엔트로피 뇌: 환각제 약물 신경영상 연구에 기반한 의식 상태 이론

엔트로피는 시스템 상태에 대한 불확실성을 측정하는 데 사용되는 무차원 양이지만, 높은 엔트로피는 높은 무질서와 동의어인 물리적 특성을 암시할 수도 있습니다. 본 논문에서는 의식 상태와 이에 연관된 신경다이내믹스 맥락에서 엔트로피를 적용하며, 특히 환각 상태에 초점을 맞춥니다. 환각 상태는 현대의 성인 인간 정상 각성 의식보다 이전에 존재했던 원시적이거나 기본적인 의식 상태의 전형으로 간주됩니다. 고전적 환각제인 실로시빈을 이용한 신경영상 데이터를 바탕으로, "기본 상태"의 정의적 특징은 시간에 따라 형성되고 분해되는 기능적 연결 패턴의 레퍼토리 등 뇌 기능의 특정 측면에서 엔트로피가 증가한다는 점이라고 주장합니다. 실제로 환각 상태에서는 정상 각성 의식보다 더 많은 연결 패턴 레퍼토리가 존재하기 때문에, 이는 기본 상태가 "임계성"—질서와 무질서 사이 전이 구간의 "임계" 지점에 위치하며 멱법칙 스케일링 같은 현상이 나타나는 특성—을 나타낼 수 있음을 시사합니다. 더 나아가 기본 상태가 임계적이라면, 정상 각성 의식에서는 엔트로피가 억제되어 뇌가 임계점 바로 아래에서 기능한다는 의미가 됩니다. 이 엔트로피 억제는 정상 각성 의식에 제약된 특성과 현실 검증 및 자기 인식을 포함한 관련된 메타인지 기능을 부여한다고 주장합니다. 또한 기본 상태로 진입하는 것은 정상적으로 고도로 조직화된 기본 모드 네트워크(DMN) 내 활동의 붕괴와 DMN과 일반적으로 밀접하게 연결된 내측 측두엽 사이의 결합 해제에 의존한다고 제안합니다. 이러한 가설은 렘(REM) 수면 및 초기 정신병 같은 다른 후보 기본 상태에서 뇌 활동과 관련 인지를 조사하고 이를 정상 각성 의식 및 마취 상태 같은 비기본 상태와 비교함으로써 검증할 수 있습니다.