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뇌, 감정 정보를 육각형 격자 구조로 조직해 처리함
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미국 에모리대학교 연구진은 기능적 자기공명영상(fMRI)을 이용해 감정 정보를 처리하는 뇌 활동을 분석한 결과, 복내측 전전두피질(vmPFC)에서 육각형 격자와 유사한 신경활동 패턴을 확인했다고 밝혔다.
연구 결과는 국제학술지 '플로스 바이올로지(PLOS Biology)' 11월 2일자에 발표됐다.
인간의 감정은 일반적으로 쾌감과 불쾌감을 나타내는 '정서가(valence)'와 감정의 활성화 정도를 나타내는 '각성도(arousal)'라는 두 차원으로 설명할 수 있다. 예를 들어 만족감과 흥분은 모두 긍정적인 감정이지만 각성도에서 차이가 있으며, 분노와 기쁨은 각성도가 높다는 공통점이 있지만 정서가는 서로 다르다.
연구진은 이러한 감정의 관계가 뇌에서 어떤 방식으로 표현되는지 확인하기 위해 성인 18명을 대상으로 실험을 진행했다. 참가자들에게 감정이 점진적으로 변화하는 얼굴 표정과 감정적 의미를 담은 문장들을 제시하고, 감정의 변화를 판단하는 동안 뇌 활동을 fMRI로 측정했다.
분석 결과 복내측 전전두피질에서 감정 공간을 이동하는 방향에 따라 신경활동이 주기적으로 변화하는 6방향 대칭 패턴이 관찰됐다.
이러한 활동은 공간 탐색 과정에서 위치 정보를 처리하는 격자세포(grid cell)의 신경활동과 유사한 특징을 보였다. 특히 육각형 격자 형태의 활동은 얼굴 표정뿐 아니라 언어로 표현된 감정을 처리할 때도 나타났다.
이는 뇌가 특정 얼굴이나 단어 자체보다 감정 개념 사이의 추상적인 관계를 공통된 좌표체계로 표현할 가능성을 시사한다.
연구진은 감정 사이의 심리적 거리에 관한 신경활동도 분석했다.
그 결과 복내측 전전두피질에서 감정 간 거리를 반영하는 신호가 강할수록 참가자들의 감정 판단이 다른 사람들의 평가와 더 일치하는 경향을 보였다. 반면 육각형 격자 신호 자체는 개별 판단의 정확성과 뚜렷한 연관성을 보이지 않았다.
연구진은 뇌가 물리적 공간을 탐색할 때 사용하는 정보 처리 원리를 감정과 같은 추상적 개념을 이해하는 데도 활용할 가능성이 있다고 설명했다. 이러한 구조는 감정 사이의 관계를 파악하고 새로운 상황에서 감정적 결과를 예측하거나 의사결정을 내리는 데 관여할 수 있다.
연구진은 향후 신경세포 수준의 기록과 장기 추적 연구를 통해 감정 정보를 조직하는 뇌의 신경학적 원리를 규명할 계획이다.
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