본 연구에서는 지향성을 탐지하는 과제를 하는 동안 활성화되는 뇌 영역을 검토하기 위하여 기능적 자기공명영상 기법을 이용하였다. 마음이론의 기본적 기제로 알려진 지향성 탐지에 관여하는 뇌의 활성화 영역이 사전 지시가 주어지는가에 따라 다른지를 알아보는 것이 연구의 주된 목적이었다. 과제에 대한 사전 지시가 주어진 경우에는 좌반구에서는 구부와 상측두회가 활성화되었고 우반구에서는 하후두회, 변연상회, 하두정소엽, 시상의 내배측핵, 설전소엽이 활성화되었다. 사전 지시가 주어지지 않았던 경우에는 우반구의 하두정소엽과 상두정소엽만이 활성화되었다. 두 경우에 공통적인 영역으로 하두정소엽이 관찰되었다. 이런 결과는 사전 지시가 지향성 탐지 관련 뇌 영역들을 더 분명하게 활성화시켰음을 시사한다. 지향성 탐지 기제의 자발적 작동과 참가자의 특성에 대한 추후 연구의 필요성을 논의하였다.
본 연구에서는 지향성을 탐지하는 과제를 하는 동안 활성화되는 뇌 영역을 검토하기 위하여 기능적 자기공명영상 기법을 이용하였다. 마음이론의 기본적 기제로 알려진 지향성 탐지에 관여하는 뇌의 활성화 영역이 사전 지시가 주어지는가에 따라 다른지를 알아보는 것이 연구의 주된 목적이었다. 과제에 대한 사전 지시가 주어진 경우에는 좌반구에서는 구부와 상측두회가 활성화되었고 우반구에서는 하후두회, 변연상회, 하두정소엽, 시상의 내배측핵, 설전소엽이 활성화되었다. 사전 지시가 주어지지 않았던 경우에는 우반구의 하두정소엽과 상두정소엽만이 활성화되었다. 두 경우에 공통적인 영역으로 하두정소엽이 관찰되었다. 이런 결과는 사전 지시가 지향성 탐지 관련 뇌 영역들을 더 분명하게 활성화시켰음을 시사한다. 지향성 탐지 기제의 자발적 작동과 참가자의 특성에 대한 추후 연구의 필요성을 논의하였다.
We applied fMRI to examine brain activation at intentionality detection (ID) task. The main purpose of this study was to explore whether brain activation regions involved in intentionality detection (known as the basic mechanism of theory of mind) differ or not, according to prior instruction. Left ...
We applied fMRI to examine brain activation at intentionality detection (ID) task. The main purpose of this study was to explore whether brain activation regions involved in intentionality detection (known as the basic mechanism of theory of mind) differ or not, according to prior instruction. Left uncus, superior temporal gyrus and right inferior occipital gyrus, supramarginal gyrus, inferior parietal lobule, thalamus (medial dorsal nucleus), and precuneus were activated with prior instruction. In contrast, ID task with no instruction activated merely inferior parietal lobule and superior parietal lobule. Common activated area between the two instruction conditions was inferiordparietal lobule. Our results suggest thar prior instruction activated ID-related brain regions more explicitly. furtherdinvestigations would be loused on spontaneity of intentionality detector and characteristic of participants.
We applied fMRI to examine brain activation at intentionality detection (ID) task. The main purpose of this study was to explore whether brain activation regions involved in intentionality detection (known as the basic mechanism of theory of mind) differ or not, according to prior instruction. Left uncus, superior temporal gyrus and right inferior occipital gyrus, supramarginal gyrus, inferior parietal lobule, thalamus (medial dorsal nucleus), and precuneus were activated with prior instruction. In contrast, ID task with no instruction activated merely inferior parietal lobule and superior parietal lobule. Common activated area between the two instruction conditions was inferiordparietal lobule. Our results suggest thar prior instruction activated ID-related brain regions more explicitly. furtherdinvestigations would be loused on spontaneity of intentionality detector and characteristic of participants.
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문제 정의
어떤 지향성을 지향하는 흐름을 가지고 있는 움직임이 있는 동영상(지향성 조건)과 비교조건으로서 지향적인 움직임으로 지각되지 않고 무선적인 움직임으로 지각되는 경우의 동영상(무선 조건)을 제시하였다. 두 동영상 자극에 대해 활성화되는 뇌 영역을 비교하여, 지향성 탐지를 하는 뇌 활성화 영역을 찾아내고자 하였다. 또한 실험 2에서는 실험 1의 지시까지도 생략하고 동영상에 대한 아무런 사전 지시가 없는 상태에서도 지향성 탐지 기제가 지시나 연습이 주어지는 경우와 마찬가지로 나타나는지를 확인해보고자 하였다.
두 동영상 자극에 대해 활성화되는 뇌 영역을 비교하여, 지향성 탐지를 하는 뇌 활성화 영역을 찾아내고자 하였다. 또한 실험 2에서는 실험 1의 지시까지도 생략하고 동영상에 대한 아무런 사전 지시가 없는 상태에서도 지향성 탐지 기제가 지시나 연습이 주어지는 경우와 마찬가지로 나타나는지를 확인해보고자 하였다.
본 연구에서는 기능적 자기공명 영상 장치를 이용하여 지향성 탐지 과정의 뇌 신경 기제를 밝히고자 하였다. 우선 실험 1에서는 사전연습과 학습을 하지는 않았지만 보게 될 기하학적인 도형의 움직임 패턴에 대한 간단한 지시를 주었다.
본 연구에서는 기하학적 도형이 움직이고있毛 동:영상을 보면서 지향^을 탐지하는 과제를 하는 동안 활성화되는 뇌 영역을 검토하고, 지향성 탐지에 관여하는 뇌의 활성화 영역이 사전 지시가 주어지는가에 따라 다른지를 알아보았다.
그렇다면 이러한 지시마저도 없는 조건에서도 자발적인 지향성 탐지 기제가 동일한 방식으로 작동할 것인지가 의문으로 남는다. 실험 2는 아무런 지시가 없는 조건에서의 자발적 지향성 탐지 기제를 확인하기 위하여 수행되었다.
이는 지향성 탐지요소가 실제로 존재한다면 제시되는 자극이 행위자라는 지시나 암시를 받지 않더라도 지향적으로 움직이는 동영상을 행위자인 것으로 해석할 것이라는 예측에 따라 지향성 탐지 기제가 자발적으로 작동하는지를 확인하려는 목적에서였다..
가설 설정
마음이론 능력에 대한 진화적 관점에서는 자신과 타인의 마음읽기를 하는 것이 행동을 가장 빠르고 효율적으로 이해할 수 있는 방법이고, 행동을 재빨리 이해하고 조작하는 능력은 인간을 포함한 영장류 동물과 같이 사회적 상호작용을 많이 하는 사회적 동물에게는 번식의 성공 확률을 높일 수 있으므로, 마음 읽기는 사회적 상호작용을 많이 하는 영장류와 인간 종이 유인원 종에서 분화되기 시작할 때부터 진화된 진화의 산물이라고 가정한다. (Blakemore, Winston, & Frith, 2004).
제안 방법
참가자들은 2번의 회기에 참가하였고, 각 회기에서 동영상은 맥락이 형성되는 것을 막기 위하여 무선 동영상의 앞뒤로 지향성 동영상이 연이어 제시되지 않는 의사-무선 (pseudo-random) 의 제시되었고 하나의 동영상은 27초 동안 재생되었으며, 각 동영상 사이에는 아무 것도 제시되지 않는 18초간의 휴식 조건이 제시되었다. 따라서 각 회기는 무선과 지향성 각 3블록씩 총 6개 블록이었고, 한 블록이 끝나면 휴식 조건이 제시되는 것으로 구성되었다.
우선 실험 1에서는 사전연습과 학습을 하지는 않았지만 보게 될 기하학적인 도형의 움직임 패턴에 대한 간단한 지시를 주었다. 어떤 지향성을 지향하는 흐름을 가지고 있는 움직임이 있는 동영상(지향성 조건)과 비교조건으로서 지향적인 움직임으로 지각되지 않고 무선적인 움직임으로 지각되는 경우의 동영상(무선 조건)을 제시하였다. 두 동영상 자극에 대해 활성화되는 뇌 영역을 비교하여, 지향성 탐지를 하는 뇌 활성화 영역을 찾아내고자 하였다.
분석하였다. 얻어진 자료들을 움직임에 대한 교정 (motion correction)과 동시기록 (coregistration), 기능적 영상의 해부학적인 위치를 파악하기 위해 표준 뇌 좌표와 실험에서 얻은 영상 자료를 일치시키는 표준화(normalization) 와 편평화(smoothing) 과정을 거쳐서 분석하였다. 이러한 과정을 거친 후에 각 조건들에 대한 차이 검증Stest)을 하였으며, 집단분석 시에는 각 개인의 통계결과들을 무선효과 모형 (random effect modd)으로 분석하였다.
활성화 영역을 보고하였다. 지향성 탐지 시의 뇌 활성화 영역을 알아보기 위하여 지향성 조건의 활성화 영역에서 무선 조건의 활성화 영역을 감산하였다.
싸우고 화해하기는 두 삼각형이 같이 춤을 추듯이 움직이다가 서로를 툭툭 친 후에 멀어지고 다시 서로에게 다가가서 춤을 추듯이 같이 움직이는 내용이고, 조르기는 작은 삼각형이 큰 삼각형과 같이 움직이다가 뒤처지면서 떼를 쓰는 것처럼 제자리에서 뛰는 움직임을 보이는 내용이었다. 참가자들은 2번의 회기에 참가하였고, 각 회기에서 동영상은 맥락이 형성되는 것을 막기 위하여 무선 동영상의 앞뒤로 지향성 동영상이 연이어 제시되지 않는 의사-무선 (pseudo-random) 의 제시되었고 하나의 동영상은 27초 동안 재생되었으며, 각 동영상 사이에는 아무 것도 제시되지 않는 18초간의 휴식 조건이 제시되었다. 따라서 각 회기는 무선과 지향성 각 3블록씩 총 6개 블록이었고, 한 블록이 끝나면 휴식 조건이 제시되는 것으로 구성되었다.
실험에 사용된 동영상 자극은 LCD. 프로젝터를 이용하여 MR. 스캐너 안에 위치한 거울을 통해 제시되었다.
한 회기 동안 참가자는 2가지 유형의 동영상(무선적 동영상과 지향성 동영상)을 보았다. 무선적 동영상에서는 두 삼각형이 화면 위에서 무작위로 움직였다.
대상 데이터
10명의 자료를 집단 분석하였다. 지향성 과제를 수행할 때 활성화되는 영역으로 좌반구에서는 구부(uncus)와 상즉두회(superior temporal gyrus)가 활성화되었고, 우반구에서는 하후두회 (inferior occipital gyrus), 변연상회 (supramarginal, gyrus), 하두정소엽 (inferior parietal lobule), 시상의 내배즉핵 (medial dorsal nucleus), 설전소엽 (precuneus)0] 활성화되었다(표 1과 그림 1).
그러나 이런 연구결과들과 지향성 탐지가 행위자인 것처럼 보이는 지각 자극의 유입이 있을 때 기본적으로 활성화된다는 Baron-Cohen 의 주장과는 달리, 실험 2에서 기하학적 도형의 움직임에 지향성을 부여하지 않고 있는 그대로 보려는 경향이 나타나게 된 한 가지 가능성은 학문분야의 구체성 (domain-specificity) 이라는 요인이 개입되었을 수 있다는 점이다. 본 연구의 참가자들은 모두 한국과학기술원에 재학 중인 공학 전공자였다. 참가자의 학문 분야의 구체성에 따라 과제 수행에서 차이를 보인다는 연구결과(e.
제시되는 동영상을 보면서 '저것은 어떤 내용인가'를 잘 생각해보라고 하였고, 촬영이 끝난 후에 참가자에게 동영상의 내용을 설명해 보도록 하였다. 실험에 사용된 동영상 자극은 LCD. 프로젝터를 이용하여 MR.
실험의 자극은 2차원 기하학적 도형(삼각형) 2개가 움직이는 동영상이었다. 동영상은 Flash MX 2004 프로그램을 이용하여 만들었다.
실험참가자는 실험 1에 참가하지 않았던 한국과학기술원에 재학 중인 학생으로 남녀 각 5명씩 총 10명이었다. 실험참가자는 모두 신경 정신과적 질병의 병력이 없고 정기적인 복용 약물이 없는 사람들이었다.
실험참가자는 한국과학기술원에 재학 중인 학생으로 남녀 각 5명씩 총 10명이었다. 실험참가자는 모두 신경정신과적 질병의 병력이 없고 정기적인 복용 약물이 없는 사람들이었다.
전체 실험 자료는 3 테슬라 세기의 MR 기기 (Oxford magnet, Varian console, 국내업체 ISOL 제작)를 통해 이루어졌고, Echo planar imaging (EPI) sequence가 사용되었다. 각 영상 슬라이스의 두께는 5mm였고, 그 사이의 간격은 주어지지 않았다.
parameter) 는 TR= 3000ms, TE=35ms, flip angle=80°, Field of View=220x220mm, matrix=64x64이 었고, . 축 방향(머리 위에서 밑으로)의 횡단면(axial section image)으로 30장의 슬라이스를 얻었다.
데이터처리
얻어진 자료는 SPM2(Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK) 소프트웨어를 이용하여 분석하였다. 얻어진 자료들을 움직임에 대한 교정 (motion correction)과 동시기록 (coregistration), 기능적 영상의 해부학적인 위치를 파악하기 위해 표준 뇌 좌표와 실험에서 얻은 영상 자료를 일치시키는 표준화(normalization) 와 편평화(smoothing) 과정을 거쳐서 분석하였다.
얻어진 자료들을 움직임에 대한 교정 (motion correction)과 동시기록 (coregistration), 기능적 영상의 해부학적인 위치를 파악하기 위해 표준 뇌 좌표와 실험에서 얻은 영상 자료를 일치시키는 표준화(normalization) 와 편평화(smoothing) 과정을 거쳐서 분석하였다. 이러한 과정을 거친 후에 각 조건들에 대한 차이 검증Stest)을 하였으며, 집단분석 시에는 각 개인의 통계결과들을 무선효과 모형 (random effect modd)으로 분석하였다. 본 연구에서는 한 부피소(voxel) 수준에서 p<.
성능/효과
, 1999). 두집단 모두 좌 전두 영역, 양측 측두 영역, 좌편도체와 해마에서 광범위한 뇌 활동의 증가가 발견되었으나, 자폐증 집단에서는 좌우의상측두 영역 (BA 22)의 활동이 증가한데 비해 건강한 정상 집단에서는 좌 하전두회(BA 44/45), 우도부{right insula), 좌 편도체의 활동 증가가 나타났다.
실험 결과, 참가자들에게 실험에서 보게 될 동영상의 움직임 패턴을 미리 설명해주었던 실험 1에서는 좌반구의 구부와 상측두회, 우반구의 하후두회, 변연상회, 하두정소엽, 시상의 내배측핵, 설전소엽 등이 활성화되었다. 사전 설명이 전혀 없이.
이외에도 기존의 신경해부, 생물행동, 임상 연구 결과들을 종합하여, Abu-Akel(2OO3)은 마음 이론의 신경생물학적 토대가 크게 후측 영역 (하두정소엽과 상측두구), 변연-부변연 영역(편도, 안와전두피질, 복내측 전전두피질과 전 대상회), 전전두 영역(배내측 전전두피질, 하외측전두피질)의 세 가지 주요'구성요소로 이루어져 있을 것이라는 '모형을 제안하였다. 그는 자기 자신의 마음상태의 표상은 하두정소엽에서, 타인의 마음상태의 표상은 상측두에서 이루어지며, 이런 영역에서 표상된 마음 상태는 사회 정서적 조절과 해석을 위해 변연-부변연계로 전달된다.
10명의 자료를 집단 분석하였다. 지향성 과제를 수행할 때 활성화되는 영역으로 좌반구에서는 구부(uncus)와 상즉두회(superior temporal gyrus)가 활성화되었고, 우반구에서는 하후두회 (inferior occipital gyrus), 변연상회 (supramarginal, gyrus), 하두정소엽 (inferior parietal lobule), 시상의 내배즉핵 (medial dorsal nucleus), 설전소엽 (precuneus)0] 활성화되었다(표 1과 그림 1).
, 1997) 상두정소엽이 활성화되었다. 특히 동영상의 움직임 패턴에 대한 사전 설명이 없었던 실험 2의 참가자들은 뇌 영상 촬영이 끝난 후에 참가자에게 동영상의 내용을 설명해 보도록 하였을 때, 실험 과제의 자극을 단순한 삼각형의 움직임으로 기술하는 경향을 보였다. 이런 행동적 반응을 고려하면 실험 2의 참가자들은 기하학적 도형의 움직임을 보고 행위유발성이나 지향성을 상대적으로 덜 부여했던 것으로 해석할 수 있다.
후속연구
또한 사전 지시가 없는 경우에 활성화되었던 상두정소엽이 마음이론에서 주장하는 지향성 탐지기 제의 일부로서 어떤 역할을 하는 영역인가에 대해서도 추후의 연구가 더 필요한 것으로 생각된다.
이런 결과를 종합해보면, 사전 지시가 있는 경우에는 지향성 탐지 기제가 작동하지만, 사전 지시가 없는 경우에 동영상 자극의 움직임에 대한 단순한 탐색이 일어나는지, 아니면 자극의 움직임이 포함하고 있는 지향성의 탐지까지 이루어지는지에 대해서 좀 더 분명하게 규명해보아야 할 것으로 생각된다. 또한 사전 지시가 없는 경우에 활성화되었던 상두정소엽이 마음이론에서 주장하는 지향성 탐지기 제의 일부로서 어떤 역할을 하는 영역인가에 대해서도 추후의 연구가 더 필요한 것으로 생각된다.
본 연구의 참가자들은 모두 한국과학기술원에 재학 중인 공학 전공자였다. 참가자의 학문 분야의 구체성에 따라 과제 수행에서 차이를 보인다는 연구결과(e.g., Schunn & Anderson, 1999) 를 감안하면 특정 분야에서 전문성을 쌓아가고 있는 참가자의 특성 때문에 이런 결과가 나타났을 가능성이 있으므로 향후 연구에서는 학문적 배경이 다른 참가자들의 반응과 비교해볼 필요가 있을 것이다.
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