거울 뉴런(Mirror neuron)이란 컵을 드는 등 특정 행위를 실행하는 경우와 그 행위를 관찰할 경우 양쪽에 활동하는 신경세포를 말한다. 거울 뉴런은 공감이나 모방에 의한 학습으로부터 자폐증 장애와의 관계에 이르기까지 많은 행동이나 능력과 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 거울 뉴런은 현대 신경과학이 발견한 가장 중요한 것 중 하나로 보고 있다. 그렇다면 이들 신경세포는 어떤 작용을 하는 것이고 어떤 인지 기능과 관련이 있는 것일까?
밝혀져 있는 것
거울 뉴런은 이탈리아 파르마 대학 신경생리학 연구실에서 신경심리학자인 자코모 리촐라티(Giacomo Rizzolatti)를 리더로 하는 연구팀이 1990년대에 발견했다. 이들은 검정짧은꼬리 원숭이의 F5 신경세포가 활성화했다. F5는 움직임과 계획과 실행에 관여하는 운동 전 영역에 해당하기 때문에 이 활성화는 놀랄 일은 아니다.
하지만 우연하게도, 실험자가 음식을 입에 가져가는 것을 원숭이가 단순히 보고 있는 것만으로도 같은 영역의 신경세포가 활성화한다는 것을 알게 되었다. 원숭이의 F5 신경세포는 자신의 손의 움직임뿐 아니라 인간(혹은 다른 원숭이)이 비슷한 손의 움직임을 하는 것을 보기만 해도 활성화했다. 타인이 행하고 있는 동작을 그냥 보기만 했을 뿐인데 마치 거울로 비춘 것처럼 자신의 신체를 움직이기 위한 신경세포가 활성화하는 것이다. 연구팀은 이 신경세포에 거울 뉴런이라는 이름을 붙였다.
겨울 뉴런의 활동은 무엇을 의미하는 것일까? 거울 뉴런을 발견한 연구자들은 이 신경세포에 두 가지 기능이 있다고 믿었다. 하나는 타인의 행위 이해와 관련한 기능이다. 거울 뉴런 시스템은 시각 정보를 타인의 행위 의도에 대한 지식으로 변환한다. 이것은 거울 뉴런의 활성화 자체가 행위를 낳는다는 것을 가리킨다. 또 하나는 모방ㅡ타인을 관찰함으로써 그 행위를 학습ㅡ하는 기능이다.
연구자들은 거울 뉴런은 원숭이의 뇌에서 발견했으나 사람의 뇌에도 같은 신경세포가 존재할 것으로 추측했다. 사람에 대한 연구에서는 경두개(뇌머리뼈) 자기 자극법(TMS), 뇌파(EEG), 뇌자도(MEG), 기능적 자기 공명 영상(fMRI) 등으로 뇌 기능을 연구했다. 그 결과, 원숭이와 마찬가지로 사람에게도 2개의 주요 뇌 영역(중심앞고랑 하부 및 아래이마이랑(IFG) 후부와 마루엽속고랑(IPS) 내측부를 포함하는 하두 정피질)이 행위 관찰과 실행을 맡는 거울 시스템을 형성하는 것으로 나타났다. 그 때문에 사람에게도 거울 뉴런은 모방이나 타인의 행위 이해에 중요한 역할을 하는 것으로 가정하고 있다 거울 뉴런은 타인의 의도 이해, 타인의 행동으로부터 마음의 상태를 추측하는 능력(마음의 이론), 공감성, 자기에 대한 깨달음, 언어 획득 등과 같은 사회적 상호 작용의 다양한 측면에서 불가결하다고 생각하는 연구자도 있다.
존재를 의문시하는 연구 결과
그렇기는 하지만 사람의 뇌에는 거울 뉴런 시스템의 증거가 되는 활동을 얻지 못했다고 하는 연구도 많아 그 존재가 의문시되는 것도 사실이다. 무엇보다 기본적으로 사람의 뇌에 전극을 끼울 수는 없기 때문에 사람의 거울 뉴런이 실제로 활동하는 모습을 직접 관찰하기는 어렵다. 2010년에 미국 캘리포니아대학 로이 무카메르 연구팀이 간질 환자의 뇌 외과 수술 시 뇌에 전극을 삽입해 처음으로 사람의 거울 뉴런 활동을 직접 검증할 기회를 얻었다. 이들의 보고에 의하면 환자가 행위를 할 때와 그것을 관찰할 때 양쪽에 활동하는 신경세포는 존재했으나 그 대부분은 행위의 실행과 관찰에 따른 활동이 낮다는 결과를 보였다고 한다. 그리고 스 신경세포는 거울 뉴런 시스템이 있다고 생각되는 뇌 영역이 아니라 기억에 관련하는 해마에서 관찰되었다.
원숭이의 거울 뉴런을 발견한 리촐라티도 최근에는 그 주장을 수정했다. 거울 뉴런의 역할에 대해 타인의 행위 이해에 관여한다는 말 대신 어떻게 행동해야 하는지 행위를 선택하고 컨트롤하는 데 관여한다고 말한다. (미쓰도 다카코)
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