뇌 연구방법론을 통해_살펴본_음악_처리과정_연구

계간 낭만음악 제18권 제3호(통권71호) 2006년 여름호 69

▶ 논문

뇌 연구방법론을 통해 살펴본 음악 처리과정 연구

-음악과 언어, 음악과 정서를 심으로-

이 지

<요 약>

최근 뇌 연구를 통한 인지신경과학의 격한 발달은 인 학문에도 상당한 향

을 미치고 있다. 이러한 추세는 자연히 인간의 청취과정을 연구하는 학자들에게

도 새로운 국면을 가져다주었다. 음악을 지각․인지하는 인간의 음악 처리과정

을 뇌 연구방법론을 통해 두뇌의 신경정보 처리수 에서 직 으로 그 기제를

살펴볼 수 있게 된 것이다.

본 논문에서는 ERP, MEG, PET, fMRI 등의 기생리학 기록과 뇌 상기

법을 통한 음악 처리과정 연구들을 재 이 연구 분야의 가장 큰 기를 이루고

있는 <음악과 언어>, <음악과 정서>의 두 범주에서 살펴 으로써, 뇌 연구방법

론을 통한 음악지각․인지 연구의 상황을 짚어보고, 앞으로의 방향을 제시하

고자 한다.

주제어: 음악지각인지, 기생리학, 뇌 상기법, ERP, MEG, PET, fMRI, 언

어, 정서

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들어가면서

음악의 지각, 인지 과정을 연구하는 방법에는 여러 가지가 있다. 음악의 어떠한

측면을 실험하느냐에 따라 연구방법이 달라지겠지만, 지 까지 부분의 연구는

청취자에게 음악 자극을 주고 그것에 한 행동 데이터를 얻는 방법을 사용해

왔다. 즉, 청취자가 어떻게 음악 자극을 처리하는지에 해 그들의 주 인

피드백에 의존할 수밖에 없었던 것이다.

20세기 후반, 인지과학의 두에 힘입어 인간의 청취 과정도 보다 객 인

수 에서 연구되기 시작하 다. 인지과학(Cognitive Science)은 인간의 마음과

두뇌를 정보처리 시스템으로서 이해하려는 시도로서 등장했으며, 그러한 정보처

리 패러다임에 개념 , 이론 바탕을 제공하는 종합 과학이다(이정모 외,

1999). 한 1980년 후반에 이르러 인지과학과 신경과학이 연결된 ‘인지신경

과학’(Cognitive Neuroscience)이 새로운 독자 연구 분야로서 형성됨으로써

인간의 정보 처리과정을 뇌의 시스템 수 심으로 근하는 시도들이 성공하

다. 이러한 시도들에 결정 인 향을 것은 사건 련 (ERP) 기법, 뇌

상화 기법 등의 발 으로, 이 에는 개 불가능하게 여겨졌던 뇌의 역

시간 측면의 데이터들을 얻을 수 있게 된 것이다. 특히 뇌 상화 기법은 뇌의

여러 기능 역들에서 특정 인지 기능을 수행할 때에 여하여 활성화되는 신경

활동 수 을 측정할 수 있게 하 다. 즉, 특정 역 세포나 역들의 조합으로

이루어지는 신경체계가 어떠한 심 , 인지 정보처리를 하는지, 어떻게 하는

지가 악 가능하게 된 것이다.

이러한 뇌 연구의 격한 발 은 자연히 인 학문에도 향을 미치게 되어,

인간의 청취과정을 이해하려는, 특히 인간이 어떻게 음악을 지각, 인지하는지에

해 연구하는 학자들에게도 새로운 국면을 가져다주었다. 인간의 음악 처리과

정을 두뇌의 신경정보 처리 수 에서 직 으로 살펴 으로써 그 기제를 밝히

고 보다 객 인 이론의 도출이 가능하게 된 것이다.

본 논문에서는 그러한 뇌 연구방법론을 이용한 음악지각, 인지 연구가 재까

지 어떻게 진행되어 왔는지를 지 까지의 연구 결과들을 종합, 논의함으로써

살펴보고자 한다. 한 이를 바탕으로 앞으로의 연구 방향은 어떠해야 하는지를

제시하고자 한다.

뇌 연구방법론을 통해 살펴본 음악 처리과정 연구 71

본론에서는 뇌 연구방법론을 통한 음악지각, 인지 연구 분야 가장 큰 획을

차지하고 있는 <음악과 언어> 그리고 <음악과 정서>에 해 살펴볼 것이다.

이에 한 효과 이고 올바른 설명을 해 서론의 뒷부분에서는 뇌 연구방법론

에는 어떠한 것들이 있는지 그 사용법과 각각의 장단 에 해 설명할 것이다.

1. 연구방법론

재 뇌 연구방법은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫째 기생리학 기록을 통한

연구방법으로 EEG(electroencephalography: 뇌 도)와 ERP(event-related

potential: 사건 련 ), 그리고 MEG(magnetoencephalography: 뇌자도)가

있는데, 이는 뇌 피질 뉴런들의 기 활동과 그로 인한 자기장 형성 분포를

직 으로 기록하는 것이다. 둘째 뇌의 물질 사 즉 뇌의 액 흐름과 신경

세포들의 산소 소모량을 측정함으로써 신경 세포들의 활동을 간 으로 밝히는

것이다. 그러한 연구방법으로 PET(positron emission tomography : 양 자

방출 단층 촬 )와 fMRI(functional magnetic resonance imaging: 기능

자기 공명 촬 )가 있는데, PET는 방사성 동 원소를 액에 주입하여 이의

흐름을 살펴보는 것이고, fMRI는 산소의 자기 특성을 이용하여 뇌 활성화

부 의 액 속 산소의 양을 측정한 것이다.

이러한 EEG와 ERP, MEG 등의 기생리학 기록을 통한 연구에서 얻을

수 있는 이 은 높은 시간 해상도, 즉 자극에 한 즉각 인 신경세포들의

처리과정과 변화를 모니터할 수 있다는 것이다. 한 활성화된 신경 다발들 간의

긴 성(coherence)을 측정함으로써 뇌의 서로 다른 역 간의 교신 흐름을 살펴

볼 수 있다. 반 로 PET와 fMRI 등의 뇌 상기법을 이용한 연구의 이 은

높은 공간 해상도, 즉 개별 자극에 따라 뇌의 어떤 부분이 활성화되는지를

볼 수 있다는 것이다. 그러나 PET와 fMRI의 뛰어난 공간 분해능에도 불구하고,

자극 제시 후 최소한 6 에서 1분 후에 그 반응을 찰할 수 있기 때문에, 아직도

시간 분해능은 미약하다. 이는 그보다 더 빠른 시간 안에 일어나는 인지 처리과

정은 잡아내기 어렵다는 것을 의미한다.

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1.1. 기생리학 연구방법

A. EEG와 ERPs

EEG(Electroencephalography, 뇌 도)는 뇌에서 발생하는 기 활동을

기록한 것이다. 이러한 뇌의 기 활동은 피험자 두피의 여러 역에 뇌 검사

용 극을 부착시키거나, 극이 부착된 캡을 피험자의 머리에 직 움으로써

그래 에 기록한다. 일반 으로 뇌 기록 시 극의 부착지 은 international

10-20 시스템이나 MCN 시스템1)을 따르며, 이를 기 으로 부착지 수는 게

는 32채 부터 시작하여 최근에는 기술발달로 인하여 128, 256 채 2)까지

정교화되고 있는 추세이다.

뇌 는 크게 자발뇌 와(SP, Spontaneous Potential)와 유발뇌 (EP,

Evoked Potential) 성분으로 구분할 수 있는데, 유발뇌 는 사건 련 (이하

1)

The international 10-20 system:

“10”과 “20”은 극 간 거리가 머리 앞쪽 코

에서부터 머리 뒤 꼭지까지 거리의 10%,

20%를 뜻한다.

F: frontal lobe( 두엽)

P: parietal lobe(두정엽)

T: temporal lobe(측두엽)

C: central( 앙의)

Fp: fronto polar

A: aural(귀의)

Z: 정 가운데 선

짝수는 우반구를 홀수는 좌반구를 가리킨다

(숫자가 작을수록 정 가운데 선에 가까움).

*의학용어사 (www.kma.org 참고)

MCN system(Modified Combinatorial Nomenclature system): 기존의 10-20

system에서의 극들 사이에 더 많은 수의 극을 꽂아 두피 공간 활용도를 높인 것. 1,

3, 5, 7, 9(좌뇌)와 2, 4, 6, 8, 10(우뇌)은 머리 앞쪽 코에서 머리 뒤 꼭지 간 사이 거리의

10%, 20%, 30%, 40%, 50%를 뜻한다.

2) 극이 미리 부착된 캡을 쓰고 있는 피험자. 머리 앞쪽 코 부분과 양 볼에 극을 부착시킨

이유는 움직임에 따른 형(잡음, noise)을 실험결과에서 제거하기 해서이다.


ERP)라고도 불린다. 외부자극 여부와 상 없이 뇌의 신경네트워크는 끊임없이

활동하고 있는데 이러한 뇌의 기 활동을 실시간 측정한 형을 뇌 라고

부르며 이를 사건 련 (ERP)와 구분하기 해 자발뇌 라고 따로 명명하기

도 한다.

사건 련 (ERP)는 특정 정보를 내포하고 있는 자극을 반복 제시한 후,

이 자극처리와 련한 뇌의 기 활동만을 얻은 형을 말한다. 를 들면

다음 그림 1의 화살표시와 같이 청각자극을 일정 간격으로 반복 제시하면서

뇌 를 측정하는데, 이런 경우 측정된 뇌 에는 제시된 특정자극에만 련된

뇌의 반응과 기타 다른 요인들에 의한 자발 이고 복합 인 뇌 활동에 의한

뇌의 반응이 섞여 있게 된다. 즉 측정된 뇌 에는 자발뇌 와 사건 련 성분

이 함께 섞여 있는데, 보통 자발뇌 진폭에 비해 사건 련 진폭이 매우

작아서 자발뇌 속에 묻 보이게 된다.

그림 1) 청각자극을 반복 으로 제시했을 때 기록된 뇌

따라서 그림 2와 같이 특정 자극이 제시된 시 을 기 으로 측정한 뇌 들을

평균화함으로써 자극과 련 없는 뇌의 기 활동부분인 자발뇌 는 제거하고

자극처리에 공통으로 여한 뇌 활동인 사건 련 만을 증폭시켜 이를 추려내

게 된다. 이러한 평균화 과정을 ‘신호평균화’(Dawson, 1954)3)라 한다. 사건

련 는 다른 정신생리 측정 방법, 를 들면 fMRI나 PET 등과는 달리

3) Hantz et al.(1992)에서 재인용.

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자극을 제시함과 동시에 자극의 처리과정을 직 으로 찰할 수 있다는 장

을 가지고 있다. 즉 시간해상도(temporal resolution)가 우수하다는 장 을 가지

고 있다.

그림 2)

실시간으로 기록된 뇌 (ongoing EEG)에서 사건 련 (ERP)를 분리하고, 신호를 평균

화하는 과정(Hantz et al, 1992)

ERP 기록에 나타나는 형은 여러 ‘구성 성분’으로 이루어져 있는데, 이는

형의 극성(polarity)과 잠재기(latency)에 따라 구분된다. 형이 음극으로 치

우쳐져 있으면 N(negative), 양극으로 치우쳐져 있으면 P(positive)로 나타내고,

자극 발생 순간부터 반응의 최고 에 이르는 시간인 잠재기가 얼마나 되는지에

따라 이름을 붙인다. 를 들어, 자극 발생 후 약 300ms 지 에서 양 의

형이 최고 에 이르 을 경우, 이를 P300이라고, 약 400ms 지 에서 음

의 형이 최고 에 이르 을 경우, 이를 N400이라 부른다. ERP 실험에서는

통상 으로 양극을 그래 의 아래쪽으로, 음극을 쪽으로 표시한다.

이러한 성분들 P300이 1960년 서톤(Sutton)에 의해 처음 보고된 이후

많은 심리학 연구에서 심리 과정의 생리 지표로서 P300이 활용되었다. 그

후 다른 여러 성분들이 보고 되었으며, 그러한 성분들을 재 크게 ‘ 기 성분’과

‘후기 인지 성분’의 두 범주로 분류하고 있다(표 1). 즉, 자극 제시 200ms

이 에 찰되는 성분인 N100과 N200 등을 ‘ 기 성분(early component)’으


로, 200ms 이후에 나타나는 P300, N400, P600, P800 등을 ‘후기 인지 성분

(Late Cognitive Component)’으로 분류한다. 이들 성분들은 특정 자극 범주에

제한되어 나타나기도 하며 는 자극 범주에 상 없이 출 하기도 한다. 를

들어 N400은 언어의 의미와 연 되어 제한 으로 나타나는 성분이며, P600은

언어나 음악이라는 자극 범주에 상 없이 자극이 그 범주에 상응하는 규칙에

어 났을 때 발생하고, P300 한 음악과 언어에 상 없이 모든 소리들의 연속

체에서 기 되지 않은 자극이 제시될 경우 발생한다고 알려져 있다.

최근 10년간의 ERP를 통한 음악연구는 P300과 N400의 비교․분석을 더욱

자세하게 다루는 것과 더불어 그 후의 성분들 즉 앞으로는 MMN, ERAN,

ELAN 뒤로는 N500, P600, LPC에까지 성분 범 를 넓 분석을 시도하고

있다. 처음으로 음악에 한 뇌 연구를 시작한 사람은 클라인과 그의 동료들

(Klein et al, 1984)과 베송과 마카르(Besson & Macar, 1987)로 이들은 문장

에서 의미가 맞지 않는 단어를 제시했을 때 발생하는 N400이 음악에서도 용

이 되는지, 즉 멜로디의 끝 음이 부 당하게 주어졌을 경우에도 N400이 나오는

지를 알아보았다. 그러나 음악 재료에서는 N400이 아닌 P300이 발생함으로

써, 언어와 음악은 그것이 뇌에서 처리되는 메커니즘이 다르다고 일련의 연구들

을 통해 잠정 인 결론을 내렸다.4)

한 언어에 련된 실험논문들에서 언어의 통사론(문법)과 련된 성분은

P600이라고 보고하고 있는데, 이에 발맞추어 음악 인 통사론에 련하여 언어

에서와 마찬가지로 P600이 나오는지를 살펴본 논문들이 연이어 나오고 있다.

최근의 연구들(Besson et al., 1998, Patel et al., 1998, Besson&Schon, 2001,

Regnault et al., 2001, Patel et al., 1998)에서 보고한 바를 보면 P600은 문법

에 어 났을 경우뿐 아니라 ‘음악의 어법(grammar of music)’에 어 나는 자극

이 제시 을 경우에도 발생한다고 했다. 이들이 보는 ‘음악 어법’에는 조 변화와

화성 규칙 그리고 화성 규칙에 의한 멜로디 진행 등이 포함된다.

4) N400은 언어의 의미론에 련된, 언어에 특화된 성분으로 볼 수 있는 반면 P300은 언어,

음악 모두에서 발견된다. P300은 일반 으로 계속되는 사건들에서 기 하지 않았던 갑작스런

변화가 있을 때 발생하는 것으로 시각 ․청각 자극 모두에서 나타난다. (자세한 내용은

“이지 (2002), ‘뇌 에 나타나는 음악정보 처리과정: P3 Event-related potentials 연구,

낭만음악, 호, pp.127~154 참고)

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* 기성분(early component)

1) N100

: 주의력과 련

: 피험자가 주의를 주지 않고 무시한 자극에 비해, 주의를 자극에서 큰 진폭의

N100 찰됨 (Hillyard et al, 1973)

2) N200

: 여러 면에서 P300과 유사

: P300과 마찬가지로 피험자가 자극에 주의를 주어야만 N200이 래됨. 자극의

제시확률이 낮을수록 N200의 진폭이 큼(Oken, 1989)

: “자극의 확인”(identification) “분류 과정” 과 련 -> “기 인 자극 분

석”(elementary feature analysis) (Näätänen, 1982; Ritter et al, 1982)

* 후기 인지 성분(late cognitive component)

1) P300

: 1965년 Sutton 등이 처음 보고

: 자극의 물리 속성에 의해 단순하게 유발되어진 유발 가 아니라 피험자와

자극 사이의 상호작용에 의해 래되는 “내인성 ”(endogenous potential)

: oddball paradigm으로 실험(표 자극 : 목표자극 = 80 : 20)

: 불확실감의 해소(Sutton et al, 1965), 선택 주의력(Squires et al, 1975), 자극

탐지(Hillyard et al, 1971), 기억 스캐닝(Donchin et al, 1986) 등 여러 인지기능

반

=> 공통 으로 “정보처리” (Donchin&Cole, 1988)

: “맥락최신화 가설”(context updating hypothesis) - 이 자극에 한 신경

표상이 새로 유입된 자극과 맞지 않으면 이 신경 표상을 새로운 자극에 맞게 변화시

켜야만 환경 맥락에 일치되는 모델을 유지할 수 있음

2) N400

: Kutas&Hillyard(1980)가 처음 보고

: “의미 처리과정”(semantic processing) 반

: 언어 자극에 의해서만 래되는 것으로 여겨졌으나 의미 처리과정을 요하는

표 1) 기 성분(early component)과 후기 인지 성분(late cognitive component)5)

5) Hugdahl, 1995 & Osterhout, 1996에서 참고하 다.


경우라면 어떤 자극이라도 N400이 유발될 수 있다고 밝 짐(ex. 얼굴, 그림; cf.

음악 자극)

: 장기기억 내의 정보를 탐색하는 과정을 반

3) Late positive component(LPC): P600, P800

: LPC와 P300 사이의 련성에 해 논란이 많음 → P300이 늦게 나타난 것(Katis

et al, 1984; Fabiani et al, 1986) → P300과는 다르며 독립된 특유의 심리 기능을

반 (Paller et al, 1992; Van Petten et al, 1996; Smith, 1993)

: P300은 단순히 의미 부호화 과정을 반 하는 한편, LPC는 재구성

(reconstruction) 혹은 회상과정(recollective process)을 나타내는 지표로서 장기

기억에 장되어 있는 정보에 근거하여 자극을 더 정교하게 처리하는 과정을 의미함

(Smith, 1993; Osterhout, 1996)

B. MEG(Magnetoencephalography, 뇌자도)6)

1968년 데이비드 코헨(David Cohen)이 처음으로 시도한 MEG는 CT, MRI

와는 다르게 뇌의 구조 인 분석 이외에 뇌의 기능 인 분석을 한 방법으로

뇌에서 발생하는 기 흐름에 따라 발생하는 자기 신호를 측정한 것이다.

사람의 몸에서 발생하는 자기장은 지구 자기장의 1억분의 1 정도로 아주 미약해

SQUID(Superconducting Interference Devices, 도 양자간섭소자)라는

자장 센서를 이용하여 측정한다. 이 게 측정된 자장 분포로부터 자장을 발생시

키는 류원 치의 시간 ․공간 변화과정을 알아보는 것이 MEG의 원리이

다. MEG는 fMRI나 PET에 비해 시간 분해능이 뛰어나기 때문에 자극에

한 두뇌의 미세한 변화를 살펴보는 데 유용하다. 한 ERP에 비하여 더욱

정 하고 정확하게 뇌에서 발생하는 신호의 치를 찾아낼 수 있기 때문에 뇌의

기능 인 분석의 정확성을 기할 수 있다. 그러나 뇌자도 신호는 신호의 크기가

작고 외부에서 발생하는 잡음(noise) 성분에 매우 민감하게 반응한다는 단 을

가지고 있다(그림 3, 4 참고).

6) 본 내용은 http://amershamhealth.com/medcyclopaedia의 을 참고하 다.

(그림 출처) http://zeus.kwangwoon.ac.kr/resrc_4.htm

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그림 3) 기발생에 의한 자기장 형성

그림 4) 뇌 연구 방법론의 시간 분해력(가로축)과 공간 분해력(세로축)

MEG 측정을 해서는 뇌자도 신호를 측정하기 한 자기 센서인 SQUID,

신호를 증폭하고 처리하기 한 구동회로, 외부의 잡음으로부터 원 신호를

보호하기 한 차폐장치 그리고 얻어진 뇌자도 신호를 분석하고 시각 으로 보

여주기 한 PC기반의 user interface 등이 필요하다.

아래의 그림 5와 같이 측정된 데이터는 Data Acquisition board를 통하여

시간의 흐름에 따라서 장되고 디스 이 된다. 이때 채 에 존재하는 artifact

성분을 제거하고 데이터를 재 장하게 되고, 이 데이터는 MRI로 얻은 두뇌

상에 지도화하여 나타낸다(그림 6). 이 게 함으로써 동일한 뇌 상에서

fMRI와 MEG 데이터를 동시에 비교, 분석할 수 있다.


그림 5) 청각자극에 의해 측정된 데이터

그림 6) MEG 신호를 처리하고, 두뇌 상에 지도화하는 과정

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그림 7) MEG를 기록하는 모습

1.2. 기능 상기법(functional neuroimaging technique); PET, fMRI7)

기능 상기법(functional neuroimaging technique)이란 기능자기공명 상

(functional magnetic resonance imaging, fMRI)이나 양 자 방출 단층촬

(positron emission tomography, PET)을 이용하여 두뇌의 기능을 연구할 수

있는 방법으로, 살아 있는(in vivo) 인간의 두뇌 기능을 연구할 수 있다는 장 을

지닌다. 이로써 과거 두뇌 기능을 체계 으로 연구하기 하여 동물의 두뇌 연구

에 의존해야 했던 방법론의 한계에서 자유로워지게 됨에 따라 인간만이 가지고

있는 고등 인지기능, 언어기능, 음악 활동 등을 보다 직 으로 연구할 수 있게

되었다.

기능 두뇌 상법은 그 방법이 비침습 (non-invasive)이어서, 인간을 자유로

이 는 반복해서 연구할 수 있다는 장 이 있다. 한 기존의 MRI나

CT(computerized tomography)가 해부학 즉 두뇌의 구조 측면을 알 수

있게 했다면, 이의 한계 던 살아 있는 두뇌의 역동 측면을 기능 상법을

통해 살펴볼 수 있다.

7) 본 내용은 다음을 참고하 다. 강은주(2002), PET과 fMRI를 이용한 기억의 기능해부학

연구 임상 용, 한국심리학회지: 실험 인지, Vol. 14, No. 4, 243~256.

http://www.fmri.org/fmri.htm

Gordon L. Brownell(1999), A History of Positron Imaging, Presentation prepared

in celebration of the 50th year of services by the author to the Massachusetts

General Hospital on October 15th, 1999. (www.mit.edu/~glb/ - 6k).


그러한 활동하고 있는 두뇌의 특성을 가시화(visualize)할 수 있다는 장 을

이용하여 특정 정보 처리과정에 여하는 동안의 두뇌의 활동을 두뇌 특정부

의 활성화(activation) 비활성화(deactivation) 정도로 측정할 수 있다. 이러

한 측정은 연구자가 심을 가지고 있는 특정 정보 처리과정을 실험조건으로

보고, 통제조건(그 과정을 제외하고는 나머지 감각, 운동 요소가 동일한 조건)에

비하여 두뇌 활동에 나타난 상 차이를 악하고자 하는 것이다. 통제조건에

비해 실험조건에서 특정 정보 처리 요소에 따라 두뇌 활동이 증가 는 감소한다

면 통제조건에서의 활동량에서 실험조건에서의 활동량을 차감하여 특정 정보

처리에 따른 두뇌 역들 간의 상 계를 가정할 수 있게 되는데, 이를 ‘차감

법’(subtraction method)이라 한다.

A. PET(Positron Emission Tomography)

PET를 사용하기 해서는 양 자(positron)를 방출하는 방사성 동 원소로

표지화된(labeld) 소량의 화합물을 피험자의 정맥에 주입한다. 주입된 추 자

(tracer)는 그 특성에 따라 몸속에 특히 류의 활용이 높은 두뇌 속에 퍼지며,

이때 방출되는 양 자는 조직 속에서 수mm를 지나기도 에 주변의 자와

충돌하여 자기 에 지(electromagnetic energy)로 환되며 두 개의 자

(photon)를 동시에 생성한다. 이 게 생긴 두 개의 자는 충돌지 으로부터

약 180도 각도로 멀어지게 된다. PET 스캐 에는 고 도의 탐지기가 부착되어

있어 거의 동시에 도착한 이 두 개의 자가 온 방향을 탐지하고(그림 8), 이런

정보는 이후 상정보로 재구성되어 두뇌의 어느 에서 얼마의 방사능

(radioactivity)이 방출되었는가 하는 정량 정보를 제공하게 된다. 주로 인지

과제에 쓰이는 방사성 동이원소로는 oxygen-15(15O)이며, 실험 에 이 동이

원소가 표지된 물(H2 15O), 즉 생리 식염수가 피험자의 정맥에 주입된다. 스캔

직 에 정맥에 주사된 이 물이 심장을 통해 두뇌로 활류되어 결국 두뇌의 국소

류(regional cerebral blood flow: rCBF)의 분포를 측정할 수 있게 한다.

두뇌 국소 류(rCBF)는 신경활동(neural activity)과 상 계를 가지고 변화

하기 때문에 국소 류 증감 여부로 특정 부 의 신경활동 증가를 추측할 수

있다(Raichle, 1987). H2 15O의 반감기는 약 2분 정도로 약 6분 내지 10분마

다 주사하면서 주사할 때마다 인지 과제를 달리하여 스캔할 수 있다. 특히 3D

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상 획득 방법을 사용할 경우 매우 은 양의 방사선 동 원소만을 사용하여

원하는 결과를 얻을 수 있으며, 따라서 한 사람에게 사용되는 방사능의 양이

기 때문에 한 사람으로부터 여러 장의 상을 반복 획득해도 안 에 문제가

없다. 그러므로 다양한 인지과제를 수행하면서 국소 류량을 반복 측정할 수

있다. 이 게 획득된 인지 과제 조건 간의 상을 분석할 경우 특정 조건에서

국소 류량이 얼마나 더 증가하 는지를 비교하여 살펴본다(그림 9).

그림 8) 양 자가 주변의 자와 충돌하여 두 개의 자를 생성하고,

PET 스캐 가 이를 탐지한다.

그림 9) 맨 오른쪽이 PET에서 얻어진 상

액의 흐름이 왕성한 곳이 붉은 색으로 나온다(통상 으로 MRI로 두뇌의 구조를 은

다음 그 치에 맞추어 PET 상을 올려놓아 활성화 치를 악한다).


그림 10) PET 촬 하는 모습

B. fMRI(functional Magnetic Resonance Imaging)

fMRI는 최근 들어 격히 발 하고 있으며, PET에 비하여 시간․공간 해상

도가 뛰어나다. fMRI는 본래 의료용으로 해부학 상을 기 해 사용되는

MRI기계를 사용한다. 우선 피험자는 커다란 자기장이 유지되고 있는 기계 안에

워있게 된다. 사람의 신체 구성요소의 부분인 물속에 수소 원자가 있는데,

이 수소분자의 양성자(proton)가 강한 자기장 속에서 자연스런 상태와 달리 특

정 극에 따라 정렬(align)된다. 이때 라디오주 수(radiofrequency; RF) pulse

의 로 두뇌 특정 범 에 정렬해 있는 양성자를 자극하면 그 물리 특성에

의해 반향되어 나오는 RF신호가 다시 방출되는데, 머리 주변에 설치된 receiver

coil로 이 신호를 탐지한다. 이 신호를 컴퓨터로 재구성하게 되면 수소 분자의

강약에 따라 회백질과 백질 두뇌 조직의 차이로 해부학 상이 생성되는 것이

형 인 MRI 원리이다. 인지 련 두뇌 연구에 사용되는 fMRI는 피험자의

해부학 상(구조 측면)을 와 같은 방법(MRI)으로 획득한 후에, 이어서

동일한 치에서 기능 상(fMRI)으로 얻어진다. MRI 상과 같은 해부학

정보를 fMRI로 측정한 기능 상 정보와 일치시켜 해석할 때 정확한 기능 해부

학 인 조사 연구가 가능하다. 이때 fMRI는 MRI와는 달리 특별히 두뇌

산소 농도에 따른 BOLD(blood oxygen level dependent) 신호를 사용한다.

이는 두뇌의 신경조직에서 신경활동이 증가할 때 국소 부 의 류가 증가하고

산소 소비량이 증가한다는 상을 그 원리로 한 측정기법이다. 인체에서 두뇌

84

국소의 신경활동이 갑자기 증가하게 될 경우, 산소 소비량의 증가분보다 더 많은

국소 류량의 증가 상이 일시 으로 일어난다. 인체의 일시 인 이런 상은

이내 평형상태를 이루지만 이런 일시 인 상동안 국소 류 안에 산소를 포함

한 류(oxygenated blood)의 비가 산소분자를 잃은 류보다 상 으로 증가

하는데, 이 동안은 자기 상의 신호도 상 으로 증가하게 된다. 바로 이러한

을 이용하여 두뇌의 신경활동과 연 을 가지는 BOLD신호의 증가를 탐지할

수 있고, 련 인지과제 수행 에 일어나는 두뇌 활성화를 시각화할 수 있다(그

림 11).

그림 11) fMRI 사진 . 붉은 부분이 활성화 역이다

그림 12) fMRI 촬 하는 모습

그림 13) 청각 자극이나 시각자극을 이용하여 fMRI 촬 하는 모습


청각자극은 헤드폰을 통해서 제시하며, 시각자극은 로젝터를 통해 스크린에 쏜 후

이를 리즘에 굴 시켜 제시한다.

fMRI는 방사성 동 원소를 사용하지 않으므로 침습 인 면이 없다. 이

는 연구 상으로 삼을 수 있는 피험자의 범 가 범 해짐을 의미한다. 를

들어, 발달기의 아동을 촬 한다 하더라도 인체에 해가 없다. 물론 사소한

머리/어깨의 움직임도 상 신호처리 잡음(noise)을 유발할 수 있기 때문에 연

령의 아동과 같은 피험 상은 이런 에서는 문제가 있을 수 있다. 한 한 사람

이 노출될 수 있는 방사선 동 원소의 허용치 같은 안 성을 고려하지

않아도 되기 때문에, 동일한 피험자를 실험 목 에 따라서는 여러 session에

걸쳐 반복 측정하거나 추 검사하는 연구가 가능하다. 두뇌 용 8)을 측정하

는데 반감기를 기다릴 필요도 없고, RF신호에 의해 두뇌를 자극하는 데 걸리는

시간(1~3 ) 동안 매번 두뇌 부피 상(volume image)이 얻어지기 때문에

fMRI는 PET에 비하여(자료 수집에만 1~2분 소요, 반감기를 포함한 사이 기간

을 고려하면 매 8~10분마다 한 번의 부피 상 수집) 주어진 시간 내에 훨씬

더 많은 표본(sample)이 얻어지는 셈이다. 이는 주어진 시간 내에 많은 연구

조건을 다수 반복측정하면 높은 신호 잡음비를 이룰 수 있다(즉 유효한 신호

들을 많이 모을 수 있다)는 것이며, 이러한 기술 인 이 때문에 fMRI가 PET

에 비해 강 을 지닌다.

8) 두뇌 면 에 한 활성화 역의 비율

86

그러나 fMRI는 PET에 비하여 상 인 단 도 있다. 를 들어 fMRI 스캐

내의 청각 소음의 강도가 단히 높아 피험자에게 불편함을 수 있을 뿐

아니라, 청각 실험 자체에 방해요소가 될 수 있다. 하나의 단 은 기계의

특성상 철 성분의 장비(자극 제시 장비, 생리 지표 측정 장비, 반응 측정 장비)

를 스캐 근처에 두지 못하게 때문에 특수 제작된 장비나 장치가 필요하다.

한 신체에 철 성분의 보철(인공 심박기, 치아 교정기 등)을 한 특수한 사람은

스캔할 수가 없다. 한 MRI 기계의 입구가 PET 기계보다 좁고 깊어서 소

공포증이 있는 피험자는 촬 할 수 없다. 무엇보다 가장 큰 단 은 fMRI 상이

공기 주머니가 형성되어 있는 조직, 를 들어 내측 두 역(코 주변의 공기

주머니, nasal cavity)이나 외측 측두엽 역(이도 주 , ear canal)의 복측

(inferior) 조직 부 의 신호가 불안정하거나 잡음에 단히 민감하여, 이런 부

의 BOLD 신호 변화로부터 유의미한 결과를 얻기 힘들다는 것이다. 신경심리학

자, 인지 과학자로서 PET와 fMRI 어떤 방법을 택할 것인가는 여러 요인에

따라 달라질 것이다. PET는 한 스캔에 약 1~2분을 소요하고, 스캔 간에 6~10분

의 간격을 두어야하기 때문에, 체로 상태 의존 (state-dependent)인 인지과

정과 련하여 두뇌의 활성화 양상을 연구하는 데 유리하고, fMRI는 주어진

시간 내에 다수의 연구 조건을 한 스캔 session 에 측정하고도 충분한 신호

잡음비를 가진다는 에서 유리하다. 그러나 이는 과제들 간의 독립성이 보장

될 때 가능한데, 복수의 인지과제가 연속으로 반복 제시될 때, 련된 인지 과정

이 상호 독립 일 수 있는지를 확인해야 한다. 특정 주기(약 20~30 ) 동안

한 과제를 제시하고 이어서 다른 과제를 제시하기를 반복하면서 8~10분에 걸쳐

촬 (하나의 run)을 하기 때문에 의 주의 사항을 염두에 두고 상방법을 선택

해야 한다. 그러나 사실 부분의 연구자들은 장비의 근 가능성과 사용경비,

해당 기능 상 유형의 분석방법에 익숙한 정도에 따라 방법론을 선택하는 경향

이 있다.


그림 14) 기생리학 기록과 뇌 상기법의 시간 해상도와 공간 해상도

Modality CharacteristicsSpatial

Resolution

Temporal

Resolution

PET Hemodynamic effect (H215

O)5-10 mm

(medium)

1 min

(medium)

fMRI

Hemodynamic effect

: BOLD (blood oxygenation level

dependent) contrast

1-2 mm

(high)

1 sec

(rather high)

EEG

ERPElectrical activity of brain

10-20 mm

(poor)

1 msec

(very high)

MEG Magnetic activity of brain2-3 mm

(high)

음악을 지각하고 인지하는 그 처리 역은 어떠한지에 한 연구는 처음에 특

정 뇌 역의 손상이나 제에 따른 지각․인지 능력의 손상, 결여 등을 살펴보는

(lesion)연구로부터 시작되었다. 1962년 (Milner)가 최 로 특정 뇌

피질 역이 제된 환자들을 상으로 음악 능력을 테스트하 는데, 이를

필두로 1980년 에 들어 본격 으로 음악을 처리하는 뇌 역에 한 연구가

이루어지기 시작했다. 인간의 청각 처리를 담당하는 것으로 알려진 측두엽 부분

이 손상되거나 제된 환자들이 정상인과 비교하여 음악의 어떠한 요소를 처리

하지 못하는가의 연구를 통해 음악 능력에 한 두뇌 활동 역이 하나둘씩

드러나게 된 것이다. 그러나 특정 음악 과제에 따른 환자들의 피드백으로밖에

진행될 수 없었던 연구가 1990년 에 들면서 PET, fMRI 등의 여러 뇌

상기법들의 발달로 인해 살아있는 보통 사람들의 활동 인 두뇌를 촬 할

수 있게 되었다. 따라서 특정 음악 특성이 인간 두뇌의 어느 부분에서 처리되는

지를 직 인 상 사진을 통해 확인할 수 있게 된 것이다. PET, fMRI 기계

자체에서 나는 소음이나 까다로운 연구 환경 때문에 음악 인 청각 자극을 사용

하는 데 많은 제약이 따르기는 하나 기술의 발달로 이러한 난 이 차 보완되고

있으며, 따라서 연구 기의 기본 인 음악 요소에 한 뇌 처리 역뿐 아니라

음악 인 통사론과 의미론, 음악심상, 음고, 음악과 정서 등에 있어서의 그

처리 역과 과정은 어떻게 되는 지까지 그 범 를 넓 살펴볼 수 있게 되었다.

88

2. 뇌 연구방법론을 통한 음악 지각․인지 연구들의 황

재 기생리학 기록이나 뇌 상기법 등 신경과학 방법을 이용한 음악

지각․인지 연구는 크게 나 어 ‘음악과 언어’ 그리고 ‘음악과 정서’의 두 가지

범주로 주로 연구되고 있다. ‘음악과 언어’는 1960년 뇌 를 사용하여 언어자

극의 처리과정을 살펴본 언어심리학을 기반으로 하여, 언어가 아닌 음악 자극

을 사용하여 얻어진 결과와 어떠한 공통 과 차이 을 보일까라는 의문으로 연

구가 시작되었다. 한 언어를 주로 처리하는 뇌 역과 음악을 주로 처리하는

뇌 역은 어디이며, 언어와 음악의 세부 요소로 들어가 본다면 그 각각의

처리 역들의 공통 과 차이 은 어떠한지 등의 연구가 뇌 상기법의 발달에

힘입어 빠르게 발 하고 있다. ‘음악과 정서’는 생리학 인 지표를 이용하여

연구하려는 1990년 반의 연구를 필두로, 그 다면 과연 인간의 정서에 많은

향을 미치고 있는 음악은 어떻게 인간 생리의 변화를 가져오는지 심 도, 호흡,

맥박, 피부 도 등을 기록하여 살펴보기 시작했다. 그 후 최근까지 10년도 채

안 되는 기간 동안 뇌 상기법의 사용으로 상당한 속도로 질 , 양 발 이

이루어지고 있다.

2장의 2.1.에서는 ‘음악과 언어’라는 주제로 언어 연구에서 주로 다 지고

있는 통사론(syntax)과 의미론(semantics)이 음악에 어떻게 용되어 실험되고

있는지를 살펴볼 것이다. 2.2.에서는 ‘음악과 정서’라는 주제로 재 활발하게

진행되고 있는 인간 정서 연구에 음악이 어떻게 사용되고 있으며, 어떠한 결과를

이끌어내고 있는지를 세 가지 범주로 나 어 살펴볼 것이다. 한 3장에서는

그러한 연구 결과들이 의미하는 바는 무엇이며 잘못 단된 것은 있는지, 앞으로

나아가야 할 방향은 어떠한지 등에 한 체 인 논의를 이끌어내고자 한다.

2.1. 음악과 언어

쿠타스와 힐랴드(Kutas & Hillyard, 1980b)는 “He takes coffee with

cream/ dog”에서 부 합한 단어인 ‘dog’가 주어졌을 때 400ms 후 상 으로

큰 음성 편향, 즉 N400이 나오는 것을 찰하 다. 한 쿠타스와 그의 동료들

(Kutas et al, 1984)은 세 가지의 다른 끝 단어를 사용하여 N400을 조사하 는

데, 즉 ‘The pizza was too hot to eat/ drink/ cry’에서 합한 단어인 ‘eat’에


비해 부 합한 단어인 ‘cry’에서 큰 N400 진폭이 이끌어졌다(그림 15).

이를 바탕으로 베송과 마카르(Besson & Macar, 1987)가 이러한 부 합한

문장 끝 단어에 따른 N400이 부 합한 악구의 끝 음에서도 N400이 이끌어지는

지를 실험하 는데, 이것이 뇌 를 통한 음악지각․인지의 첫 시도 다. 결과는

부 합 끝 음에 해서는 N400이 아닌 P300이 이끌어졌다. 이에 더 나아가

베송과 페타(Besson & Faita, 1995)는 오페라 악구를 사용하여 그 끝 음의

변화에 따른 뇌 성분을 조사하 는데(그림 16), 합한 악구 끝 음에 비해

반음계 , 온음계 부 합한 악구 끝 음에 해서는 P600이, 시간차를 두고

제시한 악구 끝 음에 해서는 P300이 이끌어졌다(그림 17).

그림 15) 문장 끝 단어의 종류에 따른 ERP를 나타낸다

‘가장 합한 끝 단어(congruous)’에 해서는 실선으로, ‘부 합한 끝 단어(Incongruous)’

에 해서는 굵은 선으로, ‘부 합하지만 의미상으로 연 된 끝 단어(Incongruous

related)’에 해서는 선으로 나타내었다. (Kutas et al, 1984)

90

그림 16)

Familiar Melody “Toréador”, Carmen, G. Bizet

congruous

nondiatonic inc.

diatonic inc.

rhythmic inc.

Unfamiliar Melody

congruous

nondiatonic inc.

diatonic inc.

rhythmic inc.

친숙한 선율(familiar)과 친숙하지 않은 선율(unfamiliar)에서 종결음을 합하게(congruous),

는 비온음계 으로(nondiatonic incongruous), 온음계 으로(diatonic incongruous) 변화시

켜, 그리고 600msec 시간차를 두어(rhythmic incongruous) 제시한 하나의 이다 (Besson

& Faita, 1995).

그림 17)


그림은 친숙한 선율(왼쪽)과 친숙하지 않은 선율(오른쪽)에서 끝 음을 각각 합하게

(congruous: 실선), 는 비온음계 으로(nondiatonic: 시선), 온음계 으로(diatonic:

선) 변화를 음으로 제시했을 때 나타난 ERP이다. 음 압이 쪽이다. (Besson &

Faita, 1995)

한 뇌 상기법의 발달에 따라 언어를 처리하는 역과 차별되는 음악을

처리하는 역은 어떠한지를 살펴보는 연구들이 잇달았는데, 이는 통 으로

언어는 좌반구에서 우세하게 처리되며, 음악은 우반구에서 우세하게 처리된다는

이분법 인 틀에서 벗어나 언어와 음악에서의 각각 하 요소들에 한 활성화

역의 차이와 공통되는 부분을 뇌 역의 세부 인 차원에서 살펴보고자 한

것이었다. 를 들어 음고 지각과 단은 우반구 STG에서(Zatorre, 1985;

Samson & Zatorre, 1988; Zatorre&Samson, 1991), 선율 단과 재 은 양반

구의 anterior STG에서(Zatorre, 1985; Samson&Zatorre, 1988; Zatorre et

al, 1994; Platel et al, 1997; Peretz et al, 1994) 처리된다고, 한 템포 처리는

좌반구에서 음색 처리는 우반구에서 우세하게 처리된다고 보고했다. 그리고 음

고를 처리하는 작업기억 역은 우반구 frontal operculum이라고(Zatorre et

al, 1994), 연속되는 소리들을 처리하는 역은 좌반구 BA44/6( 로드만 역

44와 6이 만나는 곳)이라고 보고했다(Platel et al, 1997).

그림 15) 뇌의 각 피질 역

두엽: frontal lobe, 두정엽: parietal lobe, 후두엽: occipital lobe, 측두엽: temporal lobe

92

그림 16) 로드만 역: 52번까지 있음(13~16/27/49~51번은 원숭이에게만 있다)

이후의 연구들에서는 단순히 음고나 음색, 단순한 템포 변화 는 짧은 선율의

끝 음을 처리하는 실험조건에서 벗어나 화음들의 연속체(화성진행)나 바흐 코랄,

오페라의 악구 등을 자극으로 사용하여 음악의 통사론 ․의미론 정보는 어떻

게, 어떠한 역에서 처리되며 그러한 결과들이 언어의 통사론 ․의미론 정

보 처리 메커니즘 그리고 그 활성화 역과 어떻게 다른지가 주로 연구되고

있다.

이러한 연구들에서 주로 언 되고 있는 뇌 성분들에는 MMN(mismatch

negativity)과 N1-P2, 통사론 측면에 련된 ERAN(early right anterior

negativity)과 ELAN(early left anterior negativity) 그리고 P600, 갑작스런

자극 변화에 따른 성분이라고 알려진 P300, 의미론 정보의 처리를 변하는

N400과 N500 등이 있다. 여기서 MMN과 N1-P2는 외인성(exogenous) 성분

으로 ERAN, ELAN, P300, N400, N500, P600 등은 내인성(endogenous)

성분으로 구분된다. (각각의 성분에 한 설명은 표 1 참고)

한 뇌 상기법을 이용한 연구들에서 주로 언 되는 뇌 역들에는 주로

언어 련 역으로 알려진 로카 역(BA44)과 베르니 역(BA22) 그리고

그것들의 우반구 상동 역 그리고 청각 자극을 제시할 때 주로 활성화되는 양반

구 STG 역 등이 있다.

앞으로 다룰 내용에서는 음악과 언어를 연구할 때 주로 구분하는 통사론


(syntax)과 의미론(semantic)의 차원에서 지 까지 밝 진 결과들을 살펴보고

이에 한 논의를 이끌어 낼 것이다. 이를 해서는 우선 언어와 음악에서 말하는

통사론과 의미론이 무엇인지를 명확하게 하는 것이 선행되어야 할 것이다.

2.1.1. 음악의 통사론(syntax)을 실험한 연구들

‘통사’는 따로 따로 분리된 구성 요소들( 를 들어 단어들이나 음악 소리들)

이 연속체로서 결합되게 하는 일련의 원칙들이다(Patel, 2003). 여러 단어들을

주어, 목 어, 서술어의 구성 원칙에 따라 결합하듯 음악 소리들을 여러 구성

원칙에 따라 결합하게 되는데 이러한 규칙성이 음악 통사를 만든다. 음악

통사를 만드는 규칙은 화음 형성, 화성진행, 조성 형성, 리듬․박 형성 등 여러

단계에서 작용하는데, 이는 언어에 있어서의 통사처럼 ‘문법에 어 난다’라고

직 으로 말할 수 있는, 엄격하게 규정화될 수 있는 것은 아니다.

지 까지 음악에 있어서의 규칙성 처리과정은 많은 규칙성들이 문화 특수성

을 반 하고 다양한 음악 양식들에 따라 다르게 나타남에도 불구하고 주로 장․

단조의 조성음악의 틀 안에서 연구되어져 왔다. 조성 체계의 기본 원칙들과 규칙

성들은 ‘음악 이론’(music theory)으로 규정되어 왔는데, 그러한 규칙성들

한 측면은 화성진행(harmonic progression) 규칙에 따라 각각의 화음들을 배열

하는 것으로서9), 음악의 통사론 측면을 실험한 많은 연구들에서 이러한 화성

진행 규칙에 따른 화음 연속체를 자극으로서 사용해왔다. 다음에 이어질 내용에

서는 화음 연속체를 사용하여 음악 통사론 측면을 조사한 연구들을 주로 살펴

보고 지 까지의 연구 결과를 종합, 논의해보도록 하겠다.

베송과 그의 동료들(Besson et al, 1998)은 19세기와 20세기의 랑스 오페

라에 나오는 악구들을 발췌하여 자극으로 사용함으로써 의미에 맞지 않는 부

합 단어에서 발생하는 N400이 노래로 불 을 경우에도 즉 음악과 결부되었을

때에도 나타나는지를 살펴보고 있다. 발췌한 노래들은 반주 없이 여성 아카펠라

로 제시했고, 각각 8~20 간 지속되었다. 각 노래들의 끝부분은 첫째 “의미 으

로 합한 단어/ 합한 음”으로, 둘째 “의미 으로 부 합한 단어/ 합한 음”으

9) 서양 조성음악에 한 번도 노출되지 않은 사람이 장․단조의 조성체계 음악의 기본 통사론

불규칙성을 인식하는지의 여부는 확인되지 않았다(Koelsch, 2005)

94

로, 셋째 “ 합한 단어/부 합한 음”으로, 마지막으로 “부 합한 단어/부 합한

음”으로 제시했다(그림 20).

그림 20) 실험에 쓰인 오페라 악구들

LES HUGUENOTS

Meyerbeer(1791~1864)

FAUST

Gounod(1818~1893)

Les Huguenots(Meyerbeer): "Really, his naivity is charming. However, he trembles in

front of beutiful eyes"와 Faust(Gounod): “For me, the pleasures and young mistresses,

the crazy orgy of the heart and the senses.” 모두 랑스어로 되어 있으며, 마지막 단어

“boeufs”와 “sciences”는 부 합한 단어, “yeux”와 “sens”는 합한 단어이다. 세 번째, 네

번째에 제시된 음이 부 합한 음이다. (Besson et al, 1998)

결과는 “ 합한 단어/ 합한 음”에서와 비교할 때 “부 합한 단어/ 합한 음”

에서는 N400이, “ 합한 단어/부 합한 음”에서는 P600이, “부 합한 단어/부

합한 음”에서는 N400과 P600 모두가 발생했다(그림 21). 따라서 오페라를

들을 때 우리의 머리 속에서는 가사와 음악이 각각 독립 으로 처리되며 “부 합

한 단어/부 합한 음”의 경우에서 N400이 P600보다 먼 발생한 것을 고려했

을 때 언어가 음악보다 먼 처리된다고 자는 말하고 있다. 그러나 이는 언어와

음악의 각각 다른 범주를 비교한 것으로 즉 언어는 의미론, 음악은 통사론에

어 난 경우에 한 반응을 비교한 것으로 이에 한 결과를 음악, 언어로 일반화

시켜 “언어가 음악보다 먼 처리된다”고 말할 수는 없다. 이에 한 논의는

2.1.2. 논의 부분에서 살펴볼 것이다.


그림 21) 음악 공자를 상으로 두정엽 치(Pz)에서 기록한 ERPs, (Besson et al, 1998)

쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch et al, 2000)은 음악의 통사 처리에 련된 뇌

성분을 살펴보았다. 그들은 화음 연속체에서 셋째 는 다섯째 화음을 네아폴리

탄 6th화음으로 바꿈으로써 원래의 화음 연속체보다 상 으로 덜 기 되는

진행을 만들었다. 셋째 화음을 네아폴리탄 6th화음로 바꾸었을 때는 화성진행

상 크게 무리가 없는 진행이었으며, 다섯째 화음을 네아폴리탄 6th화음로 바꾸었

을 때는 화성진행 상 합하지 않은 진행을 만들어냈다(그림 22).

그림 22) 제시된 화음 연속체들의

a

↓ ↓b

↓ ↓c

↓ ↓d

etc.

96

a) 조성 안에서의 진행, b) 세 번째 화음을 네아폴리탄 6th화음으로 제시한 경우, c) 다섯

번째 화음을 네아폴리탄 6th화음으로 제시한 경우, d)실제로 제시된 a, b, c의 연속.

(Koelsch et al, 2000)

결과를 보면, 언어의 통사처리를 반 하는 뇌 성분으로 알려진 ELAN(early

left anterior negativity)과는 달리 음악의 통사처리를 반 하는 뇌 성분으로

는 ERAN(early right anterior negativity)이 이끌어졌다. 그리고 네아폴리탄

6th화음을 셋째 화음으로 제시했을 때보다 다섯째 화음으로 제시했을 때 상

으로 큰 ERAN이 이끌어졌다(그림 23).

그림 23)


a): 네아폴리탄 6th화음을 다섯 번째 화음으로 제시했을 경우 발생한 ERAN, b) 네아폴리

탄 6th화음을 세 번째 화음으로 제시했을 경우 발생한 ERAN. a)의 경우 b)의 경우보다

ERAN의 진폭이 더 큼을 알 수 있다. (Koelsch et al, 2000)

매스와 그의 동료들(Maess et al, 2001)은 쾰쉬와 그의 동료들(2000)이 사용

한 자극과 동일한 자극을 사용하여 ERAN의 발생지를 MEG를 통해 살펴보았

다.

그 결과 음악 통사를 처리할 때 언어 통사를 처리하는 역으로 알려진 로카

역(좌반구 BA44)과 그 우반구 상동 역이 활성화되었으며, 상 으로 좌반

구보다 우반구 활성화 경향이 두드러졌다. 이를 통해서 매스와 그의 동료들은

ERAN과 ELAN이 좌, 우반구 우세 성향은 다르지만 거의 같은 역에서 발생

한다는 것을 증명했다. 한 ERAN은 우반구 우세성향이, ELAN은 좌반구

우세성향이 강함을 밝 내었다(그림 24).

그림 24)

a) 원래의 화음 연속체를 들려주었을 때의 뇌 발생지, b) 네아폴리탄 6th화음을 다섯 번

째 화음으로 제시했을 때의 ERAN 발생지, c) 네아폴리탄 6th화음을 세 번째 화음으로 제

시했을 때의 ERAN 발생지. (Maess et al, 2001)

그 후, 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Gunter et al, 2002)은 의 매스와

98

그의 동료들(2001), 쾰쉬와 그의 동료들(2000)이 실험한 자극과 동일한 자극을

사용한 음악 통사 처리에 련된 ERAN이 음악 훈련도에 향을 받는다는

연구결과를 내놓았다(그림 25).

그림 25)

네아폴리탄 6th화음을 다섯 번째 화음으로 제시한 경우(왼쪽)와 세 번째 제시한 경우(오른

쪽)에 발생한 ERAN. a)음악 공자의 경우, b) 음악 훈련을 받지 않은 경우. 왼쪽의 다섯

번째 화음으로 네아폴리탄 6th화음을 제시한 경우를 보면 음악 공자의 ERAN의 진폭이

음악 훈련을 받지 않은 경우보다 더 큰 것을 볼 수 있다. (Koelsch, Gunter et al, 2002)

한 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Schröger et al, 2002)은 에서 언 한

음악 통사처리에 련된 ERAN이 주의 집 에 상 없이 자동 으로 발생한다고

보고했다. 실제로 의 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch et al, 2000), 매스와 그의

동료들(Maess et al, 2001), 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Gunter et al, 2002)

그리고 이후에 언 할 쉬 와 그의 동료들(Jentschke et al, 2005)의 연구

모두에서 자극 단을 직 으로 하라고 한 것이 아니라, 즉 음악 통사의 맞고

틀림을 단하라고 지시한 것이 아니라 그 자극의 음색에 주의를 기울이라 지시하

다(task-irrelevancy). 따라서 피험자가 음색에 주의를 기울인 상태에서 통사처

리를 했기 때문에 이에 따른 ERAN은 무의식 으로 주의집 없이 자동 으로

발생한 뇌 성분이라고 말할 수 있다. 이러한 ERAN은 음악훈련도가 증가함에

따라 그 진폭의 크기와 발생 역의 활성화 정도가 커지는 경향이 있다(Jentschke


et al, 2005).

쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Gunter et al, 2002)은 한 화음 연속체를

다양하게 변화시켜 음악 통사 처리 역을 fMRI 실험을 통하여 살펴보았다.

한 경우는 화음 연속체의 마지막 화음을 클러스터로 제시하여 화성진행 규칙

상 합하지 않게 만들었으며, 한 경우는 화음 연속체의 셋째 화음을 변화시켜

조가 시작되는 기 으로 만들어 기 에 부응하는 화음은 아니지만 화성진행

규칙 상 합하게 변화시켰다(그림 26).

그림 26)

◉◉◉

마지막 화음을 조성 안의 화음으로 제시한 경우(왼쪽), 마지막 화음을 조성에서 벗어나는

클러스터로 제시한 경우(가운데), 세 번째 화음에서 조시킨 경우(오른쪽). (Koelsch,

Gunter et al, 2002)

결과를 보면, 언어 처리 역으로 알려진 로카 역, 베르니 역과 그것들

의 우반구 상동 역이 활성화되었다. 화성진행 규칙 상 부 합한 경우 던 클러

스터로 제시한 경우 로카 역으로 알려진 BA44(pars opercularis)와

planum polare(anterior STG 부분)의 활성화가 두드러졌으며, 조가 일어나

는 진행에 있어서는 베르니 역으로 알려진 BA22의 활성화가 두드러졌다

(그림 27, 28). 이는 음악 처리에 있어서 로카 역은 화성진행, 화음 간 연결

등을 처리하는 음악의 통사 측면을 반 하고, 베르니 역은 조와 같이

화성진행 상 만들어지는 의미 측면을 반 한다10)는 것을 말해주며, 이제까지

언어 처리에 련된 역으로 알려진 로카 역과 베르니 역이 언어에만

특화된 것은 아님을 증명하는 것이다.

10) 조를 의미 측면으로 볼 수 있는 이유는 조가 화음 연속체 내의 맥락 , 화성 환경

내에서 이루어지는 것이어서, 이 의 환경에서 다른 맥락 환경으로 진행할 경우 이것이

의미 변화를 래하기 때문이다.

100

그림 27)

클러스터로 제시했을 경우 활성화된 역: 로카 역, 베르니 역과 그 상동 역, 좌

우반구 STG, planum temporal(주로 음악 통사처리 역으로 볼 수 있음). (Koelsch,

Gunter et al, 2002)

그림 28)

조시킨 경우 활성화된 역: 베르니 역과 그 상동 역(음악 의미처리 역으로

볼 수 있음). (Koelsch, Gunter et al, 2002)

쉬 와 그의 동료들(Jentschke et al, 2005)은 아동발달에 있어서 음악과

언어의 상호 연 성을 알아보고자 했다. 그들은 음악 훈련을 받은 는 받지

않은 11살의 아동과 언어장애가 있는 는 없는 5살의 아동을 상으로 음악과

언어의 통사 처리과정을 뇌 를 기록하여 살펴보았다.

결과를 보면 11살 아동들을 상으로 음악과 언어의 통사처리를 실험했을

때에는 음악 통사처리에 있어서 발생한 ERAN이 우반구에서 더 큰 진폭을

보 으며(그림 29), 언어 통사처리에 있어서 발생한 ELAN은 좌반구에서 더

큰 진폭을 보 다(그림 30). 그리고 두 조건에서 모두 음악 훈련을 받은 아동의

반응이 더 크게 나타났다.

한 5살 아동을 상으로 음악 통사처리를 실험했을 때에는 언어 장애가

없는 아동에게서는 정상 인 ERAN이 발생했지만 언어 장애가 있는 아동에게


서는 ERAN이 발생하지 않았다(그림 31).

그림 29) 11살 아동을 상으로 한 음악 통사 처리과정 실험 결과

(A) 음악 훈련을 받은 아동들의 ERP, (B) 음악 훈련을 받지 않은 아동들의 ERP. 흐린 실

선: 규칙에 맞는, 합한 화음으로 끝나는 자극에 한 반응, 흐린 선: 규칙에 맞지 않는

부 합한 화음으로 끝나는 자극에 한 반응, 진한 실선: 합하게 끝맺는 경우와 부 합

하게 끝맺는 경우의 ERP 진폭 차이. (C) 두 경우 간 나타난 ERP 차이의 두피 분포도.

(왼쪽: 음악 훈련을 받은 아동들, 오른쪽: 음악 훈련을 받지 않은 아동들). (Jentschke et

al, 2005)

102

그림 30) 11살 아동을 상으로 한 언어 통사 처리과정 실험 결과

(A) 음악 훈련을 받은 아동들의 ERP, (B) 음악 훈련을 받지 않은 아동들의 ERP. 흐린 실

선: 문법 으로 맞는 문장에 한 반응, 흐린 선: 문법 으로 부 합한 문장에 한 반

응, 진한 실선; 문법 으로 맞는 문장과 문법 으로 부 합한 문장에 한 ERP 진폭의

차이. (C) 두 경우 간 나타난 ERP 차이의 두피 분포도. (왼쪽: 음악훈련을 받은 아동들,

오른쪽: 음악훈련을 받지 않은 아동들). (Jentschke et al, 2005)

그림 31) 5살 아동을 상으로 한 음악 통사 처리과정 실험 결과


(A) 언어장애가 없는 아동들의 ERP, (B) 언어 장애가 있는 아동들의 ERP. 흐린 실선: 규

칙에 맞는, 합한 화음으로 끝나는 자극에 한 반응, 흐린 선: 규칙에 맞지 않는 부

합한 화음으로 끝나는 자극에 한 반응, 진한 실선: 합하게 끝맺는 경우와 부 합하게

끝맺는 경우의 ERP 진폭 차이. (Jentschke et al, 2005)

의 그림 29, 30에서 말해주는 바와 같이 음악 통사처리를 반 하는 ERAN

과 언어 통사처리를 반 하는 ELAN 모두 음악 훈련을 받은 아동에게서 더욱

뚜렷하게 이끌어졌는데, 이는 음악에서 언어로의 정 인 학습 이 효과를

증명한다. 이는 연구자들이 상했었던 결과인데, 그 이유는 음악 통사를 처리하

는 신경 원천과 언어 통사를 처리하는 신경 원천이 상당부분 오버랩 될

것이라 생각했기 때문이다. 이는 신경 원천은 한정되어 있어 각 자극들을 처리

할 때 사용되는 신경 원천은 자극 간에 공유된다는 텔(2003)의 SSIRH

이론을 확 용한 것이라 볼 수 있다.11) 그리고 11세 아동과 5세 아동에게서

모두 ERAN이 발생했는데, 이에 해 연구자들은 서양 조성음악의 규칙 습득은

6~7세 이후에 형성된다는 이 의 가설보다 더 빠른 시기에 이루어질 수 있음을

시사하는 것이라 보았다.

한 의 결과는 언어와 음악 통사처리 계가 서로 얽 있음을 보여주고

있다. 즉 음악 훈련은 음악 통사처리를 더 효과 으로 하게 하는 것뿐만 아니라,

언어 통사처리에도 향을 미친다는 것을 증명한다.

이 시 에서 요하게 짚고 넘어갈 것은 같이 통사처리에 련된 뇌 성분

이라 해도 ERAN은 무의식 으로 주의집 없이 자동 으로 일어나는 반응임

에 비해, P600은 의식 인 차원에서 일어나는 반응이라는 것이다(Koelsch &

Siebel, 2005). 한 ERAN은 음악에 특화되어 나타나는 성분임에 비해, P600

은 언어, 음악 모두에 있어서 발생하는 성분으로 알려져 있다(Patel et al, 1998).

다음에 언 될 텔과 그의 동료들(Patel et al, 1998)과 텔(2003)의 연구에서

는 P600과 언어, 음악 통사처리의 계를 규명하려는 시도를 보인다.

텔과 그의 동료들(Patel et al, 1998)은 언어와 음악에 있어서의 통사론

부 합성 처리를 직 으로 살펴보았다. 그들은 언어와 음악 자극의 통사론

측면을 다양하게 변화시켰는데, 언어 실험에서는 합하지만 복잡한 문장과 문

법 으로 맞지 않는 문장을 제시했으며 음악 실험에서는 화음 연속체 한

11) Patel(2003) 참고. 텔의 SSIRH이론은 이 , ‘음악과 언어’의 뒷부분에서 살펴볼 것이다.

104

A. Some of the senators had promoted an old idea of justice.

B. Some of the senators endorsed promoted an old idea of justice.

C. Some of the senators endorsed the promoted an old idea of justice.

화음을 원조에서 가까운 조와 먼 조로 제시하 다(그림 32, 33).

그림 33) 음악에 있어서 통사론 부 합성을 실험한 자극

Nearby Key: 원래의 조성에서 가까운 조, Distant Key: 원래의 조성에서 먼 조. (Patel et

al, 1998)

결과를 보면, 음악 공자들이 문장과 화음 연속체의 부 합성을 감지했을

때 발생하는 P600은 언어와 음악 실험 조건 모두에서 이끌어졌으며, 두 범주에

서 구분되지 않았다. 즉, 범주가 어떻게 되던 거의 비슷한 P600이 발생했다(그림

34). 한, 복잡한 문장에서보다 문법에 어 난 문장에서, 그리고 가까운 조로의

변화보다는 먼 조로의 변화에서 더 큰 P600 진폭이 이끌어졌다.


그림 34) 언어와 음악 조건에 있어서 부 합한 자극일 때 발생한 P600

실선은 문법 으로 부 한 경우의 P600, 선은 원래의 조성에서 먼 조의 화음을 제시했

을 때의 P600. (Patel et al, 1998)

통사에 련된 성분인 P600이 언어와 음악 조건에서 모두 이끌어졌으며, 두

범주에서 구분되지 않는다는 결과에 한 명확한 설명을 해 텔(2003)은

1998년도의 연구에서 더 나아가 음악과 언어의 통사론 처리과정의 공통 인

부분과 차이 을 이론 으로 밝히고자 했다. 그는 통사 처리 과정에는 처리

(processing)와 재 (representation)의 두 가지 과정이 분리되어 나타나며

(dual system), 자극을 처리하는 데 필요한 신경 원천(resource)은 자극 범주

에 상 없이 공유된다는 가설을 내놓았다. 이를 “공유된 통사론 통합 원천

가정”(shared syntactic integration resources hypothesis: SSIRH)이라 명명

했는데, SSIRH에 따르면 통사론 통합을 한 원천을 제공하는 뇌 역은

언어와 음악 조건에서 오버랩 되며, 따라서 한정된 원천을 서로 공유한다고 보았

다. 그리고 이러한 -활성화 원천들은 빠르고 선택 으로 각 자극 범주에 따른

재 역(representation region)으로 보내져 통합과정이 일어나게 된다. 즉

통합의 원천은 공유된 처리 역(processing region)에서 제공되며 통합 자체는

재 역(representation region)에서 일어난다는 것이다. SSIRH는 언어와

음악의 통사론 통합과정이 “공통된 처리 역”에 기인하는 것을 제안하는

106

aTARGET CHORD STRONGLY EXPECTED TARGET CHORD WEAKLY EXPECTED

것이기 때문에, 한 통사론 처리의 원천은 한정되어 있다는 것을 의미하기

때문에, 언어와 음악에 있어서의 통사론 통합을 동시에 필요로 할 시에는 서로

방해가 될 수 있다는 것을 짐작해볼 수 있다.

2.1.2. 음악의 의미론(syntax)을 실험한 연구들

a) “지 이가 꿈틀거린다”

b) “지 이가 뛰어 다닌다”

의 두 문장 모두 문법에는 어 나지 않는다. 그러나 b)의 문장을 들었을

때는 낯선 경을 상상하며 고개를 갸우뚱할 것이 분명하다. 이 듯 문법에는

맞으나 의미상 부 할 때 우리는 ‘의미상 맞지 않는다’라고 말할 수 있다.

이를 음악에 용시켰을 때에는 언어에서의 의미처럼 명확하게 단할 수 있

는 것은 아니나, 가장 잘 들어맞는 를 찾자면 화성 규칙에 따른 화성진행 상

그 방향성의 강하고 약한 정도를 생각해볼 수 있다. 이를 실험한 사람이 르노와

그의 동료들(Regnault, 2001)이다.

르노와 그의 동료들(2001)은 화성진행에 한 기 감의 정도를 실험하 다.

그들은 음악 공자 12명과 비 공자 12명을 상으로 화성진행의 강하고 약한

정도에 따른 ERP의 차이를 살펴보았다. 자극은 화음연속체에서 마지막 두 화음을

‘강하게 기 되는’(화음들 간의 방향성이 뚜렷한) 패턴 는 ‘약하게 기 되는’(방

향성이 약한) 패턴으로 제시했으며 이에 한 ERP를 기록하 다(그림 35).

그림 35)


b

(a) 화성진행이 강하게 기 되는 경우(왼쪽)와 약하게 기 되는 경우(오른쪽)로 제시된 자극의

. (b) 8개의 화음이 제시될 때마다 걸리는 시간. C1~C8은 각각의 화음들, BL=baseline

(Regnault et al., 2001).

결과를 보면 화성진행이 강할 때보다 약할 때 P300이 발생했다. 그림 36,

37을 보면 공자의 P300이 비 공자의 그것보다 그 진폭이 더 큼을 알 수

있는데, 이에 해 자는 공자의 경우에 화성 맥락에 한 이해와 인지가

더 깊기 때문에 그러한 화성 맥락이 약하게 제시될 경우 상 으로 진폭이

큰 형이 유도된다고 보았다.

그림 36) 그림 37)

음악 공자에서 발생한 화성 맥락의

강하고, 약한 정도에 따른 ERP

비 공자에서 발생한 화성 맥락의 강

하고, 약한 정도에 따른 ERP

108

쾰쉬(2005)는 음악 ‘통사’의 가장 반 처리가 150~400msec에서 일어나

는 것에 비해, 음악 ‘의미’의 가장 반 처리는 300~500msec에서 일어난다고

보고했다. 따라서 앞에서 살펴본 르노와 그의 동료들(2001)의 실험 결과는 이에

부합한다고 할 수 있다. 그러나 여기서 요한 것은 그들이 P300에만 을

맞추어 결과를 살펴보았다는 것인데, 아쉬운 은 그 뒤에 뒤따라오는 다른 성분

은 없었는지에 한 그들의 해석이 없었다는 것이다. 쾰쉬(2005)는 언어에서의

의미상 부 함을 처리할 때에는 N400이, 음악에서의 의미상 부 함을 처리

할 때에는 N500이 이끌어진다 말하면서 N400과 N500의 유사 을 찾고 있는

데 의 그림 36과 37을 보면 이러한 N500이 P300 후에 나타나지는 않았을까

하는 의문이 든다. 쾰쉬(2005)는 언어의 의미상 처리를 반 하는 N500은 언어

의 N400과 같이 의미상 통합(semantic integration)의 증거로서 이끌어지는

성분이라고 말했다.

화성맥락의 강하고 약함 외에 음악의 의미를 실험한 연구들을 꼽는다면 음악

을 화효과(priming effect)12)로서 사용한 연구들을 로 들 수 있다. 쾰쉬와

그의 동료들(2004)은 한 단어를 단할 때 그 단어 에 주어진 문장의 화효과

와 음악의 화효과를 살펴보았다.

결과를 보면 목표 단어를 단할 때 앞서 주어진 문장뿐 아니라 음악 한

향을 주었음이 N400으로서 증명되었다. 설명하자면 하나의 단어를 의미상

합하다, 부 합하다로 단할 때에는 어떠한 맥락이 조성되어야 하는데 그러

한 맥락을 조성하는 것이 같은 범주의 문장뿐 아니라 음악 한 그 단어를 단하

는 데 맥락을 조성시킬 수 있다는 것이다. 맥락을 조성했다는 것은 의미를 달했

다는 것으로 바꾸어 말할 수 있으며 따라서 음악이 맥락을 조성할 수 있다는

말은 곧 음악이 의미를 달할 수 있다는 말과 같다고 볼 수 있다.

12) 화효과(priming effect)는 목표자극이 주어지기 에 그 목표자극과 한 계를 지닌

화자극이 주어지면 그 지 않을 때보다 목표자극에 한 반응시간이 빨라지는 효과를 말한

다.


그림 38) 실험에 쓰인 자극의

(a) (왼쪽) 문장 화자극 조건: ( )목표자극 Weite와 맥락상 합한 문장, (아래) 맥락 상

맞지 않는 문장/ (오른쪽) 목표자극에 한 N400

(b) (왼쪽) 음악 화자극 조건: ( )목표자극 Weite와 맥락상 련 있는 음악, (아래) 맥랑

상 련 없는 음악/ (오른쪽) 목표자극에 한 N400

틸만과 그의 동료들(2003)은 음악이 화효과로서 작용할 때 활성화되는 뇌

역을 fMRI를 사용하여 조사하 다. 그들은 목표자극인 끝 화음이 화인지

불 화인지를 단할 때에는 앞서 제시된 화성진행이 향을 미칠 것이라 가정

하고, 즉 화효과를 나타낼 것으로 보고, 화성진행을 목표자극과 련 있는

조성으로 는 련 없는 조성으로 제시하 다.

결과는 한 화음의 화, 불 화의 단은 그 화음과 련 있는 조성으로 제시될

경우 더 빨리 이루어졌으며, 이러한 단을 할 때 련 있는 활성화 역은

inferior frontal area이었다(그림 39).

110

그림 39) 화효과가 주어진 상태에서 목표자극을 단할 때 활성화된 inferior frontal

area( 두엽의 아래쪽 역) (Tillmann et al, 2003)

2.2. 음악과 정서

음악이 인간의 정서에 미치는 향에 한 신체의 생리 반응 연구는 <음악

과 언어> 분야만큼이나 요하게 다루어지는 분야이다. 정서 연구에 있어서 심

박률, 호흡, 땀의 분비 그리고 피부의 기 활동 등은 이미 오래 부터 연구자

들이 그 측정 상으로 삼아왔으며, 최근에는 근 도(Electromyography), 안구

의 움직임을 측정하는 안 도(Electrooculogram)뿐만 아니라 동공의 크기,

장의 활동, 무릎 반사, 체모의 움직임 등 매우 사소한 신체의 변화까지도 연구의

상에 포함시키고 있다.13) 이러한 신체 변화와 정서 간의 직 연 성을

고려한 연구는 30여 년 에야 비로소 시작되었다.

그러나 인간의 말 수 에서 일어나는 생리 변화가 매우 략 인 정보만

주는 것에 비해서 고차 사고의 추인 뇌의 피질 수 에 있어서는 연구자들의

주장이 보다 구체 이며 설득력을 지닌 것으로 보인다. 20세기 후반에 들어서면

서 그 동안 근이 불가능한 것으로 알려져 왔던 뇌의 활동에 해서 다양한

각도의 측정이 가능해졌다. ERP, fMRI, PET 등을 통해 연구자들은 선율, 화음

진행, 리듬, 박자 등과 같이 음악이 가지는 다양한 속성들의 변화가 어떻게 뇌

활동의 변화를 유발하는지에 해 직 인 연구결과들을 내놓고 있다.

13) Koelsch, Fritz et al(2005)


지 까지 인간 정서에 한 신경과학 연구들은 부분 주로 정 인 시각

이미지를 실험자극으로 사용해왔는데, 최근 몇 년 동안 음악 한 인간 정서를

연구하는 데 상당히 가치 있음이 밝 지고 있다. 음악을 자극으로 하는 데 있어서

의 이 은 첫째 음악은 상당히 큰 강도로 정서를 이끌어낼 수 있고, 둘째 그러한

정서들은 피험자들 간에 꽤 일정한 양상으로 나타나고, 셋째 음악은 비단 불쾌한

정서뿐 아니라 유쾌한 정서까지도 이끌어낼 수 있다는 것이다(정 인 시각

이미지를 사용했을 때에는 상 으로 유쾌한 정서를 이끌어내기가 어렵다).

음악을 사용하여 신경과학 으로 인간 정서를 근한 연구들에서는 근본 으

로 limbic system(변연계)과 paralimbic system(변연계 주변)의 구조물들

(amygdala, hippocampus, parahippocampal gyrus, insula, temporal poles,

ventral striatum, orbitofrontal cortex, cingulate cortex)14)이 음악에 한

정서 처리과정에 련되어 있다고 보고하고 있다.15)

14) 이러한 구조물들은 이 정서와 련된 연구들에서도 보고 되고 있으나 그 구조물들의 각기

기능 (functional) 의미에 해서는 아직까지 확실하게 밝 진 바가 없다.

그러나 어떠한 감각성 입력이 정서 표 으로 바 는 과정은 일반 으로 감각정보가 일차감각

역, 즉 일반감각은 일차체감각 역(BA 3, 1, 2), 시각은 일차시각 역(BA 17), 청각은

일차청각 역(BA 41), 후각은 일차후각 역(primary olfactory area), 즉 이상엽

(piriform lobe) 등으로 들어온 후, 각각의 일차연합 역 주 의 이차연합 역(secondary

association area)으로 달되고 결국은 복합연합 역(complex association area)인

두엽피질(prefrontal cortex)과 측두엽신피질(temporal neocortex)에 이르게 된다. 이

부분은 편도핵(amygdala) 복합체와 연결된 부분으로 편도핵(amygdala)에는 이와 같은

일차감각에 따른 정보를 받아들여, 여기에 정서 인 색채를 더해 격(septal region) -

시상하부(hypothalamus) - 뇌(mid brain)연속체로 보내 다고 생각되고 있다.

(http:// anatomy.yonsei.ac.kr/scripts/)

15) 사물의 인식(cognition)과 이를 바탕으로 한 단, 한 이에 따른 체신경계의 반응으로

나타나는 이성 인 행동을 뇌 신피질(neocortex)의 기능이라고 한다면, 변연계(limbic

system)는 정서(emotion, 감정)와 이를 바탕으로 한 정서 인 행동(affective behavior)

을 담당한다고 할 수 있다. (http://anatomy.yonsei.ac.kr/scripts/)

112

그림 42) 정서에 련된 역으로 알려진 뇌 역 변연계에 속하는 구조물들

1. cingulate gyrus( 상회), 2. parahippocampal gyrus(해마 이랑), 3. hippocampal

formation(해마형성체), 4. piriform lobe(이상엽), 5. septal region( 격부), 6. amygdaloid

body(편도체), 7. hypothalamus(시상하부), 8. thalamus(시상), 9. epithalamus(시상상부),

10. midbrain limbic area( 뇌변연구역)

1990년 후반부터 2006년 재까지의 신경과학 연구방법을 이용한 음악과

정서 연구들을 조사해본 결과 (1)불쾌한/유쾌한 음악에 한 정서 반응 조사,

(2) 음악 기 감에 따른 정서 반응 조사, (3) 정서의 시간 추이 과정 조사

의 세 가지 범주로 구분해 볼 수 있었다. 다음에 이어질 내용에서는 이러한 (1),

(2), (3)의 구분 하에 각각의 범주에 속하는 연구들에는 어떠한 것들이 있으며,

그것들에서 얻어진 결과물은 어떠한지를 알아볼 것이다. 이러한 구분은 산발

으로 려 있는 듯한 연구들을 좀더 명확한 주제 하에 통일성 있는 해석을 가능하

게 할 것이다.

2.2.1. 불쾌한/유쾌한 음악에 한 정서 반응 조사

블러드와 그의 동료들(Blood et al, 1999)은 PET를 이용하여 화성 멜로디

에 따른 유쾌함/불쾌함의 정도를 조사하 다. 실험자극은 실험을 해 새로이

작곡된 선율로써 불 화의 정도를 단계 으로 달리하여 제시되었고, 그에 따라

불쾌함의 정도가 표 되었다(그림 43). (따라서 가장 불 화 정도가 심한 자극은


가장 불쾌한 것으로 간주되었다) 자극은 피아노 소리로 주어졌으나 음악 인

표 없이 컴퓨터로 재생되었다. 이 실험은 풍부한 음악 분 기를 이끌어내려

는 것이 아니라 자극에 한 정서 정도(valence)를 느끼는 데 있어서 음악

선호의 효과를 배제시키면서 음악에 한 정서 처리과정을 조사하는 데 그

목 이 있었다.

결과를 보면 유쾌함과 불쾌함의 정도의 변화는 paralimbic 구조물들의 활성화

정도에 향을 끼쳤다. 불쾌함의 증가는 우반구 parahippocampal gyrus를 활성

화시킨 반면, 불쾌감의 감소는 우반구의 frontopole과 양반구의 orbitofrontal

cortex, subcallosal cingulate cortex를 활성화시켰다.

요한 은 유쾌함의 증가에 따른 활성화 역들과 불쾌함의 증가에 따른

활성화 역들은 서로 상 계를 가진다는 것이다. 즉 유쾌함의 증가에 따른

활성화 정도가 커진 역들은 불쾌함이 증가할수록 그 활성화 정도가 오히려

평소보다 어들었다(그림 44).

그림 43) 실험에 쓰인 자극( )과 피험자의 유쾌함/불쾌함, 슬픔/기쁨 정도의 평가(아래)

Major triades (Diss0)

Flatted 13th triads (Diss5)

114

( ) 가장 화 인 (Diss0)와 가장 불 화 인 (Diss5)(자극은 Disso0부터 Diss5까지

6단계로 사용했다), (아래) Diss0부터 Diss5까지 각각 유쾌함/불쾌함(왼쪽). 슬픔/기쁨(오른

쪽)의 정도를 +5~-5까지 평가한 그래 . 각 그래 에서 유쾌함, 슬픔이 +이다. (Blood et

al, 1999)

그림 44) 불 화에 한 활성화 역

(a-c) 불 화의 정도(Disso0~Diss5)와 우반구 parahippocampal gyrus(a, b), 우반구

precuneus(c)과의 양(+)의 상 계, (d-f) 불 화의 정도와 양반구 orbitofrontal cortex(d),

medial subcalosal cingulate(e), 우반구 frontal polar region(f)과의 음(-)의 상 계(이는

화의 정도에 따른 양(+) 인 상 계와 같다) (Blood et al, 1999).


그림 45) 불쾌함의 증가와 유쾌함의 증가에 따른 활성화 역

(a-c) 불쾌함의 증가와 우반구 parahippocampal gyrus(a, b), 좌반구 posterior cungulate(c)

간의 양(+) 인 상 계(이는 유쾌함의 증가에 따른 음(-) 인 상 계와 같다), (d-e) 유쾌

함의 증가와 우반구 orbitofrontal cortex(d), medial subcallosal cingulate(e) 간의 음(-) 인

상 계(Blood et al, 1999).

그림 46) 유쾌함(pleasantness)의 증가에 따른 양(+, positive) 인 상 계와 음(-) 인

상 계를 나타낸 뇌 역들 (M: medial, R: right, L: left)

Table 4. Covariation of rCBF with ratings of stimulus pleasantness

Region Brodmann Coordinates t Value

Area x y z

Positive Correlations

M. subcallosal cingulate 25 -1 17 -15 6.53

R orbitofrontal cortex 14+

12 32 -17 5.76

Negative Correlations

L posterior cingulate 23/31 -3 -33 32 -3.69

R. parahippocampal gyrus 28/36 25 -28 -21 -2.68

Positive correlations denote increasing pleasantness: negative correlations

denote increasing unpleasantness. Coordinates refer to location in stereotaxic

space15

.+Nomenclature following ref. 16.

116

라운와 그의 동료들(Brown et al, 2004)은 친숙하지 않은 유쾌한 음악을

수동 으로 들을 때 활성화되는 뇌 역을 PET 실험을 통해 살펴보았다. 자극은

경쾌한(즉 유쾌한 정서를 이끌어내는) 1930년 rembeka 양식의 그리스

노래로서 부분의 사람들이 들어보지 못한 친숙하지 않은 것들이었다.

결과를 보면 휴지조건(rest condition)에 비해 유쾌한 음악을 제시한 경우

subcallosal cingulate cortex, anterior insula, posterior part of the

hippocampus, ventral striatum(nucleus accumbens 부분)을 포함한 limbic,

paralimbic 구조물들이 활성화되었다.

이 실험에서 요한 결과는 친숙하지 않은 새로운 음악 한 친숙한, 유쾌한

음악과 같이 강한 정 정서를 불러일으킬 수 있다는 과 같이 변연계

구조물들을 활성화시킨다는 이다.

그림 47) 친숙하지 않은 유쾌한 음악을 수동 으로 들려주었을 때

활성화된 뇌 역들(Brown et al, 2004)

이와 유사한 실험을 블러드와 자토 (Blood & Zatorre, 2001)가 실시하 는데,

그들은 PET을 이용하여 피험자 각각이 가장 좋아하는 곡이라고 제시한 곡을

들려주고, 그 과정에서 일어나는 chills 반응에 따른 뇌의 활성화 역을 살펴보았

다. (음악은 일반 CD 코딩으로 들려주었으며, 통제조건으로는 자신이 아닌

다른 사람이 좋아하는 곡이라고 고른 것을 들려주었다.) chills 반응이 증가할수록

(유쾌함이 증가될수록) insula, orbitofrontal cortex, ventral medial prefrontal

cortex 그리고 ventral striatum을 포함한 ‘보상과 정서’에 련된 역으로 보이

는 부분들이 활성화되었다. chills 반응이 증가할수록 활성화 정도가 하된 역은

amygdala와 hippocampus 다.


그림 48) chills 반응 정도에 따른 활성화 역들

(a-c) chills 반응 증가에 따른 양(+) 인 상 계를 가지는 역들, (d-f) chills 반응 증가

에 따른 음(-) 인 상 계를 가지는 역들. (a) Mb: 좌반구 dorsomedial midbrain, Th:

우반구 thalamus, AC: anterior cingulate, SMA: supplementary motor area, Cb; 양반구

cerebellum (b) VStr: 좌반구 ventral striatum, In: 양반구 insula (c) Of: 우반구 orbitofrontal

cortex (d) VMPF: ventral medial prefrontal cortex, VC: visual cortex (e) Am: 우반구

amygdala (f) H/Am: 좌반구 hippocampus/amygdala (Blood&Zatorre, 2001)

그림 49) chills 반응 증가에 따라 활성화 정도가 증가한(CBF increases) 역들과

감소한(CBF decreases) 역들

coordinates

Region x y z t value*CBF Increases

L. ventral striatum - 13 1 - 5 2.72R. dorsomedial midbrain 4 - 40 - 17 2.92R. thalamus 3 - 16 - 2 4.61M. anterior cingulate (BA 24/32) - 1 32 15 2.63R. orbitofrontal cortex(BA 14) 20 34 - 23 2.78

118

R. insula 32 15 3 5.41L. insula - 39 12 11 3.75M. suppl motor area (BA 6) 1 - 2 63 6.26L. cerebellum - 8 - 66 - 18 5.03R. cerebellum 9 - 62 - 18 3.75

CBF decreasesL. hippocampus/amygdala - 23 - 14 - 23 -3.11R. amygdala 21 - 6 - 21 -2.95M. prefrontal cortex (BA 32) 1 39 - 17 -3.24M. prefrontal cortex (BA 10) 0 56 - 6 -3.18M. cuneus (BA 18) 0 - 73 24 -3.52R. precuneus (BA 7) 5 - 57 41 -4.84L. precuneus (BA 7) - 5 - 61 29 -3.85

Positive t value denote CBF increases: negative t values denote CBF decreases.

Coordinates refer to location in stereotaxic space 925). L, left․R, right․m,

medical.

*t values were significant at p<0.05 using a standard one-tailed t test(n-9)

fMRI를 사용한 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Fritz et al, 2006)의 실험 한

블러드와 그의 동료들의 실험(2004)과 유사한데, 그들 역시 유쾌한 음악자극과

불쾌한 음악자극을 사용하여 정서를 살펴보았다. 그러나 블러드와 그의 동료들

의 실험(2004)에서와는 다르게 유쾌한 음악 자극들은 컴퓨터로 만들어진 소리가

아닌 일반 CD로 재생되는 소리로 들려주었다. (유쾌한 자극들로는 즐거운 기악

춤곡을 사용하 다.) 불쾌한 자극들은 유쾌한 자극들을 자음향 으로 조작하

여 불 화로 소리나게 했다. 따라서 이 실험에서 쓰인 자극들은 단지 불쾌한

음악에 한 정서 반응뿐 아니라 즐거운 원래의 음악 그 로를 쓴 유쾌한

자극에 한 정서 반응까지 살필 수 있도록 계획된 것이었다. 한 모든 피험자

들에게 동일한 자극들을 들려 으로써 피험자 개개인의 음악 취향을 배제시켜

정서를 조사할 수 있었다.

결과를 보면 불쾌한 음악은 amygdala, hippocampus, parahippocampal

gyrus 그리고 temporal pole를 활성화시켰다. (반 로 유쾌한 음악은 이 부분들

의 활성화를 히 감소시켰다.) 유쾌한 음악을 들려주는 동안에는 ventral

striatum과 insula의 활성화를 증가시켰다.


그림 50) 불쾌한 음악에 해 활성화된 뇌 역들

자극은 두 개의 block으로 제시되었는데, A는 두 개의 block 모두를 합한 체 자극에

한 반응 역이고, B는 둘째 block에서 활성화된 역이다(Koelsch, Fritz et al, 2006).

120

그림 51) 유쾌한 음악에 해 활성화된 역들

(A) 체 자극 길이에 한 반응 역, (B), (C) 둘째 block에 한 반응 역들. 유쾌한

체 자극에 해서는 Heschl’s gyri, IFG(inferior frontal gyrus, BA45/46), 좌반구 anterior

superior insula가 활성화되었고, 둘째 block에 해서는 Rolandic area와 frontal opercular

area(BA44)가 활성화되었다(Koelsch, Fritz et al, 2006).

음악의 정서 처리에 있어서의 amygdala의 연 성은 고셀린과 그의 동료들

(Gosellin et al, 2005)의 연구에서도 보고되고 있다. 그들은 amygdala를 포함

한 medial temporal lobe이 제된 환자들을 상으로 실험하 는데, 환자들은

무서운 음악에 한 인식이 손상되어 있었다. 한 메농과 비틴(Menon &

Levitin, 2005)은 정상 인 보통의 음악(조작된 음악자극과는 달리)에 한 반

응이 ventral striatum과 련되어 있다고 보고했다.


에서 언 한 연구들은 음악을 들음으로써 정서와 련된 부분들로 알려진

limbic, paralimbic 구조물들(amygdala, hippocampus, parahippocampal

gyrus, insula, temporal poles, cingulate cortex, orbitofrontal cortex,

ventral striatum)의 활성화 정도가 변화된다는 것을 보여 다. 따라서 음악

자극을 사용한 기능 뇌 상기술은 인간 정서를 연구하는 데 있어서 한 몫을

할 수 있다는 것을 단 으로 보여 다 할 수 있다.

2.2.2. 음악 기 감에 따른 정서 반응 조사

지 까지 언 한 실험들은 모두 “유쾌한”, “불쾌한”, “무서운”, “기쁜”, “평화

로운” 음악들을 자극으로 사용한 연구들이었다. 이번 부분에서는 음악구조에

따른 정서 처리과정을 살펴볼 것이다. 마이어(Meyer, 1956)는 음악 기 감이

만족되거나 지연되는 것에 따른 음악 정서 이론을 제안했다. 그는 음악 기

감의 확인과 어 남이 청취자의 정서를 불러일으킨다고 제안했다.16) 그의 제안

에 따라 슬로보다(Sloboda, 1991)는 특정한 음악 구조가 특정한 정신생리

반응을 불러일으킴을 발견했다. 한 그는 새롭거나 기 하지 않았던 화성이

율(shiver)을 일으킴을 보여주었다.

그림 52는 두 개의 화음진행을 보여주고 있는데, 왼쪽은 구조 으로 알맞은

따라서 기 가 되는 화음으로 끝맺는 것이고, 오른쪽은 구조 으로 알맞지 않은

따라서 기 되지 않은 화음으로 끝맺는 경우를 나타낸 것이다. 이러한 화음진행

들은 지 까지 많은 연구들에서 사용되었는데17), 이는 본래 정서 처리과정이

아니라 음악 구조의 처리과정을 조사하려는 목 으로 쓰인 것이었다. 흥미로

운 은 이러한 자극을 사용한 최근의 뇌 상기술을 사용한 실험들에서 기 되

지 않은 화음에 한 반응으로서 orbital frontolateral cortex(OFLC)가 활성화

되었다는 것이다.

16) Koelsch(Annals of the New York Academy of Science, vol. 1060, 2005)에서

재인용

17) 이것에 한 내용은 Koelsch&Friederici(2003) 참조

122

그림 52) 구조 으로 알맞은 화음으로 끝나는 화음진행(왼쪽)과

구조 으로 알맞지 않은 화음으로 끝나는 화음진행(오른쪽)

OFLC(lateral orbital gyrus of BA11, medial inferior frontal gyrus,

BA47, BA10)는 정서 처리과정에서 요한 역할을 하는 paralimbic 구조물로

알려져 있다. OFLC는 감각자극의 정서 의미를 평가하는 것과 련되어 있고,

한 비 으로 처리된(preprocessed) 감각정보를 medial orbitofrontal

paralimbic 역으로 보내는 문 역할을 하는 것으로 알려져 있다.18)

기 되지 않은 화음들(장, 단조성의 화성규칙에 익숙한 청취자가 들을 때 이상

한 소리들)은 청취자의 감각 기 감에 어 나는 것이다. 에서 언 했듯이,

음악 기 감의 어 남은 음악을 들을 때 정서를 불러일으키는 요한 측면으

로 여겨지고 있다. 더구나 알맞지 않은(irregular) 화음은 청취자로 하여 긴장

감을 더 크게 느끼게 하고, 그러한 긴장감의 지각은 음악을 듣는 동안의 정서

경험과 련되어 있다고 알려져 있다. 따라서 OFLC의 활성화는 기 하지 않은

화음들이 정서 반응을 일으킨다는 가능성을 보여주는 것이다.

쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Fritz et al, 2006)은 fMRI를 이용하여 기 되

지 않은 화음에 한 반응으로서 양반구의 amygdala가 활성화됨을 보여주었다.

이는 기 하지 않았거나 알맞지 않은 화음이 정서 반응을 일으킨다는 가정을

뒷받침해 다. ( 의 그림 50 참고)

이에 더 나아가 스타인바이스와 그의 동료들(Steinbeis et al, 2006)은 기 되

지 않은 화음들이 정서 반응을 일으킨다는 가정을 심층 으로 조사하 다.

이들은 피험자들이 세 개의 버 으로 된 바흐 코랄을 듣는 동안 EEG(뇌 ),

피부 도(EDA, electrodermal activity), 심장박동 등 생리 인 변화를 기록하

다. 첫 번째 버 은 아래 그림 53의 A처럼 알맞지 않은 화음, 즉 6도 화음으로

끝나는( 종지) 원래의 바흐 코랄 화음진행을 사용하 다. 두 번째 버 은 첫

번째 버 의 가장 끝 화음을 가장 알맞은 으뜸화음으로 바꾸었고, 세 번째 버 은

18) 이에 한 해부학 설명은 Mega et al(1997) 참고


가장 기 되지 않은 화음으로서 네아폴리탄 6th 화음을 끝 화음으로 사용하 다

(아래 그림의 B와 C). 이 세 가지 버 에 따른 피부 도(EDA)는 기 되는

화음과 가장 기 되지 않은 화음의 경우에 확연한 차이를 보 다(그림 54). 이에

해 연구자들은 피부 도가 교감신경계의 활동을 반 하는 것이기 때문에,

한 이 교감신경계가 정서 경험과 하게 련되어 있기 때문에, 이러한 결과

는 기 되지 않은 화음들이 정상 인 청취자들에게서 정서 반응을 불러일으킨

다는 가정을 확실히 뒷받침해주는 것이라 보았다.

그림 53)

A

B

C

(A) 바흐 코랄에서 발췌한 화음진행으로서 상 으로 덜 기 되는 종지로 끝맺는 경우,

(B) (A)의 끝 화음을 으뜸화음으로 체한 화음진행으로서 가장 기 되는 경우 (C) (A)의

끝 화음을 네아폴리탄 6th 화음으로 체한 화음진행으로서 가장 기 되지 않는 경우.

(Steinbeis et al, 2006)

124

그림 54) 의 A, B, C 버 에 한 피부 도(EDA)

이는 인 수치가 아닌 상 인 수치를 나타낸 것으로서 각 버 에 한 기울기의

정도를 악할 수 있다. 가장 기 되는 화음으로 끝맺는 경우( 의 B에 한 반응), 덜 기

되는 화음으로 끝맺는 경우( 의 A에 한 반응), 가장 기 되지 않는 화음으로 끝맺는

경우( 의 C의 경우). (Steinbeis et al, 2006)

지 까지 살펴본 연구 결과에 따르면 기 되지 않은 음악 사건들은 음악

구조의 처리과정에 한 반응뿐 아니라 정서 반응까지 유발시킨다는 것을 알

수 있다. 따라서 다음을 유념하는 것이 요한데, 즉 분류상으로 덜 는 더

기 되는 자극들을 실험한 연구들에 있어서 그 자극들에 이상 으로 정서 정

도(valence)를 부과해야 하며(비록 그 실험이 본래 정서를 연구하려고 설계되지

않았다 할지라도) 그러한 변수들은 실험결과의 다양성(variance)을 설명하는

데 쓰일 수 있을 것이다.

2.2.3. 정서의 시간 추이 과정 조사

정서의 강도는 그 정서 자체는 같을지라도 보통 시간에 따라 변화하기도 하며,

한 정서에 따라 반응 시간에 차이가 날 수도 있다. 를 들어 직 으로 오

스러운 소리는 즉각 으로 반응을 일으킨다는 것을 짐작해볼 수 있고, 한 부드

러운(미약한) 정서 반응은 드러나기까지 시간이 걸릴지도 모른다. 많은 정서

연구가 정 인 시각 자극을 사용했다는 을 감안해 볼 때, 음악과 같은 시간성

을 지닌 자극을 이용한 정서 처리과정의 시간 추이와 그것에 한 신경기제

(neural mechanism)에 해 연구된 바는 거의 없었다고 할 수 있다.

크럼한슬(Krumhansl, 1997)은 음악 자극을 사용하여 정서의 시간 추이


를 정신생리학 (psychophysiological)으로 조사하 다. 그는 피험자들에게 각

각 슬픔, 무서움, 기쁨의 정서를 반 하는 음악 자극들을 들려주고, 시간에

따른 맥박, vascular, 피부 도(electrodermal, EDA), 호흡 기능 등 몇 가지

생리 변화를 기록하 다. 그 결과 기록된 생리 반응들과 시간 사이의 높은

상 계를 밝 내었다(각 음악 자극들이 제시될 때마다 1 간격으로 반응들

을 기록하 다). 이는 시간이 지남에 따라 각 정서에 따른 피험자의 생리 변화

의 정도가 커진다는 것을 보여주는 것이다.

앞에서 언 했던 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Fritz et al, 2006)의 연구에서

도 정서 반응의 강도에 따른 활성화 정도의 차이를 fMRI를 이용하여 기록하

다. 이 연구에서 사용된 음악 자극들(유쾌하거나 불쾌한)은 각각 1분 길이로,

이는 시간 흐름에 따라 반응의 변화가 일어나는지를 조사하기 하여 체

길이가 아닌 반 30 , 후반 30 로 나뉘어 그에 따른 반응이 기록되었다.

앞서 언 했듯이 각각의 유쾌하거나 불쾌한 음악 자극들이 제시되는 동안

limbic, paralimbic 구조물들(amygdala, hippocampal gyrus, temporal

poles, insula, ventral striatum)의 활성화 정도가 변화되었다. 반 30 와

후반 30 동안을 비교하면 hipppocampus를 제외한 모든 부분들이 후반 30

동안에 더 큰 활성화를 나타냈으며, 이에 해 쾰쉬와 그의 동료들은 이는 아마도

유쾌하거나 불쾌한 음악 자극 모두에 있어서 그것을 지각하는 동안 청취자의

정서 경험이 증가하기 때문이라고 해석하고 있다. 이러한 발견은 “정서 처리

과정은 시간에 따른 역동성을 반 한다”(Krumhansl, 1997)19)는 것을 확인시

켜주는 것이다. (특히 음악처럼 일정한 시간 길이를 가진 자극들에서: Blood

& Zatorre(2001)의 실험에서도 chills 반응을 일으키기 한 자극으로 90 짜

리 자극을 사용하 다.) 의문이 드는 은 hippocampus 부분에서 , 후반 30

간 동안 반응 정도의 차이가 나타나지 않았다는 것인데, 이후 연구에 있어서

이러한 이 되풀이되는지 주의를 기울여야 할 것이다.

19) “emotion processing has a temporal dynamic”, Krumhansl(1997)

126

그림 55) 유쾌한 음악 자극

▨ 반 30 / ■ 후반 30 , 뷸쾌한 음악 자극: ▧ 반 30 / □ 후반 30

AL/AR: left/right amygdala, PL/PR: left/right parahippocampal gyrus, TL/TR: left/right

temporal pole, VSL.VSR: left/right ventral striatum, HIL/HIR: left/right hippocampus,

HL/HR: left/right gurus of Heschl, IL/IR: left/right insula, RL/RR: left/right Rolandic

operculum. (Koelsch, Fritz et al, 2006)

그림 56)

Left hemisphere Right hemisphere

Anatomical structure Coordinate t-value mm3

Coordinate t-value mm3

Both blocks Unpleasant > Pleasant Hippocampus -28,-14,-14 6.9 135 25,-14,-14 3.1 27 Parahippocampal g. -25,-26,-11 5.7 135 22,-26,-13 3.8 27

Temporal pole -37,12,-20 3.9 243 37,9,-23 4.2 27 Pleasant > Unpleasant Heschl's g. -37,-26,14 4.9 81 46,-17,11 4.6 81 IFG (BA 45/46) -37,30,7 4.8 270 37,30,7 ― Ant. sup. insula -29,18,8 4.5 135 34,21,5 3.4 54Second block only Unpleasant > Pleasant Amygdala -19,-5,-14 4.7 54 15,-5,-17 3.3 54pleasant > UnPleasant

Rolandic op. (BA 43) -49,-4,8 6.2 324 49,0,11 3.2 183 IFG (BA 44i) -52,9,2 3.5 27 49,3,8 5.1 27 Ventral striatum -10,6,-8 4.1 54 10,6,-4 5.1 81

(Both blocks) 반 30 , 후반 30 모두에 있어서 불쾌한 음악과 유쾌한 음악에 해 활

성화된 역들, (Second block only) 후반 30 동안 불쾌한 음악과 유쾌한 음악에 해

활성화된 역들.


이 에 언 했듯이 불쾌한 음악 자극에 따라 amygdala(이뿐만 아니라

hippocampus, parahippocampal gyrus, temporal poles)의 활성화가 증가한

것뿐만 아니라 이 부분이 유쾌한 자극에 따라 그 활성화가 감소했다는 은

흥미롭다. fMRI나 PET을 이용한 실험에서 찰된 활성화의 변화는 꼭 흥분성

시냅스 처리과정(excitatory synaptic process) 때문으로 볼 수 없다. 이는 억제

성 시냅스 처리과정(inhibitory synaptic process) 때문으로도 생각해볼 수 있기

때문이다(Koelsch et al, 2005). 를 들어 쾰쉬와 그의 동료들의 실험(2006)에

서 유쾌한 음악 자극에서보다 불쾌한 음악 자극에서 더욱 활성화된 반응들

은 흥분성 시냅스의 활동이라기보다는 억제성 시냅스 활동의 결과로 볼 수 있다.

요약하면 이번 부분에서 살펴본 연구들의 결과들은 정서의 처리는 시간에 따

른 역동성을 반 한다는 것이다. 따라서 정서의 시간 역동성과 그 기 의 신경

상 물들은 정서 처리과정의 합한 해석을 해 꼭 고려해야 할 사항이다.

그러므로 정서를 연구하는 데 있어서의 음악 자극은 그 “길이”가 충분해야

한다.

주목해야할 은 지 까지 행해진 부분의 정서에 한 신경과학 연구들은

정 인 시각 이미지를 사용했다는 것이며, 따라서 정서의 시간 추이를 살펴

보는 데 있어서는 음악이 특히 합하다.

3. 체 논의 결론

지 까지 뇌 연구방법론을 사용하여 연구하는 <음악과 언어>, <음악과 정서>

분야를 주요 연구들을 심으로 살펴보고, 그 연구들에서 밝히고자 하는 바를

알아보았다. 그 다면 그러한 연구들의 결과는 어떠한 의미를 지니며 어떻게

해석해야 할 것인가? 한 후속 연구는 어떻게 나아가야 할 것인가? 이에 해

다음의 논의를 통해 살펴보고자 한다.

음악과 언어

2장의 첫 번째 부분인 2.1.에서는 <음악과 언어>에 해 “음악의 통사론

(syntax)”과 “음악의 의미론(semantics)”으로 나 어 살펴보았다. 개 언어와

128

비교해서 이루어지는 실험들에서는 화성규칙에 따른 화음 연속체를 그 자극으로

사용하여 화음 연속체 자체에서 생기는 통사 , 의미 측면을 살펴보았으며,

때로는 오페라 악구처럼 가사를 가진 선율을 사용하여 언어와 음악의 통사, 의미

처리과정을 동시에 비교하기도 하 다.

그러나 사실상 음악은 언어에서처럼 ‘통사론’과 ‘의미론’으로 명확하게 구분

지을 수 있는 게 아니어서 이러한 틀에 많은 연구들을 분류하는 것이 쉽지 않았다.

자가 사용한 자극이 음악의 통사론에 련된 것이라고 해도 자세히 살펴보면

통사가 아닌 단순한 불규칙성을 실험한 것인 경우도 많았고, 논문 제목을 언뜻

보면 음악과 언어의 의미론을 실험한 것이라 하는데 막상 내용을 보면 음악의

의미를 살펴본 것이 아닌 경우도 다분했기 때문이다. 따라서 본인은 실험결과에

을 맞추기보다는 실험에 쓰인 자극에 더 충실하여 실험에서 다룬 내용이

음악의 통사인지 의미인지를 보다 명확하게 하고자 했다. 이에 따라 음악 통사는

화성 규칙에 따른 화성진행, 음악 의미는 화성진행 상 생기는 기 감의 강약,

즉 화성 맥락의 강하고 약함 그리고 화효과라는 틀로 다시 나 어 설명할

수 있었다.

음악과 언어의 계는 심리학과 신경과학 분야에서 뜨거운 논쟁의 상이 되

어 왔다(Patel, 2003; Peretz & Coltheart, 2003)20). 어떠한 연구들은 음악과

언어가 서로 독립 으로 처리된다는 ‘독립설’을 주장하는가 하면, 뇌 상기법을

이용한 최근의 연구들에서는 언어와 음악을 처리하는 신경경로가 서로 오버랩

된다는 ‘상 설’을 제기하고 있다.

앞에서 음악의 통사론과 의미론으로 나 어 살펴본 연구들의 결과를 다시 독

립설, 상 설의 두 범주로 나 어 살펴보면 다음과 같다.

<상 설>

1) 음악과 언어의 통사처리의 증거로서 나타나는 ERAN과 ELAN의 유사 (비록 반구

의 우세성향은 음악은 우반구, 언어는 좌반구로 차이는 있지만). (Koelsch et al, 2000)

2) 음악과 언어의 통사처리의 증거로서 나타나는 ERAN과 ELAN 발생지의 오버랩(

로카 역과 그것의 우반구 상동 역). (Maess et al, 2001; Koelsch, Gunter et al,

20) Poulin-Charromat et al(2005)에서 재인용


2002)

3) 음악과 언어의 통사처리의 증거로서 나타나는 P600. (Patel et al, 1998)

4) 범주가 다른 자극을 처리할 때, 그 처리에 필요한 신경 원천은 공유하고, 그것이

통합되는 재 역은 범주에 따라 다르다. (Patel(2003)의 SSIRH 이론)

5) 음악훈련이 아동의 언어능력에 향을 미친다. (Jentschke et al, 2005)

6) 음악이 단어를 단하는데 화효과를 지닌다. (Koelsch, 2005)

<독립설>

1) 가사 붙은 선율을 들려주었을 때, 가사의 의미를 처리하는 증거로서 나타나는 N400

과 선율을 처리하는 증거로서 나타나는 P600(Besson et al, 1998)

이 독립설은 주로 언어 능력은 살아 있으나 음악 능력이 손실되었다든지,

음악 능력은 남아 있는데 언어 능력은 손상되었다는지 등의 뇌손상 환자들의

경우를 설명할 때 주로 언 되나, 본 논문에서는 그러한 연구를 제외시켰기

때문에 독립설에 포함시킬 수 있는 연구는 가사 붙은 선율을 실험한 연구 외에는

없다.21) 그러나 이 하나의 연구 한 자세히 들여다보면 상 설에 포함될 수

있는 연구이다. 베송과 그의 동료들(1998)은 가사에 쓰인 문장 끝 단어를 의미상

부 하게 변화시키고 같이 흘러가는 선율에서는 그 끝 단어에 붙은 음을 반음

계 변화시킴으로써 자극을 제시했는데, 요한 것은 이 변화의 기 이 서로 달랐

다는 이다. 가사는 의미상 변화시킨 것이고, 음은 의미상의 변화가 아닌 단지

반음을 변화시켜 통사론 으로 변화를 것이었다. 따라서 베송과 그의 동료들

(1998)은 언어의 의미론과 음악의 통사론을 비교한 것으로 엄 하게 말하면

그 둘을 동일선상에서 비교할 수 없는 것이었다. 음악의 통사론, 의미론을 연구할

때 많은 연구들에서 언어에서의 그것과 비교, 논의하고 있는데 그러함에 있어서

주의할 은 그러한 비교, 논의가 같은 범주에서 이 져야 한다는 것이다. 따라서

베송과 그의 동료들(1998)의 연구에서 쓰인 음악자극을 선율이 아닌 르노와

그의 동료들(2001)에서의 자극처럼 화성진행을 사용하여 음악의 의미 측면을

반 하 더라면 결과는 다르게 나왔을 것이다. 결론 으로 말하자면 본 논문에

서 통사론, 의미론으로 구분지어 살펴본 연구들로 한정하여 본다면 <독립설>은

타당한 가설이 아니다.

21) 가사붙은 선율은 M. Besson이 진행한 일련의 연구들에서 자주 사용되어 왔다.

130

뇌 연구방법론을 쓰지는 않았지만 그러한 가사와 음악의 의미 처리과정을 동

시에 살펴본 연구가 바로 풀링-샤로네와 그의 동료들(2005)의 연구이다.

풀링-샤로네와 그의 동료들(Poulin-Charronnat et al, 2005)은 화성진행 규

칙에 따른 화음 연속체에 가사를 붙여 화음과 가사의 의미 처리에 있어서의

상호 간섭효과를 살펴보았는데, 그들은 화음 연속체의 마지막을 Ⅴ-Ⅰ(tonic)로

끝나게 함으로써 확실한 종지감을 주게 하거나 Ⅰ-Ⅳ(subdominant)로 끝나게

함으로써 화성진행 규칙에는 맞으나 종지감이 느껴지지 않게 변화를 주었다.

한 가사는 마지막 화음에 부쳐질 문장의 끝 단어를 의미론 으로 합하게

는 부 합하게 조작하 다.

The giraffe has a long neck.(의미 으로 합한 단어)

The giraffe has a long foot.(의미 으로 부 합한 단어)

자극은 Ⅴ-Ⅰ의 진행에서 Ⅰ화음에 neck과 foot을 각각 연결시키고, Ⅰ-Ⅳ의

진행에서 Ⅳ화음에 neck과 foot을 각각 연결시켜 제시하 다(그림 40). 피험자

들에게는 제시된 끝 단어가 의미상 합한지, 부 합한지에 해 단하라고

했다.

그림 40) 실험에 쓰인 자극


Semantically related: 의미상 합한 단어, Semantically unrelated; 의미상 부 합한 단어

La girafe a untrés grand cou/pied. = The giraffe has a long neck/foot (Poulin-Charronnat

et al, 2005)

결과는 피험자가 끝 단어와 종지 화음을 처리하는 데 있어서 의 베송과

그의 동료들(1998)의 연구결과에서처럼 음악과 언어는 서로 독립 으로 처리된

다는 독립설(additive model)을 지지하는 것이 아니라 상호간섭을 한다는, 즉

음악과 언어 처리가 서로 상호 향을 다는 것이다.

이를 뇌 연구방법론인 ERP나 fMRI, PET 등으로 연구를 한다면 그러한 간섭

효과의 기제를 밝힐 수 있을 것이며, 언어와 음악의 의미 측면의 처리과정을

동일선상에서 살펴볼 수 있을 것이다.

한 화효과로서 음악의 의미론을 살펴본 쾰쉬(2005)와 틸만과 그의 동료

들(2003)의 연구의 은 ‘음악 한 언어처럼 의미를 달할 수 있으며, 목표

자극에 한 기 를 하게 한다’이다. 뇌 를 기록한 쾰쉬(2005)의 연구에서는

목표자극이 단어 기 때문에 의미상 부 합한 단어일 때 발생하는 N400이 이끌

어졌고, fMRI로 실험한 틸만과 그의 동료들(2003)의 연구에서는 목표자극이

화/불 화 단을 필요로 하는 경우로 inferior frontal area가 활성화되었다.

이 게 화로서 음악의 의미론에 근한 연구들은 직 으로 음악의 의미가

132

어떻게 처리되는지를 말해주지는 않는다. 목표자극에 앞서 주어진 음악이 의미

를 달한다는 것뿐이고 실상 찰할 수 있는 결과는 목표자극의 처리에 련된

것이기 때문이다. 를 들면 쾰쉬(2005)에서는 문장 끝 단어의 의미상 합,

부 합의 단 그리고 틸만과 그의 동료들(2003)에서는 화, 불 화 지각 단

을 요하는 것들이었다. 진정한 의미에서 음악의 의미를 실험하려면 음악 자극

자체에 맥락을 가지고 있는 것들을 자극으로 사용해야 할 것이다.

쾰쉬와 그의 동료들(2000)과 매스와 그의 동료들(2001), 쾰쉬와 그의 동료들

(2002) 그리고 텔과 그의 동료들(1998)의 연구와 같이 뇌 를 기록하여 음악

통사를 살펴본 연구들에서 주로 언 된 성분들은 ERAN과 P600이었다. ERAN

은 자극 제시 후 150~400msec에서 정을 이루는 그리고 P600은 자극 제시

후 약 600msec(P300의 연장으로 해석하기도 한다22).) 후에 정을 이루는 형

이다. 이 게 이턴시의 차이뿐 아니라 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Schröger

et al, 2002)이 말했듯이 주의 집 의 유무에도 차이가 있다. ERAN은 무의식 이

고 주의집 없이 자동 으로 일어나는 반응임에 비해 P600은 의식 인 차원을

반 한다.

한 ERAN은 음악 인 의미처리에 련된 성분으로 알려진 N5를 동반하기

도 하고 통사처리에 련된 성분으로 알려진 P600을 동반하기도 하는데, 이

두 경우로 나뉘는 이유는 화성맥락에 어 나는 목표자극을 설정할 때 그 설정

기 이 언어의 그것과 동일하지 않기 때문이다. 목표자극을 맞다/틀리다로 단

할 수 있는 여지가 높은 경우 즉 이분법 으로 구분할 수 있는 경우에는 ERAN

이 P600을 동반하고, 맞다/틀리다로 단할 수 있는 여지가 상 으로 높지

않은 경우 즉 이분법 으로 구분되지 않고 여러 가능성들 하나로 단될

수 있는 경우에는 ERAN이 N5(N500)를 동반한다. 그리고 발생 역을 보자면

ERAN의 발생 역은 로카 역(BA44)과 그의 우반구 상동 역으로 밝

진 데 반해(Koelsch, Gunter et al, 2002), P600의 발생 역은 아직 밝 지지

않았다. 그러나 여기서 요하게 짚고 넘어갈 것은 ERAN은 언어의 통사처리에

련된 ELAN과 반구 우세성향에 차이가 날 뿐 이턴시와 형의 모습은 거의

유사하다는 것과, 한 P600은 언어나 음악이라는 자극 범주에 상 없이 통사처

22) P300과 P600의 한 논의는 오스터하우트(Osterhout et al, 1996) 참조


리를 요하는 자극의 처리에 련이 있다는 이다.

언어와 음악은 서로 엄격하게 분리된 범주에 속한다고 하는 언어학자들의 시

각에도 불구하고(Koelsch, 2005), 이 <음악과 언어>에서 살펴본 연구들을

조사한 결과 음악과 언어는 그 처리과정과 활성화 역에 있어서 상당히 하

게 연 되어 있음을 알 수 있었다.

다음 그림 41은 쾰쉬와 지벨이 2005년도에 제시한 음악 정보 처리과정 모델로

서 각 시간 에 처리되는 음악 정보와 도출되는 뇌 성분들을 총체 으로 나타

내고 있다.

그림 41) 쾰쉬와 지벨이 제시한 음악지각․인지과정 모델(Koelsch&Siebel, 2005)

음악과 정서

2장의 두 번째 부분, 2.2.에서는 지 까지 뇌 상기법과 생리 반응의 기록

을 통한 <음악과 정서> 분야가 어떻게 진행되고 있는지를 세 가지 범주로 나

어 살펴보았다. 그 첫째는 불쾌한/유쾌한 음악에 한 정서 반응을 조사한 연구

들을 살펴보았는데, 불쾌한 반응에 해서는 amygdala, hippocampus,

parahippocampal gyrus, temporal pole이, 유쾌한 음악에 해서는 Heschl’s

gyri, IFG(inferior frontal gyrus, BA45/46), insula, Rolandic area, frontal

opercular area(BA44), ventral striatum 등이 활성화되었다(Blood et al,

1999; Brown et al, 2004; Blood & Zatorre, 2001; Koelsch, Fritz et al,

134

2006). 여기서 요한 은 유쾌함의 증가에 따른 활성화 역들과 불쾌함의

증가에 따른 활성화 역들은 서로 상 계를 가진다는 것이다. 즉 유쾌함의

증가에 따른 활성화 정도가 커진 역들은 불쾌함이 증가할수록 그 활성화 정도

가 오히려 평소보다 어들었다.

둘째는 음악 기 감에 따른 정서 반응을 조사한 연구들을 살펴보았는데,

이들 연구들은 음악 구조에서 경험하게 되는 기 감의 만족, 불만족이 정서를

불러일으킨다는 가정에서 출발한 것이다. 화성진행 상에서 생기는 기 감에 어

나는 화음을 제시했을 경우 orbital frontolateral cortex(OFLC)와 amygdala가

활성화되었고, 한 피부 도를 기록한 연구에서는 기 감에 어 나는 정도가

클수록 도율의 기울기가 커졌다. 이는 기 되지 않은 화음들이 청취자들로

하여 정서 반응을 불러일으킨다는 것을 뒷받침해 다(Koelsch, Fritz et

al, 2006; Steinbeis et al, 2005).

셋째는 시간의 경과에 따른 정서의 추이를 조사한 연구들을 살펴보았다. 이들

연구의 제는 시각 자극과는 달리 시간성을 지닌 음악은 시간이 경과될수록

경험되는 정서의 정도도 변화된다는 것이다. 실제로 실험 결과 시간이 지남에

따라 활성화 정도가 커지는 구조물들이 있었다(Krumhansl, 1997; Koelsch,

Fritz et al, 2006).

체 으로 불쾌한 음악에 한 반응으로 amygdala와 hippocampus가 활성화

되었는데, 이에 해 특히 hippocampus는 억제성 시냅스의 활동 증가로 인한

것이라 연구자들은 해석했다. 이에 해서 요한 은 hipppocampus가 아마도

가장 민한 뇌구조물이라는 것이다. 왜냐하면 불쾌함을 주는(정신 쇼크를

주는 traumatic) 스트 스에 해 손상되는 뇌 역은 오직 이 부분이기 때문이다.

따라서 불쾌한 자극을 지각하는 동안 hippocampus로 통하는 신경경로의 활동을

억제하는 것은 hippocampus 신경들의 잠재 인 손상을 막는 신경기제라 볼

수 있다. 바꾸어 말하면 많은 정서 연구들에서 보이는 바와 같이, amygdala의

활성화 변화는 무서움(fear)에서 비롯된 것이 아니라, 잠재 으로 해를 끼칠 수

있는 자극에 해 노출되는 동안에 일어날 수 있는 정신 쇼크로부터 hippocampus

를 보호하려는 기제가 반 된 억제성 시냅스의 활동으로부터 비롯된 것이라 할

수 있다(Bremer, 1999 참고). 따라서 쾰쉬와 그의 동료들(2006)의 실험에서

나타난 불쾌한 음악 자극에 따른 amygdala와 hippocampus의 활성화 증가는


inhibitory process를 반 한 것이라 볼 수 있다.

음악과 정서를 연구하는 데 있어서 기에 두된 쟁 은 정서가 음악 외 인

요인에서 비롯된 것인지, 음악 자체로부터 기인하는 것인지에 한 것이었다.

그러나 음악에서 비롯된 정서의 원천을 이들 하나로 꼽기보다는 그러한 외재

과정과 내재 과정 둘 다로부터 정서 반응이 이끌어진다고 보는 경향이

지배 이다. 외재 과정은 음악 자극이 인간의 기억 속에서 과거의 특정 맥락이

나 사건과 연 되어 회상을 불러일으키는 것이다. 이러한 외재 과정에 의한

감정은 종종 개인의 인생사와 연 되어 특수성을 띠거나 때로는 공통의 문화

경험과 련되어 공유되기도 한다.

한 음악 자체가 지니고 있는 요소와 련되어 정서가 유발되는 내재 과정

은 어떠한 정서가 악곡의 표면 인 특성에 의하여 유발되는가 아니면 구조 인

특성에 의하여 유발되는가에 따라 도상 계와 상징 계로 구별된다. 도상

계에 있어서는 템포, 셈여림, 음색, 리듬, 선율형 등이 요한 표면 단서들

로 작용하는데, 를 들어 빠른 템포나 불규칙 인 리듬의 음악이 기쁘고 즐겁고

쾌활한 것으로 해석되는 경향이 있다는 식이다. 반면에 상징 계는 음악

사건들 사이에 존재하는 형식 특징을 강조한다. 컨 청취자로 하여 작은

음정의 도약은 같은 방향으로의 연속을, 큰 음정의 도약은 다른 방향으로의 연속

을 기 하게 한다거나 Ⅰ-Ⅳ-Ⅴ 진행 다음에는 Ⅰ로의 진행을 기 하게 한다는

것이다. 이와 같은 기 감의 발생과 그것의 이탈 는 해결을 통해 음악을 듣는

청취자는 어떤 정서를 경험하게 된다.23)

앞에서 살펴본 <음악과 정서>에 한 연구들에서 쓰인 자극들은 모두 이러한

외재 , 내재 과정에 의해 정서를 유발하는 자극들이었으며 세 가지 범주로

나 어 살펴보았을 때 그 결과들에는 일 성을 찾아볼 수 있었다. 그러나 체

으로 불쾌한 음악/유쾌한 음악 는 부정 정서/ 정 정서의 이분법 인 결과

해석이 주를 이루고 있는데, 이를 보다 세분화하여 복잡하고 다양한 감정들에

한 인간 신경 메커니즘에 근을 시도해야 할 것이다. 한 각 정서의 느끼는

정도(valence)를 차별화하여 그 반응을 살펴보는 것도 정확한 측량이 불가능한

정서를 연구하는 데 좋은 방법이 될 것이다. 그리고 정서의 처리가 시간에 따른

역동성을 반 하므로 이를 연구하기 해서는 사용되는 자극이 정서를 이끌어내

23) http://www.grovemusic.com 참고

136

기에 충분한 시간 길이를 가져야 한다.

결론

음악은 우리의 뇌 속에서 어떻게 처리될까? 본 논문은 이러한 물음에서 시작되

었다. 이러한 물음에 한 답을 찾기 해 본 논문에서는 실제 뇌 활동을 기록하

고(ERP, MEG) 어내는(PET, fMRI) 뇌 연구방법론을 통해 음악 처리과정을

조사한 연구들을 살펴보았다. 그 재 뇌 연구방법론을 사용하여 음악의 처리

과정을 연구하는 분야 에서 가장 큰 기를 이루고 있는 <음악과 언어>와

<음악과 정서>라는 주제에 하여 각각 2장의 2.1.과 2.2.에서 살펴보았다. 3장,

체논의 부분에서는 각각의 분야에서 지 까지 밝 진 바는 무엇이며 문제 은

무엇인지 그리고 앞으로 나아가야할 방향은 어떠해야 하는지에 해 논의하고자

했다.

<음악과 언어> 분야에서는 언어의 통사론, 의미론을 음악에 유추시켜 음악의

통사 , 의미 측면을 처리하는 인간 뇌의 메커니즘은 어떠한지를 알아보고

있다. 통사처리에 련된 뇌 성분인 ERAN, ELAN, P600, 의미처리에 련

된 뇌 성분인 N400, N500 그리고 통사처리를 담당하는 로카 역(BA44)

과 의미처리를 담당하는 베르니 역(BA22) 등이 음악과 언어를 처리하는

증거로서 제시되었다.

그러나 이 분야를 연구하는 데 있어서 연구자들은 실험하는 자극의 범주를

정확히 설정하지 않고 즉 음악과 언어 자극 모두 통사론의 범주에서 실험하느냐

는 의미론의 범주에서 실험하느냐의 구분을 명확히 하지 않은 채 그 결과들을

비교, 분석하고 있는데 앞으로의 연구에서는 음악 자극을 제 로 이해하여,

비록 언어에서처럼 확실히 구분이 되는 것은 아니지만, 그 자극이 통사론의 범주

인지 의미론의 범주인지를 명확히 해야 할 것이다.

<음악과 정서> 분야에서는 정서 한 인간 뇌의 정보처리 과정으로서 발생한

다는 인지과학의 발달에 힘입어 상 으로 큰 정서를 이끌어낼 수 있는 음악을

자극으로 정서의 신경기제에 해 조사하고 있다. 정서는 직 인 음악을 통해


유발되거나 음악 구조에서 발생되는 기 감과 그것의 불만족, 해결을 통해

이끌어진다. 한 이러한 정서는 시간에 따라 그 강도가 변화된다. 이러한 정서의

특성에 따라 <음악과 정서>에 한 연구를 구분하여 살펴본 결과 변연계(limbic

system)와 변연계 주변(paralimbic system)의 구조물들이 활성화됨을 알 수

있었다. 체 으로 불쾌한 음악에 해서는 amygdala와 hippocampus,

parahippocampal gyrus가, 유쾌한 음악에 해서는 ventral striatum,

thalamus, insula 등이 활성화되었다.

그러나 지 까지의 정서연구는 인간 정서를 불쾌함/유쾌함이라는 이분법 인

구도 안에서 설명하고 있는데, 이를 더 세분화시켜 살펴 으로써 인간의 다양하

고 복합 인 감정들에 한 인간 신경 메커니즘의 근을 시도해야 할 것이다.

한 사용되는 자극의 길이가 그러한 정서를 이끌어내기에 충분한 시간 길이

를 가져야 할 것이다.

자토 는 2005년에 다음과 같은 제목의 논문을 발표하 다. “Music, the

food of Neuroscience.” 이는 인지신경과학의 음악 연구에 한 입장을 단 으

로 보여 다. 인지신경 과학자들은 ‘인간’을 이해하기 한 하나의 방법으로서

음악 정보 처리과정을 연구한다는 입장을 보이는 것이다. 즉 음악과 언어의 처리

과정을 비교 실험함으로써, 인간의 정서를 끌어내기에 합한 음악을 사용함

으로써 블랙박스로만 여겨졌던 우리 뇌의 메커니즘을 직 인 뇌의 활동을 기

록하거나(ERP) 상으로 어(PET, fMRI) 하나씩 알아가고 있는 것이다.

그러나 음악학 분야의 하나로서 음악 지각․인지를 연구하는 한 사람의 음악

학자의 입장에서 보자면, 이러한 뇌 연구방법론을 통한 음악 처리과정을 연구한

다는 것은 인간을 이해하기 함이 아니라 음악을 더 잘 이해하기 함이기도

할 것이다. 음악을 이루고 있는 세부 인 요소들 즉 음고, 리듬, 선율, 음색 다이

내믹, 화성규칙에 따른 화음의 연속 등이 청취자의 뇌에서 어떻게 처리되는지를

엿볼 수 있다면 음악을 만들어내는 작곡자와 음악을 달하는 역할을 하는 연주

자들에게 “실제로 만들어지고 연주되는 음악은 청취자들의 머리 속에서 이 게

처리된다”는 일종의 피드백을 수 있는 것이다.

불과 4, 5년 의 과거에는 뇌 상기법 기술상 시간 분해력이 좋지 않다는

과 기계 자체 내의 소음이 크다는 것 등으로 인해 충분하고 온 한 음악

자극을 실험하기에는 부족했으나, 더욱 더 가속화되는 기술의 발달로 인해 이러

138

한 단 이 빠르게 보완되고 있다. 한 최근 시간 분해력이 뛰어난 ERP

등의 기생리학 기록과 fMRI와 PET와 같은 공간 분해력이 뛰어난 뇌

상기법을 한 연구에서 함께 사용하는 경우가 늘고 있는 추세이며 이를 통해

상호보완 인 연구 데이터를 빠르게 구축해 나가고 있다.

이러한 뇌 연구를 통한 음악 지각․인지 연구가 발 할수록 더욱 더 다양하고

고차원 인 음악 자극이 사용될 것이며, 그것에 한 올바른 선택 능력과 해석

능력이 필요할진데, 이런 시 이야말로 음악을 공하는 음악학자들의 극 인

참여가 요구되는 때인 것 같다. 음악 지각․인지에 한 실제 메커니즘의 데이터

베이스가 구축되기 시작한 지 앞으로의 견실한 발 양상이 기 된다.


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146

<Abstract>

Neurophysiology and Brain-imaging study of Music

-music & language, music & emotion-

Ji Young Lee

Recently, the rapid development of Cognitive Neuroscience has strongly

affected neighboring studies and this tendency naturally has researchers

studying musical processing of human enter on a new phase. That is,

how musical information is processed in the brain of people can be

investigated directly and objectively through brain-imaging techniques.

In this article, studies of music perception and cognition through

neurophysiological recordings(ERP, MEG) and brain-imaging techniques

(PET, fMRI) will be discussed in two mainstream categories, <Music

and Language> and <Music and Emotion>. This process can enable us

to understand how studies of music perception and cognition using ERP,

MEG, PET and fMRI has been accomplished so far and to present

desirable direction.

Keywords: music perception and cognition, neurophysiology, brain-

imaging technique, ERP, MEG, PET, fMRI, language, emotion

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뇌 연구방법론을 통해_살펴본_음악_처리과정_연구