뇌의 특수화된 시각 부위는 어릴적부터 형성된다

출처: Reading and Word Recognition research
번역: 인지심리학 매니아




뇌에는 특정 시각 영역을 담당하는 부위가 있다. 예를 들어 fusiform face area(FFA, 사진 왼쪽)는 얼굴을, left fusiform에 위치한 visual word form area(VWFA, 사진 오른쪽)는 단어에 반응한다.

이 렇게 특정화 되어있는 영역들이 어떻게 발달했을까? 이 부위의 발달은 경험과 관련이 있을까? 뇌의 특정 부위가 특히 선호하는(반응하는) 시각 자극이 있을까? (예를 들어 VWFA는 글자처럼 다른 자극보다 선명한 경계를 가지고 대비가 높은 자극에 유독 강하게 반응할까?) 이 특정 부위들은 선호하는 자극에 반응하며 훈련될까, 아니면 흥미없는 자극에 반응하지 않으며 훈련될까? Cantlon과 동료들은 이 질문에 대답하기 위해 연구를 진행했다.

이들은 아직 글을 못 읽는 다섯살 짜리 아이들을 대상으로 fMRI를 동원한 실험을 했다. 참가자들은 얼굴, 글자, 숫자, 신발을 보거나 이를 섞은 그림을 보게 된다. 사진 주변에 녹색 경계선이 나타나면 버튼을 누르는 것이 이들의 과제다. 실험 결과 두가지 재미있는 현상을 발견했다.


첫번째는 visual word form area와 관련되어 있다. 성인과 어린이 모두 이 영역이 물체보다 글자에 더 강하게 반응했다. 그러나 성인의 경우 이 영역이 숫자보다 글자에 더 강한 반응을 보이는 반면, 어린이의 경우 글자와 숫자 모두 동일하게 강한 반응을 보였다는 점이다.*

이 결과는 visual word form area가 저차원 시각자극과 경험이라는 두가지 요인에 의해 영향을 받음을 보여준다. 실험에 참가한 어린이들은 글을 읽지 못하는데도 불구하고 VWFA가 글자, 숫자에 반응을 보였다. 결국 인간의 뇌에는 상징적이고, 대비가 강한 시각적 자극에 선천적으로 반응하는 부위가 있을지 모른다. 그러나 글자에 지속적으로 훈련이 된 성인은 글자와 숫자에 대한 반응이 달랐다.

연구자들은 이 부위의 활성화 수준과 행동의 관계를 연구했다. 연구자는 어린이에게 face matching task와 letter naming task를 실시했다. 우리 기대와는 반대로, FFA는 face matching 능력과 상관이 없었고 visual word form area는 letter naming skill과 상관이 없었다.


그 대신 해당 부위의 활성화는 선호하지 않는 자극과 부적 상관이 있었다. Face matching 과제는 신발에 반응하는 FFA의 활성화 수준과 반대로 상관이 있었다. letter naming 과제는 VWFA와 반대로 상관이 있었다. 이는 얼굴이나 글자 인식능력의 발달이 해당 부위의 활성화를 증가시키는 것이 아니라, 해당 부위가 관련없는 자극을 차단하는 방식으로 발달함을 의미한다.**


*Methodological note: ROI selection, 10 strongest voxels within a sphere 10mm radius around peaks of All>scrambled.

**Note that not all nonpreferred stimuli show this inverse correlation. In the face area, there was no correlation between face skill and symbols, and in the VWFA, there is no correlation between letter naming skill and shoe activation. Perhaps these nonpreferred stimuli too far from the preferred stimulus, so no pruning is needed?



Cantlon JF, Pinel P, Dehaene S, & Pelphrey KA (2010). Cortical Representations of Symbols, Objects, and Faces Are Pruned Back during Early Childhood. Cerebral cortex (New York, N.Y. : 1991) PMID: 20457691