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거울뉴런(Mirror Neurons)

뇌의 역할
- 감각, 환각
- 모방 : 미러뉴런
- 공감
- 밈 (meme)



Connecting Senses
- Fire when doing, watching, or hearing an action

Connecting Emotions
- Same neurons that fire when we are in pain fire when we watch someone in pain
   Which is why we can “feel” their pain when we see this…
- Mirror Neuron activity is correlated to testing scores of empathy
- Internal imitation (thank you mirror neurons) of what someone is going through triggers the same emotional response

Imitation plays a major role in social interactions
- Body language
- Facial expressions
- Syntactic use (what we say & how we say it)

There’s a reason why we do this
  Research shows an association between imitating & “liking” someone

Being able to internally imitate others -> we “feel” what they are feeling -> understand intentions & motives through contextual cues= we respond compassionately and appropriately          


인간을 인간으로 만드는 것

미러 뉴런은 구체적으로 어떤 역할을 할까? 아기를 보고 웃으면 아기도 따라 웃는다. 다른 사람이 하품할 때면 옆 사람도 곧 따라 한다. 비보이와 스포츠를 보며 열광하고, 이영표가 헛다리를 짚으며 드리블하는 모습을 보고 그 동작을 흉내낸다.
이 모든 것은 미러 뉴런이 없었다면 일어날 수 없다. 우리에겐 당연한 듯 보이는 일상의 작은 학습들을 다른 동물들은 할 수 없고 영장류들도 제대로 해내지 못할 때가 많다. ‘학습의 동물’ 인간은 최고급 사양의 미러 뉴런이란 부품 덕분에 지구상에 나타났다고 할 수 있다. 말을 하는 것도 인간만의 발성기관과 뇌구조가 없다면 불가능한 동작이다. 미러 뉴런이 없다면 아기가 우리의 입술 모양과 소리를 따라 말을 익힐 수 없다.
미러 뉴런의 또 다른 기능은 다른 사람의 의도를 짐작하는 것이다. 인간은 어떤 상황에서 한 동작을 보면 대충 다음에 어떤 동작이 이어질지 알 수 있다. 더 나아가서 다른 사람의 사소한 동작과 표정, 소리를 듣고도 무엇을 하려고 하는지, 어떤 기분인지 파악할 수 있다. 늘 다른 사람의 마음을 모르겠다고 불평하면서도 우리는 타고난 독심술가다. 이런 역할에 미러 뉴런이 깊숙하게 개입해 있다. 만약 미러 뉴런이 없었다면 인간이 지금과 같은 사회와 문화를 만드는 것이 가능했을까?

아프냐? 나도 아프다

우리가 혼자가 아니라 함께 살아갈 수 있는 것도 미러 뉴런 덕분이다. 동물들처럼 단순히 생존을 위해 무리짓는 것이 아니라 다양한 형태의 관계들을 맺을 수 있는 바탕은 다른 사람의 감정을 자신의 것으로 느낄 수 있는 능력 때문이다. 연인이 아프면 나도 아프다. 힘든 사람을 보면 그 처지가 이해되고 도와주고 싶다. 공포영화에서 쫓기는 사람을 보면 마치 내가 도망가고 있는 듯 느껴진다. ‘너와 내가 다르지 않다’는 것을 느끼는 것, 공감이야말로 우주가 인간에게 내린 가장 큰 선물이자 미러 뉴런의 신비한 기능이다. 재미있는 사실은 여성은 남성에 비해 미러 뉴런 시스템에서 강한 활동이 일어난다는 사실이다. 남성보다 발달한 언어기능과 함께 여성의 미러 뉴런 시스템은 섬세한 감정표현과 공감을 가능하게 한다. 남자들이 이해하지 못할 드라마 중독도 알고 보면 여성의 이러한 능력에서 기인한다. 목석 같은 남자와 자폐증 역시 타인의 감정에 공감하는 기능을 하는 미러 뉴런 시스템의 차이와 결함 때문이라는 연구도 나오고 있다.

인류 진화의 신비를 열다

영국 BBC 방송 초청 강연으로 이름난 뇌과학자 라마찬드란 박사는 미러 뉴런의 발견을 두고 ‘DNA 이후 가장 중요한 발견’이라고 했다. 인간은 250만 년 전부터 지금의 두뇌용량을 가지게 되었다고 한다. 그러나 지금의 모습, 즉 뛰어난 도구와 언어와 문화를 가지게 된 것은 고작 4만 년 전이라고 추측된다. 인류 진화에서 일어난 위대한 도약, 인류의 빅뱅의 비밀이 인간만의 미러 뉴런 시스템에 숨겨져 있다고 그는 말했다.
1996년 Macaque원숭이에 대한 연구 논문을 통해 처음으로 ‘Mirror Neuron’이라는 용어를 사용한 Giacomo Rizzolatti 교수에 따르면, 거울뉴런은 “관찰자가 자신의 내부적 상황을 마치 자신이 실제 그 일을 수행하는 것처럼 둘 수 있게” 만들어준다. 따라서 우리는 타인의 행동을 관찰하면서, 마치 자신을 거울에 비춰보고 있는 듯한 효과를 얻을 수 있는 것이다.
최근의 연구를 통해, “DNA이후의 대발견”이라고도 칭해지는 미러뉴런은 그 정체를 조금씩 더 드러내게 되었다. 그에 따라, 일상생활 속에서 체감할 수 있는 여러 사례들이 쏟아져 나오면서 우리의 마음을 두근거리게 했다. 영화를 볼 때 감정이입이 되는 이유, 여성이 남성보다 감성적으로 예민한 이유, 장애인의 재활이나 자폐의 원인 규명, 정치적 비방광고의 효과가 좋은 이유등이 모두 거울뉴런과 관계되어 있다는 것을 듣고 있노라면, 참을 수 없는 지적호기심이 무럭무럭 자라나는 것이 당연한 것 같다. 거울뉴런은 위에 제시한 사례들처럼, 인간의 기초적인 생활에서 배어나오는 수많은 의문들과 필수적인 연관성을 가지고 있기 때문이다.
이렇게 학계를 비롯한 생활의 화두가 되어버린 거울뉴런에 대해, Giacomo Rizzolatti 교수는 2001년 발표한 "I Know What You Are Doing"이라는 논문을 통해 그 작동 원리와 대상을 기술하고 있다. 논문에 따르면, 거울뉴런의 작동 원리는 ‘뉴런의 Matching Mechanism’이라고 일축할 수 있다. 다른 개체의 행동을 이해하기위해서, 우리의 뇌는 관찰된 행동에 대한 정보를 특정 신경과 연결 짓는다. 본래 이 연결된 신경이 해당 운동 정보를 처리하는 신경이기 때문에, 우리는 관찰을 통해서 우리가 직접 그 운동을 실행한 것과 같은 뉴런의 활성화를 경험할 수 있게 되는 것이다. 이 같은 과정을 통해 우리는 생리적 역지사지를 경험하면서 다른 개체(상대방)의 행동을 더 잘 이해할 수 있게 된다.
이 연결(Matching) 과정을 통해 이해되는 행동들은, 사실 호사가들이 맘껏 부풀려놓은 것들과는 약간의 거리가 있다. 앞서 언급한 실험의 결과 거울뉴런은 단순한 손동작이나 어떠한 물체자체에는 반응하지 않았다. 거울뉴런은 어떠한 ‘행동’이 특정한 ‘물체’를 향해 목적을 가지고 움직일 때, 그 둘의 상호작용에 대해서만 활성화되는 것이었다. 또한 동종의 행동에 대해서만 반응하는 경향이 있었는데, 예를 들어 원숭이의 거울뉴런은 사람의 행동에는 반응하였지만 사람이 도구를 사용하여 하는 행동에는 반응하지 않았다.
이 같은 전제조건이 충족된다고 해도, 거울 뉴런은 말 그대로 “엄격한 면”을 가지고 있다. 거울 뉴런의 첫 번째 변별적 특징은 행위 목적의 유사성뿐만 아니라, 행동의 방법성까지 동일해야만 활성화된다는 것이다.예를 들어 바나나껍질을 벗기기 위해 손을 사용할 때 활성화되는 뉴런은, 동일한 목적인 바나나껍질을 벗기기를 위해 입을 사용할 때에는 활성화되지 않는 것이다.
그리고 거울 뉴런의 두 번째 변별적 특징은 모든 행위에 동일하게 반응하는 것이 아니라, 근원적인 운동일수록 더 크게 반응한다는 것이다. Rizzolatti의 다른 연구논문의 연구결과에 따르면, 우리의 거울뉴런은 행위의 의도를 구별하고 그에 따라 반응량의 차이가 생겨난다. 식탁이 깨끗하게 준비되어 있는 상황(A)과 어질러져 있는 상황(B) 두 가지를 제시한 후, 컵을 집어 드는 행위를 관찰하게 한다. 이때, 실험참가자의 거울뉴런은 상황A에 더 크게 활성화되는데, 이 같은 결과를 통해 우리는 거울뉴런이 우선적으로 행위의 의도를 변별하였다는 점을 알 수 있다. 더 나아가 상황A의 함의를 더 익숙하고 관습적이며 기본적인 행동 레퍼토리(차를 마시려고 하는 상황)로 생각해 볼 경우, 위에서 제시한 바와 같은 ‘근원적 행동일수록 더 크게 반응한다.’라는 결론을 내릴 수 있는 것이다.
어떤 행동을 하느냐를 넘어서, 왜 그러한 행동을 하느냐까지 변별하여 활성화되는 거울뉴런에 대한 연구는 앞으로도 더욱 더 심화되고, 또한 보편화되어 널리 이용될 것이다. 더욱 깊은 논의 수준을 위해서는 거울뉴런자체에 대해서도, 그것이 과연 어떤 것인가에 대한 탐구와 병행하여, 그것이 왜 생겨났는가에 대한 논의도 충분히 이루어져야한다고 본다.
거울뉴런은 현재까지 연구된 바에 따르면 전두엽 전운동피질(Premotor Cortex)과, 두정엽(Parietal Lobe) 그리고 측두엽 뇌섬엽 앞쪽(Anterior Insula)에 위치한다. 전두엽은 “인간은 전두엽에 존재한다.”라는 말도 있을 만큼, 가장 최근에 진화적으로 확립된 뇌의 영역이다. 두정엽 역시 시각과 청각, 체지각의 통합을 담당하는 고위기관이며 뇌섬엽은 비교적 복잡한 사회경제적 위협을 예측하고, 대처방안을 마련하는 곳으로 알려져 있다.
주목해볼만한 점은, 거울뉴런이 자리 잡고 있는 뇌의 각 부위들 모두가 인간의 고유의 특징과 밀접하게 연관되어 있다는 것이다. 물론 거울뉴런은 영장류를 넘어서 조류에게서까지 발견되며 척추동물의 공통적 소유물이라는 견해가 있지만, 그 기능적 측면과 뇌내(內)에서의 위치적 정보를 함께 생각해볼 때 인간이 인간으로서 발전하고 기능하기 위하여 축조한 진화적 결과물일 것이라고 생각한다. 이 공고한 두뇌속의 성채는 인간의 고등문화의 효율적인 전수를 가능하게 한다. 고도의 지적활동이나 행동일반에 대해서 우리는 거울뉴런을 통해 간접적 정보를 직접적 정보와 동일하게 수용할 수 있는 것이다. 서당 개 삼년이면 풍월을 읊을 수 있는 것도, 맹모가 그 힘든 이사를 세 번이나 한 까닭도 모두 거울뉴런 덕택이고, 때문이었다.
다른 하나의 진화적 가설은 마음을 읽는 모듈로서의 필요성이다. 인간이 사회를 구축해감에 따라서 더 많은 충돌이 생겨나게 되었고 이를 조정하기 위해서는 서로의 마음을 이해할 수 있는 능력을 가질 필요성이 생겨났다. 또한 상대방에 대해 이해한 정보를 집단적으로 교류하는 것을 통해, 거대해진 사회 속에서 서로 도울 수 있는 환경을 조성할 필요성 또한 생겨났다. 수많은 타인들에 대한 정보의 교류가 원활하지 못하면 공동체의 기본 요건인 ‘상호 이타주의’가 성립될 수 없었기 때문이다.
이러한 필수요건을 모두 충족시켜준 것이 거울뉴런이라고 생각해볼 수 있다. 거울뉴런은 타인의 행동을 관찰하면, 마치 자신이 직접 행동한 것과 같은 내적 상태로 만들어주는 작용을 하며 그 행동의 의도까지 변별한다. 이러한 작용은 인간이 타인의 행동을 이해할 수 있는 수준자체에 영향을 미쳤을 것이다. 단순한 관찰로 인한 피상적 정보획득을 하던 영장류의 원숭이는 ‘뇌, 즉 마음으로 함께 느끼는’ 원숭이들의 상호이해를 기반으로 한 협력 상황에서 고립되어 점차 씨가 말라갔을지도 모를 일이다. 위에 언급하지는 않았으나, "I Know What You Are Doing" 논문의 결론인 ‘거울뉴런은 행동이 완전한 시각적 단서로 주어지지 않아도, 추론을 통해 그 행동의 목적성을 알고 완전한 행동을 관찰한 것과 마찬가지로 반응한다.’라는 사실 또한 거울 뉴런의 반성적 효과가 상호 이해에 도움이 되는 것을 거들었을 것이다.
거울뉴런이 실재하는 F5 영역이 언어를 담당하는 Broca 영역과 상동기관(homolog)이라는 것 역시 생각해볼만한 점이다. 앞서 지적한 바대로 사회를 구축하고 유지하기 위해서는 이해뿐만 아니라 그 이해한 정보를 교환하는 것 역시 중요하다. 이를 가능하게 했던 가장 강력한 요인이 바로 언어의 발달이라고 할 수 있다. 언어를 생성하는 곳이라고 할 수 있는 Broca 영역과 그 기원을 공유하고 있는 거울뉴런(F5영역)은, 두 영역의 필요성이 대두된 이후 자연선택에 의해 우선적으로 살아남았을 것이라고 생각해볼 수 있다. 또한 그 거울뉴런의 기능은 고차원적인 언어 학습과정을 지속적으로 도우며 인간이 다른 동물에 비해 높은 수준의 사회적 상호작용을 영위할 수 있도록 만들어 준 원천적 기능이라고 생각한다.

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공감소비 : 범상규 건국대학교 교수

거울뉴런의 역할에 대해 빌라야누르 라마찬드란(Vilayanur Ramachandran) 박사는 다음 두 가지로 정의를 내렸다. 첫째, 가장 명확한 것으로 거울뉴런은 타인의 의도를 간파하게하며, 이로써 오랑우탄이나 침팬지 등 고등 유인원과 달리 우리 인간들은 ‘마음이론’을 갖게 되었다. 둘째, 거울뉴런은 다른 사람을 시각적으로 유리한 입장에서 바라보는 것 외에도 ‘개념적’으로 유리한 입장에 서도록 전환한 것이다. 그래서 우리들은 종종 “당신이 무엇을 뜻하는지 알겠다.”와 같은 의미를 사용하게 된다고 한다. 상대방의 행동을 모방하는 재주라는 관점에서 보면 우리 인간 못지않게 유인원 중 오랑우탄 또한 모방이 가능하다. 그들 역시 자물쇠를 열줄 알고 노를 저을 줄도 안다. 다른 누군가가 그렇게 하는 것을 본 뒤 따라 함으로써 시행착오를 겪지 않고 생존의 어려움을 극복하도록 거울뉴런이 뇌 속에 존재했기 때문이다. 그러나 우리 인간은 오랑우탄과 다르다. 우리 인간은 거울뉴런을 통해 단순 모방차원이 아닌 또 다른 능력을 습득할 줄 알기 때문이다. 바로 공감이라는 감정을 느낀다는 점이다.

심리학자인 폰 바렌(von Barren) 연구팀은 우리들이 의도적으로 상대방과 소통하고 있을 때, 무의식적이고 무심결에 소통하도록 만드는 거울뉴런의 또 다른 형태의 공감능력을 보여주었다. 레스토랑 안에서 웨이트리스가 손님들의 주문사항을 손님들에게 그대로 흉내 내어 말을 하거나, 손님이 한 말과 같은 말을 반복함으로써 그들의 주문을 확인시켜 주며 ‘네’라고 대답했다. 그 후 고객들이 준 팁을 계산하자, 웨이트리스가 고객의 주문을 반복해서 말할 때마다 팁의 액수는 올라갔다. 손님들은 웨이트리스가 자신들의 주문이나 말을 따라할 때 평균적으로 140퍼센트의 팁을 주었다. 자신들의 말을 그대로 따라 하는 말을 들은 손님들은 비록 의식하지는 못하지만 자신들이 더 좋은 서비스를 받았다고 느꼈기 때문이다. 손님과 웨이트리스 간에는 의식적인 소통이 아닌 무의식적인 공감이 이루어졌다는 얘기다. 뿐만 아니라 사람들은 자신이 동감하는 말을 들을 때 잘 호응하고 그 반응 역시 신속하지만, 반대로 자신이 동의할 수 없는 말을 들을 때 그 반응은 상대적으로 느리다.


공감의 힘, 군중심리에서 감성마케팅까지

로베르토 카베자(Roberto Cabeza) 교수에 따르면, 우리는 미소 짓는 사람들에게 끌릴 뿐 아니라 그들의 이름을 보다 더 잘 기억하는 경향이 있다고 한다. 우리는 장차 낯선 사람들과 상호작용할 경우를 대비하여 자신에게 더 친절한 사람을 기억하길 원하기 때문이다. 또 가장 성과가 좋은 리더는 성과가 중간 정도인 집단의 리더보다 부하들을 평균적으로 3배 정도 더 자주 웃게 만든다고 한다. 잘 웃고 분위기를 즐겁게 만드는 리더 밑의 직원들은 그들의 거울뉴런을 통해 자신도 모르게 웃고 즐겁게 일을 하도록 하기 때문이라고 파비오 살라(Pavio Sala)는 말한다. 또 사우스웨스트항공의 공동 창업자이자 CEO이었던 허브 캘러허(Herb Kelleher)는 사람을 만날 때마다 상대방과 깊은 교감을 이끌어내기 위해 악수를 하거나 포옹을 하며 자주 웃고 성과에 대해 칭찬을 아끼지 않았다고 한다. 이처럼 거울뉴런의 공감능력을 적절히 자극할 경우 사회적 상호성을 높여 주지만, 그렇지 못한 경우가 바로 자폐증의 사례다. 자폐환자의 경우, 타인의 행동을 관찰할 때 거울뉴런의 활동이 매우 적기 때문에 감정이입에 어려움을 겪는다고 한다.
거울뉴런은 사람들의 감정과 태도를 주변사람들에게 전염시키기도 한다. 즉 정상적인 일반인이라면 다른 사람과 얼마든지 공감을 나누며, 비록 원하지 않더라고 쉽게 이 공감을 지울 수는 없다. 이러한 공감현상을 감정의 공명 현상이라고 하는데, 이는 눈치채지 못할 사이에 순간적으로 이뤄지기 때문에 다분히 이성으로 조종하기 어렵다. 이러한 공명현상의 가장 극단적인 예가 바로 군중심리인데, 이 군중심리의 가장 큰 특징은 동시다발적으로 일어나는 공감의 형성이다. 한 연구에 따르면, 군중은 마치 스스로 알아서 움직이는 자기 동력을 가진 것처럼 보이지만, 참가자의 5퍼센트만이 특정한 목표를 좇으며 나머지 95퍼센트는 자동적으로 이들을 따르는 것으로 확인되었다. 대규모 콘서트장이나 축구경기장에서 한꺼번에 많은 인파가 출구로 몰리는 바람에 사상자가 속출하는 소동의 원인이 되기도 한다. 현장에 모인 군중들은 자기도 모르게 옆 사람이 하니까 따라 하는 셈이다.
거울뉴런의 이러한 공감능력은 특히 여성이 남성보다 더 민감하기 때문에 드라마나 멜로영화 속 주인공의 눈물에 쉽게 감정이입 되곤 한다. 최근 개봉되어 인기를 끈 영화 ‘건축학개론’이나 ‘써니’를 보면서 자신이 바로 풋풋한 여대생이나 발랄한 여고생인 것처럼 느끼며 향수에 빠져들었던 것이다. 특히 여성들의 상대방에 대한 감정이입이나 공감능력은 구매과정에서 잘 나타난다. 감성마케팅이 주로 여성을 대상으로 하는 이유가 바로 여기에 있다.

공감능력은 설득커뮤니케이션의 핵심

거울뉴런은 정치연설, 학술강연회나 제품설명회처럼 많은 청중들을 대상으로 연설할 때 매우 효과적으로 이용될 수 있다. 강연자가 자신의 겉옷 상의 단추를 풀어주는 단순한 행위는 청중들로 하여금 편안한 반응을 활성화시킬 수 있다. 안경을 고쳐 쓴다거나 강단을 좌우로 걸어 다니거나 하는 행동들은 육체적으로는 물론 심리적으로 관객들에게 편안함을 느끼도록 해준다. 이러한 심리적인 편안함을 통해 청중과의 감정이입은 가능하게 된다. 또한 강연 도중에 청중들을 향해 고개를 끄덕이는 행위를 할 경우, 청중들에게 무의식적으로 동조하게 하는 반응을 일으킬 수 있다. 물론 뜨거운 반응을 얻게 된다. 이런 행동들은 실제 제품판매 현장에서도 유용하게 적용된다. 소비자들에게 열심히 제품을 설명하는 매장 직원이라면 일방적으로 제품설명을 죽 나열하기 보다는 소비자들의 눈을 보고 고개를 끄덕이는 행위를 할 때, 소비자들 역시 공감하게 되어 쉽게 설득 당할 수 있게 된다.
거울뉴런의 공감효과는 의외의 경우에도 발휘된다. 미국의 유명한 미식축구선수 O.J. 심슨은 전처와 정부 살해사건을 다룬 재판에서 매우 불리한 상황에 놓이게 되었다. 증거물로 제시된 장갑이 심슨의 것인지 확인하는 과정에서, 그가 장갑을 손에 끼려고 애쓰는 모습을 보면서 배심원들은 마치 자신이 그 장갑을 힘겹게 끼려고 애쓰는 것처럼 느꼈다. 이 때 심슨의 변호사인 조니 코크런은 한 마디 말로써 배심원들에게 감정적으로 극적인 심정변화를 일으켰다. “장갑이 손에 맞지 않는다면 당신은 무죄입니다.” 거울뉴런이 만들어낸 배심원단의 이러한 신체적 공감은 심슨의 무죄를 확신하는데 매우 중대한 역할을 했다.
반면 사진처럼 생명력 없는 사물은 거울뉴런을 흥분시키지 못하는데, 그것은 거울뉴런이 흉내 낼 수 있는 행동이 없기 때문이다. 거울뉴런이 우리를 행동하게 만들기 위해서는 따라 할 수 있는 행위가 필요하다. 이러한 사실은 기업에서 제공하는 정보의 유형이나 상대방을 설득하기 위한 수단을 선택하는데 중요한 시사점을 제공해 준다. 홈페이지에서 제공되는 정보는 단순 팝업창 보다는 동영상이 효과적이며, 보고서 작성은 파워포인트보다 동영상을 활용한 브리핑이 낫다. 파워포인트는 사실상 거의 모든 감정 및 신경 전달물질을 차단하고 발표효과를 반감시킨다는 점을 기억해야 한다.

시청자 참여프로그램이 인기인 이유
공감능력은 단순히 모방소비에 그치지 않고 소비활동에도 깊숙이 작용되며, 사람들은 모방보다는 공감이라는 감성에 더 충실하다. 세계적으로 유명한 톱 모델들인 나오미 캠벨, 클라우디아 쉬퍼, 크리스티 털링턴 그리고 엘르 맥퍼슨 등은 뉴욕과 런던에 본점을 둔 새로운 감각적인 레스토랑인 ‘패션 카페’를 오픈했지만, 한결같이 실패하고 말았다. 그 실패한 이유는 레스토랑 주인인 유명 모델들이 모두 몸이 말랐기 때문에 손님들은 그 레스토랑에서 식욕을 느낄 수 없었던 것이다. 따라서 비록 배가 고파도 많이 먹지 않았다. 이는 유명한 모델들의 메마른 시각적 정보와 레스토랑 음식에 대한 미각적 정보라는 서로 다른 감각요소 간의 연합으로 새롭고 더 강력한 ‘공감각’이라는 자극이 소비자들의 감성을 부정적으로 자극했던 것이다.
거울뉴런은 일방적이고 수동적으로 정보를 받아들이는 모방행위보다는 쌍방향적이고 능동적으로 정보를 받아들이는 체험행위에 더 열광하게 만든다. 이러한 체험행위는 확정된 의도보다는 모방자 자신의 의도를 적극적으로 반영시키기 때문에 쉽게 공감이 형성될 수 있다. 국내 대표적 장수프로그램인 전국노래자랑이나 갈수록 뜨거운 열기를 보여주는 슈퍼스타K는 시청자를 단순한 방관자가 아닌 참여자로 끌어들이고 있다는 공통점이 있다. 이러한 요소야말로 시청자가 직접 무대에 섰다는 가상의 공감대를 주기에 충분하다. 또한 맛집 코너, 최신 유행패션 혹은 명품브랜드를 소개하는 각종 추천프로그램이 인기인 연유도 모방보다는 쌍방간 공감을 주기 때문이다. 단순히 정보만을 제공하기보다는 나와 비슷한 사람이 비슷한 얘기를 전달함으로써 보는 사람을 주인공인 것처럼 만든다. TV 속 개그프로그램 역시 일방적인 스탠딩 개그보다는 방청객과 주고받는 반응을 직접적으로 이끌어 내는 개그소재일 때 더 흥미를 자아내기 마련이다. 연예인 혹은 일반방청객을 무대 위로 걸어 나오게 함으로써 더 이상 개그맨들만의 얘기가 아님을 보여준 것이다.

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거울신경은 이탈리아의 신경생리학자 리촐라티(G. Rizzolatti)가 1990년대에 처음 원숭이의 이마엽에서 발견했습니다.

이마엽에는 근육에 운동 명령을 내리는 운동피질이 있는데, 이 운동피질은 크게 두 영역으로 나눌 수 있습니다. 특정 근육에 직접 신경을 내보내는 일차운동피질이 있고, 운동을 계획하고 통괄하는 앞운동피질과 보조운동영역이 있습니다. 리촐라티는 원숭이가 땅콩을 손으로 잡으려 할 때 앞운동피질의 신경세포에서 나타나는 신호를 연구했는데, 원숭이가 땅콩을 쳐다보기만 하거나 손으로 땅콩이 아닌 다른 것을 잡았을 때 이 세포는 활성화되지 않았지만, 원숭이에게 땅콩을 보여 준 다음 불을 끄고 원숭이가 땅콩이 담긴 접시로 손을 뻗게 했을 때는 이 신경세포가 활성화되었습니다.
이 신경세포는 원숭이의 뇌에서 행동에 대한 계획, 즉 ‘접시에 있는 땅콩을 잡아라’는 명령을 내리는 세포인 것입니다. 그런데 특이하게도 원숭이 자신의 손은 가만히 두고, 누군가가 접시 에 있는 땅콩을 손으로 잡으려는 모습을 봤을 때도 이 세포가 활성화되었습니다. 이것이 신경세포에서 처음으로 관찰된 거울신경입니다.
거울신경은 원숭이보다 사람에서 훨씬 발달해 있습니다. 덕분에 타인의 행동을 보고 있기만 해도 자신이 그 행동을 하는 것처럼 뇌의 신경세포가 작동합니다. 이때 활동하는 세포는 관찰자가 관찰된 행동을 똑같이 직접 할 때 작동하는 세포와 동일합니다. 거울신경은 타인의 행동을 관찰할 때만 작동하는 것은 아닙니다. 어떤 행동이 어떻게 일어났는지 이야기만 듣고 있어도 작동합니다. 그런데 거울신경에서 일어나는 과정은 관찰자의 의지나 생각과는 상관없이 자동적으로 일어납니다. 어떤 행동을 인지하면 관찰자의 뇌는 마치 그 행동을 직접 행하는 것과 같이 작동하는 거죠.
거울신경의 존재를 알려 준 원숭이에게 땅콩 실험을 한 가지 더 해 봤습니다. 이번에는 원숭이에게 땅콩을 잠시 보여 준 후 땅콩 접시를 칸막이 뒤로 숨겼습니다. 이제 원숭이는 땅콩 접시는 보지 못하고, 칸막이만 볼 수 있습니다. 그런 다음 사람이 칸막이 뒤에 있는 땅콩을 집었습니다. 원숭이는 사람의 팔이 칸막이 뒤로 사라지는 모습만 봤지, 직접 땅콩을 집는 모습은 볼 수 없었습니다. 그런데 그것만으로도 원숭이의 거울신경은 반응했습니다. 일련의 행동 중에서 일부분만 관찰하더라도 거울신경 세포들은 행동 전체를 본 것처럼 작동한 것입니다.
거울신경이 처음 발견된 곳은 앞운동피질에 속하는 아래이마엽 뒷부분이었는데, 나중에는 아래마루소엽(inferior parietal lobule)의 앞부분에서도 발견되었습니다. 이마엽과 마루엽 사이에는 수많은 신경들이 연결되어 있는데, 이마엽은 주로 운동 명령을 내리고 마루엽은 감각을 통합하는 부위이기 때문에 이마엽과 마루엽을 연결하는 신경들은 감각과 운동을 통합하는 기능을 합니다. 그래서 거울신경은 하나의 세포가 아니라, 이마엽의 운동영역이 마루엽에서 감각 신호를 받는 신경 체계입니다. 이를 거울신경 체계(mirror neuron system)라고 합니다.
사람이 상대방의 행동을 관찰하면 일단 뒤통수에 있는 시각중추에서 이미지가 그려집니다. 거울신경은 시각중추에서 얻어진 시각 정보를 운동영역에 전달하는 기능을 하는데, 시각 정보가 운동영역에 표시되기 위해서는 중간 단계가 필요합니다. 그 역할을 관자엽의 위관자고랑(superior temporal sulcus)이 담당합니다. 시각피질의 신경섬유는 위관자고랑으로 연결되어 있는데, 위관자고랑은 일종의 해석 장치입니다. 여기서 해독된 정보는 신경섬유를 통해서 마루엽 하부의 거울신경에 전달되고, 이어서 앞이마엽 거울신경까지 전달됩니다.
위관자고랑의 해석 장치는 시각중추의 모든 시각 정보를 검색하여 살아 있는 행위자가 하는 행동에 대한 정보만을 골라냅니다. 생명체가 아닌 로봇이 하는 행동은 여기서 처리되지 않습니다. 다시 말해 위관자고랑이 분석하는 시각 정보는 의도나 감정이 포함된 행동, 즉 사람을 비롯한 생명체가 하는 행동입니다. 자동차나 기계의 움직임에 대한 정보는 이곳에서 일단 걸러지기 때문에 거울신경으로 들어가지 못합니다. 이 해독 시스템은 사람이나 동물의 몸짓, 인상, 입술 모양, 특히 시선을 해독하도록 만들어진 것입니다.
 

 


거울신경이 어떤 역할을 하는지에 대해서는 현재까지 많은 가설들이 제안되었는데,
행동 이해, 모방, 의도 이해, 공감 등 네 가지가 대표적인 기능입니다.

다른 사람의 행동을 그냥 보고만 있는데도 운동신경이 활성화되는 현상이 처음 관찰되었을 때 이 현상은 아주 이상해 보였지만, 그럴 만한 이유가 있습니다. 타인의 행동을 관찰할 때 운동 체계가 어떻게 작동하는지에 대한 정보가 없는 상태에서 단순한 이미지 정보만으로는 그 행동의 의미나 다른 행동과의 관련성을 알 수 없습니다. 관찰된 행동이 무엇을 의미하는지를 알려면 그것을 운동의 의미 체계로 전환시킬 필요가 있습니다. 즉 자신이 시뮬레이션(가상체험)을 해 봐야 비로소 그 행동의 의미나 의도를 이해하게 됩니다. 이 기능을 마루-이마엽 거울신경이 합니다. 시각중추에서 수집된 정보가 거울신경을 거쳐야만, 관찰된 행동을 관찰자가 진정으로 이해하게 되는 거죠.
원숭이나 인간은 거울신경을 통해서 공감을 해야 상대방의 행동을 진정으로 이해할 수 있습니다. 그리고 그것을 기초로 다른 기능들이 가능해지는데, 그중 하나가 모방입니다. 모방은 인간이 성장하는 동안 가장 많이 사용하는 학습 방법이며, 시행착오라는 시간 소모 없이 많은 기술을 익히는 방법입니다. 모방은 상대방의 얼굴 표정이나 몸짓을 이해하고, 상대방의 목표, 의도, 욕구 등을 이해하는 것과 같은 사회적 기본 기술을 발달시키는 데 중심적인 역할을 합니다.
모방은 뇌의 위관자고랑과 거울신경 체계가 담당합니다. 시각정보는 위관자고랑에서 거울신경 체계로 전달되는데, 거울신경의 마루엽에서는 모방된 행동의 움직임을 파악하고, 이마엽은 모방된 행동의 목표를 파악합니다.
모방은 인간만이 할 수 있는 것은 아니고, 유아 침팬지나 유아 원숭이도 얼굴 표정이나 손짓을 모방합니다. 이는 인간의 모방 능력은 영장류 초기에서부터 진화해 온 능력이라는 것을 의미합니다. 그러나 침팬지나 원숭이의 모방 능력은 인간에 비해 초보적입니다. 인간의 거울신경은 목표 지향적인 움직임뿐만 아니라 의미 없는 움직임에 대해서도 활성화되는 반면, 원숭이의 거울신경은 목표 지향적인 행동을 관찰하는 동안에만 활성화되기 때문인 것으로 보입니다. 원숭이의 거울신경은 관찰된 행동의 목표를 이해하고 그대로 따라서 목표를 달성할 수 있지만, 관찰한 행동의 세세한 부분까지는 인식하지 못합니다. 모방 학습은 거울신경 중에서도 앞이마엽의 역할이 중요한데, 인간의 앞이마엽은 원숭이에 비해 월등히 발달했습니다.
사람의 거울신경은 원숭이나 개가 하는 행동을 볼 때보다는 사람들이 하는 행동을 관찰할 때 더욱 활성화됩니다. 이처럼 거울신경은 관찰자와 관찰되는 행위자가 서로 닮았을 때 더욱 활성화됩니다. 아이가 발달 과정에서 타인보다는 자기와 닮은 가족을 더 모방하는 것도 이런 이유 때문입니다.
한 개체가 다른 개체의 행동을 관찰하면서 얻는 정보를 두 가지로 나누어 보면, 하나는 ‘그 행동이 무엇을 하는 행동인가?’이고, 다른 하나는 ‘왜 그 행동을 하는가?’입니다. 어떤 사람이 사과를 쥐고 있는 것을 보면, 우리는 그가 사과를 쥐고 있다는 것을 압니다. 동시에 그가 왜 사과를 가지고 있을까를 생각합니다. 우리는 그가 먹으려고 쥐고 있다고 생각할 수도 있고, 바구니에 담기 위해 쥐고 있다고 생각할 수도 있습니다. 이처럼 우리는 하나의 행동을 관찰하면서 행동의 의도까지도 생각합니다. 거울신경이 이러한 의도 이해에도 관련되어 있다는 증거가 많습니다.
사람들에게 다음과 같은 세 가지 형태의 화면 ①사과 자체, ②사과 없이 손으로 뭔가를 쥐고 있는 듯한 행동, ③다양한 상황에서 손으로 뭔가를 쥔 행동 등을 관찰하게 했습니다. 실험실 조건은 마지막 상황 ③에서만 관찰자가 화면에 나타나는 행동의 의도를 알 수 있었고, 앞의 두 상황 ①, ②에서는 사람들은 왜 사과가 있는지, 왜 손을 오므리는지 알 수 없었습니다. 위 세 가지 상황에서 기능적 자기공명 촬영술(fMRI)로 거울신경의 활동 정도를 평가했는데, 세 번째 상황에서 다른 두 상황에 비해 앞운동피질의 거울신경이 훨씬 활성화되었습니다. 이것은 거울신경이 행동을 이해하는 것뿐만 아니라 행동의 의도를 이해하는 역할도 한다는 것을 의미합니다.
거울신경이 발견된 초기에 연구된 행동들은 행동 이해, 모방, 의도 이해 등과 같이 감정적인 내용이 없는 것들이었습니다. 그래서 거울신경의 활성화는 운동과 관련된 회로인 마루-앞이마 회로에서 주로 나타났습니다. 거울신경이 타인의 감정을 똑같이 느끼는 능력, 즉 공감 능력과도 관련된다는 사실은 나중에 알려졌습니다.
사람들에게 악취를 맡게 하고 fMRI 사진을 촬영하면, 앞뇌섬(anterior insula)과 앞띠이랑(anterior cingulate)이 활성화되는데, 이 부위들은 감정과 관련된 영역입니다. 그런데 불쾌한 표정을 짓는 얼굴들을 관찰할 때도 앞뇌섬의 같은 부위가 활성화됩니다. 직접 자극을 받지 않고 단지 불쾌한 얼굴만 봤을 뿐인데도 자기가 직접 자극을 받은 것처럼 뇌가 반응하는 거죠.
통증에 대한 실험도 있었습니다. 부부를 대상으로 여성의 손에 통증을 가하고 뇌의 변화를 관찰한 다음, 배우자인 남성의 손에 통증을 주는 동안에 여성의 뇌 변화를 조사했습니다. 남성은 MRI 장치 옆에 앉고, 여성은 거울을 통해서 자신과 배우자의 손을 볼 수 있도록 했습니다. 스크린을 통해서는 둘 중 누가 자극을 받는지와 자극에 의한 통증 여부를 알려 주었습니다. 실험 결과 여성 자신에게 통증이 주어졌을 때는 당연히 통증 감각 신호를 직접 받아들이는 뇌의 부위인 일차몸신경피질, 이차몸신경피질, 그리고 통증 신호를 감정적으로 처리하는 부위인 앞뇌섬과 앞띠이랑 등이 활성화되었습니다.
몸신경피질은 통증의 위치와 같은 객관적인 특성을 알려 주는 부위이고, 뇌섬과 띠이랑은 통증 때문에 얼마나 기분이 나쁜 것인지와 같은 통증 관련 감정을 처리하는 영역입니다. 그런데 배우자인 남성에게 통증을 가할 때는 당연히 여성의 몸신경피질은 변화가 없었지만, 통증에 대한 감정을 처리하는 뇌섬과 띠이랑은 활성화되었습니다. 즉 배우자가 경험하는 통증에 대한 감정 반응은 자신이 직접 통증을 경험할 때와 동일한 뇌 회로를 통해서 나타난 것입니다.
거울신경에 대한 연구는 지금 살펴본 행동 이해, 모방, 의도 이해, 공감 등의 영역을 넘어 인지 기능과 언어 기능에도 역할을 한다는 것이 밝혀지고 있는데, 자아 인식(self-recognition)에도 거울신경이 관여합니다. 거울신경을 통해서 타인을 자기에게 비춰 보는 과정은 자기가 자신의 사진을 바라볼 때도 작용합니다. 그래서 모방과 자아 인식은 서로 관련되어 있을 것입니다. 연구한 바에 따르면 아이들은 자아 인식 능력이 뛰어날수록 모방 능력도 뛰어났는데, 이는 자아 인식이 거울신경에 의한 사회적 상호작용의 도움으로 발전할 수 있다는 것을 의미합니다.
거울신경은 언어 발달 과정에도 관여하는 것으로 보입니다. 언어가 몸짓에 의한 의사소통에서 진화되었다는 견해는 새로운 것이 아니지만, 거울신경이 발견되면서 더욱 주목받게 되었습니다. 거울신경 자체가 언어의 복잡성을 모두 설명할 수는 없지만, 메시지를 보내는 사람의 의도가 메시지를 받는 사람에게 전달되는 언어의 진화를 이해하는 데 도움이 됩니다. 타인의 생각을 유추하는 능력이 없다면 언어가 발달하기는 어려울 것입니다.


권력은 腦를 바꾼다… 감정이입 '거울 뉴런' 작동 멈춰

시청자들은 20일 종영한 인기 드라마 '미생(未生)'에서 부하 직원에게 폭언을 일삼는 마 부장이나 박 과장 같은 상사를 보고 함께 분노했다. 직장인들은 "현실에는 드라마보다 몇십, 몇백 곱절은 더 폭압적인 상사가 있다"고 말한다. 이른바 '땅콩 회항' 사건도 그런 사례다. 왜 윗자리에만 올라가면 부하 직원을 사람 취급하지 않는 것일까. 과학자들은 뇌에서 원인을 찾았다. 권력을 가지면 뇌가 상대를 이해하지 못하고, 심지어 마약중독과 같은 상태에 빠진다는 것이다.
한때 TV 드라마 '다모(茶母)'에 나왔던 대사 "아프냐, 나도 아프다"란 말이 인기를 끌었다. 내가 아끼는 사람이 아프면 나 역시 아픔을 느끼는 감정이입(empathy)을 나타낸 말이다. 폭압적인 상사의 뇌는 이 같은 감정이입 능력이 매우 줄어든다는 사실을 캐나다 과학자들이 밝혀냈다.
캐나다 윌프리드 로리어대와 토론토대 공동 연구진은 실험 참가자들에게 남에게 의존했거나 반대로 다른 사람을 압도했던 경험을 글로 쓰게 했다. 자신을 미약한 존재이거나 반대로 상사처럼 힘을 가진 존재로 잠시 생각하게 한 것이다. 이 상태에서 누군가 손으로 고무공을 쥐는 영상을 보여주면서 뇌 활동을 측정했다.
사람의 뇌(腦)에는 다른 사람의 몸짓을 보거나 말을 들으면 그 사람과 같은 느낌을 받게 하는 신경세포가 있다. 바로 '거울 뉴런(mirror neu ron)'이다. 1990년대 이탈리아 과학자들이 원숭이에게서 처음 발견한 현상으로, 상대가 공을 쥐는 모습을 바라보면 내 뇌에서도 공을 쥐는 것과 관련된 신경이 작동하는 식이다. 인간을 비롯한 영장류 모두가 거울 뉴런을 갖고 있어 동료의 고통을 제 것인 양 느낄 수 있다.
실험 결과 권력을 가졌던 기억을 떠올린 사람은 거울 뉴런이 거의 작동하지 않았다. 반면 힘이 약한 존재라는 생각을 한 사람은 거울 뉴런이 활발하게 작동했다. 결국 폭압적인 상사는 부하 직원이 느끼는 고통을 보고도 "아프냐, 나는 모른다"고 말할 수밖에 없다는 것. 연구 결과는 올 4월 '실험 심리학 저널'에 실렸다.

 
 


인간은 어떻게 서로를 공감하는가 - 거울뉴런과 뇌 공감력의 메커니즘
크리스티안 케이서스(저자) | 고은미(역자) | 김잔디(역자) | 바다출판사 | 2018-04-20 | 원제 The Empathic Brain (2011년)

거울뉴런, 공감의 수수께끼를 풀 열쇠
1990년 이탈리아 파르마 대학의 연구팀은 원숭이의 뇌에 전선을 꽂고 이런저런 자극에 대한 반응을 조사하던 중 우연히 이상한 현상을 발견했다. 원숭이가 건포도를 집어들 때 발화하던 뇌영역이 사람이 건포도를 집는 것을 볼 때에도 발화하는 것이었다. 관찰대상의 행동을 그대로 미러링하기에 ‘거울뉴런’이라고 명명된 이 특이한 신경세포의 발견에 전 세계 과학자들은 흥분했고, 유명한 신경과학자 라마찬드란은 “생물학에서 DNA가 했던 역할을 심리학에서는 거울뉴런이 하게 될 것”이라고 예언했다. 거울뉴런의 발견이 이처럼 혁명적인 사건으로 평가받은 것은 어째서일까?
거울뉴런이 발견되기 전까지 신경과학자들은 뇌의 각 영역이 고도로 분업화되어 있다고 가정했다. 즉 뇌의 뒤쪽에 있는 시각피질에서 정보를 받아들이면, 앞쪽에 있는 전운동premotor 영역에서 행동을 계획하고 일차운동피질에서 행동을 실행한다고 여겼다. 그러나 우리가 다른 사람의 행동을 보고 그것을 이해하고 따라할 때(가령, 다른 사람이 초콜릿을 먹는 걸 보고 맛있겠다고 여기며 따라 먹을 때), 우리 자신의 시각체계와 운동체계의 기제는 명백했지만 우리가 어떻게 타인의 행동을 이해하는지는 수수께끼였다. 신경과학자들은 보는 것과 행동하는 것 사이에 어떤 정신화 모듈mentalizing module이 따로 있다고 여기고 그것을 찾아 헤맸다.
어떤 행동을 직접 할 때만이 아니라 다른 누가 같은 행동을 하는 것을 볼 때에도 활성화되는 거울뉴런의 발견은 입력(시각체계) 대 출력(운동체계)이라는 뇌 분업화 모델을 깨뜨리며, 어떤 뇌영역에서는 보는 것과 하는 것이 동일할 수 있다고 시사해주었다. 뿐만 아니라 타인의 행동을 이해하는 데 정신화 과정이 늘 필요하지는 않으며, 전운동피질에 있는 거울뉴런이 어떤 직관적인 이해를 제공할 수 있다고 암시해주었다. 타인의 행동에 본능적으로 반응하는 이 특별한 신경세포에 의해서, 당신의 행동은 나의 행동이 되고, 당신이 하는 것을 나는 느끼게 되는 것이다.
대단히 복잡한 계산을 쉽게 해내는 최신 인공지능 컴퓨터도 사람의 마음을 헤아리는 것은 어려워한다. 반면에 사람은 일곱 살만 되어도 타인의 마음을 읽는 전문가가 된다. 우리는 어떻게 복잡한 계산보다 어려운 다른 사람의 마음을 이해하는 일을 그토록 쉽게 해낼 수 있을까? 한 개인의 인지 차원(개인적 뇌)을 넘어서 사람들 간의 마음을 연결하는 어떤 기제(사회적 뇌)가 존재하는 것이 아닐까? 저자는 거울뉴런의 발견자 중 한 명인 비토리오 갈레세의 강연을 듣고, 거울뉴런이 뇌과학의 오랜 숙제인 ‘공감’의 비밀을 풀 열쇠임을 직감했다. 2000년 박사과정을 마치자마자 저자는 파르마 대학 연구팀에 합류해 본격적으로 거울뉴런 연구를 시작했고, 2004년 네덜란드 왕립학술원 신경과학연구소에 독자적인 연구소를 개설하여 공감의 신경과학적 기초를 밝히는 일련의 중요한 연구들을 수행했다.

사람에게도 거울뉴런이 존재한다
파르마 연구팀은 원숭이에게 거울뉴런체계가 있다는 것을 발견했지만 사람에게도 있는지는 확인할 수 없었다. 이제까지의 실험은 원숭이의 뇌에 머리카락 굵기의 작은 전선을 삽입해 뉴런이 발화할 때 생기는 미세한 전기자극을 감지하는 식이었다. 하지만 사람의 뇌에 전극을 삽입하는 것은 매우 위험하기 때문에(뇌수술 전 일부 간질환자들에게 예외적으로 행해진다) 과학자들은 여러 비침습적 방법을 고안했는데, 이 책의 저자가 이용한 fMRI(기능적 자기공명영상) 뇌 스캐닝도 그중 하나다. (fMRI는 뇌의 특정 부위가 활성화될 때 더 많은 산소를 필요로 한다는 점에 착안해, 커다란 자석통 안에 피실험자를 눕히고 미세한 혈류의 증가를 측정해 영상화하는 장치다.)
우선 저자는 원숭이 실험을 통해서 거울뉴런이 시각정보뿐 아니라 청각정보에도 반응한다는 것을 밝혔다. 원숭이가 직접 종이를 찢을 때 활성화되는 뉴런이 사람이 종이를 찢는 모습을 볼 때에도, 원숭이 눈을 가리고 종이 찢는 소리만 들려줄 때에도 똑같이 활성화되었다. 이로부터 우리는 원숭이의 거울뉴런이 행동의 실행, 관찰, 소리라는 세 가지 차원을 결합한다는 것을 알 수 있다. 그렇다면 인간에게도 이러한 청각거울뉴런이 있을까?
저자는 실험참가자들에게 헤드폰을 씌우고 fMRI 스캐너에 눕힌 후 콜라 캔을 따서 컵에 따르는 소리, 종이 찢는 소리, 지퍼 여는 소리 등을 들려주었다. 실험 결과는 원숭이 실험 때와 일치했다. 손으로 직접 동작을 할 때 활성화되는 부위가 같은 동작의 소리를 들을 때에도 활성화되었다. 원숭이에게 청각거울체계가 존재한다는 것을 확인한 지 2년 만에, 저자는 fMRI 실험을 통해서 사람에게도 그와 유사한 거울체계가 존재한다는 것을 확인할 수 있었다. TMS(경두개자기자극) 기계, PET(양전자방출단층촬영) 스캔 등 다양한 방법을 이용한 여러 연구자들의 연구 결과도 사람에게 거울체계가 존재한다는 사실을 뒷받침한다.

공감을 잘하는 사람일수록 거울체계가 강하다
거울체계의 존재는 공감의 개인차를 설명해준다. 공감의 정도를 측정하는 간단한 방법 중 하나는 이 책의 부록에도 수록되어 있는 텍사스 대학의 마크 데이비스가 개발한 설문조사다. 저자는 이 설문조사에서 가장 높은 점수를 받은 이들(공감능력이 뛰어난 이들)과 가장 낮은 점수를 받은 이들의 뇌를 스캔해 비교해보았다. 점수가 높은 사람은 행동 거울뉴런이 강하게 활성화된 반면, 점수가 낮은 사람은 어떤 유의미한 활성화도 보이지 않았다. 이로부터 우리는 행동 거울체계의 개인차가 타인에게 얼마나 잘 공감하는지와 밀접한 관련이 있다고 판단할 수 있다.
하지만 여기에는 단서가 붙는다. 우리가 타인의 행동에 더 많이 주의를 기울이고, 그 행동을 직접 했을 때 어떤 느낌일지 느껴보려고 의도적으로 노력할수록 우리의 거울체계는 더 강하게 활성화된다. 거울뉴런은 우리 뇌의 시각과 청각, 운동 영역들 간의 특정한 연결 패턴의 결과다. 그 연결이 강할수록 우리는 더 자연스럽게 타인의 행동에 공감하고 그들의 관점에서 세상을 바라보게 된다. 그리고 그 연결의 강도는 얼마든지 후천적이고 의식적인 노력에 의해서 강화될 수 있다.

거울뉴런은 우리의 지각을 변화시킨다
이러한 사실을 극명하게 보여주는 실험들이 있다. 피아노를 한 번도 쳐본 적이 없는 사람들과 피아노 연주 경험이 풍부한 사람들에게 피아노곡을 들려주면서 그들의 뇌 반응을 검사한 결과, 유경험자들은 피아노 연주와 관련된 손가락운동 영역을 활성화시켰지만 문외한들은 그렇지 않았다. 유경험자들은 피아노 연주를 배움으로써 피아노 음악을 듣는 방식까지 변화시켰다. 그들은 피아노곡을 귀를 통해 들을 뿐 아니라 자기 손가락의 움직임을 통해서도 지각한다. 그들이 피아노곡을 들을 때 손가락을 가만두기 힘들어하는 것은 이 때문이다.
또 함께 연습하며 서로의 동작에 대해 잘 아는 남녀 발레무용수들에게 발레 영상을 보여주었을 때 남녀 모두 일정하게 거울뉴런이 활성화되었지만, 남자는 남자무용수만이 하는 특정한 동작에, 여자는 여자무용수만이 하는 고유 동작에 더 강하게 반응했다. 자기 몸으로 계속 반복해서 연습했던 동작을 봤을 때 거울뉴런이 더 강하게 반응한다는 사실은, 거울체계가 태어날 때 완전히 결정되는 것이 아니라 후천적 경험을 통해서 얼마든지 강화될 수 있다는 점을 말해준다.
누구나 한 번쯤 어떤 운동경기를 몸소 배운 다음 TV 중계를 볼 때 훨씬 많은 것이 보이는 경험을 해봤을 것이다. 고전적 뇌과학은 자신의 행동을 실행하는 영역과 타인의 행동을 이해하는 영역을 엄격히 구분함으로써, 자신의 행동(피아노 연주나 발레 동작)과 타인의 행동에 대한 지각(피아노나 발레 공연 감상) 간의 이러한 상호작용을 설명할 수 없었다. 거울뉴런의 발견을 통해 우리는 비로소 행동과 지각 간에 긴밀한 인과관계가 있음을 깨닫게 되었다. 그러므로 스포츠든 음악이든 해당 분야를 더 깊이 알고자 하는 사람에게 신경과학이 들려주는 조언은 새겨들을 만하다. “공부하지 말고 기술을 습득하라. 그러면 훨씬 잘 이해하게 될 것이다.”

우리는 행동뿐 아니라 정서와 감각도 공유한다
우리가 타인과 공유하는 것은 신체 동작에 국한되지 않는다. 우리는 그 사람의 정서(감정)도 공유한다. 슬퍼하는 사람을 보면 같이 울적해지고, 기뻐하는 사람을 보면 덩달아 기분이 좋아진다. 이러한 정서전염은 거울체계와 어떤 관련이 있을까? 그리고 그것을 어떻게 실험을 통해 증명할 수 있을까?
저자는 딸기나 민트 같은 기분 좋은 냄새, 썩은 달걀 같은 불쾌한 냄새를 맡을 경우 나타나는 뇌활성화를 측정한 후각 실험을 통해 불쾌한 냄새를 맡았을 경우에만 뇌 양쪽의 전섬엽anterior insula 영역이 강하게 활성화되는 것을 발견했다. 섬엽은 음식의 맛과 냄새를 처리하는 부위로, 특히 구역질이라는 신체감각과 관련이 있다. 그런데 참가자들은 배우들이 불쾌한 냄새를 맡고 토할 듯이 인상을 찌푸리는 영상을 보았을 때에도 마찬가지로 섬엽 부위를 활성화시키면서 역겨운 듯 얼굴을 찌푸렸다. 얼굴을 찌푸리는 행동이 같은 표정을 짓게(안면모방) 만드는 전운동피질의 대리활성화 때문이라면, 역겨움이라는 같은 정서를 느끼게(정서전염) 만드는 것은 섬엽의 대리활성화 때문이다.
한편 다른 사람이 손을 베이는 것을 보는 순간, 우리는 마치 자신의 손이 베인 것처럼 아픔을 느낀다. 여기서 문제가 되는 것은 이제까지 살펴본 행동이나 정서의 공유가 아닌, ‘감각’의 공유다. 감각에 대해서도 거울체계와 같은 것이 있을까?
우리가 직접 신체 접촉을 당할 때 느껴지는 여러 감각(아픔, 뜨거움, 차가움, 간지러움 등)을 체성감각somatosensation이라고 하는데, 이때 뇌의 양 반구 상단에 위치한 일차체성감각피질SⅠ과 실비우스열 양 측면에 위치한 이차체성감각피질SⅡ이 활성화된다. 저자는 실험참가자에게 브러시로 다리를 쓸어내리는 영상을 보여준 후, 참가자의 다리를 목욕타월로 직접 쓸어주며 뇌 활동을 스캔했다. 피실험자가 직접 접촉을 경험할 때는 당연히 체성감각영역이 활성화되었지만, 놀랍게도 타인이 접촉을 당하는 것을 볼 때에도 같은 영역(특히 SⅡ)이 활성화되었다. 운동체계에서 행동의 거울뉴런이 발견된 지 10여 년 만에, 저자는 정서와 감각에 대해서도 유사한 체계가 존재한다는 것을 처음으로 밝혀낸 것이다.

거울뉴런에서 공유회로로
이제까지 거울뉴런은 행동의 영역에서만 주로 연구되었다. 거울뉴런이라는 용어 자체가 본래 행동 중심적이다. 우리 뇌가 다른 사람의 행동을 내적으로 시뮬레이션하여 그 행동에 대한 거울상을 생성한다는 의미를 담고 있기 때문이다. 행동뿐 아니라 정서와 감각에도 유사한 체계가 존재한다는 것을 증명한 저자는 행동과 정서와 감각의 미러링을 모두 포괄할 수 있는 새로운 용어로 ‘공유회로shared circuits’를 제안한다.
전운동피질에서 우리는 직접 행동하는 것과 타인이 같은 행동을 하는 것을 보는 경험을 공유한다. 마찬가지로 섬엽에서 역겹다는 느낌과 타인이 역겨워하는 것을 보는 경험을 공유하고, 체성감각피질에서 접촉의 감각과 타인이 접촉을 당하는 것을 보는 경험을 공유한다. 우리 자신의 행동과 정서와 감각 영역을 대리활성화시킴으로써 타인의 행동과 정서와 감각을 공유하게 해주는 우리 뇌 안에 공통 배선되어 있는 이 신경회로 전체를 일컫는 개념이 바로 ‘공유회로’다.
시각피질은 세상을 인식하는 데 필수적인 뇌영역이지만, 우리 뇌는 타인에게 일어나는 일을 공유할 때 이 특화된 영역에만 의존하지 않는다. 행동이든 정서든 감각이든 우리 뇌는 직접 경험할 때 이용했던 동일한 뇌영역을 타인의 경험을 공유하는 데에도 활용한다. 행동과 관련해서는 운동영역(전운동피질)을, 정서와 관련해서는 정서영역(섬엽)을, 감각과 관련해서는 감각영역(체성감각피질)을 말이다. 활성화되는 뇌영역은 그때그때 다르지만 원칙은 동일하다. 미러링은 개별 뇌영역의 특수한 속성이 아니라 우리 뇌기능의 일반적 원리이며, 이 우아한 단순성에 의해서 우리들의 뇌는 서로 공감하도록, 타인과 연결되도록 진화해왔다.

행동의 거울뉴런, 협력의 메커니즘
행동과 지각을 연결하는 거울체계는 우리의 삶에서 구체적으로 어떻게 작동할까? 저자는 두 사람이 식탁을 들어 옮기는 행위를 예로 들어서 거울체계의 작동기제를 알기 쉽게 설명한다. “내가 식탁을 들어올리기 시작하면, 나의 운동영역에서 시각피질로 정보의 흐름이 만들어진다. 동시에 나는 당신이 식탁을 들어올리기 시작하는 것을 본다. 그것은 당신의 전운동피질에서 당신의 몸으로 정보의 흐름을 만들 뿐 아니라, 거기에서 나의 눈, 나의 시각피질 그리고 나의 전운동 거울뉴런에 이르는 정보 흐름도 생성한다. 당신이 탁자를 들어올리는 모습은 나의 ‘들어올림 거울뉴런’을 활성화하고, 탁자의 높이를 유지하기 위해 탁자를 더 들어올리는 나의 정확한 반응의 실행을 촉진한다. 그것은 다시 나의 전운동피질에서 시각피질로 흐르는 정보를 낳고, 또한 당신이 나의 동작을 관찰함에 따라 나의 전운동피질에서 당신의 시각피질로 흐르는 정보를 낳고, 이런 식으로 계속된다.”
순간적이고 자동적으로 일어나는 이 모든 과정은 순차적 정보교환이라기보다는 마치 두 개의 뇌가 하나로 연결되는 미세조정 과정과 같다. 여기서 두 사람의 뇌를 연결하는 것이 바로 자신의 행동과 다른 사람의 행동에 대한 지각을 연결하는 거울뉴런이다. 거울뉴런은 우리의 신체와 탁자를 포함한 외부세계 전체를 인터페이스로 삼아 복잡한 정보의 흐름을 정교하게 조율해낸다. 우리 뇌가 수백만 년의 진화를 거쳐 만들어낸 이 정교한 체계를 통해서, 우리는 혼자서는 절대 할 수 없었던 일들을 함께 해내며 위대한 문명의 도약을 이뤄냈다. 큰 동물의 사냥에서 우주왕복선의 제작까지 우리의 모든 복잡한 사회적 상호작용(‘협력’)은 거울체계에 의해 가능했다.

자폐증과 사이코패스의 공감능력
자폐증이나 사이코패스처럼 공감능력이 결여된 듯 보이는 사람들의 경우는 공유회로가 손상되어 있는 것일까? 결론부터 말하면, 두 경우 모두에서 공유회로는 정상으로 보인다.
자폐증이 있는 사람은 수식이나 날짜 계산 같은 특정 분야에만 관심을 쏟고, 다른 사람의 시선이나 얼굴표정 같은 사회적 상호작용에는 별로 관심을 기울이지 않는다. 이것은 저자의 fMRI 실험 결과로도 증명되는데, 일반인이 타인의 표정을 모방할 때 활성화되는 영역들이 자폐증이 있는 사람의 경우에는 더 약하게 활성화되었다. 하지만 흥미로운 사실은 일반인은 나이가 들수록 안면모방시 뇌 활성화가 줄어드는 데 비해, 자폐증이 있는 사람은 그 반대라는 것이다. 18세의 자폐증 실험참가자들은 비정상적으로 낮았지만, 30세에 이르면 정상 수준을 보였고, 일부 자폐증 노인의 경우에는 일반인보다 더 많이 활성화되었다. 실제로 공유회로가 더 활성화된 자폐증 성인은 정상적인 사회생활이 가능해져 친구도 많아지고 직업도 가질 수 있게 된다.
이러한 연구 결과로부터 우리는 자폐증이 있는 사람의 공유회로가 망가진 것이 아니라 지체된 것이라고 추론할 수 있다. DNA상의 어떤 유전적 결함으로(뉴렉신과 뉴로리긴이라는 단백질군의 문제로 밝혀졌다) 발달 초기에 두뇌영역 간의 연합이 덜 활발해지고, 그 결과 공유회로의 발달이 지연되는 것이다. 이때 아이의 반응 부족에 좌절한 부모는 안면모방 등의 상호작용을 덜 적극적으로 하게 되고, 따라서 아이의 가뜩이나 낮은 사회적 자극에 대한 관심은 더욱 약화된다. 더 많은 학습경험이 필요한 아이에게 더 적은 학습기회가 제공되는 악순환에 빠지는 것이다. 자폐아가 더 강한 공유회로를 조기에 발달시킬 수 있도록 돕는 여러 치료법이 연구되고 있다. (일례로, 큰 거울이 있는 방에서 부모와 다른 아이들과 함께 놀면서 타인의 행동, 얼굴표정, 정서에 더 많이 관심을 기울이고 더 자주 모방하도록 격려하는 식의 상호작용이 긍정적인 효과를 보고하고 있다.)
한편 교묘하게 다른 사람을 조작할 뿐 아니라 끔찍한 범죄를 저지르고도 조금의 죄책감도 느끼지 않는 사이코패스의 경우는 어떨까?
저자는 네덜란드 법무부의 협조를 얻어 21명의 사이코패스 수감자의 뇌를 검사했다. 한 손이 다른 손을 비틀고 뿌리치거나 서로 사랑스럽게 쓰다듬는 영상을 보여주고, 실제로 피실험자의 손에 그러한 동작을 하면서 fMRI로 뇌의 반응을 측정했다. 예상대로 사이코패스는 체성감감영역, 섬엽, 전운동피질 등 감각, 고통, 기쁨을 느끼는 데 관여하는 뇌영역이 일반인에 비해 덜 활성화되었다. 그러나 놀랍게도 사이코패스 실험참가자에게 영상 속의 사람들에게 적극적으로 공감해보라고 요청하자 그들의 반응은 일반인만큼이나 정상이었다.
이러한 실험 결과로부터 저자는 사이코패스가 공감능력이 결여된 것이 아니라 자발적으로 공감하지 않는 것이라고 결론내린다. 사이코패스 범죄자들의 재범률을 낮추는 데 이제까지의 약물치료와 행동치료는 거의 효과가 없는 것으로 밝혀졌다. 사이코패스들이 의식적으로 자신의 공감능력을 내면 깊숙이 잠재운다는 최신 뇌과학의 발견을 바탕으로 새로운 치료법을 고민해야 할 것이다.

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소리와 뇌파, 언어의 관계
2018년 6월 15일  |  By: veritaholic  |  과학  |  댓글이 없습니다
뉴욕대학의 데이비드 포펠은 자신의 분야인 뇌과학과 신경심리학이 잘못된 방향으로 나아가고 있다고 열변을 토했습니다. “수많은 데이터가 쌓이고 있지만 이를 거의 이해하지 못하고 있습니다.” 지난 2월, 미국과학진흥협회(AAAS)에서 그가 한 말입니다. 그는 뇌신경의 연결을 보는 실험들이 가진 “인식론적 빈곤”을 탓하며, 이 실험들이 실제 그 사람의 행동이나 심리와 아무런 관계를 가지지 못한다고 비판했습니다. 그는 이런 부분적인 관찰들을 모아서 언젠가 의미있는 그림이 나올 것이라는 희망은 헛된 상상에 불과하다고 꼬집었습니다.

그는 가장 많이 연구된 C. 엘레강스라는 선충에 대해서도 말했습니다. “이 생명체에 대해 우리는 말 그대로 모든 것을 알고 있습니다.” 과학자들은 이 생명체의 모든 유전자와 302개의 뉴런, 그리고 그 뉴런이 어떻게 연결되어 있는지도 알고 있습니다. “하지만 C. 엘레강스가 어떻게 행동하는지에 대한 그럴듯한 모델은 없지요. 우리는 무언가를 놓치고 있는겁니다.”

포펠은 문제점만을 지적하는 사람이 아닙니다. 그는 최근 인간의 언어와 관련해 뇌의 활동과 실제 언어 사이의 놀라운 관계를 밝혔습니다.

포펠의 의견과 비슷한 비판은 1970년대 부터 있었습니다. 당시 영향력 있던 계산 뇌과학자인 데이비드 마(David Marr)는 뇌 혹은 다른 정보처리 시스템이 어떻게 행동하며 그렇게 행동하는 이유를 연구하기 위해서는 그 시스템에 주어지는 문제와 이 시스템이 뱉는 답(그는 이를 분석의 계산과학적 수준이라 불렀습니다)을 이용해 연구해야 한다고 주장했습니다. 그 시스템이 어떻게 동작하는지(알고리듬 분석) 혹은 이것이 어떻게 물리적으로 이루어지는지(이행 분석)만으로는 부족하다는 것입니다. 마는 사후 출판된 그의 책 “시각: 인간의 시각 정보 처리와 표현에 대한 계산과학적 연구”에서 이렇게 말했습니다. “… 뉴런을 연구함으로써 지각을 이해하려 하는 것은 깃털을 연구해 새의 비행을 이해하려는 것과 같다. 이는 불가능한 일이다.”

포펠과 그의 동료들은 지난해 뉴런 지에 발표한 논문에서 이 전통을 따랐습니다. 그들은 뇌를 측정하고 조작하는 “강력한” 도구들에 대한 과도한 의존이 오히려 과학자들로 하여금 길을 잃게 만들었다고 썼습니다. 지금 이 분야에서는 특정한 행동이 특정한 뉴런의 패턴과 어떻게 연결되는지를 살펴보는 수많은 실험이 이루어집니다. 예를 들어, 쥐가 어떤 미로를 통과할 때 어떤 영역의 뉴런들이 활발해지는지를 보는 식입니다. 그러나 이 실험들은 쥐가 길을 선택할 때 뇌의 나머지 부분에서는 어떤 일이 일어나는지를 놓치게 됩니다. 혹은 쥐가 스트레스를 받을때 뉴런이 어떻게 바뀌는지를 볼 수 없습니다. 가장 큰 문제는 이러한 연구가 평소 쥐의 뇌에서 일어나는 현상을 전혀 포착하지 못한다는 점입니다. 실험실 속 미로를 탐험하는 쥐는 야생에서 굴을 팔 때와 전혀 다른 정신 상태에 있을 것이며, 이런 실험으로 알게된 결과를 일반화 하는 것은 위험한 일일 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 제대로된 실험을 구상해야합니다.

그의 이런 비판에 대해 곧바로 그가 비토하는 이 분야에 의해 뇌과학의 엄청난 발전이 이루어졌다는 반박이 있을 것입니다. 포펠은 이 사실을 인정하지만 여전히, 우리가 뉴런의 조작이나 생성에 대한 연구보다 어떤 실제 행동을 시스템 분석을 통해 이해하려 노력한다면, 신경이나 유전적 세부 사실보다 인지적, 감정적 현상에 대해 더 깊게 이해할 수 있게 될 것이라 말합니다. 적어도 이러한 분석은 보다 생산적인 연구를 가능하게 만들어준다는 것입니다.

최근 포펠과 그의 실험실 포닥인 M. 플로렌스 아사네오는 사이언스 어드밴스에 제출한 논문을 통해 이를 보였습니다. 그들은 뇌가 언어를 어떻게 처리하는지를 연구하며 “어떻게 음파가 뇌에 의미를 전달하는지”에 대한 흥미로운 사실을 밝혔습니다.

사람들은 소리를 들을 때, 먼저 그 음파가 귀에 의해 신경 신호로 바뀌며 뇌의 청각 피질로 넘어간뒤 다시 뇌의 다양한 부분으로 전달되어 해석합니다. 신경생리학 분야의 오랜 연구를 통해 이 청각 피질 신경 신호의 파형은 실제 음파의 포락선(envelope)을 따라간다는 것이 밝혀져 있습니다. 곧, 소리 크기의 변화를 따라가는 것입니다. 포펠은 이를 “뇌파는 음파 위를 미끄러진다”고 표현합니다. 이러한 “동기화”를 통해 뇌는 음성을 처리가능한 조각으로 나누어 처리하게 됩니다.

몇몇 연구는 흥미롭게도, 사람들이 다른 사람의 말을 들을 때, 청각 피질 뿐 아니라 스스로 말을 할 때 사용하는 운동 피질에서도 이러한 동기화된 신경 신호가 나타난다는 사실을 발견했습니다. 이는 마치, 사람들은 다른 사람의 말을 들을때 조용하게 그 말을 따라하는 것과 같이 행동한다는 것이며, 이는 어쩌면 이해를 더 잘하기 위해서일 수 있습니다. (아사네오는 이를 어떻게 해석할지에 대해서는 아직 정설이 존재하지 않는다고 강조했습니다.) 이는 이 운동 피질의 동기화가 항상 일어나는 것은 아니기 때문입니다. 또한, 청각 피질이 이러한 운동 피질의 동기화를 직접 일으키는지, 혹은 뇌의 다른 부분이 같이 관여하는 것인지도 알려져 있지 않았습니다.

아사네오와 포펠은 이 문제를 해결하기 위해 실제 언어의 사용과 신경생리학을 연결하는 새로운 참신한 실험을 계획했습니다. 그들은 청각 피질의 동기화된 신호가 4.5 헤르츠 정도라는 사실에 주목했습니다. 이 값은 일반적인 언어에서 음절의 주기에 해당합니다. (역주: 1초에 다섯 글자)

그들은 사람들에게 아무 의미없는 음절을 1초에 두 글자에서 일곱 글자까지 들려주면서 청각 피질과 운동 피질의 신호를 측정했습니다. (그들이 의미없는 음절을 사용한 이유는 의미가 있는 내용일 때 운동 피질에 영향을 주는 상황을 막기 위해서였습니다. 그녀는 “의미있는 소리를 들려줄 경우 뇌의 반응은 보다 복잡합니다” 라고 말합니다.) 만약 청각 피질의 신호가 운동 피질의 신호를 만들어내는 것이라면, 음절의 속도가 바뀔 때 두 신호 또한 계속 동기화되어야 합니다. 만약 운동 피질이 독립적인 것이라면, 운동피질의 신호는 바뀌지 않을 것입니다.

포펠은 실험 결과가 더 흥미롭고 놀라웠다고 말합니다. 청각 피질과 운동 피질은 초당 다섯 글자 까지는 동기화되어 움직였습니다. 그러나 속도가 일반적인 언어의 속도를 넘어서자, 운동 피질의 신호는 이를 따라가지 못했습니다. 계산과학 모델은 운동 피질이 자연적인 속도인 초당 네 글자에서 다섯 글자 사이로 작동하는 내부 진동자를 가지고 있을때 이와 같은 결과가 나온다는 것을 보였습니다.

포펠과 아사네오는 이번 결과가 그들의 행동 기반 접근법의 가치를 알려준다고 말합니다. 그들이 가진 장비는 뇌의 160개 영역을 1헤르츠 단위로 측정하기 때문에, 만약 이 신호들의 연관성만을 보았다면, 매우 많은 가짜 신호들을 잡았을 것입니다. 하지만 이들은 언어학과 실제 언어의 지식, 곧 4에서 5헤르츠가 모든 언어에서 나타난다는 사실로부터 의미있는 연구결과를 얻었습니다. 또한 이들이 밝힌 청각 피질과 운동 피질 사이의 관계도 기존의 연구방식으로는 알 수 없었던 내용입니다.

아사네오는 뇌와 음성의 리듬이 어떤 관계를 가지는지를 계속 연구할 것이라고 말합니다. 그들은 보다 자연스러운 청음 경험에서 동기화가 어떻게 바뀌는지를 볼 계획입니다. “이해할 수 있는 내용이나, 듣는 사람의 주의가 동기화의 범위를 바꿀 가능성이 있습니다.”

(노틸러스, John Rennie)