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Altered action-related modulation of visual size perception in schizophrenia: Associations with avolition and exploratory effects of supramarginal gyrus stimulation

이 연구는 조현병 환자들이 건강한 대조군에 비해 시각적 크기 지각에 대한 행동 관련 변조가 변화되어 있음을 보여주며, 이러한 결함은 의욕 저하와 상관관계가 있고 예비적으로 좌측 상설회(supramarginal gyrus)의 기능과 연관되어 있다.

원저자: Jian Xu, Jixue Bao, Yi Zhang, Shen Zhang, Jin Chen, Xiaoxuan Liu, Xiaojian Jia

게시일 2026-10-22

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CC BY 4.0

원저자: Jian Xu, Jixue Bao, Yi Zhang, Shen Zhang, Jin Chen, Xiaoxuan Liu, Xiaojian Jia

원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

인간의 뇌는 단순히 카메라처럼 세상을 기록하는 것이 아니라, 우리가 보고 있는 것과 어떻게 움직이고 행동해야 하는지에 대한 지식을 결합하여 현실에 대한 경험을 능동적으로 구성합니다. 이러한 시각과 행동의 지속적이고 보이지 않는 통합을 '어포던스(affordance, 행동 유도성)'라고 합니다. 당신이 컵을 볼 때, 당신은 단지 원통형 모양만을 보는 것이 아니라, 그것을 잡고, 들어 올리고, 마실 수 있는 무언가로 즉각 인식합니다. 이러한 물체의 물리적 특성과 그것을 사용하는 능력 사이의 연결은 당신이 주변 세계를 지각하는 방식을 형성합니다. 대부분의 사람들에게 이 과정은 자동적이고 매끄럽게 일어나며, 물체가 얼마나 크거나 작게 보이는지와 같은 기본적인 판단에까지 영향을 미칩니다. 그러나 복잡한 정신 건강 질환인 조현병 환자들에게는 지각과 행동 사이의 연결이 손상될 수 있습니다. 이러한 단절은 왜 일부 개인들이 목표 지향적 행동에 어려움을 겪거나 의욕 저하(avolition)라고 알려진 증상인 동기 결여를 느끼는지 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. "이 물체가 무엇인가"라는 개념과 "내가 이것으로 무엇을 할 수 있는가"라는 개념을 뇌가 어떻게 결합하는지를 이해하는 것은, 이러한 증상들의 메커니즘과 기능이 저하되었을 수 있는 신경 회로를 들여다보는 창이 됩니다.

심천 강녕 병원(Shenzhen Kangning Hospital)과 다른 기관의 연구팀은 조현병 환자들에게서 이러한 특정한 종류의 행동 기반 지각이 변화되어 있는지 테스트하기 위해 연구를 시작했습니다. 그들은 에빙하우스 착시(Ebbinghaus illusion)라고 불리는 고전적인 시각적 트릭에 주목했는데, 이는 큰 원들에 둘러싸인 중앙의 원은 작은 원들에 둘려싸인 원보다 더 작게 보이는 현상입니다. 연구진은 주변 물체의 정체성이 중앙 원의 크기를 어떻게 변화시킬 수 있는지, 특히 그 물체들이 특정 행동을 위한 도구로서 인식되는지에 따라 달라지는지 확인하고자 했습니다. 그들은 두 종류의 도구를 사용했습니다: 탁구 라켓과 나무 망치입니다. 라켓은 망치가 못과 짝을 이루듯 자연스럽게 공과 짝을 이룬다는 논리입니다. 만약 뇌가 이러한 관계를 자동으로 처리한다면, 공 옆에 라켓이 있는 것을 보는 것은 망치 옆에 있는 것을 볼 때와는 다른 지각적 반응을 유발할 것입니다. 이를 테스트하기 위해, 연구진은 27명의 조현병 환자와 27명의 건강한 자원봉사자에게 네 개의 라켓 또는 네 개의 망치로 둘러싸인 중앙의 탁구공을 보여주었습니다. 도구의 손잡이가 왼쪽 또는 오른쪽을 향하게 하여, 손잡이의 방향이 크기 지각에 영향을 미치는지 확인하는 또 다른 층위의 복잡성을 더했습니다.

결과는 두 집단 사이의 명확한 차이를 드러냈습니다. 건강한 자원봉사자들의 경우, 뇌가 행동 관계를 사용하여 지각을 자동으로 조정했습니다. 중앙의 공이 라켓으로 둘러싸여 있을 때, 건강한 참가자들은 공이 망치로 둘러싸여 있을 때보다 공을 더 작게 지각했습니다. 이는 그들의 뇌가 라켓-공 쌍을 강력한 행동 단위로 인식하여, 공의 인지된 크기를 미묘하게 줄였다는 것을 시사합니다. 반면, 조현병 환자들은 이러한 효과를 보이지 않았습니다. 그들의 공 크기에 대한 지각은 주변이 라켓이든 망치든 상관없이 동일하게 유지되었습니다. 이는 짝을 이룬 물체의 행동 정보가 시각적 처리 과정에 자동으로 통합되는 과정이 조현병에서 손상되어 있음을 나타냅니다. 또한 연구는 환자의 의욕 저하(avolition), 즉 동기 결여의 심각도가 이 결함과 직접적으로 연관되어 있음을 발견했습니다. 의욕 저하 측정 점수가 높은 환자일수록 라켓과 망치에 따른 공의 크기 지각 차이가 더 약하게 나타났습니다. 동기 결여가 심각할수록, 그들의 뇌는 시각적 경험을 변화시키기 위해 행동 관계를 덜 사용하는 것처럼 보였습니다.

이러한 발견의 생물학적 메커니즘을 탐구하기 위해, 연구진은 16명의 건강한 참가자를 대상으로 경두개 자기 자극술(TMS)이라는 기술을 사용하여 별도의 실험을 수행했습니다. 이 방법은 자기 펄스를 사용하여 특정 뇌 부위의 활동을 일시적이고 안전하게 방해합니다. 연구진은 도구 사용 및 물체 간의 관계를 이해하는 데 관여하는 것으로 알려진 두정엽의 영역인 좌측 상수각(left supramarginal gyrus)을 표적으로 삼았습니다. 이 부위를 자극했을 때, 건강한 참가자들은 라켓에 둘러싸인 공과 망치에 둘러싸인 공 사이의 크기 차이를 지각하는 능력을 상실했습니다. 그 효과는 사라졌으며, 그들의 지각은 조현병 환자들과 매우 유사해졌습니다. 이는 좌측 상각이 이러한 행동 관련 관계를 처리하는 데 인과적인 역할을 한다는 것을 시사합니다. 이 영역이 정상적으로 작동하지 않으면, 뇌는 짝을 이룬 도구의 맥락을 사용하여 시각적 크기를 자동으로 조정할 수 없습니다.

이러한 결과는 조현병 환자들이 겪는 동기 부여 유지나 목표 지향적 행동 참여의 어려움이, 물체를 행동에 연결하는 뇌의 근본적인 붕괴에 뿌리를 두고 있을 수 있음을 시사합니다. 이는 단순히 의지의 문제나 일반적인 흥미의 결여가 아닙니다. 오히려 뇌가 세상을 볼 때 "이 물체가 무엇을 위한 것인가"라는 개념을 자동으로 생성하는 데 실패하는 것일 수 있습니다. 만약 뇌가 도구와 그 용도를 매끄럽게 통합하지 못한다면, 환경은 덜 매력적이거나 실행 가능성이 낮은 것으로 느껴질 수 있으며, 이는 잠재적으로 조현병에서 나타나는 철회와 무기력증에 기여할 수 있습니다. 비록 이 연구가 이 특정 뇌 부위를 고치는 것이 의욕 저하를 치료한다는 것을 입증하는 것은 아니지만, 좌측 상각과 그 연결망이라는 구체적인 신경 경로를 미래 치료의 표적으로 제시하고 있습니다. 크기에 대한 지각과 행동에 대한 지각이 깊게 얽혀 있다는 것을 이해함으로써, 연구자들은 세상을 보는 것과 그 안에서 어떻게 행동할지 아는 것 사이의 자연스러운 흐름을 회복시키는 데 도움이 되는 개입 방안을 설계하기 시작할 수 있습니다.

기술적 요약: 조현병에서 시각적 크기 지각의 변형된 행동 관련 조절

문제 제기
조현병은 지각 정보와 행동 관련 정보의 통합 장애를 특징으로 하며, 이는 목표 지향적 행동의 이상과 음성 증상의 기초가 될 수 있습니다. "어포던스(affordance, 사물의 속성에 의해 규정되는 행동 가능성)"가 시각적 처리에 자동적으로 영향을 미친다는 것은 알려져 있으나, 행동 관련 사물 정보의 추출과 그에 따른 시각적 크기 지각에 미치는 영향이 조현병에서 어떻게 변화하는지는 여전히 불분명합니다. 구체적으로, 본 연구는 두 가지 뚜렷한 형태의 어포던스인 쌍을 이룬 객체 간의 행동 관계(객체 간의 기능적 관계, 예: 탁구채와 공)와 파지성(graspability) 관련 처리(단일 객체의 기하학적 방향)가 환자와 건강한 대조군에서 시각적 크기 지각을 어떻게 차별적으로 조절하는지 조사합니다. 나아가, 이러한 지각적 조절의 개인차와 의욕 저하(avolition)(핵심적인 음성 증상) 사이의 상관관계를 조사하고, 이 과정에서 **좌측 상수방 과립(left supramarginal gyrus, SMG)**의 인과적 역할을 탐구합니다.

연구 방법론
본 연구는 행동 실험과 탐색적 경두개 자기 자극(TMS) 연구를 포함하는 다중 구성 설계를 채택하였습니다:

행동 실험 (조현병 환자군 vs. 대조군):
- 참가자: 안정적인 항정신병 약물 치료를 받고 있는 조현병 환자 27명 및 연령과 교육 수준이 매칭된 건강한 대조군 27명.
- 과제: 에빙하우스(Ebbinghaus) 크기 매칭 과제. 중앙의 탁구공(표적)이 네 개의 유도체(inducers)에 의해 둘러싸여 있음.
- 조작 변인: 도구의 정체성(Table-tennis paddle vs. wooden hammer)과 손잡이 방향(우향 vs. 좌향)을 교차하는 2 × 2 피험자 내 설계(within-subjects design).
  - Paddle-Hammer 대비: 쌍을 이룬 객체 간 행동 관계의 지표로 조작됨 (탁구채는 공을 치는 것을 암시하지만, 망치는 그렇지 않음).
  - 손잡이 방향: 파지성 관련 처리의 지표로 조작됨.
- 측정: 지각된 크기는 물리적 표적 크기에 대한 매칭 비교 원의 백분율 편차로 측정됨.
- 임상 상관관계: 의욕 저하의 심각도는 SANS의 의욕 저하/무감동 하위 척도를 사용하여 평가됨.
탐색적 TMS 실험 (건강한 대조군):
- 참가자: 건강한 참가자 16명.
- 설계: 동일한 지각 과제 수행 중 좌측 SMG 또는 정수리(vertex)(대조 부위)에 온라인 반복 경두개 자기 자극(rTMS)을 가하는 피험자 내 교차 설계(within-subject crossover design).
- 자극: 자극 제시 시점에 맞춰 시작되는 10 Hz, _5-pulse trains (400 ms) 방식이며, fMRI 좌표(MNI: −45, −36, 39)를 기반으로 한 신경 항법(neuronavigation)을 통해 유도됨.

주요 결과

쌍을 이룬 객체 조절에 대한 집단 간 차이:
- 유의미한 집단 × 도구 상호작용이 발견됨 ( $F(1,52) = 14.21, p < .001$ ).
- 건강한 대조군: 표적이 탁구채로 둘러싸였을 때 망치에 비해 지각된 크기가 유의하게 감소함(음의 paddle–hammer 대비), 이는 기능적 관계가 지각을 조절함을 나타냄.
- 조현병 환자군: 이러한 paddle–hammer 차이를 보이지 않았음; 즉, 쌍을 이룬 객체의 행동 관계에 의한 크기 지각 조절이 결여되었거나 유의하게 약화됨.
- 파지성 (방향성): 두 집단 모두 손잡이 방향(우향 vs. 좌향)에 대한 유의미한 주효과를 보였으며, 유의미한 집단 × 방향성 상호작용은 나타나지 않았음. 이는 파지성 관련 처리가 환자들에게서도 비교적 온전하게 유지됨을 시사함.
임상 상관관계:
- 환자군에서 paddle–hammer 지각 대비의 크기는 의욕 저하 점수와 양의 상관관계를 보임 ( $r = .445, p = .020$ ).
- 높은 의욕 저하 심각도는 "덜 부정적인"(즉, 더 약하거나 없는) paddle–hammer 대비와 연관되었으며, 이는 관계적 행동 처리의 결함이 의욕 저하의 심각도에 따라 변화함을 나타냄.
TMS 결과:
- 유의미한 TMS × 도구 유형 상호작용이 관찰됨 ( $F(1,15) = 5.30, p = .036$ ).
- 좌측 SMG를 자극했을 때는 paddle–hammer 차이가 사라졌으나, 정수리(vertex)를 자극했을 때는 그러한 차이가 나타나지 않았음.
- 손잡이 방향 효과에 대해서는 유의미한 TMS 관련 조절이 발견되지 않았음.

주요 기여

어포던스 유형의 해리: 본 연구는 조현병에서 쌍을 이룬 객체 어포던스(관계적/기능적)와 파지성 어포اف던스(기하학적) 사이의 해리를 입증함. 단일 객체의 파지 단서를 처리하는 능력은 보존되어 있는 반면, 관계적 행동 정보(여러 객체가 어떻게 함께 작동하는가)를 통합하는 능력은 특이적으로 손상됨.
음성 증상과의 연결: 본 연구는 관계적 행동 처리에 대한 특정 결함이 모든 환자에게서 균일하게 나타나는 것이 아니라, 의욕 저하의 심각도와 유의미하게 연관되어 있음을 보여줌으로써, 행동-지각 통합 실패와 음성 증상을 연결하는 구체적인 메커니즘을 제시함.
SMG의 인과적 역할: 탐색적 TMS를 통해, 건강한 개인의 경우 좌측 SMG가 일반적인 파지성 처리와 구별되는, 쌍을 이룬 객체 행동 관계에 의한 시각적 크기 조절에 결정적이라는 예비적 인과 증거를 제공함.

의의 및 주장
본 논문은 행동 관련 객체 정보의 통합 변화가 조현병, 특히 의욕 저하와 관련된 음성 증상의 관련 메커니즘일 수 있다고 가정합니다. 연구 결과는 행동-지각 결합의 일반적인 실패가 아니라, 여러 객체를 기능적 목표에 연결하는 데 필요한 고차원적인 관계적 행동 표상에 특화된 결함임을 시사합니다.

저자들은 자신들의 TMS 결과가 정규 표본에서의 예비적 인과 증거를 제공하는 것이며, 조현병 환자의 SMG 기능 장애와 의욕 저하 사이의 직접적인 인과 관계를 확립했다고 주장하지 않음을 명시적으로 밝힙니다. 또한, 의욕 저하와 지각 결함 사이의 연관성은 상관관계적임을 강조합니다. 본 연구의 의의는 관계적 어포던스 처리를 표적으로 하는 향후 행동 훈련이나 신경 조절 전략에 정보를 제공할 수 있는 구체적인 인지-지각적 마커(relational affordance processing)를 식별했다는 데 있습니다. 연구는 좌측 SMG와 그 네트워크가 이러한 특정한 행동-지각 통합의 변화를 설명하는 타당한 신경학적 기질일 수 있다고 결론짓습니다.

기술적 요약: 조현병에서 시각적 크기 지각의 변형된 행동 관련 조절

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