인간의 공감 능력, 거울 뉴런

 드라마의 슬픈 장면을 보면서 주인공의 감정에 몰입해 마치 주인공이라도 된 듯 눈물을 흘리거나 친구의 기분 좋은 소식을 들었을 때 같이 행복해하거나 스승의 날에 다 같이 선생님께 감사하는 마음을 갖고 기쁘게 해드리는 등의 행동을 일상생활에서 한번쯤 겪어본 적이 있으실 텐데요. 이러한 공감의 기술은 ‘거울 뉴런(Mirror neuron)’이라 불리는 특별한 거울 신경 세포가 있기 때문입니다.


 거울 뉴런, 즉, 거울 신경 세포(Mirror neuron)는 특정 움직임을 행할 때나 다른 개체의 특정 움직임을 관찰할 때 활동하는 신경 세포입니다. 이 신경세포는 다른 사람의 행동을 거울처럼 반영한다고 해서 붙여진 이름으로, 아기들에게서 종종 볼 수 있는 아기들의 ‘따라하기’와 같이 특정 행동을 모방할 때 열심히 반응하는 신경 세포입니다.

 거울 신경 세포가 맨 처음 발견된 것은 이탈리아의 저명한 신경심리학자인 리촐라티(Giacomo Rizzolatti) 교수의 연구를 통해서였습니다. 리촐라티 교수는 원숭이에게 다양한 동작을 시켜보면서 원숭이가 그 동작을 함에 따라 이와 관련된 뇌의 뉴런이 어떻게 활동하는가를 관찰하고 있었는데요, 연구 도중에 한 원숭이가 다른 원숭이나 주위에 있는 사람의 행동을 보기만 하고 있었는데도 자신이 움직일 때와 마찬가지로 반응하는 뉴런들이 있다는 것을 발견하게 되었습니다. 이것이 바로 거울 신경 세포입니다.

출처 : Evolution of Neonatal Imitation. Gross L, PLoS Biology Vol. 4/9/2006, e311 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.0040311저작자 : see Sourcehttp://www.plosbiology.org/article/info:doi/10.1371/journal.pbio.0040311

즉, 관찰자가 상대방을 관찰하면서도 마치 자신이 스스로 행동하는 것처럼 느낀다는 것인데 우리가 흔히 이야기하는 '공감’이라고 할 수 있습니다.

'모방'과 '공감'에 작용하는 거울 뉴런은 원숭이를 포함한 영장류, 조류, 사람 등이 가지고 있는데요, 그렇다면 동물인 영장류와 사람은 공감이나 모방하는 능력에 있어 차이가 없는 것일까요? 거울 뉴런이 발견된 영장류와 사람에게는 한가지 차이점이 있습니다. 바로 거울 뉴런이 분포되어 있는 뇌의 부분이죠. 최초로 거울 뉴런이 발견되었던 원숭이의 경우, 거울 뉴런이 주로 운동을 담당하고 있는 뇌에서만 발견된 반면 사람은 전두엽 전운동피질(Premotor Cortex)과, 두정엽(Parietal Lobe) 그리고 측두엽 뇌섬엽 앞쪽(Anterior Insula) 이 세곳에 분포되어 있습니다. 또한 이 세 영역은 서로 협력하며 작용합니다.

파란 부분이 전두엽, 노란 부분이 두정엽, 초록 부분이 측두엽이다.캡션 : Principal fissures and lobes of the cerebrum viewed laterally.출처 : Vectorized in CorelDraw by Mysid, based on the online edition of Gray's Anatomy저작자 : Mysid


따라서 원숭이는 단순한 행동은 따라할 수 있어도 높은 차원의 행동은 모방할 수 없지만 사람은 수만 가지의 행동을 모방할 수 있습니다. 거울 뉴런은 사람이 지구상에서 가장 우수한 생명체로 자리 잡을 수 있었던 놀라운 근거를 제공해준다고 하지요. 체험하지 못했던 것들에 대해서도 보는 것을 통해 간접체험하고, 이를 모방하여 자신의 것으로 습득하는 능력! 그것이 인간 진화의 한 축이었을지도 모릅니다.

공감에 있어서도 마찬가지입니다. 사람은 사회적 동물로서 타인의 의도를 파악하고 공감하며 다른 사람들과 ‘함께’ 살아가야 하는 존재인데요. 화가 난 여자친구의 표정만 보고도 그녀의 기분상태를 이해할 수 있다거나 선생님께서 무서운 표정으로 아무 말을 하지 않을 때도 우리는 그의 기분을 짐작할 수 있고, 책을 보면서 마치 주인공처럼 행복해하거나 슬퍼하고 친구나 주변 사람들의 관계를 만들어가면서 함께 울거나 웃기도 합니다. 사회적 존재인 인간에게 거울뉴런은 그래서 더욱 중요한 것이기도 합니다.

@Clover_1 / http://www.flickr.com/photos/clover_1/4861811309


게다가 보다 뛰어난 거울 뉴런의 능력은 타인의 의도를 파악하고 공감할 뿐만 아니라, 고차원의 ‘문화’를 형성할 수 있도록 도와주기도 한다는 것입니다. 아이들은 '따라하기'를 통해 다양한 행동과 말을 배우고, 우리는 책에서 얻은 간접경험으로 문화의 이해를 시도하기도 하죠.

일부 학자의 경우 거울 뉴런이 자폐의 원인과 행동패턴에 대한 설명이 되기도 한다고 주장합니다. 자폐아의 경우, 흔히 자신만의 세상에 갇혀 산다고 이야기할 정도로 타인에 대한 공감 능력이 부족한데 이들의 뇌에서는 거울 뉴런의 활동이 거의 이루어지지 않는다고 하는 것이 이들 주장의 근거입니다.

최근 연구에서는 인간의 '거울 신경 영역'(인간이 어떤 행동을 하거나 다른 사람이 어떤 행동을 하는 것을 볼 때 활발한 반응이 나타나는 특정 영역)에서 온 신호를 기능성 자기공명영상장치(fMRI)가 측정한 결과 그것이 반드시 진짜 거울 신경 세포가 발생시키는 신호와 같은 것은 아니라는 점을 확인하였습니다. (개별 신경 세포가 자신과 다른 신경 세포에 대하여 같은 반응을 하는 식의 신호가 아니라는 것.) 이런 이유 때문에, 과학자들이 인간을 연구하는 경우에는 ‘거울 신경 세포’보다 ‘거울 신경 체계(mirror neuron system)’에 더 초점을 맞추고 있다고 하네요.
(위키백과 참조: http://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B1%B0%EC%9A%B8_%EC%8B%A0%EA%B2%BD_%EC%84%B8%ED%8F%AC)

‘공감’과 ‘모방’에 있어 중요한 신경세포 거울 뉴런이 없다면 어떻게 될까요? 싸이코패스를 공감 능력이 부족한 사람이라고 하는데 거울 뉴런이 없다면 우리는 다른 사람의 말의 의도를 파악하지 못해 의사소통이 원활하지 못하고 우리가 감정을 공유하고 느끼는 문화 생활이라는 행위 자체가 없어지겠지요.
 
거울 뉴런이 지닌 사람들의 ‘공감’은 이제는 ‘공감 능력’으로까지 불리기도 합니다. 이제는 공감 능력도 경쟁력이라는 말이 있을 정도로 ‘공감’이라는 단어가 점차 중요해지고 있습니다. 프레젠테이션 발표에서도 청중의 공감, 다른 말로 호응이 필요하며 정치인들의 선거 활동에도 유권자와의 공감이 반드시 필요하게 되었지요. 사람의 공감 능력을 만들어내는 신기한 신경 세포, 거울 뉴런! 우리의 삶을 더욱 풍요롭게 만들어주는 신경 세포입니다.


블로그 이미지

굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

뇌를 통해 또 다른 인간을 보다, '호문쿨루스'


요즘 당신의 '뇌 구조'는 어떤가요?
  얼마 전 인터넷에는 ‘뇌 구조 테스트’라는 제목의 프로그램이 유행한 적이 있었습니다. 이름, 성별, 나이, 혈액형 등을 입력하면 요즘 나의 머릿속이 어떤 생각들로 채워져 있는지 보여주는 프로그램인데요, 물론 그 결과가 자신의 생각과 완전히 일치하지는 않지만, 이처럼 대중적으로 인기를 얻으며 널리 유행하는 것을 보니 사람들이 뇌구조를 통해서 현재의 관심사를 표현하고 싶어 하는 것은 아닌가 하는 생각이 들었습니다.

뇌구조 테스트


그런데 여러분, 실제로 ‘뇌 구조 테스트’와 비슷한 원리를 우리 몸이 사용하고 있다는 사실, 알고 계셨나요?
컴퓨터 프로그램이 만든 의도적인 지도와 달리, 우리 몸에는 ‘생물학적 지도’가 있답니다. 바로 호문쿨루스(Homunculus)라는 개념입니다.

뇌의 또 다른 지도, ‘호문쿨루스’
  호문쿨루스는 라틴어로 ‘작은 사람’을 뜻하며, 중세시대에는 ‘요정’을 뜻하는 단어였습니다. 1940~50년대 캐나다의 뛰어난 신경외과 의사였던 와일드 펜필드(Wilder Penfield)는 살아있는 사람의 뇌를 연구하여 호문쿨루스의 과학적 이론이 되는 결과를 발견하였습니다. 바로 인간의 대뇌와 신체 각 부위 간의 연관성을 밝힌 지도를 알아낸 것이지요. 즉 대뇌 피질이 위치별로 받아들이는 신체감각이 다른데, 이를 연구하여 나타낸 지도가 ‘호문쿨루스’입니다.

@adrigu / http://www.flickr.com/photos/97793800@N00/3824405866/in/photostream/


  대뇌의 피질에는 고통을 느끼는 통각 수용기가 없어, 와일드 펜필드는 국소마취를 통해 머리를 열어 뇌를 관찰할 수 있었습니다. 대뇌 피질에는 많은 신경세포가 분포하며, 기능적으로 주로 감각을 인지하는 감각영역과 운동영역, 이 두 영역을 연결해주는 연합영역이 있는데요, 호문쿨루스는 이들 감각영역(감각피질)과 운동영역(운동피질)에서 신체의 각 부위의 기능을 담당하는 범위가 어느 정도의 비율을 차지하고 있는를 나타낸 것입니다.

@adrigu / http://www.flickr.com/photos/97793800@N00/3824405836/


펜필드는 대뇌 피질에 침을 꽂고 전기적인 자극을 주었습니다. 그리고 그 결과, 운동 피질은 손가락과 입, 입술, 혀, 눈을 담당하는 부분의 피질이 넓고, 감각 피질은 손과 혀 등을 담당하는 피질이 넓은 것을 확인했습니다. 이 대뇌 피질의 비율을 참고로 하여 인체의 모습을 입체적으로 구성하였는데, 이를 ‘펜필드의 호문쿨루스’라고 부릅니다. 각 신체부위를 담당(지배)하는 뇌 부위의 크기에 따라 그려낸 모형이기 때문에 원래의 인간 모습과는 굉장히 다릅니다.

그리고 이러한 호문쿨루스 모형은 크게 감각 모형과 운동 모형 두 가지가 있습니다. 이 둘을 비교해보면 운동 모형에서는 손 부위의 크기가 감각 모형에 비해 휠씬 더 크게 표현되어 있음을 알 수 있는데요, 이는 운동 피질은 손에 관여하는 부분이 큰 부분을 차지하고 있는 것을 나타냅니다. 역으로 본다면, 손에는 운동신경 정보와 감각신경 정보를 전달하는 신경세포가 다른 기관에 비해 더 많이 분포되어 있다고 볼 수 있습니다.

@7mike5000 / http://www.flickr.com/photos/43997732@N08/4274957294/

  호문쿨루스는 자극에 따라 바뀌는 것으로 알려져 있습니다. 세계적인 뇌 과학 권위자 라마찬드란 박사는 『라마찬드란 박사의 두뇌실험실』에서 ‘환상사지’라는 희귀병을 가진 사람들을 소개했습니다. 이 사람들은 사고로 팔, 다리를 잃은 후에도 팔과 다리의 감각을 계속 갖고 있는 사람들입니다. 호문쿨루스의 관점에서, 감각과 연결된 대뇌 피질이 사고 후에도 존재하므로 계속 활성화되어 감각이 사라지지 않는 것입니다. 그러나 사지 절단으로 인해 사용하지 않게 되는 뇌의 부위는 다른 피질 영역에 동화되기 시작합니다. 따라서 시간이 지나면 코, 입에 자극이 주어질 경우 남아있는 팔의 감각을 느낄 수도 있게 됩니다.

  실제로 다른 연구에서는, 음악가들의 뇌를 관찰했을 때 각 피질 영역의 차이가 발견되었습니다. 기타리스트들은 손가락에, 트롬본 연주자들은 입술에 더 많은 뉴런이 있었습니다. 또한 지휘자들은 청각에 대해 특수하게 발달되어 있었죠. 이처럼 뇌 안의 '호문쿨루스(Homunculus)'는 삶으로부터 받는 자극에 의해 변형될 수 있습니다. 이 호문쿨루스는 ‘신체 운동 뇌도’, ‘신체 감각 뇌도’ 등으로 불리며 심리학에서도 중요한 위치를 차지하고 있습니다.

호문쿨루스를 통한 뇌 자극법, ‘피포페인팅’을 아시나요?

빈센트 반 고흐 - 아를의 밤의 카페


흔히 손을 많이 사용하면 머리가 좋아진다고 하는데 이 또한 호문쿨루스를 바탕으로 한 것입니다. 그래서 퍼즐이나 종이접기, 뜨개질 등을 자주하면 뇌 발달에 좋다고 하는데요, 최근에는 호문쿨루스를 응용한 ‘피포페인팅’이 인기를 끌고 있습니다.

‘피포페인팅’이란 명화를 따라 그리거나 색칠하는 일로, 뇌의 다양한 부분을 자극시키는 효과가 있습니다. 피포페인팅을 하게 되면 원작을 보면서 후두엽이 자극되고, 이를 인지하고 기억하는 작용을 통해 측두엽이 자극됩니다. 그리고 붓을 들고 손을 움직이면서 전두엽이 자극되는 등 뇌의 모든 공간을 활용할 수 있는 것이죠. 이는 아이들의 두뇌 개발을 촉진하고 정서불안에도 도움을 준다고 합니다.

우리에게는 아직 생소한 개념인 ‘호문쿨루스’. 자, 이제 ‘호문쿨루스’에 대해 알았으니 이 생물학적 지도를 이용해 뇌를 더 효과적으로, 건강하게 관리해보는 것은 어떨까요?





블로그 이미지

굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기