우리는 우리가 듣기를 기대하는 것을 듣는다 - 이편한보청기 청각센터

독일 드레스덴의 신경과학자들은 전체 청각 경로가 이전의 기대에 따라 소리를 나타낸다는 것을 보여 줍니다. 그들의 연구 결과는 현재 유명 과학 저널인 eLife지에 게재되었습니다.

인간은 자신의 감각에 의존하여 세상과 자신, 서로를 인식합니다. 감각이 외부 세계에 대한 유일한 창구임에도 불구하고 사람들은 외부 물리적 현실을 얼마나 충실하게 표현하는지 거의 의문을 제기하지 않습니다. 지난 20년 동안 신경 과학 연구에 따르면 대뇌 피질은 다음에 일어날 일에 대한 예측을 지속적으로 생성하고 감각 처리를 담당하는 뉴런은 우리의 예측과 실제 현실의 차이만 인코딩한다는 사실이 밝혀졌습니다.

 

Katharina von Kriegstein 교수가 이끄는 TU Dresden의 신경 과학자 팀은 대뇌 피질뿐만 아니라 전체 청각경로가 이전 기대에 따라 소리를 나타낸다는 것을 보여주는 새로운 연구결과를 제시합니다.

열등한 colliculus 및 medial geniculate body를 포함한 뇌의 축방향 보기(위에서). 색상은 뇌가 기대(적색)에 따라 정보를 인코딩하는 가설1) 또는 자극(청색)의 속성에 따라 정보를 암호화(인코딩)하는 가설2)에 얼마나 잘 부합하는지를 나타낸다. 

 

연구팀은 일련의 소리를 듣는 동안 19명의 참가자의 뇌 반응을 측정하기 위해연구를 위해 기능성 자기공명영상(fMRI)을 사용했습니다. 참가자들은 순서에서 어떤 소리들이 다른 소리들로부터 이탈하는지 찾도록 지시 받았습니다. 그런 다음, 참가자들의 기대치를 조정하여 시퀀스의 특정 위치에서 비정상적인 소리를 기대하게 했습니다. 신경과학자들은 청각 처리를 담당하는 두 개의 주요 핵인 colliculus와 medial geniculate body 에서 비정상적인 소리에 의해 유도되는 반응을 조사했습니다. 참가자들이 예상한 위치에 배치되었을 때 이탈자를 더 빨리 인식했지만, 피질 하 핵은 그들이 예상치 못한 위치에 배치되었을 때만 소리를 암호화했습니다.

 

이러한 결과는 지각력을 가설 테스트의 과정으로 설명하는 감각 처리의 일반적인 이론인 예측 코딩의 맥락에서 가장 잘 해석될 수 있습니다. 예측 코딩은 뇌가 물리적 세계가 어떻게 보일지, 소리, 느낌, 냄새가 나는지에 대한 예측을 끊임없이 생성하고 있으며, 우리의 감각 처리를 담당하는 뉴런들이 이러한 예측과 실제 물리적 세계의 차이만을 표현함으로써 자원을 절약한다고 가정하고 있습니다.

 

 

이 출판물의 제1저자인 알레한드로 타바스 박사는 이 발견에 대해 다음과 같이 말하고 있습니다.

 

"물리학적 세계에 대한 우리의 주관적 신념은 우리가 현실을 어떻게 인식하는가에 결정적인 역할을 합니다. 신경과학에 대한 수십 년간의 연구는 이미 인간과 유인원에서 가장 발달한 뇌의 부분인 대뇌피질이 이러한 믿음들을 실제 감각정보와 대조하여 테스트함으로써 감각세계를 스캔한다는 것을 보여주었습니다. 우리는 이 과정이 또한 뇌의 가장 원시적이고 진화적으로 보존된 부분을 지배한다는 것을 보여주었습니다. 우리가 인지하는 모든 것은 물리적 세계에 대한 우리의 주관적 신념에 의해 깊이 오염되어 있을지도 모릅니다."

 

이러한 새로운 결과는 인간의 감각 처리를 연구하는 신경과학자들에게 새로운 길을 열어줍니다. 주관성은 본질적으로 인간이라는 자명적인 믿음과 대뇌피질이 인간과 다른 포유류의 뇌 사이의 분리의 주요 지점이라는 사실 때문에 주관적인 신념이 부구체적 감각 표현에 대해 가질 수 있는 역할에 이전에는 거의 관심을 기울이지 않았습니다.

 

예측이 일상 생활에 미치는 중요성을 고려할 때, 기대치가 피질 경로로 전달되는 방식에 대한 손상은 인지에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 가장 광범위하게 널리 퍼진 학습 장애인 발달성 난독증은 이미 피질 하 청각 경로의 변화된 반응과 청각 지각의 자극 규칙성 이용의 어려움과 연관되어 있습니다. 이 새로운 결과는 난독증을 가진 개인이 언어의 인식에 어려움을 겪는 이유에 대한 통합된 설명을 제공할 수 있으며, 임상 신경 과학자들에게 감각 처리와 관련된 다른 신경 장애의 기원에 대한 새로운 가설을 제공할 수 있습니다.

 

원본게시 : 

Alejandro Tabas, Glad Mihai, Stefan Kiebel, Robert Trampel, Katharina von Kriegstein: Abstract rules drive adaptation in the subcortical sensory pathway. eLife 2020;9:e64501 DOI: 10.7554/eLife.64501

 

 

 

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