글 : 인지심리 매니아


지난 19일 아침, 필자는 ‘마음과 뇌' 컨퍼런스에 참석하기 위해 마로니에 공원에서 고등과학원으로 가는 버스를 탔다. 


이번 컨퍼런스에서는 다양한 분야의 전문가들이 ‘마음과 뇌'라는 주제를 놓고 강연을 했다. 그 중 흥미로운 내용들을 독자들과 공유하기 위해 글로 적어 봤다(발표 내용을 완벽히 이해하지 못해서 글에 오류가 있더라도 이해해 주길 바란다).




고등과학원 '마음과 뇌' 컨퍼런스. 사진 : 인지심리 매니아



첫 시간은 카이스트의 Christopher D. Fiorillo 교수가 발표를 진행했다. 그는 연구자들이 뉴런을 연구할 때 어떤 관점을 가져야 하는지, 또 뇌가 세상을 어떤 방식으로 이해하는지 설명하고자 했다.


기존 물리학이나 심리학은 대상을 연구할 때 대상에게 주어지는 input이나 output을 관찰했다(심리학에서는 스키너가 대표적일 것이다). 하지만 발표자는 뉴런을 관찰 ‘대상(object)’로 취급하는 극단적인 입장을 지양하고자 했다. 대신 뉴런을 인간과 같은 ‘관찰자(observer)’로 보는 관점도 필요하다고 주장한다. 정보를 수동적으로 받아들이고 전달하는 대상이 아닌 주체적 정보처리자로 보자는 것이다. 


따라서 뉴런을 연구하는 방식도 바뀌어야 한다. 뉴런이 단순한 물체가 아니라면 물리학 실험 같은 기존 연구 방식은 적절치 않을 것이다. 대신, 인간이 타인의 마음을 이해하는 것과 동일한 방식으로 뉴런을 연구해야 할 것이다. 발표자는 마음 이론(Theory of mind, 인간이 타인의 마음을 이해하는 방식에 관한 이론)이 인간 뿐만 아니라 뉴런 연구에도 적용되어야 한다고 주장했다.


또, 발표자는 뇌라는 물리적 구조물이 어떻게 다른 물리적 구조물(예, 세상)을 이해할 수 있는지 설명했다. 뇌는 환경으로부터 정보(확률)를 얻고 이를 통해 예측, 추론을 하며, 이런 정보처리 방식은 베이지안적이라는 것이 그의 생각이다. 


더불어 그는 인간의 뇌를 구성하는 뉴런이 각각의 관찰자 역할을 담당하며, 결국 뇌는 수많은 관찰자가 정보를 포착, 공유하는 과정을 통해 최적의 의사 결정을 수행하는 시스템이라고 설명했다.




점심 식사 후 재개된 오후 강연은 컬럼비아 대학의 Hakwan Lau 교수가 발표를 맡았다. 발표자는 인간의 메타 인지(metacognition)의 불완전성, 메타 인지의 영역특수성에 관한 자신의 견해를 설명하고자 했다. 


그가 인용한 한 연구에서, 연구자들은 시각 또는 단어 기억 과제를 낸 다음, 참가자들의 메타인지를 측정해서 d’(신호탐지이론을 참고할 것)을 계산했다. 분석 결과 시각과 기억 점수 간 상관이 발견되었다. 이는 메타인지가 영역 일반적임음을 증명해주는 듯 하다. 하지만, 뇌영상 결과는 두 과제에서 다른 부위가  활성화 되었음을 보여주었다. 그는 이 결과를 통해 각기 다른 유형의 메타 인지가 존재할 수 있음을 주장했다.


다양한 종류의 메타 인지가 존재한다는 사실은 필자에게 다소 혼란스러웠다. 바우마에스터는 의지력이나 통제력이 단일한 resource에 기반하며 영역 일반적이라고 주장했다. 또 우리는 주의력이 영역 일반적이라는 연구 결과들도 알고 있다. 따라서 이런 사실들을 메타 인지에도 자연스럽게 유추하기 쉽다. 하지만 실상은 그렇게 단순하지 않았던 셈이다.




마지막 발표자인 옥스포드 대학의 Neil Levy 교수는 강연을 통해 ‘자유의지'를 부정하는 결정론적 관점을 반박하고 인간의 자율성을 강조하고자 했다.


최근 인간의 자유 의지가 뇌의 발화에 따른 현상일 뿐이며, 우리 행동은 스스로 통제할 수 있는 것이 아니라는 주장이 조명을 받고 있다. 그러나 발표자는 이를 반박하는 연구 자료를 통해 자유 의지가 위협받지 않는다고 주장한다. 자유 의지에 심각한 의문을 제기했던 리벳(Libet)의 연구를 예로 들어보자. 리벳은 Readiness potential(RP)이 행동을 취하려는 의도보다 먼저 일어난다는 점을 들어 인간의 자유 의지를 의심한다. 그러나 RP는 행동이 일어나지 않을 때 관찰되기도 한다. 최근 연구 결과에 의하면 RP는 무선적으로 발생하기도 하며, RP가 의지 또는 예상된 행동과 상관 관계가 없다는 결과도 있다.


결국 행동에 대한 자발적 의도를 지각하기 전에 뇌의 발화가 선행했다는 사실만으로 자유 의지를 부정하기에는 한계가 있다는 것이다. 발표자는 신경과학연구가 인간의 자유 의지를 부정하게 될 것이라는 우려를 벗을 필요가 있다고 설명했다.


영국식 액센트에 유독 약한 필자의 영어 실력 때문에 발표 내용을 모두 이해할 수 없었던 점이 아쉬웠다. 하지만 ‘자유의지’에 대한 회의적인 견해를 잠시 내려놓을 수 있는 좋은 시간이었다.






npr에서 종교와 뇌의 관련성을 각 부위별로 설명했네요.

기사 중에는 다른 사람에 대해 생각하는 것만으로도 그 사람의 신체적 반응을 불러일으킨다는 내용도 있습니다.
실험 결과에 의심이 가는 건 사실이지만, 읽어볼 만 하다고 생각합니다.

http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=110997741
 


출처: Addiction inbox

번역: 인지심리 매니아


최근 플로리다의 Scripps 연구소가 National Institute on Drug Abuse (NIDA)의 재정지원을 받아 한 연구가 Nature Neuroscience에 게재되었다.  이 논문은 특정 단백질(MeCP2, 뇌의 신경세포가 성장하기 위해 필요한 물질이다)을 만드는 유전자를 연구했다. 이 유전자는 Rett 증후군같은 뇌 손상과 관련이 있는 것으로 알려져 있다.


연구자들은 코카인이 쥐의 뇌에서 이 조절단백질의 수치를 증가시킨다는 사실을 발견했다. Prozac으로 알려져 있는 fluoxetine의 경우도 위와 같은 결과를 가져오는데, 이 경우 세로토닌 체계가 관련된다. 연구자인 Paul Kenny는 "이런 증가가 행동적 측면에서도 유의미한 변화를 가져오는지 알고 싶었다"고 말했다. 연구 결과는 이 가정을 지지했다. 뇌에서 MeCP2 수치가 증가하면, 쥐가 코카인을 섭취하고자 하는 동기 역시 증가했다. 연구자들이 바이러스를 통해 MeCP2의 발현을 방해하자, 코카인에 대한 관심이 줄어들었다.


이는 MeCP2가 코카인 중독에 특정역할을 담당한다는 첫 번째 증거이다. 연구자들은 이번 년도 여름에 Nature를 통해 MiRNA-212 - 유전자 조절에 관여하는 RNA. - 이 반대 효과를 가져온다는 사실을 발표했었다(즉, 코카인에 대한 관심을 줄인다). MeCP2와 MiRNA-212의 균형이 "강박적인 코카인 중독 또는 자제의 원인을 설명해 줄 수 있을지 모른다."고 논문은 결론짓고 있다. 하지만 두 물질간 균형이 어떻게 이루어지는지 알 길이 없다.


규 제 피드백의 순환에 대한 강력한 증거는 MeCP2가 MiRNA-212의 발현을 막는 반면, 그 반대도 가능하다는 것이다. "우리는 아직 무엇이 두 물질에 영향을 미치는지 알지 못한다."고 Kenny는 말했다. "이제 우리는 환경적 영향이나 유전적, 후성학적 요인들을 연구해보고자 한다."(MeCP2에 대해서 자세히 알고 싶다면 이 post를 참고하기 바란다)


NIDA director Nora Volkow said in an NIH press release that the work on MeCP2 “exposed an important effect of cocaine at the molecular level that could prove key to understanding compulsive drug taking.”


Reference


Im, H., Hollander, J., Bali, P., & Kenny, P. (2010). MeCP2 controls BDNF expression and cocaine intake through homeostatic interactions with microRNA-212 Nature Neuroscience DOI: 10.1038/nn.2615

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출처: Brain Post

번역: 인지심리 매니아


신경과학 주제를 주로 다루는 Nature Reviews Neuroscience는 최근 10주년을 맞이하여 지난 10년 동안 가장 많이 인용된 논문을 소개했다. 이 방법을 통해 각 년도별로 어떤 논문이 가장 뜨거운 관심을 받았는지 알 수 있었다. 2009년에 가장 많이 인용되었던 논문은 Dr. A.D. Craig의 논문인 “How do you feel—now? The anterior insula and human awareness”이었다.


Dr. Craig의 논문은 섬엽(insula)으로 알려진 부위의 관한 지식들을 소개했다. 이 부위는 전대상이랑(anterior cingulate gurys, ACC) 가까이 위치하고 있는 숨은 층이다. 전대상이랑은 정서 처리를 담당하는 부위로서 최근 많은 관심을 받고 있다. 섬엽과 전대상이랑은 여러 뇌 기능과 관련하여 서로 연결되어 있는 것으로 알려져 있다.



섬엽은 그 동안 gut이나 신체 감각을 담당하는 부위로 알려져 있었다. 최근 새로운 영상학, 해부학 연구는 섬엽의 새로운 기능을 추가로 발견했다.
  • 내부감각(sensing state of gut, heart, pain etc)
  • 신체 움직임
  • Self-recognition
  • 발성이나 음악
  • 정서 지각
  • 위험, 불확실성이나 예상
  • 움직임의 시각, 청각적 자각
  • 시간 지각
  • 주의
  • 지각적 의사결정
  • 인지적 통제나 수행 모니터링

논문은 새로 밝혀진 섬엽의 기능들을 입증한 논문들을 요약하고 있다. 저자는 새로 밝혀진 이 역할이 제임스-랑게 설(James-Lang) 을 지지한다고 주장한다. 이 이론은 19세기 윌리엄 제임스와 칼 랑게에 의해 독자적으로 발전한 정서 이론이다. 이들은 정서의 경험이 신경시스템의 변화에 우선하는 것이 아니라 뒤따르는 것이라고 주장했다. 따라서 1.곰을 본 후 2.공포를 느끼고 3. 심장이 뛰는 것이 아니라 1.곰을 본 후 2.심장이 뛰고 3.공포를 느낀다는 것이다.


섬엽과 관련한 연구 결과들은 아이오와 대학의 안토니오 다마지오가 주장한 "somatic marker 이론"과도 일맥상통한다. 다마지오는 의사 결정이 소마틱/정서적 과정에 의해 편향된다고 주장했다. 소마틱/정서적 처리는 ventromedial prefrontal cortext에서 일어난다고 가정하고 있다.


또한 연구들은 섬엽에 손상이 가져오는 임상적 장애도 밝혀냈다. 섬엽과 관련한 장애는 다음과 같다.
  • 자폐증
  • ADHD
  • 니코틴 의존을 포함한 중독
  • 거식증
  • 우울증
  • 통증 장애
  • 알츠하이머

개인적으로 10주년 논문과 함께 2009년 섬엽 관련 연구를 개관한 논문을 같이 추천한다.



Reference


Craig AD (2009). How do you feel--now? The anterior insula and human awareness. Nature reviews. Neuroscience, 10 (1), 59-70 PMID: 19096369

Luo L, Rodriguez E, Jerbi K, Lachaux JP, Martinerie J, Corbetta M, Shulman GL, Piomelli D, Turrigiano GG, Nelson SB, Joëls M, de Kloet ER, Holsboer F, Amodio DM, Frith CD, Block ML, Zecca L, Hong JS, Dantzer R, Kelley KW, & Bud Craig AD (2010). Ten years of Nature Reviews Neuroscience: insights from the highly cited. Nature reviews. Neuroscience, 11 (10), 718-26 PMID: 20852655

 


출처: Neuroskeptic

번역: 인지심리 매니아




fMRI 스캔만으로 당신의 나이를 알 수 있다


당신은 얼마나 성숙한 사람인가? 만약 5분 동안의 뇌스캔을 통해 당신의 뇌연령을 알 수 있다면 할 의향이 있는가? 이제는 실현가능한 이야기다. Science 저녈에 실린 Prediction of Individual Brain Maturity Using fMRI.이라는 논문에서 이 문제를 연구했다.
이 연구는 support vector machine(SVM)이라는 방법을 잘 활용한 예에 속할 것이다. 이 방법은 내가 예전에 올렸던 "the brain scan to diagnose autism"이라는 제목의 글에서 소개한 바 있다.


이번 연구는 어린이, 청소년, 성인의 뇌영상 자료와 실제 연령이 input data가 되었다. SVM은 이 자료를 통해 참가자의 나이와 뇌의 복잡한 파라미터간 관계에서 패턴을 찾아내게 된다.


이 실험은 resting state(휴지기) functional connectivity fMRI를 통해 측정을 했다. 이 방법은 fMRI 통 속에서 참가자가 누워 있는 동안(쉬고 있는, 즉 휴지기) 뇌의 다른 부위가 동시에 활성화되거나 비활성화되는 정도를 알아본다. 만약 두 부위 간 강한 연결이 있다면 우리는 '그 두 부위가 서로 의사소통을 하고 있다'라고 추측할 수 있다. 물론 필연적으로 그런 것은 아니지만 말이다.


이 방법은 잘 먹힌 것 같다.

SVM 은 resting state scan을 통해서 7세에서 30세까지로 구성된 참가자 238명의 나이를  거의 완벽하게 예측했다. 이 그래프는 실제 나이와 예측한 나이(연구자들은 이 종속변수를 fcMI라고 부른다)를 비교한 결과다. 굉장히 강한 상관관계가 있음을 알 수 있다. R square=0.55


연구자들은 다른 데이터도 살펴보기로 했다. 하나는 휴지기를 측정한 데이터지만 그다지 약하지 않은 파워(테슬라라고 한다)에서 실시했다(1.5T VS 3.0T). 다른 하나는 원래 휴지기를 측정할 목적이 아니었지만 우연히 휴지기 자료가 포함된 데이터였다(n=186). 이 자료들이 실험으로부터 얻어낸 자료와 다름에도 불구하고 SVM은 연령을 꽤 잘 예측했다. r square가 0.5를 상회했다.


*



연구의 함의


이 연구가 어떤 값어치가 있을까? 글세, 좋은 질문이다. 어찌 보면 대답이 너무 간단할 있다. 뭐, 친구들의 뇌를 검사해봐서, 너의 뇌연령을 12세 정도 된다고 설명해 주는 데 쓰일 수 있을 것이다.


하 지만, 가만히 생각해보면 이것이 결국 아무것도 말해주지 않음을 알 수 있다. 우리는 이미 친구들의 뇌연령을 알고 있다. 우리는 그 친구의 나이를 알고 있기 때문이다. 당신의 뇌연령은 당신의 나이와 같다. 위 실험의 데이터는 일부 참가자가 자신의 나이보다 훨씬 성숙한 뇌연령을 가진 경우가 있을지 궁금증을 유발한다. 하지만 이 가정은 사실이 아닐수도 있다. 그러니 우리는 잠자고 지켜봐야 할 것이다.


이 연구가 뇌에 대한 이해에 어떤 도움을 줄 수 있을까? SVM은 복잡한 데이터에서 비선형적 상관관계를 찾아내는 강력한 수학도구다. 하지만 단순히 데이터에 SVM을 적용한다고 해서 우리가 거기서 무언가를 얻을 수 있다는 것은 아니다. SVM은 어디까지나 기계 학습 알고리즘이다. 이 알고리즘에 의해 데이터를 분석한 결과를 그냥 받아들이는 것은 '이해 없는 과학'이 될 위험성을 안고 있다. 나는 지난 포스트에서 이 문제에 대해 언급한 적이 있다.


사 실 이 연구자들은 이 문제에 대해 잘 알고 있었고, 실험 결과는 꽤 깔끔한 편이었다. 그들은 인간이 나이를 먹어감에 따라, 뇌의 넓은 영역에서의 기능적 연결은 강해지는 반면, 좁은 영역에서 뇌 부위간 상호작용은 약해지는 것을 발견했다. 따라서 이런 지역적 disconnection은 노화를 예측하는 신뢰성 있는 지표가 되는 것이다.

위 사진을 보면 알 수 있다. long connection은 점점 강해지고(오렌지색) short connection은 점점 약해지고 있다(녹색). 이는 뇌 전체에 걸쳐서 관찰할 수 있는 현상이다.


뭐라고 비유해야 할까. 마치 어릴적에는 옆집 사는 친구와 같이 놀다가, 커서는 수천 마일 떨어진 곳에 사는 사람과 인터넷으로 대화를 하면서도 정작 이웃과는 한마디도 안 하는 그런 상황에 비유한다면 맞을까?



Link: Also blogged about here.

Dosenbach NU, Nardos B, Cohen AL, Fair DA, Power JD, Church JA, Nelson SM, Wig GS, Vogel AC, Lessov-Schlaggar CN, Barnes KA, Dubis JW, Feczko E, Coalson RS, Pruett JR Jr, Barch DM, Petersen SE, & Schlaggar BL (2010). Prediction of individual brain maturity using fMRI. Science (New York, N.Y.), 329 (5997), 1358-61 PMID: 20829489

 

출처: Visual Linguist

번역: 인지심리 매니아


나는 최근 '뇌손상이 연재만화의 결말부분을 이해하는 데 미치는 영향'을 연구한 논문을 소개했었다. 오늘은 뇌손상이 연재만화의 각 부분들을 순서적으로 배열하는 데 미치는 영향을 알아보고자 한다.


참가자들은 순서가 섞여있는 연재만화를 올바른 순서대로 분류하는 과제를 부여받았다. 연 구자들은 뇌손상 부위가 각각 다른 환자들 간의 능력을 비교하고자 하였다. 참가자들은 6개의 그림으로 구성된 연재만화를 말로 설명하는 과제도 부여받았다(하나는 복잡한 문법을 통한 설명, 하나는 간단한 문법을 사용한 설명이 요구된다).



좌반구 손상, 특히 베르니케 실어증(Wernicke’s aphasics) 환자의 경우 언어로 만화를 설명해야 하는 두 가지 경우를 모두 힘들어 했다.


우반구를 다친 환자의 경우 연재만화의 그림 순서를 재배열하는 것은 어려워했지만, 말로 스토리를 설명하는 것은 잘 했다. 브로카 실어증(Broca’s aphasics)의 경우 반대의 결과를 보여줬다. 말로는 설명을 잘 못 했지만, 연재만화의 그림 순서는 제대로 배열했던 것이다.


브로카 실어증은 위계적인 구조화, 특히 문법에 취약한 것으로 알려져 있다. 이들은 대화할 때 뜻은 알고 있지만 단어의 조합을 통해 문장을 만들어 내는 것을 어려워한다. 베르니케 실어증은 반대의 경우를 알려져 있다. 이들의 문법실력은 손상되지 않았지만 의미를 알아내는 데 어려움을 겪는다. 이 환자들은 말은 유창하게 잘 하지만, 앞뒤 의미가 맞지 않는 말들을 구사하게 된다.


이 결과는 양 반구가 언어적, 시각적 이야기 구조의 이해에 전혀 다른 방식으로 관여함을 보여준다. 우반구는 언어보다 시각적 재구성에 관여하는 듯 보이며, 좌반구는 언어적 재구성에 관여하는 것으로 보인다.


그 러나 이 실험에도 지적할 점은 있다. 이 실험은 환자들의 언어 능력 중 어떤 측면을 다룬 것인지 불분명하다. 뇌손상은 언어 이해의 어떤 측면을 손상시켰을까? 이야기(Narrative)? 의미(Semantics/Meaning)? 이 둘은 동일하지 않으며, 위 실험이 둘 중 어떤 개념과 연결된는지 알기 힘들다. 또 뇌의 특정 부분이 손상되었을 때 언어의 어떤ㄴ 측면이 손상되는지도 확실하지 않다. 어떤 경우에는 뇌 손상이 Narrative에 영향을 미칠수도 있지만, 다른 경우에는 의미에 영향을 미칠 수도 있다.


따라서, 위 실험이 이해의 측면을 구분했다는 점은 훌륭하지만, 실험설계나 이론면에서 다소 흠이 있다고 하겠다.



Huber W, & Gleber J (1982). Linguistic and nonlinguistic processing of narratives in aphasia. Brain and language, 16 (1), 1-18 PMID: 7104674

출처:
번역: 인지심리학 매니아

Skeptic 잡지의 발행인인 Michael Shermer은 최근 TED에서 한 발표를 통해 왜 사람들이 자기 기만에 빠지는지 그 이유를 설명했다. 사람들 중 몇몇은 이런 자기 기만에 특히 취약하다. 그는 이 취약성이 패턴을 인식하거나 노이즈 속에서 신호를 찾아내는 뇌의 역할과 관련되어 있다고 설명했다.

(동영상 링크)
http://www.ted.com/talks/view/id/884
Shermer는 지난 번 발표에서 이상한 믿음에 대한 설명을 한 적도 있다. 그는 또 "Why People Believe Strange Things"라는 책을 쓰기도 했다. 내가 포스팅 했던 가장 최근 발표 동영상은 특히 인상적이다. 비디오를 끝까지 보기 귀찮아할 사람을 위해, 여기 발표 내용을 요약해 놓기로 한다.

  • 뇌는 '믿음' 엔진이다: 패턴을 찾는  영장류는 연상 학습을 발전시켰다
  • 믿음은 잘못될 수 있으며 잘못된 의사결정을 낳을 수 있다.
  • 뇌의 신경회로는 잘못된 믿음을 형성하는 데 기여할 수 있다.
  • 뇌는 patternicity에 우선순위를 둔다 - 의미가 있는 신호나 의미 없는 노이즈의 경우 모두에서 의미있는 패턴을 찾고자 하는 경향성을 말한다.
  • 그러나 믿음은 일종오류(false positive)와 이종오류(false negative)의 가능성을 모두 포함하고 있다. Patternicity는 일종오류에 따르는 비용이 이종오류의 비용보다 적을 경우로 나누어 볼 수 있다
  • 뇌는 기본적으로 모든 패턴이 진실되고 중요하다고 생각한다
  • 전대상회(Anterior cingluate cortex)는 패턴인식을 담당하는 뇌 부위이다.
  • 패턴을 추구하는 경향은 통제력을 상실했다고 느낄 때 더 심해진다
  • 비정상적인 믿음이 강한 사람은 의미있는 패턴을 찾는 경향이 강하다
  • 우뇌는 패턴 처리에 더 민감하다(pattern effective)
  • 도파민은 패턴 인식을 증가시킨다.
  • 항정신병약물은 Patternicity를 감소시킨다. 정신병은 패턴을 잘못 인식하는 것이다.
  • 도파민은 신호대 잡음 비율(signal to noise ratio)를 증가시킨다
  • Facial recognition is highlighted in the brain and is a human pattern bias
  • Fusiform gurus는 얼굴 인식에 중요한 뇌 부위이다.
  • Agenticity: 특정 패턴에 의미나 고의, 주체성을 부여하는 경향을 말하며, 주로 보이지 않는 존재나 from the top down(무슨 뜻인지 몰라서 그대로 적음 - 역자 주). 외계인이나 미신, 종교적 믿음과 관련이 있다.
  • Temporal lobe를 자극하면 유체이탈을 경험할 수 있다.
  • 강한 믿음이나 기대는 패턴 인식에 영향을 미친다.

스위스의 Krummenacher 와 동료들은 도파민과 비정상적 믿음, 의미있는 자극을 탐지하는 것에 관한논문을 최근에 발표했다.

이들은 비정상적 체험을 했고 이를 믿는 집단과 회의적인 집단을 대상으로 실험을 진행했다. L-dopa를 투여한 결과 회의적인 사람들은 별 다른 반응이 없었지만 비정상적인 믿음을 가진 사람의 경우 훨씬 보수적으로 변했다. 연구자들은 비정상적인 관념화가 '중요한 개인특성의 한 차원이며 노이즈에서 신호를 찾는 연구 논문을 통해 평가를 받아야 할 것'이라고 말했다.

비정상적이거나 의심이 가는 대상을 믿는 경향은 분열형 장애로 기술된다. 나는 이것이 그 동안 주목받지 못했던 개인의 특성 중 하나라고 생각한다.


Krummenacher P, Mohr C, Haker H, & Brugger P (2010). Dopamine, paranormal belief, and the detection of meaningful stimuli. Journal of cognitive neuroscience, 22 (8), 1670-81 PMID: 19642883


출처: ScienceDaily (June 10, 2010) 

번역: 인지심리학 매니아


새로운 비침습적 기술


뇌 의 이상을 진단하고 치료하는 새로운 기술이 개발되었다. Arizona State University의 신경과학자 William "Jamie" Tyler는 반복되는 초음파로 뇌를 자극하는 비침습적(nooninvasive) 방법을 개발했다.


6월 9일 Neuron에 게재된 이 논문은 초음파가 쥐의 motor cortex에서 활동 전위(action potentials)를 자극할 뿐만 아니라 과거 침습적 방법(electrode를 뇌의 심는 방법 등)으로만 가능하던 동작 반응을 유도해 냈다고 주장한다.


종전에는 transcranial magnetic이나 deep brain stimulation, electroconvulsive shock therapy, transcranial direct current stimulation 등의 방법을 이용하여 간질이나 파킨슨, 만성 통증, coma, 근긴장이상증, 정신 이상, 우울증 등을 치료해 왔다. 그러나 이 방법들은 약점을 지니고 있다고 Tyler는 말했다. 종전 방법들은 수술이나 유전적 조작이 필요했으며, 공간 해상도도 낮은 편이었다. 예를 들어 광유전학(Optogenetics)은 신경 회로를 조작하기 위해 동물의 뇌에 유전자(다른 생물체에서 가져온)를 결합하는 방법을 사용했다.


"과학자들은 지난 80년 동안 초음파가 신경 활동에 영향을 미친다는 사실을 알고 있었다"라고 Tufail은 말했다. "이 분야의 선구자들은 침습적 방법을 사용하기 전 신경 조직에 초음파를 노출시켰다. 이 연구들은 위와 같은 처치가 전기적 자극에 반응하는 정도에 영향을 미친다는 사실을 밝혀왔다."


"하지만 우리 연구는 오직 초음파만을 사용하여 수술 없이도 활동 전위를 유발해 냈다"라고 Tufail은 설명했다.


"우리는 기존연구를 통해 초음파가 뇌조직 샘플에서 활동 전위를 유발한다는 사실을 알고 있었다"라고 Tyler는 말했다. "초음파를 피부를 통해 살아있는 동물의 뇌까지 흘려보내는 일은 꽤 어려운 일이었다"


이런 어려움에도 불구하고 연구진은 초음파가 밀리미터 단위의 공간 해상도로 뇌를 자극할 수 있음을 보여주었다. "1세기 로마의 내과의사였던 Scribonius largus는 electric torpedo fish를 두통 환자의 머리 위에 올려놓는 방법으로 통증을 치료했다. 우리 연구는 음파를 뇌 기능 조작이나 연구에 사용할 수 있는 새로운 길을 개척했으며, 뇌의 이상을 진단하는 데도 사용될 것이다"라고 Tyler는 말했다.




초음파와 인지적 기능


그와 더불어 이 연구는 뇌의 피질하부를 연구를 통해 초음파가 인지적 기능을 수정할 수도 있다는 사실을 밝혀냈다.


"우리는 초음파가 해마에서 일어나는 뇌파인 sharp-wave ripples(파형의 일종- 역자 주)에 영향을 미친다는 사실을 발견하고는 깜짝 놀랐다. 이 파형은 기억을 구성하는 동안 관찰할 수 있는 파형이다."


연 구자들은 또 초음파가 해마에서 Brain-derived neurotophic factor(BDNF. 뇌와 말초에서 발견되는 신경 친화성 인자(neurotrophic factor). 중추신경계와 말초 신경계의 일부 신경세포에 작용하는 단백질이다. BDNF는 기존의 신경 세포의 생존을 지지해주고 새로운 시경세포 및 시냅스의 분화 및 성장을 촉진시킨다. - 출처: http://blog.daum.net/hopeforgod/16148794)을 생성해낸다는 사실을 발견했다. --BDNF는 뇌의 가소성을 담당하는 역할을 맡기도 한다--   Tyler는 초음파가 활동 전위를 유발하며, 의미있는 뇌파를 유도하고, BDNF 생성에 관여한다는 사실에 비추어 인지적 기능 역시 향상될 것이라고 생각했다. 어쩌면 정신 지체나 알츠하이머 같은 질환의 치료수단으로도 활용할 수 있을 것이다.


이들의 데이터에 의하면 낮은 강도의 초음파에 반복적으로 노출된 쥐(rodent)는 건강에 아무런 이상이 없었다고 한다. "우리는 정상인 뇌를 초음파로 자극한 결과 낮은 강도의 초음파는 반복적 노출에도 불구하고 안전하다는 사실을 알아냈다"라고 Anna Yoshihiro는 말했다. Yoshihiro는 파킨슨병을 앓고 있는 원숭이를 대상으로 실험을 하고 있으며, 간질 발작을 일으키는 쥐를 초음파를 통해 치료하기도 했다.


Monica Li Tauchmann은 실험이 성공했던 때를 회상하며 이렇게 말했다. "저는 실험을 도와 주고 있었어요. 우리는 살아있는 쥐의 뇌를 초음파로 자극했습니다. 처음에는 아무 일도 일어나지 않았어요. Tyler가 초음파의 waveform parameter에 변호를 주자 쥐가 움직이기 시작했습니다. 우리는 며칠동안 실험을 계속했고 쥐는 멀쩡했어요. 아무 일도 없었다는 듯이 마취에서 깨어났습니다. 우리 모두 신기하다고 생각했습니다."


Tyler는 이 초음파를 통한 죄 조작이 여러 분야에 활용될 수 있다고 생각했다. 의학적 용도 이외에 게임이나, 엔터테인먼트, 의사 소통 분야에서도 이 장비들이 사용될 수 있을지 모른다.


"우주 여행, 휴대용 컴퓨터, 인터넷, GP -- 얼마 전만 해도 이런 일들은 과학 소설에나 나올법한 이야기였다. 이제 이런 일들이 현실화되고 있다"라고 Tyler는 말했다. "아마 다음 세대는 개인화된 컴퓨터 클라우드를 통해 정보를 다운로드 받거나 동시에 초음파를 통해 내용들을 뇌 속에 부호화할지도 모른다."


"To be honest," he adds, "we simply don't know yet how far we can push the envelope. That is why many refer to the brain as the last frontier -- we still have a lot to learn."




Journal Reference
:
  1. Yusuf Tufail, Alexei Matyushov, Nathan Baldwin, Monica L. Tauchmann, Joseph Georges, Anna Yoshihiro, Stephen I. Helms Tillery, William J. Tyler. Transcranial Pulsed Ultrasound Stimulates Intact Brain Circuits. Neuron, 2010; 66 (5): 681-694 DOI: 10.1016/j.neuron.2010.05.008



출처: BPS Research Digest
번역: 인지심리학 매니아

뇌 를 어떻게 사용하는지에 따라 뇌가 변할 수 있다는 사실은 심리학이나 신경과학에서 널리 받아들여지고 있다. 이를 보여주는 강력한 증거 중 하나가 음악가의 뇌이다. 예를 들어 현악기나 건반 연주자들은 손을 통제하는 뇌 조직이 일반인보다 많다. 그러나 아직까지도 전문적인 '가수'의 뇌가 어떻게 재조직되는지 연구한 경우는 적었다.

악기 연주와 마찬가지로 노래도 숙련된 근육 운동을 필요로 한다. 실제로 노래를 하는 동안 100개 이상이 넘는 근육이 사용된다. 그러나 악기 연주와 노래는 몇가지 차이가 있다. 우리는 건반을 누르는 손가락을 볼 수 있지만 노래를 하는 동안 근육이 움직이는 것을 볼 수는 없다.

Boris Kleber의 연구진은 성악가 10명과 21명의 학생, 18명의 일반인을 대상으로 이탈리아 아리아인 'Cara mio ben'의 6 구절을 부르게 하는 동시에 뇌 영상사진을 촬영했다.

가 장 흥미로운 점은 성악가의 경우 노래를 하는 동안 somatosensory cortex가 많이 활성화되었다는 것이다. 이 부위는 몸에서 나오는 신호를 받아들이고 처리하는 역할을 맡는다. 이 결과는 숙련된 가수가 성대 근육의 위치를 파악하는 능력이 뛰어남을 말해준다. 노래하는 동안 성대 근육을 눈으로 볼 수 없다는 점을 감안할 때, 이 부위가 활성화되는 이유를 짐작할 수 있다.







예상대로 악기 연주를 배운 사람의 경우 primary motor cortex(근육으로 명령을 보내는 역할을 한다)의 활성화가 발견되었다. 그러나 이 부위의 활성화가 가장 큰 사람은 가장 숙련된 성악가였다.













또 성악가의 dorsolateral prefrontal cortex가 활성화되는 것을 관찰할 수 있었다. 이 부위는 작업기억을 포함하고 있다. 성악가는 보통 노래하는 동시에 동작을 같이 하기 때문에 자신의 연출을 모니터링해야 할 필요가 있으며, 따라서 이런 결과가 나왔을 것이라고 연구자들은 추측했다.












노 래에 숙련된 사람은 inferior parietal cortex의 활성화도 두드러졌다. 이 부위는 소리의 운동감각의 피드백을 본인이 예상한 감각과 비교하는 역할을 한다. 또 소뇌의 활성화도 눈에 띄었다. 소뇌는 뇌의 끝에 위치해 있으며 coordination을 담당한다.






'성악가는 노래하는 동안 자신의 목소리를 일반적이지 않은 동작과 함께 내야 한다. 따라서 이런 요구에 대처하기 위해 소뇌의 활성화가 일어나는 것 같다.'라고 연구자는 말했다.
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Kleber, B., Veit, R., Birbaumer, N., Gruzelier, J., & Lotze, M. (2009). The Brain of Opera Singers: Experience-Dependent Changes in Functional Activation. Cerebral Cortex, 20 (5), 1144-1152 DOI: 10.1093/cercor/bhp177

출처: NeuroKüz

번역: 인지심리학 매니아

 



책 을 두 번째 읽을 때 내용이 이해 가는 경우가 있다. 그러나 이 경험은 다소 혼란스럽기도 하다. 책을 두 번째 읽는 동안 독자는 책의 어떤 부분이 기억나고 어떤 부분이 기억나지 않는지 확인해야 한다. 그리고, 이 두 가지 현상의 중간 단계쯤 되는 현상을 겪기도 한다. 즉, 이 부분을 읽었는지 읽지 않았는지 확실하지 않은 경우다. 아마도 당신이 낯익다고 생각하는 그 부분은 책을 첫 번째 읽었을 때 훑고 지나간 부분일 것이다. 당신은 당신의 무지를 깨닫게 되고 자신이 경험한 이 친숙함의 정체가 무엇인지 질문하게 될 것이다.


이렇게 일련의 평가들이 불일치한 경우가 바로 데자뷰 현상의 핵심이다. 이 현상은 과거에 일어나지 않았음에도 불구하고 특정 사건을 경험했다고 의식하는 경우를 말한다. Chris Moulin과 Akira O’Connor는 실험실에서 데자뷰 현상을 연구해왔으며, 최근에는 이 주관적 현상에 관한 연구동향이나 한계점을 요약한 paper를 발표하기도 했다. 이들은 데자뷰 현상에 관한 연구들을 임상적 전집(e.g. 간질이나 치매)을 대상으로 하거나 일반인들을 대상으로 한 연구로 크게 나누었다.

 


이들은 이 두 부류의 연구들이 서로 구분되며, 이 둘을 비교할 때 주의를 요한다고 설명한다. 임상적 전집을 대상으로 한 데자뷰 연구는 엄밀하게 말해서 진짜 데자뷰 연구라기보다는 치매 환자에게 나타나는déjà vecu( 보통 작화증(recollective confabulation)이라고 한다)현상이다. 이 현상은 데자뷰처럼 부적절한 친숙함을 경험하는데, 본인은 이 친숙함이 부적절하다는 인식을 반드시 하지는 않는다. 이들을 대상으로 한 연구를 일반적인 데자뷰 현상에 확장시킬 수 있을지는 의문이다.


하지만 최근 인지심리학에서 일반인을 대상으로 한 데자뷰 현상 연구를 하려는 움직임을 보이고 있다. 이런 연구들은 최면 암시를 이용하거나, 기존에 봤거나 보지 못한 그림을 보여준 후 친숙성 질문에 답하게 하는 방법을 사용한다. 이런 실험방법들을 사용한 연구는 그 수가 적어서 실험 결과를 일반적인 데자뷰 현상에 적용할 수 있을지는 의문이다.

 


 


결 국 데자뷰 현상에 관한 과학적 이론은 사실 없는 셈이다. 그런데 최근 신경과학 연구에서 데자뷰 현상을 설명할 만한 단서를 포착했다. 뇌를 직접 자극하거나 뇌 특정 부분을 절개한 사람을 대상으로 한 연구(brain lesion studies)들이 mesial temporal cortex가 데자뷰 현상과 관련이 있음을 발견한 것이다. Moulin과 O’Connor는 그렇다고 해서 mesial temporal cortex를 데자뷰 cortex라고 부를 수 있다는 뜻은 아니라고 설명한다. 데자뷰 현상 동안 뇌에서 어떤 일이 일어나는지 보다 심도 있는 이해를 위해서는 이 부위가 전체 신경 네트워크와 어떻게 상호작용하는지를 살펴야 한다. 예를 들어 저자들은 hippocampo-cortical network가 특정 자극을 재인하지 못하더라도 mesial temporal structure에서 친숙한 느낌을 받는다면 이런 현상이 일어날 수도 있다고 가정했다.

 


당 신이 책을 처음 읽은 다음 책의 몇몇 부분이 수정되었다고 가정하자. 여러분이 다시 책을 읽을 때 뇌의 나머지 부분들이 이런 문장을 읽은 기억이 없다고 말함에도 불구하고 mesial temporal regions은 여전히 이 대목이 친숙하다고 신호를 보낼 수 있다는 이야기다. 뇌의 나머지 부분에서 어떤 일들이 일어나는지, 왜 뇌가 이렇게 사람을 헷갈리게 만드는지 알기 위해선 추후 연구가 필요할 것이다.

 

 


O'Connor AR, & Moulin CJ (2010). Recognition without identification, erroneous familiarity, and déjà vu. Current psychiatry reports, 12 (3), 165-73 PMID: 20425276

출처: BPS research digest

번역: 인지심리학 Mania

 

Sunday, 8 November 2009

 

 

 

 

그 동안 양 반구의 원활한 소통이 창의성에 도움이 된다는 여러 증거가 있었다. 예를 들어 절개수술을 받은 환자(양 반구를 연결하는 nerve fibres를 절단한 환자)는 창의적인 과제에 어려움을 겪는다. Elizabeth, Shobe와 그의 동료들은 양 반구의 원활한 소통이 창의력을 증진시킨다는 증거를 얻어냈다.


연구팀은 62명의 학생들을 대상으로 “Alternative Uses Test”를 진행했다. 이 테스트는 벽돌이나 신문같은 일상 소재를 기존 방식에서 벗어나 새로운 방식으로 사용하는 경우를 상상하는 테스트이다.


연구자들이 주목한 참가자들의 특징은 주로 사용하는 손이었다. 기존 연구들은 한 쪽 손을 많이 사용하는 – 소위 strong handers" – 사람들은 양손잡이보다 창의성이 떨어진다고 설명했다.


이 창의성 테스트를 시행한 후, 참가자들의 절반은 30초동안 눈을 좌우로 움직이는 안구운동을 했다. 이 운동은 양 반구간의 소통을 원활하게 할 것이라고 연구자들은 가정했다. 나머지 참가자들은 통제 집단으로 정면을 30초 동안 응시하게끔 했다.


놀랍게도 두번째 창의성 테스트에서 안구운동을 실시한 strong-hander들의 창의 점수가 향상되었다(i.e. 다른 사람이 제시하지 못한 사용방법을 생각해 냈다). 정면을 응시했던 집단에서는 창의력 점수에 변화가 없었다.


전 반적으로 양손잡이는 strong-hander보다 창의력 점수가 좋았다. 이 결과는 양손잡이가 양 반구간 연결이 원활하고 따라서 더 창의적이라는 결과를 보여준다. 하지만 양손잡이의 경우 안구운동의 효과가 나타나지 않았다. 이는 양손잡이가 이미 양 반구간 소통이 최적 상태이기 때문에 안구운동으로 추가적인 효과를 볼 수 없었기 때문으로 보인다. 결국 strong-hander가 안구운동을 함으로써 양손잡이만큼 창의력이 높아질 수 있는 셈이다.


연구자들은 또 strong-hander가 안구운동을 할 경우 그 효과가 9분 정도 지속된다는 사실을 알아냈다. 하지만 창의력 과제를 수행하는 경우 그 효과는 3~6분 정도 까지 지속되었다.


이 실험의 결과는 비범하게 창의적인 사람의 경우에는 해당되지 않을 뿐더러, 30초의 안구운동이 평범한 사람을 예술가나 시인, 과학자, 철학자, 배우, 조각가로 만들지 않는다고 연구자들은 말했다. 하지만 안구운동은 확실히 strong-hander들의 창의력(적어도 집안에 있는 집기를 사용하는 방법에 있어서는)을 일시적으로 증가시킨다. 이 새로운 논문은 안구운동이 strong-hander의 기억력을 향상시킨다는 2008년 논문을 보충한다.


_________________________________
Shobe ER, Ross NM, & Fleck JI (2009). Influence of handedness and bilateral eye movements on creativity. Brain and cognition, 71 (3), 204-14 PMID: 19800726

 

http://bps-research-digest.blogspot.com/search/label/Cognition



출처: CBC News

번역: 인지심리학 매니아


빠른 의사결정은 당신의 뇌가 광대역인지 일반 전화선인지에 따라 달라진다는 연구 결과가 나왔다.


국제적으로 조직된 연구진이 화요일 Proceedings of the National Academy of Sciences에 실린 논문을 통해 의사결정의 유연성이 뇌의 구조에 의해 결정된다는 사실을 발표했다.

'As you get older, the bandwidth gets slower and slower.'— Scott Brown
빠른 의사결정은 오류를 범하기 쉬운 반면 심사숙고는 속도가 느리지만 정확하다고 호주 연구팀인 Scott Brown(associate professor at the University of Newcastle's cognition laboratory)은 말했다.

이런 속도-정확성 간 trade-off는 사람들이 두 가지 의사결정 방법을 때에 따라 적절히 스위칭할 수 있음을 의미한다. 그러나 이런 인지적 유연성이 어떤 신경학적 근거에서 비롯되는지는 알려진 바가 없었다.



Broadband or dial-up?


영 국, 독일, 네덜란드의 연구진으로 이루어진 이 연구팀은 의사결정의 유연성을 설명해줄 뇌 기제를 찾았다. 그들은 뇌의 피질과 기저핵(basal ganglia)의 선조(striatum)를 연결하는 뉴런의 두께가 인지적 유연성을 설명한다는 사실을 알아냈다. 마치 광대역이나 일반 전화망을 사용하는 경우와 유사하다고 생각하면 될 것 같다.

"단순한 물리적 측정만으로 인간의 행동을 예측할 수 있다는 게 놀랍습니다"라고 그는 말했다. 브라운은 개인마다 뇌의 연결망 두께가 왜 다른지는 아직 밝혀내지 못했다고 덧붙였다. "아마 뇌를 사용하지 않으면 퇴화되는 원리와 같을 겁니다".

또 그들은 이 뇌 속의 연결망이 노화와 함께 얇아진다는 사실도 알아냈다. "당신이 나이를 먹을 수록 광대역망이 점점 느려지는 것과 같습니다"라고 그는 말했다.


MRI scans measure fibre thickness


실험을 위해 참가자들은 MRI 스캔을 받았고 연구자들은 피질과 선조를 연결하는 'fibres'의 두께를 측정했다.

브라운은 이 기술이 회백질을 관통하는 미세한 신경섬유까지 추적할 수 있고, 섬유의 숫자와 두께까지 알아낼 수 있다고 설명했다.

이 측정은 참가자가 의사결정을 하고 있지 않을 때 진행되었다. 참가자들은 또 즉각적인 의사결정 또는 심사숙고하는 의사결정을 해야하는 과제를 부여받았다.

연구팀은 뇌 부위간 두꺼운 연결망이 빠른-심사숙고하는 의사결정간 스위칭을 가능하게 한다는 사실을 알아냈다.

이 연구가 9명의 참가자만을 대상으로 했기 때문에, 연구자들은 기존 연구(MRI 스캔을 포함하는)를 통해 이 발견을 다시 검증했다.


'Train the brain'


브라운은 자신들의 연구가 노화에 따른 인지적 퇴화를 도울 수 있다고 말한다.

"노화를 겪는 단계에서 사람은 느려진게 됩니다. 우리가 이 느려짐을 이해할 수 있다면 효과를 분리해서 볼 수 있게 되고 무슨 일이 일어나는지 이해할 수 있습니다."

기존 견해는 노인들이 느리고 신중한 이유는 그들이 스스로 그렇게 행동하기 때문이라고 설명했다. 그러나 이 연구는 노인들의 의사결정이 뇌 연결이 얇아지면서 느리고 신중하게 변할 수 밖에 없다고 설명한다.

브라운은 노인들이 빠른 의사결정을 할 수는 없는지 연구를 진행중이다.


출처: Scepticon

번역: 인지심리학 매니아



지난 번 글에 서는 술이 의사결정에 미치는 영향을 다뤘다. 오늘은 술이 사회에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 첫번째로 다룰 논문에서는 청소년의 음주가 인지적 기능에 미치는 영향과 남녀 차이에 대해 알아보고자 한다. 두번째로 술집의 수가 폭력에 미치는 영향을 알아보고자 한다.




어린 학생들이 술을 마시면 머리가 나빠진다


첫번째 논문인 "Initiating moderate to heavy alcohol use predicts changes in neuropsychological functioning for adolescent girls and boys"은 76명의 청소년 코호트 집단을 조사했다(연령은 대략 12-14세 정도였다). 참가자들은 술의 노출 정도에 따라 표집되었다. 각 개인들을 3년간 조사하고 설문지와 일련의 테스트를 통해 그들의 음주 습관이 인지 기능에 어떤 영향을 미쳤는지 알아봤다.


예상대로 술을 많이 마신 청소년들은 테스트 성적이 좋지 않았다. 한가지 흥미로운 사실은 술이 미치는 영향에 남녀차가 있었다는 것이다.


Take the test Here


12개월 동안 많은 양의 알콜을 섭취한 여성 참가자들은 시공간 기능이 통제집단에 비해 저조했다. 시공간 능력의 측정은 Rey-Osterrieth Complex Figure test(그림 참조)를 사용했다. 이 과제는 참가자들에게 특정 그림을 보여준 뒤 30분 정도 경과 후 기억에 의존해서 조금 전 본 그림을 다시 그리게 한다.


이런 기능 손상은 12개월이나 그 이상 음주를 했을 경우 나타나며, 많은 양의 알콜을 섭취할 수록 상태가 더 나빠진다. 이는 전집에서 나타나는 일반적인 추세이다.


반면 남자는 주의력 테스트에서 낮은 점수를 받았다. 이 테스트를 통해 부인은 자신의 남편이 청소년기에 술을 얼마나 마셨는지 알 수 있을 것 같다. 주의의 지속을 측정하기 위해 Digit Vigilance Test가 사용되었다. 이 간단한 테스트에서는 일련의 숫자들이 빨강이나 파란색으로 제시된다.(한 페이지 당 한가지 색깔로 제시된다). 참가자는 화면에서 6이나 9를 찾아야 한다.


과제 수행에 걸린 시간과 오답의 횟수를 통해 주의가 얼마나 지속되었는지 알 수 있고 통제집단과 비교도 할 수 있다.


이 실험의 설계상 문제나 피험자수가 한정되어 있다는 점이다. 이 연구는 총 76명의 청소년을 조사했는데 그 중 29명이 여자였다. 이 집단은 다시 음주집단과 통제집단으로 나뉘어졌다. 따라서 참가자수가 너무 적다는 문제가 있지만 기존 연구에서 밝혀낸 술의 부정적 영향과 일맥상통하는 결과를 얻었다. 이 연구와 유사한 결과를 얻은 연구는 많으며, 어린 시절 많은 양의 술을 마시면 특정 기능에 손상을 입을 수 있음을 보여준다. 이 연구 결과를 받아들이는 것은 전적으로 본인의 문제이다.




술먹고 일어나는 폭력은 편의점도 책임이 있다



두번째 논문William PridemoreTony Grubesic가 the annual meeting of the American Association for the Advancement of Science in San Diego에서 발표했다.  “Alcohol outlets and community levels of interpersonal violence: Spatial density, type of outlet, and seriousness of assault”이라는 제목의 이 논문은 한 공동체에서 술을 얻을 수 있는 장소의 수가 폭력과 관련되어 있다고 주장했다.


사실 우리 모두 이 정도 사실은 알고 있다. 그러나 우리의 직관을 지지하는 실제 데이터가 있다면 훨씬 실감 날 것이다. 이 연구는 폭력을 단순 폭력과 aggravated assault로 나누고 술을 파는 곳을 바(bar), 레스토랑, off-premise(술을 팔지만 그 자리에서 마시지는 못하는 곳. 수퍼마켓 등)로 나누었다.


술집이 많으면 폭력이 많다는 사실은 전혀 놀라운 사실이 아니다. 내가 예상하지 못한 결과는 off-premise 상점에서 파는 술마저 폭력과 상관이 있다는 사실이다. 이 연구는 이런 가게들이 전체 폭력의 25-30%를 차지하고 있다는 사실이다. bar 또는 레스토랑이 각각 폭력의 10%를 설명하는 것을 감안해도 영향력이 크다는 것을 알 수 있다.


이런 차이가 나는 이유는 off-premise가 사람들을 즉석에서 모이게 할 수 있다는 점, 장소의 특성상 사람들이 공동체의 규범이 적용되지 않는 장소라고 생각한다는 점 때문이다(지저분한 장소라면 더더욱 심하다). 사람들은 이런 장소에서 도덕심을 져버리기 쉽고, 술이 평소 억제하던 본능을 분출시킨다는 점에서 폭력이 일어나기 쉬운 것이다.


위 내용들은 인간의 의사결정이 항상 우리를 위해 이루어지는 것은 아님을 보여준다. 만약 한 지역 내 술을 파는 장소의 수를 제한하거나 서로 모여있는 것을 금지시킨다면 이 문제가 해결될까? 아니면 위 논문에서 얻은 결과를 활용해서 술을 파는 장소를 효율적으로 재배치하면 폭력이 감소할까? 멋진 폭포를 만들거나 아름다운 음악을 틀어놓으면 괜찮을까?




Squeglia, L., Spadoni, A., Infante, M., Myers, M., & Tapert, S. (2009). Initiating moderate to heavy alcohol use predicts changes in neuropsychological functioning for adolescent girls and boys. Psychology of Addictive Behaviors, 23 (4), 715-722 DOI: 10.1037/a0016516


 
 

출처: Cognition & the Arts

번역: 인지심리 매니아


위에 추상화 2점을 관찰해보자. 오른쪽 그림은 마르셀 뒤샹의 '계단을 내려오는 누드 No.2'이다. 왼쪽은 몬드리안의 '회색나무'다. 어떤 그림이 훨씬 운동감 있는가?


Chai-Youn Kim과 Randolph blake의 연구에 의하면, 대부분의 관찰자는 뒤샹의 그림이 더 운동감 있다고 말할 것이다. 뒤샹의 위 그림은 그가 처음 시도했던 운동감을 표현하는 기법이 적용되었다. 그림 속 인물의 여러 이미지 - 각 이미지는 시간별 인물의 위치를 묘사하고 있다 - 가 한장의 그림에 겹쳐져 있다. 마치 다중노출로 촬영한 사진과 같다고 할 수 있다. 연속적인 이미지들을 통해 화가가 한 사건을 시간의 흐름에 따라 묘사했음을 알 수 있다.


Étienne Jules Marey, 'Chronographic Study of a Man Pole Vaulting' (1890) albumin print.


첫 번째 실험에서 연구자들은 추상화를 두 집단으로 분류했다. 한 집단은 뒤샹의 기법처럼 겹쳐진 이미지(superimposed images)를 사용한 그림들이었다. 다른 집단은 회색 나무처럼 superimposing image는 사용하지 않아서 운동감이 없는 그림들이었다. 참가자들은 각 그림이 얼마나 운동감 있는지 평가했다. 그 결과 참가자들은 운동감을 표현하는 기법을 사용한 그림이 더 운동감 있다고 평가했다. 이 결과는 평소 추상화에 조예가 있는 사람이건 문외한이건 동일했다. 하지만 이 두 집단을 비교한 결과 추상화에 조예가 있는 사람이 그렇지 않은 사람보다 운동감을 더 강하게 느꼈다.




두 번째 실험에서는 fMRI를 사용하여 그림을 보는 동안 뇌에서 어떤 일이 일어나는지 관찰했다. 추상화에 조예가 있는 사람과 문외한에게 운동감이 묘사된 그림과 그렇지 않은 그림을 보여주는 동시에 fMRI를 통해 스캐닝을 했다. 운동감이 묘사된 그림은 움직임의 지각을 담당하는 MT+ (middle temporal 영역과 medial superior temporal (MST)영역을 모두 지칭하는 뜻 같다 - 역자 주)영역의 활성화를 증가시켰다. 하지만 이 효과는 추상화에 조예가 있는 사람에 한했다. 문외한의 경우, 운동감을 묘사한 그림이나 그렇지 않은 그림 모두 MT+의 활성화 수준에서 차이가 없었다.


결 국 대부분 뒤샹의 그림이 몬드리안의 그림보다 운동감 있다고 인정하겠지만, 평가자의 신경 수준은 추상화에 대한 친숙도와 관련있는 듯 하다. 왜 이런 결과가 나왔는지 이유는 모르겠지만, 아무튼 이 연구는 현대 미술 박물관을 찾는 사람들의 머리 속이 어떨지 상상하게 만든다. 추상화에 깊은 인상을 받은 사람은 운동감을 묘사하기 위해 그림에 사용된 화법을 관찰해 볼 것이다. 그러나 오직 추상화에 조예가 깊은 사람만 실제 눈으로 지각하는 것과 동일한 방식으로 그림에서 운동감을 느낄 것이다.



출처: neurophilosophy

번역: 인지심리학 매니아


사 고와 행동은 밀접하게 연결되어 있으며, 어떤 행동을 하려고 생각하는 것은 실제로 그것을 행하는 것과 같다고 말해도 틀리지 않을 것이다. 우리 뇌는 동작을 준비할 때 일종의 시뮬레이션을 만들어서, 신체 움직임을 연습한다. 도구를 보는 것만으로도 그 도구를 사용하는 시뮬레이션을 자동적으로 촉발하게 한다. - 물체에 접근해서 손으로 손잡이를 움켜지는 일종의 심적 이미지를 말이다.


Motor 시뮬레이션과 동작은 사고에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. motor cortex에 자기적 자극을 가하면 팔이나 다리의 동작과 관련된 단어의 처리과정에 영향을 미치게 된다. 반면 한 방향으로만 지속된 동작은 다른쪽 방향으로의 동작과 관련된 문장을 처리하는 속도를 늦추게 한다. Purdue 대학  Action-Modulated Perception Laboratory의 심리학자 Jessica Witt는 이 관계에 관한 새로운 증거를 Psychological Science에 게재했다. 그들은 motor simulation이 도구의 인식을 향상시킬 수 있음을 증명했다.


연구자들은 동작을 방해하는 것이 도구의 이름을 정확히 말하는 과제에 영향을 미치는지 조사했다. 첫번째 실험에서 연구자들은 63명의 대학생들을 대상으로 도구나 동물의 사진을 보여주고 가능한 빨리 이름을 말하도록 지시했다. 사진 속 도구의 손잡이 방향이나 동물의 머리는 왼쪽 또는 오른쪽으로 자리잡고 있었다. 참가자들은 이 과제를 수행하는 동안 foam ball(스펀지같은 공을 말하는 것 같다 - 역자 주)을 왼손 또는 오른손에 쥐고 있었다. 따라서 공을 잡고 있는 손을 담당하는 뇌는 사진 속 물체를 잡는 상상을 해야하는 동시에 공을 쥐고 있어야 하므로 방해를 받게 될 것이다.


참가자들은 도구의 손잡이가 공을 잡고 있는 손과 반대방향으로 위치해 있을 때 도구의 이름을 빨리 말할 수 있었다. 도구의 손잡이가 공을 잡은 손과 반대방향일 경우 이름을 말하기 까지 1.12초가 걸린 반면, 도구의 손잡이 방향과 공을 잡은 손이 일치하는 경우 반응시간은 1.145초로 느렸다. 이 작은 차이는 우리가 의식적으로 알아차리지 못하지만, 통계적으로는 유의미한 차이였다. 이런 차이는 동물 사진의 경우 나타나지 않았다.


두번째 실험에서 연구자들은 이런 동작의 방해가 도구 분류의 정확성에 어떤 영향을 미치는지 알아봤다. 92명의 다른 참가자들을 모집한 후 동일한 사진을 보여주고 동일한 과제를 부여했다. 이번에도 역시 공을 왼손 또는 오른손에 쥐게 했다. 그 결과 실험 1과 유사한 결과가 나타났다. 도구의 손잡이 방향이 공을 잡은 손과 반대일 때 도구의 이름을 정확히 말한 것이다. 이번에도 역시 동물사진에서는 별다른 차이가 없었다.


이 결과에 의하면, 공을 잡는 단순한 동작이 도구의 이름을 말하는 속도를 늦췄을 뿐만 아니라 정확성에도 영향을 미쳤다. 그 이유는 공을 잡은 손과 도구의 손잡이 방향이 같은 경우 뇌가 두 가지 일(공잡기와 도구를 잡는 상상)을 동시에 해야 하기 때문이다. 도구의 기능은 도구의 개념을 구성하는 통합적 요소이기 때문에, 도구의 기능(손으로 잡고 사용하기 등등)을 제대로 상상하지 못하게 되면 결국 개념을 인식(이름을 말하는 것)하는 것도 힘들어진다는 것이다. 동시적인 motor simulation이 동작을 방해한다는 증거는 또 다른 연구에서도 찾아볼 수 있다. 사람들이 연필을 집을 때 망치가 같이 놓여 있으면 연필만 있는 경우보다 grip aperture(엄 지와 검지 사이의 간격을 말한다- 역자 주) 커지는 현상이 바로 그것이다(연필을 집을 때 망치가 옆에 있으면 두 가지 시뮬레이션이 동시에 작용하므로 grip aperture에 영향을 미칠 것이다. 망치를 잡으려면 손을 더 크게 벌려야 하기 때문에 이것이 연필 잡을 때 영향을 미친다는 뜻 같다 - 역자 주)


그러나 motor imagery가 도구를 인식하는 데 반드시 필요함을 의미하지는 않는다. apraxia의 경우 위 사실이 잘 들어맞지 않는다. 이 환자들은 도구 사용을 비롯한 숙련된 동작에 문제를 보인다. 몇몇 apraxia 환자의 경우 도구의 사용과 인식에 어려움을 겪지만, 도구의 인식에 문제가 없는 경우도 있다. 그럼에도 불구하고 motor simulation은 도구를 인식하는데 중요한 역할을 하는 듯 보인다.


Reference

Witt, J.K., et al. (2010). A Functional Role for Motor Simulation in Identifying Tools. Psychological Sci. [Abstract]


Castiello, U. (2005). The neuroscience of grasping. Nat. Rev. Neurosci. 6: 726-736. [PDF]


Tucker, M. & Ellis, R. (1998). On the relations between seen objects and components of potential actions. J. Exp. Psychol. 24: 830-846. [PDF]



출처: Neuroskeptic
번역: 인지심리학 매니아

우리 뇌는 어떻게 공간을 학습할까? Science에 실린 두 논문은(논문1, 논문2) 아기 쥐의 경우 위치와 방향에 대한 신경적 표상이 매우 이른 시기에 출현한다는 사실을 밝혀냈다. 어미 쥐의 품을 벗어나기도 전에 말이다.

Langston et al, Wills et al, 이렇게 두 팀은 태어난지 16일이 지난 쥐의 해마와 entorhinal cortex(공간 지각을 담당하는 영역)에서 성인쥐와 마찬가지로 방향, 위치를 담당하는 셀을 발견했다. 며칠이 지나자 grid cell이 출현했다.

쥐 는 인간에 비해 성장이 덜 된 상태에서 태어난다는 점을 상기해보자. 인간의 아기는 오감을 완전히 지각할 수 있는 체로 태어나며 사물을 바로 볼 수 있다. 반면 갓 태어난 쥐는 눈이 덮힌 체로 14일을 기다려야 한다. 이 결과는 해마 시스템이 공간적 표상을 저장하기 위해 태어날때부터 준비되어 있음을 말해준다. 공간을 부호화하는 능력은 이미 진화상태에서 완성된 듯 보이며 출생 후 감각을 통해 들어오는 정보는 이 선천적 '감'을 지지하는 데이터가 된다.

이건 아기 쥐에게 매우 기쁜 소식임에 틀림없다. 만약 공간 표상에 관한 선천적 능력이 없다면 아기쥐는 태어나자마자 바쁘게 주위 환경을 학습해야 할 뿐 아니라, 공간의 '개념'에 대해서도 배워야 하기 때문이다. 그러나 쥐가 그렇게 똑똑한 생물일지는 의문이 든다. 동일한 논리가 인간에게도 적용될 수 있다. 아기 뇌에 전극을 심어서 직접 관찰하는 것은 불가능하지만(아마 부모들이 결사반대할 것이다), 우리는 해마와 관련된 부위를 다친 성인이 공간 처리와 기억력에 문제를 보인다는 사실을 알고 있다. 이는 비단 공간만의 문제는 아니다. 노암 촘스키는 자신의 이론에서 인간이 특수화된 언어 학습 메카니즘을 지니고 있다고 주장했다.

이 데이터는 칸트의 주장과도 일치한다. 칸트는 우리 지식이 공간이나 시간같은 선천적 mental '카테고리'에 의존한다고 주장했다. 이런 카테고리는 경험에 의해서 학습되는 것이 아니며 인간은 이 개념을 통해 자신의 경험을 이해한다고 칸트는 말했다. 우연의 일치인지 모르겠지만, 칸트와 쥐가 닮은 것 같다.


참 신기하게도 동일한 내용의 논문이 같은 시기 같은 논문에 게재되었다. 결과도 같고, 방법도 같다는 점이 참 신기하다.




Langston, R., Ainge, J., Couey, J., Canto, C., Bjerknes, T., Witter, M., Moser, E., & Moser, M. (2010). Development of the Spatial Representation System in the Rat Science, 328 (5985), 1576-1580 DOI: 10.1126/science.1188210

Wills, T., Cacucci, F., Burgess, N., & O'Keefe, J. (2010). Development of the Hippocampal Cognitive Map in Preweanling Rats Science, 328 (5985), 1573-1576 DOI: 10.1126/science.1188224
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

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