인지과학 개론 정리 5-2. 시각 경로와 재미있는 뉴런

1. '무엇'을 '어떻게' 본다?

  시각 피질에서 받아들인 신경 정보는 Ventral stream(복측 경로)와 Dorsal stream(배측 경로)를 통해 처리됩니다. 두정엽을 향하는 Dorsal stream는 물체의 움직임을 쫓는 '어디' 경로입니다. Dorsal stream가 원하는 정보와 주변 환경 사이의 관계를 처리한다면 측두엽으로 가는 Ventral stream에서는 시각이 무엇을 보았는지를 알아냅니다. 특정 객체를 인식하거나 얼굴을 구별하는 일은 모드 복측 경로를 통해 일어납니다. 

  Ventral stream(복측 경로)에서 우리가 무엇을 보았는지를 처리한다니. 시각의 비밀이 8할은 풀린듯 합니다. 이제 이곳을 미친듯이 파면 우리가 보는 과정이 밝혀지고, '보는 행동'의 주체인 의식의 정체도 알게 되겠습니다..! 말처럼 쉽지만은 않습니다. 일단 정보가 처리되는 영역인 Inferotemporal cortex, IT의 뉴런들을 하나 하나 조사하면 될까요? IT의 뉴런 중에서는 정말로 특정 대상에만 특정하게 반응하는 뉴런들이 있었습니다. 원숭이를 대상으로 한 실험에서 원숭이의 옆모습에만 반응하는 뉴런이나, 방향과 상관없이 손 모양에 유독 민감한 뉴런을 발견했습니다. 조금만 있으면 우리 할머니를 볼 때만 반응하는 할머니 뉴런을 찾아낼 순간이었습니다. 하지만 그런 일은 일어나지 않았습니다. 뉴런의 활동은 훨씬 추상적이고 복잡하게 일어난다는 사실만 알게 되었죠. (한 객체에 한 뉴런은 말이 안 됩니다. 새로운 무언가를 감각할 때마다 뇌가 조금씩 자라야 할테니까요.) 

 

2. 얼굴 인식 뉴런

  특별히 '얼굴을 인식하는 뉴런'은 있었습니다. 우리는 소나 강아지 얼굴은 다 똑같이 보이지만 사람의 얼굴들은 전부 구별합니다. (예전에 실험을 위해 이목구비를 남겨놓고 얼굴 크기만 포토샵으로 늘리는 작업을 했습니다.. 얼쿨을 키우고 보니 이럴수가. 원본과 전혀 다른 사람이 되어 있었습니다. 그만큼 우리는 사람의 얼굴에 민감합니다.) 

  우리 뉴런은 얼굴 전체를 파악하는 팀과 얼굴의 구성 요소를 파악하는 팀이 따로 있습니다. 이로 유명한 착시가 Thatcher effect입니다. 얼굴을 거꾸로 보면 부분부분의 작은 문제점을 찾아내지 못하지만, 얼굴을 제대로 보는 순간 옥의 티는 어마어마하게 커지지요. 이 '옥의 티'는 얼굴이 아니라면 알 수 없었을 작은 흠일 뿐입니다. 

  

 

 대처 이펙트를 구글에서 검색하니 진짜 마거렛 대처 전 영국 수상이 나왔습니다. 위의 두 사진을 본 후 네 번째 사진을 보면 무언가 혐오스럽습니다.  대처 수상에게 무슨 억하심정이 있어서 사람을 이렇게 만들어놓았을까요. 하지만 사진의 어색함은 세번째 사진에서는 크게 들지 않습니다. 단지 조금 뭉개진 사진인가 싶을 뿐이지요. 첫 번째와 세 번째 사진을 비교하면 다른 점이 보이기는 해도 그렇게 크게 느껴지지 않는 반면, 얼굴이 제대로 보이는 두 번째와 네 번째 사진은 차이가 확 보입니다. 

  오바마로 만든 이미지에서 대처 이펙트를 제대로 볼 수 있습니다. 1초 간격으로 돌아가는 이미지는 분명 같은 사진이지만, 거꾸로 있을 때와 똑바로 있을 때 느낌이 많이 다르죠.

  얼굴을 인식하는 영역이 따로 있다는 또 다른 증거는 우리가 어디서든 얼굴을 찾아내는 데 있습니다. 짧은 가로 선 세 개만으로도 묘한 표정을 읽어내죠-_-. 예전에 사람들은 화성에서 사람 얼굴을 찾아내 우주인의 흔적이라며 흥분하기도 했습니다.

아무리 봐도 이건 인간의 얼굴이야!

밝혀진 얼굴의 정체는 그냥 언덕이었습니다.

  화성판 큰 바위 얼굴은 자연이 만들어낸 착각으로 결론난 지 오래이지만, 아직도 우리들은 왼쪽 사진에서 뚜렷한 얼굴을 봅니다. 확대된 언덕 사진에서도 눈을 희미하게 하고 보면 얼굴이 보인다고 합니다. 우리의 뇌가 얼마나 '사람'의 얼굴에 민감한지 알 만한 부분입니다.

3. 거울 뉴런

  거울 뉴런은 내 뉴런 중 다른 이의 행동에도 거울처럼 반응하는 뉴런을 말합니다. 즉 거울 뉴런은 특정 동작을 수행할 때와, 남이 하는 같은 동작을 행동을 관찰했을 때 두 경우 모두 발화합니다. 거울뉴런은 처음에는 영장류에서 발견되었지만, 사람의 피질에도 1차 체성감각 영역 및 운동 영역에 거울 뉴런이 있다고 합니다. 

  거울 뉴런은 감각과 운동이 긴밀히 연결된다는 점을 보여줍니다. 만약 감각과 운동이 독립된 기능이라면 거울 뉴런이 있을 이유도 없습니다. 거울 뉴런은 자폐증 치료부터 공감, 스포츠를 관람하는 이유까지 인간의 여러 활동에 대한 단서가 될 법 합니다. 거울 뉴런이 발견된지는 반 세기도 넘었습니다. 하지만 아직까지 거울 뉴런이 어떤 역할을 하는지, 얼마나 중요한지 모두가 동의할만한 이론은 나오지 않았다고 합니다.