James M Kilner, claudia Vargas, Sylvie Duval, Sarah-Jayne Blakemore & Angela Sirigu
(2004)
Motor activation prior to observation of a predicted movement
이전 연구들은 몇몇 운동 영역이 운동을 수행할 때와 관찰할 때 모두 활성화되었다는 것을 보여주었다. 여기서 우리는 인간을 대상으로 그런 운동활성이 또한 누군가의 동작을 관찰하기 이전에 발생한다는 것을 증명하였다. 이것은 곧 일어날 운동의 다른사람의 동작에 반응하는 것보다 동작을 기대할 수 있는 단순한 지식이 자신의 운동시스템을 흥분시키기에 충분하다는 것을 제시한다.
우리는 다른 사람의 동작을 관찰 할 때 우리뇌의 특정 영역은 우리가 같은 동작을 수행할 때 발생하는 것과 유사한 방식으로 활성된다. 그 '거울시스템'은 다른 사람의 동작과 의도에 대한 이해를 촉진시켜 줄 것이다. 그러나 (테니스에서 서브 리시브를 위해 기다리고 있을 때 처럼) 우리는 다른사람이 그들 자신에 대한 반응을 촉진시키기 이전에 다른 사람의 동작과 같은 예측을 필요로한다. 우리는 준비전위(RP)- 운동준비의 전기생리학적 지표-가 어떤 사람이 어떤 누군가의 동작을 관찰하려고 할 때 나타난다고 보여준다. 더 중요한 것은 곧 일어날 동작의 본질과 시작시점이 예측가능할 때 운동의 관찰 개시 이전에 준비전위가 시작된다. 이것은 일어나는 동작의 지식이 자동적으로 운동시스템을 활성시킨다는 것을 제시한다.
우리는 22명의 오른손잡이를 대상으로 대상자들이 연기자의 오른손과 채색된 물체를 보여주는 짧은 비디오 클립 시리즈를 시청할 때 EEG를 측정하였다. 연기자의 손은 시행에 따라서 자아 중심적 관점에서 또는 타인 관점에서 보여졌다. 비디오 클립 절반은 1.5초 이후 손을 움직이고 물체를 잡는다; 나머지 절반을 손을 움직이지 않고 유지한다. 각 클립의 시작에서 물체의 색깔은 손이 순차적으로 움직일 것인지 아닌지를 가리켰다. 따라서 관찰된 운동은 비디오에서 물체의 색깔로부터 전체적으로 예측 가능했다. 대상자의 과제는 비디오 클립사이에서 손의 시작자세의 차이를 찾아내는 것이다(손이 움직이지 않고 있는 동안). 예측할 수 있는 자극 이전에 음전위가 진행된다는 불확정 음전위 편차(CNV)로 알려져 있는 것처럼 우리는 예측통제 조건을 사용했다. 그 조건을 본질적으로 예측가능한 자극 변화와 관련된 운동을 관찰하는 것과 관련이 있는 진행성 음전위를 식별하게 해준다. 이 예측 통제 조건에서 대상자는 자아중심적 관점에의 연기자 오른손과 채색된 물체를 보여주는 비디오 클립시리즈를 시청했다. 1.5초 이후 물체의 색깔은 노란색에서 파란색 또는 보라색으로 변했다. 그리고 손은 그러는 동안 계속 움직이지 않고 유지되었다. 대상자는 얼마나 많은 보라색 또는 파란색 물체를 보았는지 보고하라고 했다. 마지막으로 더 많은 운동 동작 조건에서 대상자는 한 절차에서 스크린에 물체가 나타난 이후 2에서 3초 사이 같은 물체가 두 번 나타날 때 언제든지 버튼을 눌러라고 요구받았다. EEG 신호는 시행 개시 이후 1.5초에 정렬되었다. - 즉, 손이 움직이기 시작하는 나머지 시행의 절반.
결과는 자아중심적 관점으로 보여질 때 손운동 관찰의 시작 전 - 500ms에서 시작하는 것으로 유의미한(P<0.05) 음전위 변화를 나타냈다(그림 1a). 이 활성은 대상자가 오른손으로 실제 운동을 실행할 때 만들어지는 운동관련 RP의 시작과 비교해 볼 수 있다(운동관찰과 운동이 없는 관찰 조건에서 같은 손). 운동 개시와 관련있는 모든 전기생리학적 신호는 유사한 기간에서 발생했다; 관찰된(또는 움직이는) 손의 대측에 있는 감각운동 영역에 배치되어 있는 전극에서(그림 1). 관찰 관련 RP는 예측이 가능한 시행에서만 발생했다. 음전위의 진행은 어떠한 운동도 관찰되지 않는 시행에서 보다 운동이 관찰된 시행에서 유의하게 더 컸다(P<0.05, t=-0.04; 그림 1a, d, 2a). 더욱이 이런 운동관련 RP는 단순히 예측(기대감) 그 자체만 반영하는 것이 아니다. 예상 가능한 자극 변화에 선행하는 음전위의 유의한 차이를 반영한다(P<0.05, t=-2.94; 그림 1d, 2b). 예측 가능한 손 동작의 관찰 관련 RP에서 특수성은 더욱이 타인관점 또는 자아 중심적 관점 모두에서 관찰된 손의 시행에서 시행되었다. 시각적인 부분에서 연기자의 오른손의 위치가 오른쪽에서 왼쪽 시야로 그리고 자아중심적 관점에서 타인 관점으로 변화했다는 사실에도 불구하고 관찰된 운동보다 앞선 RP는 관찰된 오른손의 대측에 유지되었다(운동의 주효과 vs 운동이 없을 때 주효과 비교 F1.15=10.416, P<0.05; 그림 2c).
거울 신경에 관한 이전 연구들은 동작 재인에 사용된 자동적으로 점화되는 운동 '반향'으로 수동적인 기전의 관점으로 보는 진행중인 운동의 관찰동안 운동 활성에 중요하게 초점을 맞추었다. 우리의 결과는 그녀나 그 자신의 재인 이전의 의도를 예측하는 능력을 가진 뇌를 제공하는 다른 사람의 동작에 대한 기대 모델을 설정하는 이 시스템에 대해서 더 능동적인 역할을 제시한다. 이 가설은 원숭이가 눈가리게 뒤에 순차적으로 펼쳐지는 동작의 시작 부분만 볼 때 원숭이 전운동 영역에 있는 거울 신경이 이행된다는 최근의 결과와 일치한다. 관찰된 운동에 앞선 RP가 있다는 본 결과는 아마도 다른 사람의 동작을 준비한다는 것보다 기대하는 뇌에 더 많은 이점이 있기 때문에 곧 일어날 운동의 단편적인 지식이 어떤 사람 자신이 운동 시스템을 흥분시키기에 충분하다는 것을 제시한다.
마지막으로 본 결과는 운동 기대감에서 RP의 기능적 의의를 확장 해준다. 어떤 운동도 관찰자에 의해서 계획되지 않고 어떤 실제 운동도 보여지지 않을 때 나타나게 되는 이 신호는 운동 예측과 이전에 생각했던 것으로 운동 준비와 신경학적 상관을 가지는 것으로 나타난다.
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