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신경심리학

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목차

1. 개요

신경심리학은 심리학의 한 분야로, 뇌와 인지 기능 간의 관계를 연구한다. 역사는 고대 이집트까지 거슬러 올라가며, 뇌의 기능에 대한 이해는 오랜 시간에 걸쳐 발전했다. 다양한 접근 방식을 통해 뇌 손상이나 질병, 그리고 건강한 사람의 인지 과정을 연구하며, 실험 심리학, 임상 심리학, 인지 신경심리학, 연결주의 등을 포함한다. 연구 방법으로는 표준화된 신경심리 검사, 뇌 스캔, 전기생리학, 실험 과제 등이 활용된다.

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신경심리학
개요
학문 분야신경과학, 심리학
연구 대상뇌 손상 또는 뇌 질환 환자
주요 연구 내용특정 심리 과정 및 행동과 관련된 뇌의 연구
관련 직업신경심리학자

2. 역사

신경심리학은 심리학 분야에서 비교적 새로운 학문이다. 1980년에 콜브와 Whishaw가 『인간 신경심리학의 기초(Fundamentals of Human Neuropsychology)』라는 이 분야를 정의하는 최초의 교과서를 출판했다.[3] 신경심리학의 발전 역사는 고대 이집트 제3왕조까지 거슬러 올라갈 수 있으며, 어쩌면 그 이전일 수도 있다.[4] 사회가 서로 다른 장기의 기능을 언제부터 고려하기 시작했는지에 대해서는 많은 논쟁이 있다. 수세기 동안 뇌는 쓸모없는 것으로 여겨져 장례 절차와 부검 과정에서 종종 버려졌다. 의학 분야가 인간의 해부학과 생리학에 대한 이해를 발전시키면서 신체가 작용하는 방식에 대한 여러 가지 이론이 개발되었다. 많은 경우 신체 기능은 종교적 관점에서 접근되었고, 이상 현상은 악령과 신의 탓으로 돌려졌다. 뇌가 항상 기능하는 신체의 중심부로 여겨진 것은 아니며, 뇌에 대한 이해와 뇌가 우리의 행동에 미치는 영향을 발전시키는 데 수백 년이 걸렸다.

2. 1. 고대

신경심리학은 심리학 분야에서 비교적 새로운 학문이다. 이 분야를 정의하는 최초의 교과서인 『인간 신경심리학의 기초(Fundamentals of Human Neuropsychology)』는 1980년에 콜브와 Whishaw에 의해 처음 출판되었다.[3] 그러나 그 발전의 역사는 고대 이집트의 제3왕조까지 거슬러 올라갈 수 있으며, 어쩌면 그 이전일 수도 있다.[4] 사회가 서로 다른 장기의 기능을 언제부터 고려하기 시작했는지에 대해서는 많은 논쟁이 있다. 수세기 동안 뇌는 쓸모없는 것으로 여겨졌고, 장례 절차와 부검 과정에서 종종 버려졌다. 의학 분야가 인간의 해부학과 생리학에 대한 이해를 발전시키면서, 신체가 작용하는 방식에 대한 여러 가지 이론이 개발되었다. 많은 경우 신체 기능은 종교적 관점에서 접근되었고, 이상 현상은 악령과 신의 탓으로 돌려졌다. 뇌가 항상 기능하는 신체의 중심부로 여겨진 것은 아니다. 뇌에 대한 이해와 뇌가 우리의 행동에 미치는 영향을 발전시키는 데 수백 년이 걸렸다.

고대 이집트에서는 의학에 관한 기록이 사제 임호텝 시대부터 시작되었다.[5] 그들은 의학과 질병에 더 과학적인 접근 방식을 취하여 뇌, 외상, 이상 현상 및 치료법을 설명하여 미래의 의사들을 위한 참고 자료로 삼았다. 그럼에도 불구하고 이집트인들은 뇌가 아니라 심장을 영혼의 자리로 여겼다.[6]



아리스토텔레스는 이집트에서 유래한 심장에 대한 이러한 초점을 강화했다. 그는 심장이 정신 과정을 통제한다고 믿었고, 뇌는 비활성적인 특성 때문에 심장에서 발생하는 열을 식히는 메커니즘으로 여겼다.[8][9] 그는 동물을 경험적으로 연구하여 결론을 도출했다. 그는 동물의 뇌가 만졌을 때 차갑고 그러한 접촉이 어떤 움직임도 유발하지 않는 반면, 심장은 따뜻하고 활동적이며 기분에 따라 가속 및 감속한다는 것을 발견했다.[8][9] 이러한 믿음은 수년 동안 많은 사람들에 의해 유지되었으며, 17세기에 추가 연구로 인해 흔들리기 시작할 때까지 중세 시대와 르네상스 시대를 거쳐 지속되었다.[9] 아리스토텔레스가 신경심리학의 발전에 미친 영향은 오늘날 사용되는 언어에서 분명하게 드러나는데, 우리는 "마음(심장)을 따르고" "마음(심장)으로 배운다"는 표현을 사용하기 때문이다.[9]

히포크라테스는 뇌를 영혼의 자리로 여겼다. 그는 뇌와 신체 행동 사이의 연관성을 끌어내어 "뇌는 인간에게 가장 큰 힘을 행사한다"라고 썼다.[10] 히포크라테스는 "영혼의 자리"를 심장에서 뇌로 옮기는 것 외에는 뇌의 실제 기능에 대해 자세히 언급하지 않았다. 그러나 의료계의 관심을 뇌로 돌림으로써, 그의 이론은 우리의 행동을 담당하는 기관에 대한 더 많은 과학적 발견으로 이어졌다. 앞으로 수년간 과학자들은 신체의 기능을 탐구하고 정상 및 비정상 행동에 대한 구체적인 설명을 찾도록 영감을 받았다. 과학적 발견은 다양한 신체 기능에 대한 자연적이고 유기적으로 발생하는 이유가 있으며, 이 모든 것은 뇌에서 비롯될 수 있다고 믿게 했다. 히포크라테스는 마음의 개념을 도입했는데, 이는 실제 뇌 기관과는 별개의 기능으로 널리 여겨졌다.

2. 2. 근대

토마스 윌리스


17세기 중반, 토마스 윌리스는 옥스퍼드 대학교에서 뇌와 행동에 대한 생리학적 접근 방식을 연구했다. 윌리스는 뇌를 지칭할 때 '반구'와 '엽'이라는 단어를 처음 사용했으며,[12] '신경학'과 '심리학'이라는 단어를 처음 사용한 사람들 중 한 명이었다. 그는 인간만이 합리적 사고를 할 수 있다는 생각을 거부하고 뇌의 특수 구조를 연구했다.[9] 그는 고차 구조가 복잡한 기능을 담당하고 저차 구조는 다른 동물에게서 보이는 반응 및 자동 반응과 유사한 기능을 담당한다고 이론화했다.[13] 특히 조증 장애와 히스테리를 겪는 사람들에게 관심이 있었으며,[14][15] 그의 연구는 정신 의학 및 신경학이 개인을 연구하기 위해 처음으로 함께 협력한 사례 중 일부를 구성했다. 윌리스는 뇌와 행동에 대한 심층적인 연구를 통해 호흡, 심장 박동 및 기타 다양한 운동 활동과 같은 자동 반응이 뇌의 하위 영역에서 수행된다고 결론지었다. 그의 연구는 상당 부분 시대에 뒤떨어졌지만, 그의 아이디어는 뇌를 이전보다 더 복잡한 것으로 제시했으며, 특히 뇌의 장애와 기능 장애를 연구하는 데 있어서 미래의 선구자들이 그의 이론을 이해하고 발전시키는 길을 열었다.[14]

신경해부학자이자 생리학자인 프란츠 요제프 갈은 뇌를 이해하는 데 중요한 진전을 이루었다. 그는 성격이 뇌 내의 특징과 구조와 직접적으로 관련이 있다고 이론화했다. 그러나 갈의 신경과학 분야에 대한 주요 공헌은 골상학의 발명이었다. 이 새로운 학문은 뇌를 마음의 기관으로 간주했으며, 두개골의 모양이 결국 개인의 지능과 성격을 결정할 수 있다고 보았다.[16] 당시 많은 과학자들이 얼굴과 신체의 물리적 특징, 머리 크기, 해부학적 구조, 지능 수준 등을 고려했지만, 갈은 주로 뇌에 주목했다. 그러나 갈의 주장은 종종 예측이 틀렸기 때문에 타당성에 대한 논쟁이 많았다. 그는 한때 르네 데카르트의 두개골 모형을 받았는데, 골상학 방법으로 그 대상이 사고력과 고차 인지 능력이 제한적이었을 것이라고 주장했다.[17] 갈의 많은 주장이 논란이 많고 거짓이었지만, 뇌의 피질 영역과 국소적 활동에 대한 그의 기여는 뇌, 성격 및 행동에 대한 이해를 계속 발전시켰다. 그의 연구는 향후 수십 년 동안 번성할 신경심리학 분야에 확고한 토대를 마련하는 데 결정적인 역할을 한 것으로 여겨진다.

장-바티스트 부요


19세기 후반, 두개골의 크기가 지능 수준을 결정할 수 있다는 믿음은 과학과 의학이 발전하면서 버려졌다. 장-바티스트 부요(Jean-Baptiste Bouillaud)는 갈의 아이디어를 확장하여 각자 독립적인 기능을 가진 뇌의 뚜렷한 피질 영역에 대한 아이디어를 자세히 살펴보았다. 부요는 특히 언어에 관심이 있었으며, 뇌의 전방 영역이 언어 행위를 수행하는 데 책임이 있다는 많은 논문을 썼는데, 이는 갈의 연구에서 비롯된 발견이었다. 그는 또한 더 큰 표본을 사용하여 연구한 최초의 인물 중 한 명이었지만, 그 방법이 받아들여지기까지는 많은 시간이 걸렸다. 100건이 넘는 다양한 사례 연구를 살펴보면서 부요는 언어가 뇌의 여러 영역을 통해 완성되고 이해된다는 것을 발견했다. 뇌 손상을 입은 사람들을 관찰함으로써 그의 이론은 더욱 구체화되었다. 부요는 당시 다른 많은 선구자들과 함께 신경학 분야, 특히 기능 국소화에 있어서 큰 발전을 이루었다. 그러한 발견에 대해 누가 가장 큰 공을 세워야 하는지에 대한 논쟁이 많고,[18] 종종 사람들은 언급되지 않지만, 폴 브로카(Paul Broca)는 신경심리학에 가장 유명하고 잘 알려진 기여자 중 한 명이며, 종종 이 분야의 "아버지"로 불린다.

뇌의 국소 기능 분야에서 이루어진 발전에 영감을 받아, 폴 브로카는 언어의 이해와 생성 방식에 대한 연구에 많은 노력을 기울였다. 그의 연구를 통해 좌반구를 통해 발음을 한다는 사실이 발견되고 확장되었다. 브로카의 관찰과 방법은 신경심리학이 실제로 인식되고 존경받는 학문 분야로 자리 잡는 계기가 되었다고 널리 여겨진다. 뇌의 특정하고 독립적인 영역이 언어의 발음과 이해를 담당한다는 사실을 바탕으로, 뇌의 능력은 마침내 복잡하고 매우 정교한 기관으로 인정받기 시작했다. 브로카는 골상학의 생각에서 완전히 벗어나 뇌에 대한 더 과학적이고 심리학적인 관점을 파고든 최초의 인물이었다.[19]

카를 베르니케는 19세기의 영향력 있는 신경정신과 의사로, 특히 뇌의 특정 영역에 이상이 어떻게 국소화될 수 있는지 이해하는 데 관심을 가졌다. 이전의 이론들은 뇌 기능을 단일 과정으로 여겼지만, 베르니케는 감각 및 운동 기능에 따라 뇌 기능을 뇌의 다른 영역에 귀속시키는 최초의 학자 중 한 명이었다.[20] 1873년, 베르니케는 심각한 뇌졸중 이후에도 정상적인 언어 능력과 청력을 유지하면서 언어 이해력이 저하된 환자를 관찰했다. 사후 분석 결과, 환자의 뇌 왼쪽 반구의 두정엽-측두엽 영역에 위치한 청각 영역 근처에 병변이 발견되었다.[21] 처음에는 감각 실어증이라고 불렸던 이 영역은 나중에 베르니케 영역으로 알려지게 되었다.[21] 이 영역에 손상을 입은 개인은 유창하지만 수용성 실어증을 보이는데, 이는 정상적인 언어 능력과 청각 과정을 유지하면서도 쓰거나 말하는 언어를 이해하거나 표현할 수 없는 특징을 보인다.[22] 파울 브로카와 함께, 베르니케의 기여는 언어 발달과 왼쪽 반구 기능의 국소화에 대한 현재 지식을 크게 확장시켰다.

3. 접근 방식

신경심리학의 주요 접근 방식에는 실험 심리학을 응용하는 실험 신경심리학, 신경심리 검사를 통해 뇌 손상 환자를 평가하는 임상 신경심리학, 인지 기능 모델링을 위한 연결주의, 뇌 활성화를 측정하는 기능적 신경 영상 등이 있다. 이러한 접근 방식들은 상호 배타적이지 않으며, 대부분의 신경심리학자들은 주어진 과제에 가장 적합한 방법을 선택하여 연구를 진행한다.

기억의 생물학적 연구는 분자 수준에서 신경심리학 수준까지 다양한 규모를 연결한다.[25] 기억 연구에는 시냅스 역학의 세부 사항에 대한 정보와 함께, 신경 생물학적 능력을 고려한 절차 및 기억 구조에 대한 설명이 필요하다.

3. 1. 실험 신경심리학

실험 심리학의 방법을 사용하여 신경계와 인지 기능 간의 관계를 밝히는 접근 방식이다. 연구의 대부분은 실험실 환경에서 건강한 사람을 연구하는 데 사용되지만, 소수의 연구자는 동물 실험을 수행하기도 한다.[25] 이 분야의 인간 연구는 종종 우리 신경계의 특정 기능을 활용하는데, 예를 들어 특정 시야에 제시된 시각 정보가 반대쪽 대뇌 피질 반구에서 우선적으로 처리된다는 사실을 이용하여 신경해부학과 심리적 기능 사이의 연관성을 만든다.[25]

3. 2. 임상 신경심리학

임상 신경심리학은 신경심리학적 지식을 질병이나 부상, 특히 뇌 손상으로 인해 신경인지 문제가 발생한 사람들의 평가, 관리 및 재활에 적용하는 학문이다.[26] 여기에는 신경심리 검사 및 신경심리 평가 등이 포함된다. 임상 신경심리학은 치료에 심리적 관점을 도입하여 질병과 부상이 심리적 요인에 어떻게 영향을 미치고 영향을 받을 수 있는지 이해한다.[26]

임상 신경심리학자는 어려움을 겪는 사람이 뇌 병리 현상 때문인지, 감정적 또는 다른 가역적인 원인 때문인지, 아니면 둘 다 때문인지에 대한 의견을 제시할 수 있다. 예를 들어, 검사를 통해 환자 X와 Y 모두 지난 20분 이내에 노출된 항목의 이름을 지정할 수 없다는 것을 보여줄 수 있다. (이는 치매를 나타낼 수 있다.) 그러나 환자 Y가 추가적인 유도(예: 이름을 댈 수 없는 항목이 과일이라는 범주적 단서를 받는 경우)로 일부 항목의 이름을 지정할 수 있다면, 이는 단순히 치매보다 더 구체적인 진단을 가능하게 한다. (Y는 뇌 병리로 인한 혈관성 유형을 보이는 것으로 보이며, 일반적으로 적어도 어느 정도는 가역적이다.)[27]

임상 신경심리학자는 종종 학제 간 의료팀에서 병원 환경에서 근무한다. 다른 사람들은 개인 진료를 하고 의료 법적 절차에 대한 전문가 의견을 제공할 수 있다.[27]

3. 3. 인지 신경심리학

인지 신경심리학은 실험 신경심리학과 임상 신경심리학의 접근 방식을 바탕으로 발전했다. 뇌 손상이나 신경 질환을 겪는 사람들을 연구하여 마음과 뇌의 관계를 이해하고자 한다.[28]

신경심리학적 기능 모델 중 하나는 기능적 국소화이다.[28] 이 이론은 뇌의 특정 영역에 손상이 발생하면 특정 인지 문제가 나타날 수 있다는 원리에 기반한다. 그러나 정신 기능과 신경 영역 간의 연결은 단순하지 않을 수 있다. 병렬 처리와 같은 다른 모델은 인간 뇌의 작동 방식과 기능 장애를 설명하는 데 더 효과적일 수 있다. 뇌 손상 환자의 오류 패턴을 분석하여 정신적 표현과 과정에 대한 이해를 넓히는 접근 방식도 있다. 인지 신경정신과는 정신 질환을 연구하여 정상적인 마음과 뇌 기능을 이해하고자 하는 최근의 관련 접근 방식이다.[29]

연결주의는 인공 신경망을 사용하여 특정 인지 과정을 모델링한다. 뇌 손상이나 장애를 시뮬레이션하기 위해 네트워크를 손상시켜 인간 뇌 손상의 영향과 결과를 이해하려고 한다.[30]

기능적 신경 영상은 신경 영상 기술을 사용하여 특정 작업을 수행할 때 뇌 영역의 활성화와 작업 간의 관계를 파악한다. 특히, 기능적 자기 공명 영상(fMRI) 기술과 인지 검사를 함께 사용하여 뇌-행동 관계를 연구하는 방법론은 신경심리학 연구에 큰 영향을 미치고 있다.[31]

위에 설명된 접근 방식들은 상호 배타적이지 않으며, 대부분의 신경심리학자들은 상황에 가장 적합한 접근 방식을 선택한다.

3. 4. 연결주의

연결주의는 인공 신경망을 사용하여 뉴런 작동 방식에 대한 단순화되었지만 그럴듯한 모델로 간주되는 것을 통해 특정 인지 과정을 모델링한다. 특정 인지 작업을 수행하도록 훈련된 이러한 네트워크는 종종 뇌 손상이나 장애를 시뮬레이션하기 위해 손상되거나 '병변'을 일으켜 인간 뇌 손상의 영향과 결과를 이해하고 비교하는 데 사용된다.[30]

3. 5. 기능적 신경 영상

기능적 신경 영상은 특정 신경 영상 기술을 사용하여 사람이 특정 작업을 수행할 때 뇌의 어느 영역이 활성화되는지를 파악하고, 이를 통해 뇌 영역의 활성화와 작업 간의 관계를 이해하는 방법이다. 특히, 기능적 자기 공명 영상(fMRI) 기술을 활용하여 인지 검사를 수행하면서 뇌-행동 관계를 연구하는 방법론이 발전하면서 신경심리학 연구에 큰 영향을 미치고 있다.[31]

4. 연구 방법 및 도구

신경심리학 연구에서는 뇌 구조와 기능을 조사하기 위해 다양한 방법과 도구를 사용한다.

뇌 스캔은 뇌 구조나 기능을 조사하는 데 사용된다. MRI(자기 공명 영상), CT(전산화 단층 촬영술), 확산 텐서 영상(DTI)은 뇌 구조 데이터를, fMRI(기능적 자기 공명 영상) 및 PET(양전자 방출 단층 촬영술)은 뇌 기능 관련 데이터를 제공한다.[35]

뇌파검사법(EEG)이나 뇌자도검사법(MEG) 같은 전기생리학적 측정을 통해 신경계가 생성하는 전기장 또는 자기장을 측정하여 뇌 활성화를 측정할 수 있다.

케임브리지 신경심리 검사 자동화 배터리(CANTAB)나 CNS 바이탈 사인(CNSVS)처럼 컴퓨터로 제어되는 실험 과제를 사용하여 신경인지 과정과 관련된 반응 시간과 정확성을 측정하기도 한다.[37]

4. 1. 표준화된 신경심리 검사

이러한 과제들은 해당 과제 수행 능력이 특정 신경인지 과정과 연결될 수 있도록 설계되었다.[32] 이러한 검사들은 일반적으로 표준화되어 있는데, 이는 개별 임상 사례에 사용되기 전에 특정 개인 집단에 실시되었음을 의미한다. 표준화로 얻은 데이터는 규범적 데이터로 알려져 있다. 이러한 데이터가 수집 및 분석된 후에는 개별 수행 능력을 비교하는 기준 표준으로 사용된다. 신경심리 검사의 예로는 웩슬러 기억 척도(WMS), 웩슬러 성인 지능 검사(WAIS), 보스턴 명명 검사, 위스콘신 카드 분류 검사, 벤톤 시각 기억 검사, 통제 구두 연상 검사 등이 있다. 신경심리 검사를 해석할 때는 제시된 인지 결함이 정당한지 판단하기 위해 진단이 경험적으로 뒷받침되어야 한다. 성공적인 꾀병 및 증상 과장은 상당한 재정적 보상, 상해 소송, 장애 청구, 형사 처벌 등을 포함하여 개인에게 실질적인 이점을 가져다줄 수 있다. 이러한 잠재적 이점의 특성상, 부당한 진단을 피하기 위해 신경심리 검사에서 꾀병을 식별하는 것이 필수적이다. Slick, Sherman, Iverson (1999)의 꾀병 신경인지 기능 장애(MND) 기준은 다양한 수행 타당성 검사(PVT) 및 증상 타당성 검사(SVT)를 통해 여러 신경심리적 맥락 및 장애에서 꾀병을 감지하는 능력을 개척했다.[33] 이러한 검사는 신경심리적 기능 장애의 확률 수준보다 낮은 수행 능력을 식별하여 꾀병을 감지한다.[34]

4. 2. 뇌 스캔

뇌 스캔은 뇌의 구조나 기능을 조사하는 데 흔히 사용되며, 고해상도 사진으로 뇌 손상을 더 잘 평가하거나, 서로 다른 뇌 영역의 상대적인 활성화를 조사하는 방법으로 사용된다. 이러한 기술에는 기능과 관련된 데이터를 생성하는 fMRI(기능적 자기 공명 영상) 및 양전자 방출 단층 촬영술(PET)뿐만 아니라, 구조적 데이터를 생성하는 MRI(자기 공명 영상), 전산화 단층 촬영술(CAT 또는 CT) 및 확산 텐서 영상(DTI)이 포함될 수 있다.[35]

4. 3. 전기생리학

전기생리학적 측정은 신경계가 생성하는 전기장 또는 자기장을 측정하여 뇌 활성화를 측정하도록 설계되었다. 여기에는 뇌파검사법 (EEG) 또는 뇌자도검사법 (MEG)이 포함될 수 있다.

4. 4. 실험 과제

설계된 실험 과제의 사용은 종종 컴퓨터로 제어되며, 신경인지 과정과 관련된 것으로 여겨지는 특정 과제에 대한 반응 시간과 정확성을 측정한다. 이러한 예로는 케임브리지 신경심리 검사 자동화 배터리(CANTAB) 또는 CNS 바이탈 사인(CNSVS)이 있다.[37]

5. Global Brain Project

뇌 모델은 마우스와 원숭이를 기반으로 작업 기억과 주의를 포함하는 이론 신경 과학을 기반으로 개발되었으며, 뇌의 다양한 층에서 뉴런 활동 측정으로 검증된 시간 상수를 기반으로 뇌 활동을 매핑한다. 이러한 방법은 또한 이진 결과를 포함하는 간단한 작업에서 행동의 의사 결정 상태에 매핑된다.[36]

참조

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[10] 문서
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