뇌는 어떻게 나를 구분할까? (거울 테스트)

인간이 거울 속 자신을 구분할 수 있는 능력을 평가하는 실험은 "거울 테스트"라고 불린다. 이 실험은 1970년에 심리학자 고든 갤럽(Gordon Gallup Jr.)에 의해 처음 제안되었다. 거울 테스트는 동물이 자기 인식을 가지고 있는지를 평가하는 방법으로, 거울을 통해 자신을 인식할 수 있는지 확인할 수 있다.

[강석기의 과학카페] 동물이 거울을 본다는 것의 의미 : 동아사이언스

실험 방법

1. 거울과의 익숙해지기: 대상 동물이나 인간이 거울과 상호작용하여 거울 속의 이미지를 익숙하게 만든다.
2. 표식 부착: 대상의 몸에 몰래 표식을 부착합니다. 이 표식은 대상이 직접 볼 수 없는 위치(예: 이마)에 부착되며, 무취의 페인트나 스티커 등이 사용된다.
3. 거울 제공: 대상을 다시 거울 앞에 두고 반응을 관찰한다.

관찰 항목

• 표식을 만지려는 시도: 대상이 거울을 보고 자신의 몸에 있는 표식을 만지려고 시도하면, 이는 거울 속의 이미지를 자기 자신으로 인식한다는 것을 의미하게 된다.
• 기타 반응: 표식을 무시하거나, 거울 속의 이미지를 다른 동물로 인식하는 반응 등을 관찰한다.

결과 해석

• 자기 인식: 거울 속의 이미지를 자신으로 인식하고 표식을 만지려고 시도하면, 이는 자기 인식을 가지고 있다고 해석된다.
• 자기 인식 없음: 거울 속의 이미지를 다른 동물로 인식하거나 전혀 반응하지 않으면, 이는 자기 인식이 없다고 해석된다.

인간과 다른 동물

• 인간: 대부분의 인간 아이들은 생후 18개월에서 24개월 사이에 거울 테스트를 통과한다.
• 다른 동물: 유인원(침팬지, 오랑우탄, 보노보 등), 돌고래, 코끼리, 까마귀 등의 일부 동물들도 거울 테스트를 통과하는 것으로 알려져 있다. 그러나 많은 동물들은 이 테스트를 통과하지 못한다.

거울 테스트는 자기 인식의 유무를 평가하는 중요한 도구 중 하나로, 인지과학 및 동물 행동 연구에서 널리 사용되고 있다.

 

거울 테스트에서 뇌가 자신을 구분해내는 과정을 이해하기 위해서는 몇 가지 중요한 뇌 기능과 그에 관련된 신경 구조를 살펴볼 필요가 있다. 자기 인식(self-recognition)은 여러 복잡한 인지 과정과 신경 네트워크의 상호작용에 의해 이루어진다.

주요 뇌 영역

1. 전두엽(Frontal Lobe): 전두엽, 특히 전측 전두엽(prefrontal cortex)은 자기 인식과 관련된 고차원적인 인지 기능을 담당한다. 이 영역은 자기 자신과 관련된 정보를 처리하고, 자기 인식을 위한 중요한 역할을 하고 있다.
2. 측두엽(Temporal Lobe): 측두엽은 얼굴 인식과 관련된 기능을 담당한다. 특히, 방추상회(fusiform gyrus)는 얼굴을 인식하는 데 중요한 역할을 한다.
3. 두정엽(Parietal Lobe): 두정엽은 공간 인식과 신체 인식을 담당한다. 거울 속의 자기 자신을 인식하는 과정에서 신체의 위치와 움직임을 인식하는 데 중요한 역할을 한다.

신경 과학적 메커니즘

1. 자기 얼굴 인식: 거울을 통해 자신의 얼굴을 볼 때, 얼굴 인식과 관련된 신경 네트워크가 활성화된다. 방추상회와 같은 얼굴 인식과 관련된 뇌 영역이 활성화되어 거울 속 이미지를 얼굴로 인식한다.
2. 자기 인식: 거울 속의 얼굴이 자신임을 인식하기 위해서는 전두엽의 고차원적 인지 기능이 필요하다. 전측 전두엽은 자기 자신과 관련된 정보를 처리하고, 이를 바탕으로 거울 속의 얼굴이 자기 자신임을 인식한다.
3. 피드백 루프: 거울 속의 자기 자신을 인식하는 과정에서 뇌는 시각 정보를 끊임없이 처리하고 이를 자기 인식과 관련된 정보와 비교한다. 이 과정에서 전두엽, 측두엽, 두정엽이 상호작용하며 피드백 루프를 형성한다.
4. 감정적 반응: 거울 속의 자신을 인식할 때, 뇌의 변연계(limbic system)도 활성화되어 감정적 반응이 일어난다. 이는 자기 인식과 관련된 경험에 감정적 의미를 부여하는 데 중요하다.

뇌의 통합적 역할

거울 테스트에서 자기 인식이 이루어지는 과정은 다양한 뇌 영역의 통합적 역할을 통해 이루어진다. 시각 정보의 처리, 얼굴 인식, 고차원적 인지 기능, 그리고 감정적 반응이 모두 상호작용하여 자신을 구분해내는 복잡한 과정을 형성한다. 이러한 통합적 과정은 뇌의 여러 영역이 협력하여 자기 인식을 가능하게 한다.