The Human Mirror System: A Motor Resonance Theory of Mind-Reading
Agnew, Z. K., Bhakoo, K. K., & Puri, B. K. (2007). The human mirror system: a motor resonance theory of mind-reading.
Brain research reviews, 54(2), 286-293.
전기 생리학 데이터는 원숭이 뇌에서 운동-감각 과제에 모두 반응하는 신경세포의 존재를 확인하였다. 이러한 거울신경은 목표지향적 활동의 실행과 관찰에 반응한다. 이것은 거울신경이 행위의 내적모사를 부호화하기 위한 신경기초로 구성된다고 제안한다. 본 연구에서는 인간에서 유사한 시스템의 증거를 고찰하였고 인간에서 마음이론 과정의 영향에 대하여 논의하였다. 마음이론의 다른 부분도 논의하였다. 특수형태에서 거울 활성의 증거를 설명하였다. 인간 거울시스템을 뒷받침하는 상당한 증거가 있으나 그러한 시스템을 뇌에 국지화시키는 시도가 부족하다. 앞선 증거들은 거울신경이 마음이론과 관련있다고 주장한다. 그러나 이러한 자료는 인간거울 시스템의 존재와 정확한 특성에 의지한다.
1. 어떻게 신경에서 인지가 나타날 수 있는가?
신경세포가 어떻게 뇌의 기능을 하는지 설명하는 것이 인지 신경과학의 주요 목표이다. 거울신경은 행위수행과 행위의 관찰에서 같이 반응한다. 원숭이의 전운동피질에서 처음으로 확인된 거울신경세포들은 인간의 뇌에서 같은 신경세포들을 확인하기 위하여 시도되었다. 본 연구에서는 인간의 뇌에서 거울신경의 활동 증거를 비판적으로 고찰할 것이고 인간의 행동에서 거울신경의 잠재적인 역할을 논의할 것이다.
2. 인간에서 거울활성
2.1 전기생리학적 연구들- 인간은 거울 시스템을 가지고 있나?
행위를 관찰하면서 받는 감각정보는 운동 반향에 대해서 부호화된다. 이것은 인간의 뇌로부터 EEG, MEG와 단세포 기록에 의해 설명되었다. 신경세포 수준에서 거울 활성을 보여줄 수 있는 유일한 연구는 "통각"에 대한 탐구의 형태로 제공된다. 수술경험이 있는 환자의 전대상회에서의 단일 세포 기록은 통증의 지각과 관찰 모두에서 반응하는 활성을 보여준다.
정상적인 Mu wave 활동은 행위수행과 행위관찰에 반응하여 비동기화를 경험하였다. 더 자세한 EEG는 20명의 실험자들이 손가락 움직임을 관찰하고 수행한 결과 알파파 활동이 감소되었고 운동피질과 전두엽에서 국소적으로 감소되었다. 또한 행동의 관찰은 그 움직임과 관련된 근육들이 운동 유발전위가 발생되었다는 것이 입증되었다.
어떤 물체를 조작하는 동안 정중신경의 자극은 MEG로 precentral motor cortex의 전기적인 진동을 기록했을 때 자극 이후의 리바운드 효과의 억제를 야기한다. 이런 자극 후 리바운드 효과는 단독활동 관찰에 대하여 보다 적에 억제한다. 이러한 결과는 1차 운동피질활동이 행위수행과 관찰에 반응한다는 증거로 설명된다. 이러한 연구들은 운동 시스템으로부터 유래하는 중추신경계에 인간 거울시스템이 있다는 강력한 증거를 제공한다.
2.2 fMRI와 PET연구 - 인간 거울 시스템은 어디에 있나?
그 증거는 인간 거울시스템이 inferior parietal lobe, inferior frontal gyrus, superior temporal sulcus의 활동에서 비롯된다고 제안한다. 다수의 연구들은 fMRI를 사용하였고 흥미롭게도 인간 거울 시스템은 이전의 동물연구와 상당히 중첩되는 것으로 나타났다. 원숭이에서 제안된 거울회로는 superior temporal sulcus에서 inferior
parietal lobe와 ventral premotor cortex까지의 투사를 포함한다.
<최초의 fMRI 연구>에서 활동 수행과 관찰은 왼쪽 frontal operculum(Broca's area)과 오른쪽 anterior prietal area에서 활동이 일어난다는 것을 발견하였다. 모방은 parietal operculum의 활동이 추가적으로 일어난다. 이 저자의 결과에서는 활동이 모방되었을 때 활동이 더 증가하였고 이것은 거울 시스템이 모방과 관련이 있다는 것을 의미한다.
<fMRI를 사용해서 활동 관찰과 수행을 비교한 연구(Greze et al., 2003>에서 목표-지향적 활동의 관찰 그리고 실행이 양쪽의 dorsal premotor cortex, intraparietal sulcus, superior temporal sulcus, Rt. parietal operculum(S2)에서 증가된 활동이 나타난 것을 발견하였다. 니적 물체 묘사는 개인의 경험 또는 그것과 상호작용에 의해 영향을 받는다고 제안했다. <PET연구>에서 행위 인지는 왼쪽 superior temporal sulcus와 caudal inferior frontal gyrus의 증가된 활동과 연관이 있다고 보고하였다(Rizzolatti et al., 1996a, b).
결과적으로 활동수행과 관찰에 반응하여 증가한 뇌대사량이 인간 뇌에서 거울뉴런의 결과적인 증거라고 결론지을 수 없다. 현재의 전기 생리학적 기초와 이미지 데이터에 따르면 우리는 각각의 뉴런을 추측할 수 없고 그래서 우리는 뇌 영역을 논의하는데 한계가 있다. 요약하자면, 중추와 말초신경계에 거울 시스템이 있다는 상당한 증거가 있다. 그러나 이 거울 네트워크를 국소화하기 위한 시도의 증거는 아직 부족한 점이 있고 더 많은 확인과 정의 가 필요하다.
3. 당신이 무엇을 하는지 왜 하는지 어떻게 아는가?
거울 뉼ㄴ이나 인간에서 거울뉴런과 동등한 것은 다른 이들의 의도를 이해하는 것을 포함할 것이라고 제안했다. 유일하게 인간에게 더 발달된 형태는 마음이론이라고 알려져있다. 마음이론은 2가지 개념이 있다. 1) 다른 동물은 우리 자신과는 다른 정신 상태를 가진다는 생각 그리고 2) 이들의 내부적인 상태가 어떤 것일 수도 있다고 추론할 수 있는 능력. 그런 상태는 신념, 목적, 의도 또는 정서로 나타난다. 마음이론 과정에서 거울뉴런의 역할을 평가할 수 있는 유명한 방법이 3가지 있다. 1) 마음이론과 거울활성 모두와 관련이 있는 뇌 영역을 비교함으로써 가능하다. 만약 TOM이 거울활성에 의지한다면 TOM을 포함한 영역들이 거울활동을 나타낸다고 기대할 수 있을 것이다. 2) 행동하기 전의 의도를 이해함으로써 거울 뉴런의 역할을 특정하게 이용하는 연구를 설계할 수 있다. 3) 마음이론 능력이 없거나 비정상적인 사람들의 거울뉴런 활성을 볼 수 있다.
3.1 TOM과 거울 기능과 관련된 뇌 영역
medial prefrontal cortex, posterior superior temporal sulcus, temporal poles를 포함한 네트워크는 TOM 과정이 나타난다고 여겨진다. 마음이론과 거울활성 둘 다 나타난 영역은 superior temporal sulcus, frontal gyrus의 부분들 그리고 temporoparietal junction이다. 이들은 중첩이 가능하다는 것을 설명하기 위한 예비적 비교만 제공한다. 인간대상의 상상연구는 왼쪽 inferior frontal과 오른쪽 superior parietal 피질이 행위 모방과 관찰 모두에서 반응했다고 증명하였다. 결론은, 자극이론에 따르면, 우리는 우리가 다른 사람들의 의도와 같은 내적상태를 추론할 수 있도록 관찰한 활동을 정신적으로 모방한다는 것이다.
3.2 활동의도를 이해하는 데 연관이 있는 영역들
만약 거울뉴런이 활동으로부터 의도를 추론하는 데 연관이 있다면, 거울 뉴런은 의도가 알려지지 않고 추론해야 하는 상황에서 발화할 것이다. Umilta et al., 2001는 원숭이 F5 거울뉴런이 행위가 완료되고 숨겨진 상태에도 반응하여 발화된다고 설명하였다. 그러므로 거울 시스템은 숨겨진 행위 의도의 추론과정에서도 나타나고 이것은 마음이론에서 거울 활성이 일어난다는 강력한 증거 중 하나로 제공된다. Lacoboni et al., 2005는 어떠한 상황에서의 활동은 거울활동이 일어나는 곳으로 기록되는 inferior frontal gyrus와 ventral PMC 영역의 활성이 나타난다는 것을 발견하였다. 이 연구에서는 환경적 구조의 단서로부터 활동의도에 대한 정보를 추출하는 것이 거울뉴런들의 역할이라는 증거로 설명하였다. 이 두 가지 연구들은 인간과 원숭이 뇌에서 그들의 활동을 이해하는 것이 인간 거울 시스템의 역할이라는 강력한 증거를 제공하고 있다. 다른 사람의 행동을 이해하는데 이것이 가지는 영향을 평가하기 위해서 마음이론 또는 거울 시스템이 감소된 사람들을 연구하는 것이 필요하다.
3.3 마음으론이 없는 또는 감소된 사람들의 거울 활성
자폐성과 거울 뉴런이 관련이 있다는 주장을 지지하는 구조적 증거를 제시하는 이전연구들이 있다. 최근 보고는 자폐에서 거울 활동을 보여준다고 보고된 피질영역들에서 활동이 감소되었다고 보고하였다. 이러한 결론은 인간의 거울 네트워크의 위치가 확인되는 이전의 연구들과 같은 결과이다. 요약하자면 다양한 분야의 정보는 거울 시스템이 다른 사람의 행동을 이해하기 위해 기여할 수 있다는 제안을 지지한다. 거울 시스템과 마음이론 과정을 직접적으로 겨냥하는 연구가 필요하고, 거울 시스템을 연구할 수 있는 다양한 인간대상이 있어야하며 조사되어져야 하겠다.
4. 마음이론의 다른 유형에서 거울 뉴런의 역할
다른 형태의 마음이론은 감정적 또는 공감 과정을 포함한다. 최근 연구는 특별히 공감과 행동의도 추론을 비교하였고 공감과 운동이 마음이론은 겹치지만 활동의 네트워크가 구별된다고 증명하였다. medial prefrontal cortex, temporoprietal junction, temporal poles는 공감과 행동의도 추론과정 둘 다와 연관이 있으나 우선적으로 공감은 행동의도 추론과 비교하여 감정적 과정이 동원된다. 거울뉴런 시스템의 기능장애는 사이코패스와 같은 공감 과정이 왜곡된 상태와 연관이 있을 것이다. 원숭이 기록에서 나온 증거로 얼굴 움직임에 특별하게 반응하는 거울 뉴런이 있다는 것이 입증되었다.
거울 반응은 감정 과정과 공감 모두에서 보고되었다. 모방과 감정적인 얼굴 표현의 관찰은 inferior frontal gyrus의 활동이 감소되는 같은 반응을 가져온다. 흥미롭게도, 이 영역은 ASD를 가진 아이들 한테서 비정상적인 거울 활동이 보여진다. 모방과 혐오감 표현의 관찰은 또한 insula에서 거울 같은 반응을 초래하고 이 영역의 손상은 <개인의 감정적 경험>과 <다른 사람의 감정을 평가> 모두에 영향을 줄 수 있다. 아픈 자극을 받는 사람의 사진을 보는 것과 그들이 틍증을 받는 것은 anterior cingula cortex의 증가될 활성을 가져온다. Avenanti et al. 은 TMS를 사용하여 통증을 경험하는 것과 관찰하는 것이 운동피질에서 비슷한 반응을 가져온다는 것을 밝혔다. Singer et al. 은 경험 또는/그리고 관찰된 통증자극에 반응하는 일 부 거울 효과가 있다고 설명하였다.
5. 결 론
다양한 방법에서 제공하는 강력한 증거들은 인간 거울 시스템의 존재를 지지한다 시작부터, 뇌에서 이 시스템의 정확한 위치는 현재 많은 논란이 있다. 증거들은 신체가 거울 시스템을 소유하고 있을 것이고 뇌와 말초신경계 또는 '운동 공명'을 통해 분포되어 있다고 제안한다. 이것은 신체가 외적 사건의 원인과 결과를 이해하는데 연관이 있는 외적 사건을 mirroring하는 다양한 기전을 가지고 있다고 시사한다. 논의한 세 가지 방법 모두로 부터 마음이론에서 거울 뉴런의 개입이 있다고 제안하는 상당한 양의 증거가 있다. 거울뉴런의 위치와 유형은 마음이론의 다른 유형들과 다를 것이고 이에 대한 연구가 필요하다.
윤소원 번역
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