거울신경세포 : Mirror Neuron

거울신경세포 : Mirror Neuron

우리 사람들은 어떻게 학습을 하는가를 고민하다가 보면 학습과 모방에 대한 주제를 이야기 하곤 합니다. 이런 이론적 배경을 설명하는데에는 행동관찰훈련(Action Observation Traning)이라는 키워드를 종종 보게 됩니다. 이 즉 행동을 관찰하고 반복적으로 따라하다하는 것과 반복적인 행동을 관찰하는 것 서로가 유사한 자극을 기대할 수 있다는 이론입니다. 오늘은 거울신경세포는 어떤 것이며, 유형과 기능 등에 대해서 살짝 살펴볼까 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

거울신경세포(Mirror neuron) 무엇일까?

뇌에 위치한 감각운동세포의 한 유형으로, 개인이 행동을 수행하거나 동일한 행동을 수행하는 다른 개인을 관찰 할 때 활성화 되는 신경세포를 의미합니다. 쉽게 이야기 한다면 이 뉴런들은 다른 사람들의 행동을 잘 비추어 준다는 것이죠. 거울신경세포는 공감과 모방 같은 특정 사회적 행동에 대한 연구와 밀접한 관련이 있으며, 사회적 인지에 대한 기계론적 설명을 제공합니다. 그렇다면 이 거울신경세포는 우리 뇌의 어느 위치에 있는지 한번 살펴볼까요?

 

 

 

거울신경세포(Mirror neuron) : 뇌의 어느 부위에 있을까?

원숭이와 사람, 그리고 새의 뇌 영역에서 거울신경세포의 작은 개체군 발견되었습니다. 원숭이의 뇌에서, 이 신경세포의 작은 개체군은 하전두엽피질(복측 premotor 피질)및 하두정엽(inferior parietal lobule : IPL)영역 F5를 포함합니다. 이 두뇌 영역은 협조적으로 작동하며 상측두엽 (superior temporal sulcus : STS)과 같은 생물학적 운동의 지각 처리와 관련된 영역으로부터 인풋정보를 받습니다. 행동의 실행과 지각 중에 방전되는 뉴런은 내측 전두엽 피질과 내 측두 피질을 포함하여 뇌의 여러 부분에서 확인되었습니다.

 

 

 

 

 

거울신경세포(Mirror neuron)의 유형

뇌에서는 정확하게 일치하는 신경세포와 광범위하게 일치하는 신경세포 중에서 거울신경세포의 서로 다른 유형을 구별 할 수 있습니다. 정확하게 일치하는 신경세포들(F5 영역에서 거울신경세포의 약 30%)은 원숭이들이 특정행동을 할 때 방출되는 것을 알 수 있었습니다. 이 특정한 행동은 엄지 손가락과 검지손가락을 이용하여 물체를 잡는 동작이였습니다. 물체를 잡는 동작을 하는 원숭이 뿐 아니라 이를 관찰하는 원숭이에게도 동일하게 정확히 일치하는 신경세포들이 방출되었습니다. 광범위 일치 신경세포(F5 영역에서 거울신경세포의 약 60%)는 관찰동안에 더 넓은 범위의 운동에 방출을 했습니다. 광범위 일치 뉴런은 정밀그립(엄지,검지손가락으로 물체집기 : precision grip)의 실행 중에만 방출 할 수 있지만 관찰 중에는 그립 유형에 관계없이 발사 할 수 있습니다.

 

 

 

 

거울신경세포의 기능(Mirror neuron)

거울신경세포는 행동에 대한 이해를 간단한 형태와 직접적인 형태로 제공한다고 합니다. 이 세포가 제공하는 거울 메커니즘(Mirror Mechanism)은 관찰자 자신이 가지고 있는 행동 레퍼토리를 이용하여 관찰된 행동을 시뮬레이션함으로써 다른 사람들의 행동을 이해할 수 있게하는 것이죠. 원숭이가  대상을 향하지 않는 손동작을 관찰 할 때는 거울신경세포의 방출은 일어나지 않는데, 이는 거울신경세포의 방출은 객체지향 동작이 전제조건이여야 한다는 것이죠. 그러나, 행동의 대상은 거울신경세포가 방출되도록 보이지 않아도 된다고 합니다. 만일 원숭이가 시야에서 숨겨진 대상을 누군가 쥐고 있는 것을 관찰하면 대상이 숨겨져 있지 않은 경우와 동일한 거울신경세포가 방출되는 것이죠. 따라서 특정 객체에 대한 동작이 수행된다는 것을 알기만 하면 거울신경세포 방출을 유발하기에 충분하게 됩니다.

거울신경세포에 대한 대부분의 연구가 시각 영역에서의 행동인식에 초점을 두었지만, 일부 거울신경세포는 소리에 반응한다고도 합니다. 거울신경세포는 원숭이가 행동을 볼 때 뿐만 아니라 일반적으로 특정 행동에 수반되는 소리를 들을 때도 배출이 된다고 합니다. 인간에 있어서, 청각자극과 관련한 거울신경세포의 방출은 언어진화에 대한 신경세포관련에 대한 가설을 이끌어 왔습니다.

 

 

 

 

인간의 경우, 거울신경세포의 활성화는 객체지향동작 뿐만 아니라 춤과 같은 자동실행작업에서도 발생합니다. 관찰을 통해 뇌 영역이 활성화되는 정도는 관찰된 행동을 수행하는 관찰자의 전문성에 따라 달라집니다. 예를 들어, 기능적 자기공명영상(fMRI)을 이용하여 뇌의 활동성을 살펴보았는데요, 발레댄서는 발레 춤과 무술 같은 춤을 보았을 때 발레댄서들에게 익숙하니 발래춤을 관찰 했을 때가 전운동피질에서 더 많은 활성화를 보였습니다. 마찬가지로, 카포에라 댄서는 발레 댄스를 관찰 할 때보다 카포에라 댄스를 관찰 할 때 더  많은 활성화를 보였습니다.

 

인간의 미러링은 또한 모방과 모방학습과 관련되어 왔습니다. 몇몇 기능적 자기공명영상(fMRI)연구는 모방하려는 의도없이 행동을 관찰할 것 보다 나중에 모방될 때 사람의 거울시스템에서 더 높은 활성화를 나타냈습니다. 모방과 관련한 거울신경세포의 역할은 참새의 연구에 의해 뒷받침 되어 왔습니다. 참새들의 거울신경세포는 노래를 만들기 위한 새들의 시스템에 인식된 노래를 일치시키는 역할을 합니다. 인간에서 모방 학습은 매우 높은 수준의 인지기능을 요구할 수 있는데요, 이러한 높은 인지기능이 필요한 이유는 거울시스템에서는 다른 영장류, 즉 원숭이가 거울 신경 세포를 가지고 있음에도 불구하고 모방하지 않는경우에 해당이 됩니다.

 

 

행동이해와 모방 외에, 거울신경세포는 다른 사람들의 행동을 예측하는 역할을 한다고 합니다. 인지된 행동과 관찰자 자신의 행동 레퍼토리 사이의 일치는 관찰된 상대가 다음에 무엇을 할 것인지를 예상하기 위해 관찰자가 예측적인 운동 메커니즘을 동원 할 수있습니다. 예를 들어, 다트를 과녁에 던지는 사람을 관찰할 때 이 거울신경세포를 사용하게 되면 관찰하는 사람은 다트가 맟출 과녁의 위치를 예측할 수 있습니다.

 

 

더 많은 연구가 필요하다?

거울신경세포의 광범위한 기능적 영향은 아직 연구와 논란 중에 있습니다. 일부 연구자들은 거울신경세포가 감정이입, 언어 진화, 정신상태기여에 중요한 역할을 한다고 논쟁을 불러 일으켰습니다. 특히나 자폐증(autism)은 거울신경세포 시스템의 장애입로 부터 옵니다. 하지만, 모든 연구자들이 거울신경세포의 기능이 특별하지 않고, 그 기능이 일반적인 뉴런의 기능과 동일하다고 주장하는 분들도 있기에 많은 연구가 필요합니다.