시각-운동 움직임을 하는 동안의 가상 신체의 소유감에 대한 fMRI 및 행동반응 연구

Abstract

신체 소유감 이라는 감각은 인간의 정신을 이루는 근본적인 요소이지만, 실험적인 연구를 통해서 신체 소유감이 이루어지는 과정을 정확히 밝혀내지는 못하고 있다. 본 연구는 자발적인 운동에서 agency를 조절하는 것이 신체 소유감에 어떠한 영향을 미치는지 fMRI 및 행동 반응 연구를 통해 알아보았다. 실험 과제는 피험자의 손을 직접 움직여서 피험자의 손의 움직임과 연동된 아바타의 손을 목표 각까지 이동시키는 것이다. 피험자의 운동 및 시각 감각을 조절 하기 위하여 가상환경을 이용하여 agency 요소를 제어하여 4가지 실험컨디션 (Synch 1, Synch 0.5, Synch 2, Asynch)으로 구성하였다. 설문조사를 통해 컨디션을 수행하는 동안 신체 소유감과 agency에 대한 주관적 느낌을 알아보았고, 변화된 agency에 따른 운동감각의 변화를 알아보기 위해 visual feedback을 차단 하여 proprioceptive shift를 통해 알아보았다. 그리고 fMRI 촬영을 통해 각 컨디션 별로 visual feedback이 제공 되었을 때, 차단 되었을 때의 뇌 활성화 영역을 알아보았다. 행동반응 결과로 각 컨디션 별로 신체 소유감, agency, proprioceptive shift는 유의한 차이를 보이고 있었고, synch 1, 0.5, 2 컨디션이 asynch 컨디션보다 더욱 신체 소유감과 agency를 느꼈다고 보고를 하였다. 또한 synch 0.5, 2 컨디션에서는 proprioceptive shift가 발생하였다. fMRI 결과로는 visual feedback이 제공되었을 때는 영역들로는 left caudate nucleus, left thalamus, 같은 영역들이 컨디션 별로 차이가 있었고, visual feedback이 차단되었을 때는, right precentral gyrus, left middle frontal gyrus 같은 영역들이 컨디션 별로 차이가 있었다. Left caudate nucleus, left thalamus는 여러 부위에서 오는 수많은 다양한 입력을 받아 이를 적절하게 처리한 후 그 상황에 가장 알 맞는 운동 프로그램을 선택한 것으로 보인다. Left middle frontal gyrus는 forward model과 자기수용감각을 비교하여 신체의 상태를 추측하는 역할을 하는 것으로 보인다.; The sense of one’s own body as part of the self is a fundamental aspect of selfawareness. The recent distinction between sense of agency and sense of bodyownership has attracted considerable empirical and theoretical interest. In this study, we compared the strength of virtual hand illusion induced by agency controlled movement, to investigate the contributions of visual-motor stimulation and ownership to body using fMRI and behavioral study. In the task, participants moved the virtual hand corresponded to participants’ real hand toward randomized target. The experiment tasks consisted of four agency controlled conditions (Synch 1, Synch 0.5, Synch 2, Asynch) to modulate participants’ visual - motor sense. Three kinds of measurement were obtained in this study. One is self-report questionnaire of virtual hand ownership and agency, another is a change of hand movement sensation without visual feedback (proprioceptive shift), and the other is brain activity each condition. According to the behavioral study results, there were significant differences between each condition. In synchronous conditions (Synch 1, Synch 0.5, Synch 2) more felt body ownership and agency than asynchronous condition (Asynch). And proprioceptive shift found in Synch 0.5, 2 conditions. In the fMRI study results, left caudate nucleus and left thalamus were significant differences between each condition with visual feedback. Right precentral gyrus and left middle frontal gyrus were significant differences between each condition without visual feedback. Left caudate nucleus and left thalamus integrated various sensory inputs and optimized action selected. Left middle frontal gyrus compare body forward model with proprioception, then estimate body image.