거울 뉴런:신경과학의 획기적인 발견

1991년 여름, 신경과학자 비토리오 갈레세(Vittorio Gallese)는 움직임이 뇌에서 어떻게 표현되는지 연구하던 중 이상한 점을 발견했습니다. 그와 파르마 대학의 연구 고문인 Giacomo Rizzolatti는 원숭이가 특정 물체와 상호 작용할 때 어떤 뉴런이 활성화되는지 추적하고 있었습니다. 과학자들이 이전에 관찰한 바와 같이, 원숭이가 물체를 발견하거나 집어들 때 동일한 뉴런이 활성화되었습니다.

그러나 뉴런은 연구자들이 예상하지 못한 일을 했습니다. 실험이 공식적으로 시작되기 전에 Gallese는 원숭이에게 보여주기 위해 물체를 잡았습니다. 그 순간, 원숭이가 물체를 잡았을 때 발사된 것과 동일한 뉴런의 활동이 급증했습니다. 뉴런이 행동과 그 행동을 수행하는 다른 개인 모두에 대한 정보를 암호화하는 것을 관찰한 것은 이번이 처음이었습니다.

이 뉴런은 연구자들에게 거울을 상기시켰습니다. 원숭이가 관찰한 행동은 이 독특한 운동 세포를 통해 뇌에 반영되었습니다. 1992년 Gallese와 Rizzolatti는 Experimental Brain Research 저널에 세포에 대해 처음으로 기술했습니다. 그리고 1996년 Brain에서 이를 "거울 뉴런"이라고 명명했습니다. .

연구자들은 뭔가 흥미로운 것을 발견했다는 것을 알았지만, 나머지 세계가 어떻게 반응할 것인지에 대해서는 아무것도 준비할 수 없었습니다. 거울 뉴런에 대한 아이디어는 발견된 지 10년 이내에 대중의 상상력을 사로잡는 희귀한 신경과학 개념이 되었습니다. 2002년부터 2009년까지 다양한 분야의 과학자들이 과학 대중화 운동에 합류하여 이러한 세포를 선정적으로 만들고 공감, 이타주의, 학습, 모방, 자폐증 및 언어와 같은 복잡한 인간 행동을 설명하기 위해 세포에 더 많은 속성을 부여했습니다.

그런 다음 거울 뉴런이 인기를 얻는 것과 거의 동시에 그들의 설명력에 대한 과학적 의심이 스며들었습니다. 몇 년 안에 이 유명인 세포는 과도하게 약속되고 덜 전달된 발견의 서랍에 보관되었습니다.

신경과학자 비토리오 갈레세(Vittorio Gallese)는 1991년 짧은꼬리원숭이에서 거울 뉴런을 발견했습니다. 현재 그는 사회적 인지를 연구하고 "거울 뉴런에 대해 말하는 것을 두려워하지 않는" 신경과학자들의 연구를 장려하고 있습니다.

헤를린데 쾨블

그러나 원래의 실험 결과는 여전히 유효합니다. 전운동 피질과 관련 뇌 영역의 뉴런은 거울처럼 행동합니다. 인간 경험의 광범위한 범주를 편리하게 설명하지 못하더라도 거울 뉴런은 "살아있고 활발하게 움직인다"고 Gallese는 말했습니다. 이제 새로운 세대의 사회 신경과학자들이 뇌 전체에 걸쳐 거울 특성을 지닌 뉴런이 사회적 행동을 어떻게 인코딩하는지 연구하기 위해 버려진 세포에 대한 연구를 부활시키고 있습니다.

부흥과 몰락

처음에 거울 뉴런에 대해 그토록 흥미로웠던 점 중 하나는 그것들이 놀라울 정도로 제자리에 있지 않다는 점이었습니다. 운동 계획을 담당하는 뇌 영역에는 지각 중에 반응하는 독특한 특성을 가진 세포가 있습니다. 그 외에도 파르마 연구자들은 자신들의 결과를 뇌의 '행동 이해'에 대한 증거로 해석했습니다. 그들은 원숭이가 다른 개인이 하는 일을 직관할 수 있으며 이 직관은 단일 세포에서 해결된다고 주장했습니다.

따라서 거울 뉴런은 "완전히 더 복잡한 메커니즘을 설명하는 즉시 접근 가능한 방법"이라고 원래 연구에 참여하지 않은 파르마 대학의 정신생물학 교수인 루카 보니니(Luca Bonini)는 말했습니다. 이러한 해석에 힘입어 연구자들은 거울처럼 보이는 세포에 '이해'를 투사하기 시작했습니다.

열광적인 팡파르는 거울 뉴런 연구를 왜곡하고 연구자들의 경력을 방해했습니다. 2000년대 초, 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스의 인지과학자 그레고리 히콕(Gregory Hickok)은 참가자들이 말을 들을 때 말 생성과 관련된 뇌 운동 영역의 뉴런이 활성화된다는 사실을 발견했습니다. Hickok은 "그것이 바로 시스템이 작동하는 방식"이라는 충격적인 발견은 아니었지만 다른 과학자들은 거울 뉴런 렌즈를 통해 그의 결과를 보기 시작했습니다. 그는 그 이론이 그의 작업에 적용될 수 없다는 것을 알고 있었습니다. 또 다른 사람들은 듣는 사람이 말을 인지할 때 운동 피질의 뉴런이 자신이 들은 내용을 '반영'한다고 제안했습니다.

거울 뉴런에 열광하는 사람들을 막기 위해 히콕은 연구 강연이 시작될 때 자신의 연구가 거울 뉴런과 아무 관련이 없다고 말하기 시작했습니다. 이 선택으로 인해 그는 우연히 논쟁의 중심에 놓이게 되었습니다. 2009년 Journal of Cognitive Neuroscience 편집장 Hickok에게 이론에 대한 비평을 쓰도록 초대했습니다. 그는 운동 피질의 거울 뉴런이 원숭이가 다른 사람의 행동을 이해할 수 있게 해준다는 거창한 주장을 반박하기 위해 말을 테스트 사례로 사용했습니다. 히콕은 만약 행동을 생성하고 그 행동을 이해하는 것을 암호화하는 단일 신경 메커니즘이 있다면, 그 메커니즘에 대한 손상은 두 가지 모두가 발생하는 것을 막아야 한다고 주장했습니다. Hickok은 음성 생성 영역의 손상이 음성 이해를 방해하지 않음을 보여주는 연구 서류를 수집했습니다. 그는 "이 데이터는 음성 인식에 대한 거울 뉴런 이론이 어떤 형태로든 틀렸다는 것을 명백히 보여줍니다"라고 썼습니다.

많이 인용된 비평은 도서 거래로 이어졌고, 2015년에는 뉴욕 대학 마음, 두뇌 및 의식 센터에서 Gallese를 공개적으로 토론하도록 초대되었습니다. 처음으로 무대에 선 두 사람은 우호적인 라이벌 관계였습니다. 두 명의 저명한 과학자가 약간의 놀림과 함께 경쟁적인 관점을 교환한 후 맥주를 마시며 미소를 지었습니다.

그 대결은 우호적이었지만, 거울-뉴런 과대광고에 대한 반발은 일반적으로 그렇지 않았습니다. 오늘날 Gallese는 과학계에서 직면한 "범죄"에 여전히 놀랐습니다. “우리만큼 깊이 조사받은 사람은 없다고 생각합니다.”라고 그는 말했습니다. 그리고 그 뇌세포 연구에 미치는 영향은 엄청났습니다. NYU 논쟁 이후 몇 년 동안 거울 뉴런은 과학적 담론에서 사라졌습니다. 2013년에 과학자들은 "거울 뉴런"이라는 제목이 붙은 300개 이상의 논문을 발표했습니다. 2020년까지 그 숫자는 150개 미만으로 절반으로 줄었습니다.

거울 뉴런, 재정의

이 에피소드는 특정 아이디어에 대한 흥분이 연구 과정을 어떻게 변화시킬 수 있는지에 대한 사례 연구입니다. Gallese는 거울 뉴런에 대한 연구의 감소를 집단적 두려움과 자기 검열 때문이라고 생각했습니다. "[연구원들은] '거울 뉴런'이라는 태그를 언급하면 논문이 거부될 수 있다는 것을 두려워합니다"라고 그는 말했습니다.

그 결과, 연구자들은 뇌의 거울 메커니즘을 설명하기 위해 "행동 활성화 네트워크"와 같은 다른 용어를 채택했습니다. "거울 뉴런"이라는 용어도 모호해졌습니다. 처음에는 그 정의가 명확했습니다. 운동 중에 그리고 동일하거나 유사한 움직임을 인식하는 동안에도 발화하는 운동 세포였습니다. 그러나 연구자들이 사회 현상을 설명하기 위해 이 용어를 채용하면서 그 정의는 '검증할 수 없는 이론'이 될 정도로 다루기 어려워졌다고 히콕은 말했습니다.

오늘날, 냉각 기간을 거친 후 사회 신경과학자들은 생물학적 찌꺼기에서 세포를 제거하고 있습니다. 그들은 뇌의 운동 영역 너머를 살펴보면 거울 뉴런처럼 의심스럽게 보이는 것을 발견합니다. 작년에 스탠포드 대학의 한 팀이 Cell에 보고했습니다. 생쥐의 공격성을 반영하는 뉴런의 발견. 이 세포 세트는 쥐가 공격적으로 행동할 때와 다른 쥐가 싸우는 것을 지켜볼 때 모두 활성화되었습니다. 세포가 두 가지 상황 모두에서 활성화되었기 때문에 연구자들은 그것이 거울 뉴런이라고 제안했습니다.

이번 연구에는 참여하지 않았지만 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 신경학과 겸임 조교수인 에밀리 우(Emily Wu)는 “이것은 복잡한 사회적 행동과 관련된 거울 뉴런의 존재를 보여주는 최초의 사례였습니다.”라고 말했습니다.

이 발견은 두 동물이 사회적으로 상호 작용할 때 전운동 피질 너머의 뉴런이 거울 특성을 갖는다는 증거의 증가에 추가됩니다. 이 동일한 세포는 개인적인 행동이나 감정 중에 그리고 다른 사람들이 같은 경험을 하는 것을 볼 때 반응하여 활성화됩니다.

기술적으로 원래 정의에 따르면 이러한 세포는 거울 뉴런이 아니라고 Hickok은 말했습니다. 거울 뉴런은 사회 세포가 아닌 운동 세포입니다. 그러나 Wu는 정의에 애쓰지 않습니다. 그녀는 거울 뉴런이 무엇인지 아닌지에 대해 논쟁하기보다는 뇌 어디에 존재하든 세포를 특징짓는 기능적 거울 특성을 분류하는 것이 더 중요하다고 생각합니다.

목표는 이러한 뉴런이 얼마나 널리 퍼져 있는지, 그리고 전기생리학적 수준에서 어떻게 독특하게 행동하는지 설명하는 것입니다. 그렇게 함으로써 이 과학자들은 이 세포의 실제 모습을 보기 위해 과대광고의 구름을 걷어내고 있습니다.

수정 :2024년 4월 3일
잘못 인용된 인용문을 수정하기 위해 문장이 업데이트되었습니다. 생쥐의 공격성을 반영한 뉴런은 "복잡한 사회적 뇌 영역의 거울 뉴런"이 아니라 "복잡한 사회적 행동과 관련된 거울 뉴런"의 첫 번째 사례로 알려져 있습니다.