇌가 출생 직후 결정적 기간(critical period)에 시각신호를 박탈당하면, 영원히 시각을 상실하게 된다"고 결론 내렸다. 윤리적 문제 때문에 인간을 대상으로 한 실험은 실시하지 못했지만, 과학자들은 인간의 결정적 기간을 6~8세까지라고 가정했다.
시로프 박사도 처음에는 이 가정에 입각하여, 여덟 살 이상 된 환자들을 집으로 돌려보냈었다. 그러나 신하는 관련 문헌을 뒤지다가 수십 년 전 발표된 논문 두 편을 찾아냈다. 거기에는 "태어날 때부터 시력을 잃은 성인들이 백내장 수술을 받은 후 약간의 시력을 되찾았다"고 적혀 있었다. 신하는 2002년과 2003년 인도 전역을 돌아다니며 실명 환자들의 증세와 원인을 조사했다. 그러던 중 백내장 수술을 하고 나서 시력을 일부 되찾은 성인 네 명을 만났다. 실태조사 후 확신을 얻은 신하는 파라카시 프로젝트를 조직하고, 시로프 박사를 설득하여 어린이들의 시력을 되찾아주는 작업에 본격적으로 뛰어들었다.
프로젝트에 소속된 연구진(안과 전문의와 보건의료인들)은 농촌 마을에 간이검사소를 설치하고, '백내장 수술이 가능한 환자'와 '비수술 치료(안경, 안약, 내복약)가 가능한 환자'를 가려냈다. 연구진에 의하면, 현재까지 백내장 수술을 받은 어린이들은 약 500명, 비수술 치료를 받은 어린이들은 1,400여 명이라고 한다.

2. 인간은 빈 서판(blank slate)으로 태어나지 않는다
연구진은 시력을 되찾은 어린이들 중에서 출생 직후 실명한 환자 150명을 선별하여, 의학계의 해묵은 의문을 해결하기 위한 연구에 착수했다. 최근 실시한 연구 결과, 특정 시각기능의 경우 선험적인(경험이 필수적인 것은 아닌) 것으로 드러났다. 즉, 뇌는 시각세계의 일부를 특정한 방식으로 해석하도록 프로그램되어 있는 것으로 나타났는데, 이는 고전적 착시실험에서 밝혀진 내용이다.
착시(visual illusion)란 우리가 특정 이미지를 사실과 다르게 인식하는 것을 말한다. 일부 신경과학자들은 착시를 '뇌신경의 선천적 배선(innate wiring) 때문'이라고 생각하고 있으며, 다른 신경과학자들은 착시를 '학습의 산물'이라고 생각하고 있다. 지금까지 이 논쟁을 해결하기는 매우 까다로웠다. 논쟁을 해결하려면 (시각경험이 없는) 갓난아기들을 대상으로 실험을 해야 하는데, 갓난아기들은 시각경험을 보고할 수 없을 뿐 아니라, 실험을 위해 갓난아기들의 시각경험을 박탈하는 것은 비윤리적이기 때문이다. 그러나 파라카시 프로젝트를 통해 시력을 되찾은 어린이, 청소년, 성인들이 배출되면서 상황이 달라졌다. 왜냐하면 그들은 출생 직후 실명했기 때문에, 시각적인 측면에서 갓난아기와 똑같기 때문이다.
2010년과 2011년, 신하가 이끄는 연구진은 백내장 수술을 받으려고 대기하고 있는 어린이 9명을 연구대상으로 선택했다. 연구진은 수술이 끝난 후 눈의 붕대를 제거한 환자들에게 폰조 착시(Ponzo illusion) 문제를 보여줬다. 폰조 착시는 1세기 전에 발견된 것으로, 사다리꼴 모양으로 기울어진 두 변 사이에 같은 길이의 수평 선분 두 개를 위아래로 배치하면, 위의 선분이 더 길어 보이는 현상을 말한다. 폰조 착시가 일어나는 이유는, 뇌가 2D 이미지를 3D 이미지로 해석하여, 위의 선분이 아래의 선분보다 멀리 있는 것으로 착각하기 때문이라고 한다.
만약 폰조 착시가 학습의 결과라면, 9명의 어린이들은 착시를 일으키지 않았을 것이다. 그런데 놀랍게도 9명의 어린이들은 모두 착시를 일으켰다. 이는 폰조 착시가 선험적 현상이라는 것을 의미한다. 한편 9명의 어린이들은 뮐러-라이어 착시(Müller-Lyer illusion) 문제에서도 착시를 일으킨 것으로 나타났다. "우리의 연구결과는, 폰초 착시와 뮐러-라이어 착시가 '학습(경험)의 산물'이 아니라 '선험적'이라는 것을 의미한다. 우리의 뇌는 특정 이미지에 특정한 방식으로 반응하도록 프로그래밍되어 있는 것 같다"라고 신하 박사는 말했다.

3. 경험과 학습을 통한 시각회복은 얼마나 가능한가?
프라카시 프로젝트의 환자들의 시력이 수술받은 후 몇 달 만에 현저히 회복된 것은 뇌의 사전배선(prewiring)에 힘입은 바 크다고 볼 수 있다. 그러나 시각획득(visual acquisition) 과정에서 좀 더 중요한 역할을 하는 쪽은 '선험'보다는 '경험'과 '학습'인 것 같다. 유아뿐만 아니라 성인의 뇌도 구조와 기능이 변화할 수 있음을 입증하는 연구결과가 속속 발표되고 있기 때문이다. 예컨대, 액션 비디오게임을 정기적으로 즐기는 성인들은 특정 시각작업(예: 약병에 깨알같이 적힌 글씨 읽기, 군중 속을 헤쳐나가며 여러 명의 친구들을 추적하기)을 능숙하게 수행할 수 있는 것으로 밝혀진 바 있다.
(1) 프라카시 환자들에게 중요한 것은 3D 공간에 대한 심상구축이었다. "공간심상(spatial imagery)은 우리의 생활에 매우 중요하다. 내가 당신에게 '부엌에 뭐가 있는지 생각해 보라'고 말하면, 당신은 부엌의 모습을 머릿속에 떠올릴 것이다"라고 프라카시 프로젝트의 멤버인 타판 간디는 말했다. 이처럼 공간심상은 일상생활에 매우 중요하지만, 맹인들은 공간심상을 구축하는 데 익숙하지 않다. 연구진이 프라카시 환자들을 대상으로 테스트해 본 결과, 수술 전에는 공간심상 능력이 부족했지만 수술 직후 향상되기 시작한 것으로 나타났다. "뇌가 공간심상을 구축하려면 시각이 꼭 필요하다. 뇌가 공간심상을 구축하는 능력에 대해서는 '결정적 시기'가 아예 없거나 매우 늦은 것으로 보인다"라고 간디는 말했다. 간디와 동료들은 이상의 연구결과를 《Psychological Science》 2014년 3월 12일호에 발표했다(http://pss.sagepub.com/content/25/3/693).
(2) '인간의 얼굴'과 '얼굴 비슷한 사물'을 구별하는 능력에서도 비슷한 적응효과가 확인되었다. 파라카시 환자들은 수술 직후에 이 둘을 구별하지 못했지만, 몇 주가 지나자 '얼굴'과 '얼굴 비슷한 것'을 구별할 뿐만 아니라 다른 사람들의 얼굴들도 구별하기 시작하는 것으로 밝혀졌다. 이는 '사람의 얼굴을 알아보는 능력은 선천적'이라는 기존의 통념과 배치된다. 또한 파라카시 환자들은 촉각과 시각을 신속하게 연관시키는 것으로 밝혀졌다. 즉, 그들은 눈을 떴을 때, 눈가리개를 했을 때 만져봤던 물건들을 먼발치에서 보고도 알아맞힐 수 있었다.
(3) 그러나 가소성에는 한계가 있었다. 콜리뇬이 이끄는 연구진이 캐나다에서 실시한 연구에 의하면, "선천성 백내장 환자로 태어나 한 살 이전에 교정수술을 받은 사람들은 20여 년이 지난 후에도 시력이 완전히 회복되지 않았으며, 3D 지각력과 운동탐지능력도 미약했다"고 한다. 연구진에 의하면 연구대상자들의 뇌는 배선상태가 달라져, 시각피질이 정상인들과 달리 청각신호까지도 처리하는 것으로 나타났다고 한다.
"주목할 것은, 출생 후 불과 수 주 ~ 수 개월 동안 실명상태로 지내더라도 시각피질이 청각에 반응하도록 처리하도록 재조직되며, 그 여파가 매우 오랫동안 지속된다는 것이다"라고 콜리뇬은 말했다. "그런데 프라카시 환자들의 경우 실명상태가 수년 동안 지속되었으므로, 시각피질이 재조직되었을 가능성이 높다. 이는 완전한 시력회복에 방해가 될 수 있다. 즉, 그들의 뇌에는 과거에 실명했던 흔적이 남아 있는데, 이 때문에 정상시력을 갖고 태어난 사람과 똑같은 시력을 갖게 되기가 어렵다는 것이다"라고 그는 덧붙였다.
(4) 신하 박사의 연구결과에서도 이런 문제점들이 확인되었다. 파라카시 환자들은 정상인들만 한 시력(acuity)을 회복하지 못한 것으로 나타난 것이다. "수술받은 어린이들을 오랫동안 관찰해 보니, 시력이 정상으로 회복되지 않은 것으로 나타났다. 이는 시력형성의 '결정적 기간'이 8세 이전에 종료된다는 것을 시사한다. 참고로, 현재까지 수술받은 어린이들 중에서 가장 나이가 어린 사람은 여덟살이었다"라고 그는 말했다. 야다브의 경험은 전형적인 사례라고 할 수 있다. 그는 현재 안경을 끼고 신문의 헤드라인을 읽을 수 있지만, 수술 후 4년이 지나도록 신문과 책의 작은 글씨를 읽는 데는 애로사항이 있다고 한다.
(5) 대비감도(contrast sensitivity)의 경우에도 '결정적 시기'가 일찌감치 종료되는 것으로 보인다. (대비감도란 대조, 음영, 패턴을 구분하는 능력으로, 매우 기본적인 시각기능 중 하나다.) 신하 박사가 연구한 바에 의하면, "프라카시 어린이들에게 4개의 패턴(집, 사각형, 사과, 원)을 보여주고, 크기와 대비도(contrast)를 변화시키며 패턴을 알아맞춰 보라고 하니, 수술 수 몇 개월 동안 대비감도가 현저히 향상되었음에도 불구하고 정상수준으로 회복되지는 않았다"고 한다. 즉, 어린이들은 대비도가 매우 높은 경우에 한하여, 매우 제한된 크기의 패턴을 인식하는 데 머물렀다는 것이다.
"다양한 연구결과들을 종합해 보면, 시각을 구성하는 요소에는 여러 가지(예: 시력, 대비감도)가 있으며, 각 요소 별로 '결정적 시기'가 다른 것으로 보인다. '시각을 회복할 수 있는가 없는가'는 매우 복잡한 문제다"라고 신하 박사의 연구실에서 박사후과정을 밟고 있는 아미 칼리아는 말했다. 그러나 이스라엘 텔아비브 대학교 우리 폴랏 박사(신경과학)의 생각은 다르다. 그에 의하면, '결정적 시기'가 종료되는 것은 아니며, 단지 회복속도가 느릴 뿐이라고 한다.
2004년 폴랏 박사가 이끄는 연구진은, 훈련을 통해 약시(amblyopia)를 치료할 수 있음을  세계 최초로 입증했다. 선천성 약시환자는 어린 시절에 시각피질의 정상적 발달이 저해된다. 그리하여 시력과 대비도가 저하되는 것은 물론 양안시binocular vision가 손상되는데, 이렇게 약화된 시각은 열 살이 지나면 회복할 수 없다는 것이 지금까지의 정설이었다. 폴랏 박사는 약시 환자들을 가버패치(Gabor Patch: 크기와 대비도가 변하는 흐릿한 흑백패턴)로 훈련시킨 결과, 1개월 만에 시력과 대비감도를 향상시키는 데 성공했다.
이스라엘 히브루 대학교의 아미르 아메디 박사(신경과학)도 훈련의 중요성을 인정하지만, (맹인들이 외출할 때 의존하는) 촉각과 청각을 병행하는 것이 좋다고 생각하고 있다. 그가 연구한 바에 의하면, 맹인들은 청각이나 촉각신호를 해석할 때 (정상인들이 시각신호를 해석하는 데 사용하는) 시각피질의 일부에 의존한다고 한다. 예컨대, 맹인들은 점자를 읽을 때, 정상인들이 독서에 사용하는 뇌영역을 사용한다는 것이다. 파라카시 프로젝트는 2016년 기숙학교를 오픈하여, 신체활동과 다감각경험(multisensory experience)을 통해 백내장 수술을 받은 어린이들의 재활과 교육에 힘쓸 예정이다.
4. 시각회복이 시각피질에 미치는 영향
프라카시 프로젝트를 주도하는 과학자들의 궁극적 목표는 '시각회복이 시각피질에 미치는 영향'을 알아내는 것이다. 그들은 수술받은 어린이들의 뇌에서 일어나는 변화를 fMRI로 분석하기 시작했다.
수술 전후 2일에 환자의 시각피질을 촬영해 비교한 결과, 시각피질의 다양한 부분들이 동시다발적으로 활성화되는 것으로 나타났다. 그러나 그로부터 2개월이 지나자, fMRI 영상이 바뀌기 시작했다. 시각피질의 여러 부분들이 각각 다르게 활성화되는 것으로 나타난 것이다. 이는 시각피질에서 분업(division of labor)이 일어나기 시작했다는 것을 의미한다. 예컨대 환자에게 사람의 얼굴사진을 보여주니, 정상인의 뇌에서 얼굴에 반응하는 부분이 활성화되는 것으로 나타났다.
사람의 얼굴을 알아보기 시작한 프라카시 환자의 시각피질을 fMRI로 촬영한 영상. 그들의 뇌는 정상인들이 얼굴인식에 사용하는 것과 똑같은 부분을 이용하는 법을 점차 배워가는 것으로 나타났다.
아베디 박사는 이 분석결과를 의미있게 받아들이고 있다. "시각피질이 난생 처음으로 시각정보를 받아들일 때는 임무를 제대로 수행할 수 없다. 사물을 보든 인간을 보든, 그들에게는 아무런 의미도 없다. 그러나 시간이 지남에 따라 뇌는 학습을 통해 사물, 형태, 얼굴을 분간하게 된다. 왜냐하면 시각피질의 여러 부분들이 전문화되어, 제각기 맡은 바 역할을 수행하기 때문이다"라고 그는 말했다.
그러나 정작 신하 자신은 환자들의 뇌에서 그런 커다란 변화가 일어나기까지 기대하지 않는다. "시각을 잃은 지 한참 지난 후에 현저하고 신속한 변화가 일어났다는 것만도 놀라운 일이다." 또한 그는 프로젝트가 이룩한 결과가 과대평가받는 것도 원하지 않는다. "나는 오래 전에 실명한 환자들이 시각을 되찾지 못할까 봐 걱정이 태산이었다." 그는 프라카시 프로젝트가 야다브와 같은 청년 수백 명에게 광명을 찾아줌으로써, 시각신경과학 분야에 새로운 가능성을 제시했다는 것만으로도 큰 의미가 있다고 생각하고 있다.