마음 이론
두뇌 기제 > 정상 뇌기능

자폐인의 마음이론에 대한 연구를 통해, 이들은 일반 인지기능이 온전하면서도 멘탈라이징 능력은 손상된 전용 기제(dedicated mechanism)가 뒷받침한다고 보기도 한다.
신경영상연구는 이런 연구를 지지하면서, 마음이론과제 중에는 특정 뇌영역이 지속적으로 관여한다고 표명한다. 마음이론에 관한 양전자 방출 단층촬영연구에서는 언어적 도상적 이야기 이해 과제(verbal and pictorial story comprehension tasks)를 이용하여 내측전전두피질(mPFC) 영역, 후부상측두구(posterior superior temporal sulcus, pSTS) 주변 영역이 관여하며, 때에 따라 쐐기앞소엽(precuneus)과 편도체/측두극피질(temporopolar cortex)이 관여하기도 한다는 것을 밝혔다. 이후, 마음이론의 신경학 기반에 관한 연구는 다양해졌으며, 신념이나 의도에 관한 연구는 물론 심리 특성(psychological trait)과 같은 고차원적인 부분을 이해하는 것에 중점을 둔 연구들이 각각 진행되었다.
레베카 색스(Rebecca Saxe)의 MIT 연구소의 연구는 틀린신념과제를 이용하면서도, 틀린신념과제의 멘탈라이징 요소를 분리시키는데 초점을 맞춘 틀린사진과제를 대조실험으로 이용하여, 내측전전두피질, 쐐기앞소엽, 측두두정접합(temporo-parietal junction, TPJ)에서의 활동화가 우뇌편중화(right-lateralized)된다는 것을 밝혔다. 특히 우측측두두정접합(rTPJ)이 타인의 신념을 표현하는 것에 선택적으로 관여한다고 제안하였다. 그러나 여전히 논쟁거리도 존재하는데, 일부 연구자들은 우측측두두정접합 영역이 시주의(visual attention)의 공간재정향(spatial reorienting) 과정 동안 끊임없이 활성화되었다고 지적하였다. 미국 시카고대학교 장 데세티(Jean Decety)와 하버드대학교 제이슨 미첼(Jason Mitchell)은 우측측두두정접합이 사회적 인지에 특화관 기제가 아니라 틀린신념에 대한 이해와 주의재정향(attentional reorienting)에 관여하는 기능을 위해 작용한다고 하였다. 그러나 신념 표현과 주의재정향을담당하는 영역이 중첩되어 있다는 것을 관찰하는 것은 단순히 인접해 있지만 분리되어 있는 신경세포분포(neuronal population)가 서로 유전암호를 지정하는 것 때문일 수도 있다. fMRI 영상 연구는 신경세포분포가 서로의 처리과정을 부호화한다는 것이 충분하지 않다고 본다. 데세티와 미첼의 후속 연구에서, 색스 등은 고화질 fMRI를 사용, 신념표상 시의 정점에 비하여 주의재정향 시의 활성화의 정점은 6-10mm이라고 밝혔다. 다른 뉴런 분포가 각각의 과정을 부호화한다는 것을 더욱 입증하면서, 공간을 가로질러 fMRI 반응 유형에 유사성은 없다고 밝혔다.
기능영상(Functional imaging)도 움직이는 기하학 모양의 하이더-짐멜 식 영상(Heider-Simmel-esque animations)에서의 마음상태 정보 탐색을 연구하는데 사용하였다. 일반 사람이 의도와 감정이 실린 사회적 상호활동으로서 이러한 영상을 자동적으로 인지한다. 세 연구에서는 임의적 혹은 결정론적 동작 통제에 비하여 이러한 영상을 읹하는 동안 활성화 패턴이 상당히 유사하다는 것을 밝혔다. 내측전전두피질, 후부상측두구, 방추형 얼굴영역(fusiform face area, FFA), 편도체가 마음이론 조건에서는 선택적으로 관여한다는 것이다. 다른 연구에서는 두 점이 의도성(intentionality)의 파라미터화된 정도에 따라(즉 두 점이 서로를 추적하는 범위를 수치화한 것) 움직이는 영상을 피실험자들에게 제공하였고, 후부상측두구 활성화는 이러한 파라미터와 연관되어 있다는 것을 밝혔다.
각각의 연구는 후부상측두구가 인간의 활동에서의 의도성을 인지하는 것을 시사하였다. 이 영역은 몸, 눈, 입, 점광화면 움직임(point-light display motion)과 같은 생물학적 움직임을 인지하는 것에도 관여한다. 한 연구에서는 사람이 피스톤에 의해 자신의 손이 들어올려지는 것(비의도적 행동)보다는 자신의 손을 드는 것(의도적 행동)을 보는 동안 후부상측두구 활성화가 증가된다는 것을 밝혔다. 몇몇 연구에서는 어느 한 행위자가 자신의 맥락이나 예상되는 의도에서 기대되는 활동과 맞지 않는 활동을 하는 것을 피실험자가 인지할 때 후부상측두구 활성화 증가가 보인다고 밝혔다. 예를 들어, 빈 공간에서 한 물체가 있는데 이 물체를 손에 쥐는 것이 아니라 도달획득동작(reach-to-grasp motion, 쥐려고 손을 뻗기만 하는 것)을 하는 것, 혹은 점검판이 있는데도 옆의 빈 공간만 응시하는 것, 책더미를 들고 있으면서 무릎으로 불을 키는 것이 정상인데, 아무것도 들고 있디지 않은데도 불구하고 무릎으로 불을 켜는 행동, 책장 뒤로 지나갈 때 일정한 속도로 가는 것이 아니라 멈춰서는 것 등이 있다. 이런 연구들에서, 적절한 행동들은 파악하기 쉬운 목적이 있으며 행위자의 의도에서 설명하기 쉽다. 반면 상황에 맞지 않은 행동은 설명이 더 필요하며, 상측두구에서의 처리가 거 필요로 한다. 상측두구가 틀린신념과제 동안 활성화되는 측두두정영역과 분리되어 있다는 것을 주목한다. 또한 사회인지와 인식에 관한 신경영상연구 동향에 뒤이어, 후부상측두구 활동이 크게 우측 편중화되었다응 것을 지적한다. 또한 틀린신념과제 중의 측두두정접합 활성화, 생물학적 동작에 대한 상측두구 반응, 얼굴에 대한 방추형 얼굴영역 반응도 우뇌 편중화되어 있다.
신경심리학에서는 마음이론 신경 기반에 관한 신경영상 결과를 지지하는 증거를 제시한다. 전두엽과 측두두정접합(측두엽과 두정엽 사이) 통증이 있는 환자에 대한 연구는 마음이론 과제에 어려움이 있다고 보고하였다. 이는 마음이론 능력이 두뇌 특정 영역과 관련있다는 것을 보여준다. 그러나 내측전전두엽피질과 측두두정접합이 마음이론과제에ㅡ필요하다는 사살인. 이 영역들이 그 기능에
특화되었다는 것을 의미하진 않는다. 측두두정접합과 내측전전두엽피질은 마음이론에 필요한 일반적 기능을 제공하기도 한다.
비토리오 갈레스(Vittorio Gallese), 루치아노 파디가(Luciano Fadiga), 자코모 리졸라티(Giacomo Rizzolatti) 연구는 거울뉴런(mirror neuron)이라는 일부 감각운동 뉴런(sensorimotor neuron)은 히말라야원숭이(rhesus monkey)의 전운동피질(premotor cortex)에서 처음 발견되었으며, 활동 이해에 관여한다. 단극전위기록(Single-electrode recording)은 원숭이가 활동을 수행하는 것뿐 아니라 다른 동인이 같은 과제를 수행하는 것을 볼 때에도 이런 뉴런들이 활성화된다고 밝혔다. fMRI 연구에서도 거울뉴런이 있는 것으로 보이는 뇌영역이 타인의 목적 지향적 활동을 볼 때도 활성화된다는 것을 밝혔다. 이러한 데이터를 기반으로, 일부 전문가들은 거울 뉴런이 마음이론의 뇌내 기반을 제공하며, 시뮬레이션 마음이론 리딩을 지지한다.
거울뉴런과 마음이론의 연계에 반대되는 증거도 있다. 우선 마카크 원숭이(macaque monkey)는 거울뉴런이 있어도 사람처럼 마음이론과 신념을 이해하는 능력은 없는 것으로 보인다. 둘째, fMRI 마음이론 연구는 내측전전두엽피질, 측두극, 측두두정접합이나 상측두구에서의 활동을 보고하나, 이런 뇌 영역은 거울뉴런체계의 일부가 아니다. 발달심리학자 앤드류 멜초프(Andrew Meltzoff)와 신경과학자 장 데세티 등 일부 연구원들은 거울뉴런이 모방을 통한 학습을 용이하게 해주고 마음이론 발달의 단초를 제공할 뿐이라고 주장한다. 철학자 숀 갤러거(Shaun Gallagher) 등은 여러 설명에도 불구하고, 시뮬레이션 마임이론 리딩을 통하여 제시된 것처럼 거울뉴런 활성화가 시뮬레이션 정의를 충족하지 못한다고 본다.
최근 논문에서, 케런 하루쉬(Keren Haroush)와 지브 윌리엄스(Ziv Williams)는 영장류 두뇌에 있는 한 뉴런 그룹 사례를 소개하였다. 이 뉴런 그룹만이영장류의 상화닥용 파트너를 선택하는 것을 예견한다고 밝혔다. 이 뉴런은 히말라야 원숭이들이 죄수의 딜레마(prisoner's dillemma) 게임을 반복하는 동안 단극전위기록을 사용하여 측정, 원숭이들의 대상피질(anterior cingulate cortex) 내에 위치한다는 것이 관찰되었다.
 게임 파트너의 숨겨진 의도를 표상하는 세포들을 확인함으로써, 하루쉬와 윌리엄스의 연구는 마음이론은 근본적이고 일반화된 과정이라는 것을 증명하고, 전대상피질 뉴런은 사회적 교류 동안 거울뉴런 기능을 보강하기 위하여 활동한다는 것을 시사한다.