인간의 뇌 스캔 이미지는 호기심을 느끼는 사람에게 활성화되는 뒤쪽과 앞쪽 영역을 보여줍니다. 출처: Gottlieb Lab/Columbia's Zuckerman Institute
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콜럼비아의 주커만 연구소(Zuckerman Institute)에 기반을 둔 한 연구팀은 이와 같은 호기심이 일어날 때 인간의 뇌에서 무슨 일이 일어나는지 처음으로 목격했습니다.
신경과학 저널(Journal of Neuroscience)에 발표된 연구에서 과학자들은 시각적으로 모호한 상황에서 불확실성의 정도를 평가하는 것으로 보이는 뇌 영역을 밝혀 주관적인 호기심을 불러일으켰습니다.
"호기심은 깊은 생물학적 기원을 가지고 있다"라고 주커만 연구소(Zuckerman Institute)의 수석 연구원인 교신 저자 재클린 고틀리브(Jacqueline Gottlieb) 박사는 말했습니다. 호기심의 주요 진화적 이점은 생물이 생존에 도움이 되는 방식으로 세계를 탐험하도록 장려하는 것이라고 그녀는 덧붙였습니다.
"인간의 호기심을 구별 짓는 것은 그것이 우리로 하여금 다른 동물들보다 훨씬 더 광범위하게 탐구하도록 이끌며, 종종 우리가 물질적 보상이나 생존의 이익을 추구하기 때문이 아니라 단지 무언가를 알아내고 싶기 때문이라는 것"이라고 컬럼비아의 바겔로스 의사 및 외과 대학의 신경 과학 교수이기도 한 고틀리브 박사는 말했습니다. "이것은 창의성으로 이어집니다."
Gottlieb 박사와 함께 컬럼비아 대학의 전 대학원생(현재 dsm-firmenich의 데이터 과학자)인 Michael Cohanpour 박사와 이전에 Columbia에서 근무했으며 현재 University of California, Berkeley의 심리학 부교수로 재직 중인 Mariam Aly 박사가 연구에 참여했습니다.
이 연구에서 연구원들은 32명의 지원자의 뇌에서 혈중 산소 수치의 변화를 측정하기 위해 비침습적이고 널리 사용되는 기술을 사용했습니다. 기능적 자기공명영상(functional magnetic resonance imaging, fMRI)이라고 불리는 이 기술을 통해 과학자들은 피험자의 뇌의 다른 부분들이 이미지를 볼 때 얼마나 많은 산소를 소비하는지 기록할 수 있었습니다. 뇌 부위가 더 많은 산소를 소비할수록 더 활발하게 활동합니다.
호기심과 관련된 뇌 영역을 밝히기 위해 연구팀은 참가자들에게 texforms로 알려진 특수 이미지를 제공했습니다. 바다코끼리, 개구리, 탱크 또는 모자와 같은 물체의 이미지는 인식하기 다소 어렵게 다양한 정도로 왜곡되었습니다.
연구진은 참가자들에게 각 텍스폼에 대한 자신감과 호기심을 평가하도록 요청했고, 두 등급이 반비례한다는 것을 발견했습니다. 피험자가 texform이 무엇을 묘사하는지 알고 있다고 확신할수록 그것에 대한 호기심은 적었습니다. 반대로, texform이 무엇인지 추측할 수 있다는 자신감이 덜한 피험자일수록 그것에 대해 더 호기심이 많았습니다.
연구진은 fMRI를 이용해 피험자에게 텍스폼을 제시할 때 뇌에서 무슨 일이 일어나고 있는지 관찰했습니다. 뇌 스캔 데이터는 귀 바로 위에 위치한 영역인 후두측두엽 피질(OTC)의 높은 활동을 보여주었는데, 이 영역은 오랫동안 시각과 물체의 범주를 인식하는 데 관여하는 것으로 알려져 왔습니다.
이전 연구를 바탕으로 연구진은 참가자들에게 선명한 이미지를 제시했을 때 이 뇌 영역이 생물과 무생물에 대해 뚜렷한 활동 패턴을 보일 것으로 예상했습니다. "각 패턴을 texform 범주를 식별하는 '바코드'로 생각할 수 있습니다"라고 Gottlied 박사는 말했습니다.
연구자들은 이러한 패턴을 사용하여 이 대뇌 피질 영역이 왜곡된 텍스폼의 범주에 대해 얼마나 불확실한지에 대한 척도를 개발했는데, 이를 "OTC 불확실성"이라고 불렀습니다. 연구진은 피험자가 텍스폼에 대해 덜 궁금해할 때 OTC 활동이 마치 이미지가 생물 범주에 속하는지 무생물 범주에 속하는지 명확하게 식별하는 것처럼 하나의 바코드에만 해당한다는 것을 보여주었습니다. 대조적으로, 피험자가 더 호기심이 많을 때 OTC는 이미지 범주를 명확하게 식별할 수 없는 것처럼 두 바코드의 특성을 모두 가지고 있었습니다.
또한 texform 프레젠테이션 중에 뇌 앞쪽의 두 영역이 활성화되었습니다. 하나는 전대상피질(anterior cingulate cortex)인데, 이전 연구들은 이 피질이 정보 수집과 관련이 있다고 주장했습니다. 다른 하나는 복내측 전전두엽 피질(ventromedial prefrontal cortex, vmPFC)로, 다양한 상황에 대한 가치와 자신감에 대한 개인의 주관적인 인식을 모니터링하는 데 관여합니다. 새로운 연구에서, 피험자들이 텍스폼의 정체를 아는 데 더 자신감을 가졌다고 보고했을 때(따라서 명확한 이미지를 보는 것에 대한 호기심이 적었다고 보고했을 때) 두 영역 모두 더 활동적이었습니다.
Gottlieb 박사는 vmPFC 활성이 주관적인 호기심과 OTC 확실성 측정 사이의 신경학적 다리를 제공하는 것으로 보인다고 말했습니다. 마치 이 영역이 OTC의 분산 활동 패턴에 의해 인코딩된 불확실성을 읽고 사람이 texform에 대해 호기심을 가질 필요가 있는지 결정하는 데 도움을 주는 것과 같습니다.
"정보에 대한 주관적인 호기심을 뇌가 그 정보를 표현하는 방식과 연결할 수 있는 것은 이번이 처음입니다." 고틀리브 박사가 말했습니다.
이 연구는 두 가지 중요한 의미를 지닌다고 고틀리브 박사는 말했습니다.
첫째, 이 연구는 시각적 자극에 의해 유발된 지각적 호기심에 초점을 맞추었지만, 사람들은 사소한 질문이나 사실적 문제(예: 에펠탑의 높이가 얼마나 높은가?) 또는 사회적 호기심(어젯밤 친구들이 어느 식당에 갔을까?)에 대한 호기심과 같은 다른 형태의 호기심을 경험합니다.
그녀는 이 연구의 한 가지 흥미로운 가능성은 이 연구가 밝혀낸 메커니즘이 다른 형태의 호기심으로 일반화될 수 있다는 점이라고 지적했습니다. 예를 들어, 다양한 인식 가능성의 소리를 조사하는 fMRI 연구는 뇌의 청각 영역이 소리에 대한 불확실성을 전달하고 vmPFC가 호기심을 결정하기 위해 이 불확실성을 판독한다는 것을 보여줄 수 있습니다.
고틀리브 박사가 생각하는 두 번째 가능성은 이 발견이 우울증, 무관심 또는 무쾌감증(쾌락을 느끼지 못하는 것)을 가진 사람들에게 진단적, 심지어 치료적 의미를 가질 수 있다는 것입니다.
"호기심은 일종의 열정, 즉 에너지를 소비하고 주변을 조사하려는 의지를 수반합니다. 그리고 그것은 본질적으로 동기가 부여되어 있으며, 이는 아무도 당신에게 호기심을 갖기 위해 돈을 지불하지 않는다는 것을 의미합니다. 당신은 단지 당신이 배울 때 좋은 것이 올 것이라는 희망에 근거하여 호기심을 갖는다"고 Gottlieb 박사는 말했습니다. "이것들은 호기심의 놀라운 점 중 일부에 불과합니다."
이상의 기사는 2024년 7월 8일 MedicalXpress에 게재된 “Brain-imaging study reveals curiosity as it emerges”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Brain-imaging study reveals curiosity as it emerges (medicalxpress.com)
* 추가정보 출처 : Neural Representations of Sensory Uncertainty and Confidence are Associated with Perceptual Curiosity | Journal of Neuroscience (jneurosci.org)
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