Early heightened processing and later attenuation of social information in autism

당신의 뇌를 분주한 뉴스 편집실이라고 상상해 보세요. 크고 흥미로운 뉴스(사회적 신호나 얼굴 같은 것)가 터지면, 뉴스 편집실은 보통 풀가동 상태가 됩니다. 오랫동안 과학자들은 자폐 아동의 경우 이 뉴스 편집실이 그저... 잠들어 있는 상태라고 생각했습니다. 그들은 사회적 뉴스가 아예 포착되지 않는 것이며, 이로 인해 자폐 아동이 얼굴이나 사회적 신호에 관심이 없는 것이라고 믿었습니다.

하지만 저장대학교(Zhejiang University) 연구진이 이끄는 이 새로운 연구는 그 시나리오를 뒤집습니다. 그들은 뉴스 편집실이 잠들어 있는 것이 아니라, 사실 비명을 지르고 있다는 것을 발견했습니다. 이야기는 즉시 포착되지만, 아주 짧은 찰나에 누군가가 '음소거' 버튼을 눌러버리는 것입니다.

다음은 다섯 가지의 빠른 실험으로 나누어 설명한 연구 결과의 이야기입니다.

"방해 요소" 게임

연구진은 자폐 아동과 전형적 발달(TD) 아동을 대상으로 게임을 설정했습니다. 아이들에게 화면에 세 가지 아이템(버섯 또는 얼굴)을 보여주었습니다. 아이들은 (중요한 부분인) 아이템의 색상을 기억하고, 버섯이 향하는 방향이나 얼굴의 정체성 같은 나머지 "방해 요소"는 무시해야 했습니다.

그 후, 연구진은 아이들을 테스트했습니다. 때때로 색상이 변했는데(아이들이 포착해야 하는 부분), 절반의 시행에서는 아이들에게 무시하라고 지시받았던 '방해 요소'도 함께 변했습니다. 만약 뇌가 그 방해 요소를 자동으로 "파일에 저장"했다면, 방해 요소가 변할 때 아이들의 반응 속도가 느려졌을 것입니다. 마치 조용한 방에서 갑자기 들리는 소음처럼 말이죠.

첫 번째 단서 (긴 기다림):
아이들이 이미지를 1,000밀리초(1초) 동안 기억하게 했을 때, 결과는 기묘했습니다.

• 전형적인 아이들: 얼굴의 정체성이 변할 때 반응 속도가 눈에 띄게 느려졌습니다. 그들의 뇌가 얼굴을 자동으로 처리했다는 뜻입니다.
• 자폐 아동: 반응 속도가 느려지지 않았습니다. 마치 얼굴을 전혀 알아차리지 못한 것처럼 보였습니다.

이는 "자폐 아동은 사회적 정보를 처리하지 못한다"라는 기존의 생각을 확인해 주는 듯 보였습니다. 하지만 연구진은 여기에 함정이 있을 것이라고 의심했습니다.

두 번째 단서 (스피드 런):
연구진은 똑같은 게임을 다시 진행했지만, 이번에는 이미지가 단 250밀리초(0.25초) 동안만 나타나게 했습니다.

• 결과: 갑자기 자폐 아동들도 얼굴이 변할 때 전형적인 아이들만큼이나 반응 속도가 느려졌습니다!
• 핵심: 자폐인의 뇌는 얼굴을 처리했습니다. 다만 그 과정이 너무 빨라서, "긴 기다림"(1,000ms)이 끝날 때쯤에는 그 효과가 사라져 버린 것입니다. 그들이 얼굴을 놓친 것이 아니라, 얼굴의 영향력이 시간이 지나며 지워진 것이었습니다.

동공 테스트: 몸의 경보 벨

연구진은 아이들의 몸 내부에서 어떤 일이 일어나고 있는지 확인하기 위해 눈을 관찰했습니다. 뇌가 흥분하거나 스트레스를 받으면 동공이 커진다는 사실을 알고 있기 때문입니다.

• 발견 사항: 자폐 아동들이 얼굴을 보았을 때, 그들의 동공은 즉각적으로 커졌으며, 불과 40밀리초 만에 전형적인 아이들보다 더 크게 확장되었습니다.
• 비유: 이는 마치 화재 경보기가 즉시 울리는 것과 같습니다. 뇌가 "사회적 자극 감지! 비상 상황!"이라고 외치는 것입니다.
• 반전: 이러한 현상은 비사회적인 형태(이상한 위상학적 덩어리 등)를 볼 때는 나타나지 않았습니다. 알람은 오직 '얼굴'에 대해서만 울렸습니다. 이는 자폐 아동이 단순히 모든 것에 민가한 것이 아니라, 구체적으로 '사회적 요소'가 이 "과잉 각성"을 유발한다는 것을 증명합니다.

시선 추적의 미스터리: "시선 돌리기"

알람이 울리고 있다면, 왜 자폐 아동들은 1초 후에 반응 속도가 느려지는 것을 멈췄을까요? 그들이 그냥 눈을 돌려버린 걸까요?

연구진은 아이들이 정확히 어디를 보고 있는지 추적했습니다.

• 0~500ms: 두 집단 모두 눈 부분을 거의 비슷하게 바라보았습니다.
• 500~1,000ms: 자폐 아동들은 눈을 보는 빈도가 줄어들기 시작했습니다.
• 결론: 그들은 처음에 얼굴을 무시한 것이 아닙니다. 얼굴을 똑바로 바라보았고, 그 "알람"이 울리는 것을 느꼈으며, 그 후에 능동적으로 시선을 돌린 것입니다. 이는 초기 실패가 아니라 지연된 반응이었습니다.

"스트레스 테스트": 음소거 버튼 깨뜨리기

연구진은 뇌가 사회적 정보를 능동적으로 "볼륨을 줄이고" 있는 것인지, 아니면 그냥 자연스럽게 사라지는 것인지 알고 싶었습니다.

연구진은 얼굴이 중립적이지 않고 매우 감정적인(화남, 기쁨, 공포 등) 상태인 새로운 테스트를 실시했습니다. 감정적인 얼굴은 무시하기 어렵습니다. 마치 멈추지 않는 사이렌 소리와 같습니다.

• 결과: 얼굴이 감정적일 때, 자폐 아로들은 긴 1,000ms의 기다림 후에도 다시 반응 속도가 느려졌습니다.
• 의미: "음소거 버튼"(조절 과정)이 감정적인 얼굴의 강렬함에 의해 압도당한 것입니다. 이는 뇌가 사회적 정보를 조절하려고 능동적으로 노력하고 있었지만, 감정적 강도가 그 방어벽을 뚫고 들어왔음을 시사합니다.

뇌의 "세타(Theta)" 신호

마지막으로, 연구진은 아이들에게 EEG(뇌파) 장치를 연결하여 뇌에서 어떤 전기적 활동이 일어나는지 확인했습니다.

• 신호: 얼굴을 본 후 약 300밀리초가 지났을 때, 자폐 아동들은 측두-후두 부위(시각과 얼굴을 담당하는 뇌의 뒷부분 왼쪽 영역)에서 세타파(특정 뇌파 주파수)의 급증을 보였습니다.
• 의미: 이것은 뇌의 "인지 제어" 스위치가 켜지는 모습처럼 보입니다. 이는 국소적인 신호로, 뇌가 전체를 차단하는 것이 아니라 해당 사회적 이미지를 억제하기 위해 특정 부위를 타겟팅하고 있음을 의미합니다.

종합적인 결론

그래서 실제로 무슨 일이 일어나고 있는 걸까요?

이 논문은 자폐 아동이 "저각성"(반응이 저하됨) 상태라거나 사회적 요소에 관심이 없다는 생각에 반론을 제기합니다. 대신, 다음과 같은 역동적인 2단계 과정을 제시합니다.

1. 1단계 (스파이크): 사회적 정보가 뇌에 도달하면 즉각적이고 강렬한 생리적 스파이크(과잉 각성)를 일으킵니다. 동공이 확장되고 뇌가 활성화됩니다.
2. 2단계 (조절): 이 스파이크가 매우 강렬하기 때문에, 뇌는 빠르게 조절 과정을 가동하여 "볼륨을 낮춥니다." 뇌는 상태를 안정시키기 위해 사회적 표상을 능동적으로 억제합니다.

1초가 지날 때쯤이면, "볼륨"이 너무 낮아져서 행동상으로는 사회적 정보가 전혀 없었던 것처럼 보이게 됩니다. 하지만 그 정보는 아주 짧은 순간 동안, 크고 명확하게 존재했습니다.

연구진은 이것이 고장 난 시스템이 아니라, 높은 수준의 사회적 입력을 끊임없이 관리하고 있는 '다른 방식의 시스템'이라고 제안합니다. 연구진은 이 방식이 타이밍에 대해서는 설명해주지만, 뇌의 정확히 어느 깊은 곳에서 이런 일이 일어나는지는 아직 증명할 수 없다(두피 센서를 사용했으므로 심부 뇌 스캔과는 다름)는 점을 언급했습니다. 또한, 이번 연구가 주로 남성 아동을 대상으로 했기에, 이것이 여성에게도 동일하게 나타나는지는 알 수 없다고 밝혔습니다. 하지만 현재로서는, 이 뇌가 사회적인 것을 처음에 너무 많이 느끼고, 그 후에 그것을 진정시키기 위해 열심히 노력한다는 증거를 가리키고 있습니다.