[신경과학] 17.2 : 감정의 뇌과학 - 최신 관점 - 1

 

 

이번 포스트에서는 비교적 최근에 등장한 emotion과 관련된 theory들에 대해 알아보자.

 

 

우선 basic emotional theory에 대해 알아보자. 이 theory에 따르면 생물에게는 anger, disgust, fear, happiness, sadness, surprise 등의 기본적인 감정이 존재하며, 이들 각각의 감정상태에 따라서 뇌의 특정 부분이 다르게 activation된다는 것임. (실제로 fMRI를 이용해 이를 확인할 수 있음) 그런데 실제로는 brain의 single area가 아니라 여러 area들의 activity pattern에 의해서 emotion이 유발된다고 보는 것이 맞음.

 

 

한편 이 이론에서 한발 더 나아간 것이 바로 dimension emotion theory임. 이 theory에 따르면 emotion은 더 작은 fundamental element들로 나눌 수 있음. 이 때 각각의 element들이 어떻게, 그리고 얼마씩 조합되는지에 따라서 특정 emotion이 형성되는 것임.

 

 

 

 

위 그림에는 5가지 basic emotion인 happiness, sadness, fear, anger, disgust의 조합에 따라서 형성된 emotion들이 나타나 있음. 이 때 y축은 감정의 positive한 정도를 의미하며, x축은 각 감정상태에서의 각성 정도를 의미함. 한 예로, 똑같은 happiness이지만 beautiful sunset을 볼 때와 smiling baby를 볼때의 행복감 정도는 달라지게 됨.

 

 

최근(2017)에는 버클리에서 basic emotion이 27개이며, 이 조합에 의해 emotion이 구성된다는 연구결과를 발표하기도 했음.

 

 

 

이제 본격적으로 emotion과 관련된 각종 뇌 영역들에 대해 살펴보자.

 

우선 fear와 관련되어 있는 중요한 뇌 부위인 Amygdala(편도체)에 대해 살펴보자. (참고로 fear에 대해 연구할 때는 conditioning을 많이 사용하는데, 이는 conditioning을 할 시 감정을 직접 실험을 통해 관찰하기 비교적 용이하기 때문임)

 

 

실제로 Amygdala는 fear 형성에 있어서 critical한 것으로 보임. 물론 다른 구조도 fear 형성에 일조한다는 사실은 당연함.

 

 

 

 

위 그림상에서 붉은색으로 나타나 있는 해마 바로 옆에 있는 구조가 바로 Amygdala임. Amygdala는 위 그림 오른쪽 아래와 같은 subnuclei를 가지고 있는데, 크게 corticomedial nuclei(보라색), central nucleus(녹색), basolateral nuclei(붉은색)로 구성되어 있음. 이들 각각의 region은 받아들이는 input도 다르고 function도 다름. corticomedial nuclei의 경우 후각 sensation 정보를 받아들여서 처리하는 반면에 basolateral nuclei의 경우 시각, 청각, 미각, 촉각 sensation 정보를 받아들여서 처리함.

 

 

흥미롭게도 과거에는 bilateral amygdalectomy라는, amygdala 부위를 제거하는 수술법이 성행했었음. 그런데 이 수술을 수행할 시 환자의 fear 정도가 감소했고 aggression의 정도도 사람을 포함한 모든 실험동물에서 유의미하게 감소함. 실제로 이 수술을 받은 30세 여성 한 명의 사례를 보면, 이 여성의 경우 fear, anger에 대한 recognize를 잘 하지 못했고 facial expression으로부터 감정을 인식하지도 못했음. 즉, 이를 통해 Amygdala가 감정 형성에 상당히 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있음.

 

 

한편 이와 관련된 흥미로운 syndrome이 있는데, 바로 Kluver-Bucy syndrome임. 사실 rhesus monkey에게 temporal lobectomy(측두엽 절제술)을 수행할 경우에도 이 syndrome을 가진 환자와 비슷한 증상이 관찰됨. 보면 이 syndrome을 가진 사람의 경우 fear, aggression이 유의미하게 감소함. 심지어 감정 표현을 인식하는데 장애가 발생하여 flattened emotion이 관찰되기도 함.

 

 

 

 

한편 fear에는 크게 두 가지 종류가 있는데, 태어나면서부터 인식하는 공포인 instinctive fear와 학습해서 인식하게 되는 공포인 learned fear가 바로 그것임. 이 중 instinctive fear의 예시로는 쥐가 본능적으로 고양이를 무서워하는 것 등을 들 수 있음.

 

 

 

Amygdala는 위 그림에도 나타나 있는 것처럼 emotional event와 painful event에 대한 memory를 형성하는 것과도 밀접하게 관련되어 있음. 보면 electric shock, 혹은 어떤 tone을 들려줄 시 각각 somatosensory cortex, auditory cortex를 거쳐서 amygdala의 basolateral nuclei로 projection되게 됨. 이어서 basolateral nuclei에서 cerebral cortex로 projection되고, 그 결과 emotional experience가 일어나게 됨. 그 밖에, 정보가 central nucleus로 전달되고 hypothalamus와 brain stem의 periaqueductal gray matter로 전달될 수도 있음. hypothalamus로 정보가 전달될 시 autonomic response가 일어나 땀, 심장 박동 증가 등이 유도될 수 있으며 periaqueductal gray matter로 정보가 전달될 시 behavioral reaction이 유도될 수 있음.

 

 

이런 과정에 의해 fear와 같은 emotion의 경우 매우 빠르게 만들어지고, 굉장히 오랫동안 지속됨.

 

 

 

한편 aggression의 경우에도 2가지로 다시 나누어질 수 있는데, predatory aggression과 affective aggression이 바로 그것임. predatory aggression은 말 그대로 상대방을 죽이는 것이 목적이며, 그러다 보니 vocalization이 거의 관찰되지 않고 head나 neck을 공격하게 됨. 더불어 이 aggression은 ANS의 activity 변화를 유발하지 않음. 한편 affective aggression은 본인이 공포감을 느껴서, 혹은 상대방에게 공포감을 심어주는 것이 목적이며, 이 경우 ANS activity가 상당히 높아져 있으며 vocalization을 만들어내고 threatening posture를 유발함. 그런데 흥미롭게도 동물의 Amygdala에 lesion이 생길 시 방금 살펴본 두 type의 aggression이 다 감소됨을 알 수 있음.

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.