왜 내가 나를 간지럽히면 안 간지러울까?

누군가 갑자기 옆구리를 간지럽히면 몸을 움츠 이거나 웃음을 참기 어렵습니다. 그런데 내가 나를 간지럽히면 전혀 간지럽지 않습니다. 피부에 닿는 자극 자체는 비슷한데, 왜 그 자극을 누가 만들었는지에 따라서 느낌이 달라질까요? 

우리는 단순히 내가 언제 만질지 알고 있어서라고 생각할 수 있습니다. 하지만 뇌과학적 연구는 우리 뇌가 몸을 움직이기 전부터 그 움직임이 어떤 감각은 만들어 낼지 예측하며, 자신이 만들어낸 자극과 외부에서 들어온 감각적 자극을 서로 다르게 처리한다고 얘기합니다. 

Efference Copy는 뇌가 움직이려고 근육이나 신체 기관에 motor command, 운동 명령을 내릴때, 그 명령 신호의 ‘복사본’을 만들어 스스로의 sensory feedback system에 미리 전달하는것을 말합니다. 

Blakemore와 동료들은 이를 internal forward model이라는 개념을 통해 설명합니다. Internal Forward model은 efference copy를 이용하여 그 움직임이 만들어낼 sensory consequences를 미리 예측하는 원리입니다. 

예를 들어 오른손으로 왼손을 만진다고 생각했을때, 손을 움직이라는 motor command→ 그 명령을 바탕으로 sensory consequences를 예측 ( 곧 왼손의 이 위치에 sensory stimuli가 생길 것이다)→ 실제 피부에서 들어온 sensory information과 비교합니다.

즉, 피부가 실제로 닿기 전에 뇌가 어떤 움직임으로 인해 어떤 감각이 생길지 예상을 하고 있다는것 입니다. 자신의 움직임으로 생긴 감각은 비교적 정확하게 예측 될 수 있기에 외부에서 주어진 stimuli보다 자극이 덜 하다고 합니다. 이러한 현상을 sensory attenuation, self-produced sensation의 효과가 약화되는 현상입니다. 

Blakemore, Frith, Wolpert는 1999년 로봇 장치를 이용해 이를 실험 하였습니다. 실험 참가자들은 왼손으로 로봇의 한쪽 움직이고, 그 움직임이 두 번째 로봇으로 전달되어 참가자의 오른쪽 손바닥에 자극을 만들었습니다. 

연구진은 먼저 스스로 만들어낸 자극과 로봇이 만들어낸 외부의 자극의 강도를 비교하였습니다. 참가자들은 self-produced tactile stimulus를 로봇이 만들어낸 외부 자극보다 덜 간지럽고, 덜 강하다고 평가하였습니다. 

연구진들은 여기서 그치지 않고, 움직이는 순간과 실제 촉각이 발생하는 순간 사이에 시간차를 둔 후 다시 실험하였습니다. 참가자들은 움직임과 실제 촉각 사이에 시간적 차이가 증가 했을때 자극이 더 간지럽게 느껴졌다고 하였습니다. 연구진들은 시간차 뿐만 아니라 공간적 관계도 변화 시켰습니다, 예상되는 움직임과 실제 자극 사이의 공간적 차이가 커질 수록 참가자들이 self-produced stimulus가 더 간지럽게 평가되는 경향이 나타났습니다. 

이 결과들은 우리가 스스로를 간지럽힐 때 단순히 내가 나를 만지는 것을 알고 있다는 사실만 중요한것이 아닌 뇌의 motor cortex는 sensory stimuli의 시간과 공간적 관계를 예측에 반영하며, 그 예측과 실제 감각이 잘 들어맞을때 sensory attenuation이 일어난다고 합니다.

스스로 간지럽혔을때 간지럽지 않다는 현상은 단순한 감각적 특징이 아닌 뇌가 자신의 행동으로 만들어진 감각과 외부에서 발생한 감각을 구별하는 방식을 보여주는 한 사례입니다. Blakemore와 동료들의 연구에세는 자신이 만들어낸 촉각 자극이 외부에서 주어진 동일한 자극보다 덜 간지럽게 느껴졌으며, self-produced touch에 대한 somatosensory cortex의 반응도 상대적으로 작았다고 설명합니다. 

흥미롭게도 이러한 감각의 저하는 일부 정신병적 증상을 이해하는 연구와도 연결됩니다. Blakemore와 동료들은 조현병환자와 다른 참가자들의 self-produced touch를 비교했을때 환청증상이 있는 환자나 passivity experiences를 보이는 환자에서 sensory attenuation이 감소하는 경향을 발견하였습니다. 연구진들은 이를 self-produced sensation과 외부에서 만들어진 sensation을 구별하는 self-monitoring mechanism의 이상과 관련지었습니다. 

이러한 연관성은 청각에서도 연구되었습니다. Heinks-Maldonado와 동료들이 사람이 말할 때 자신의 목소리가 예상대로 들렸을때 auditory N100이 반응이 감소하지만, 환청증상을 경험하는 조현병 환자들에게서는 이러한 패턴이 뚜렷하게 보이지 않는다고 하였습니다. 또한 collary discharge의 부정확성이 환청의 심각도와 자신의 목소리 출처를 잘못 판단하는 오류와 관련되어 있었다고 설명합니다. 

이러한 감각 예측과 self-monitoring 과정은 더 많은 뇌 기능과도 연결된다는것을 알 수 있습니다.

더 알아보기 (관련 영상, 강의, 웹사이트, 책 등 참고자료 안내; 링크 걸기)

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10943682/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12027049/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17339517/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10511643/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10196573/

출처

Blakemore, S., Frith, C. D., & Wolpert, D. M. (1999). Spatio-Temporal prediction modulates the perception of Self-Produced stimuli. Journal of Cognitive Neuroscience, 11(5), 551–559. https://doi.org/10.1162/089892999563607

Blakemore, S., Smith, J., Steel, R., Johnstone, E. C., & Frith, C. D. (2000). The perception of self-produced sensory stimuli in patients with auditory hallucinations and passivity experiences: evidence for a breakdown in self-monitoring. Psychological Medicine, 30(5), 1131–1139. https://doi.org/10.1017/s0033291799002676

Blakemore, S., Wolpert, D., & Frith, C. (2000). Why canʼt you tickle yourself? Neuroreport, 11(11), R11–R16. https://doi.org/10.1097/00001756-200008030-00002

Blakemore, S., Wolpert, D. M., & Frith, C. D. (1998). Central cancellation of self-produced tickle sensation. Nature Neuroscience, 1(7), 635–640. https://doi.org/10.1038/2870

Heinks-Maldonado, T. H., Mathalon, D. H., Houde, J. F., Gray, M., Faustman, W. O., & Ford, J. M. (2007). Relationship of imprecise corollary discharge in schizophrenia to auditory hallucinations. Archives of General Psychiatry, 64(3), 286. https://doi.org/10.1001/archpsyc.64.3.286