신경 과학과 분노

의예과 977134 서정원

우리는 항상 여러 가지의 자극 속에서 살아가고 있다. 이 자극이라는 것은 시각,청각,미각,후각등으로 대표될수 있으며 이 자극으로 인해 우리는 어떤 특정 생각,사고,정서를 가지게 된다. 이런 생각들은 그 사람의 행동이나 언어로 표현되어질수 있으며, 사람들은 이런 행동과 말을 통해 그 사람의 생각등을 추론하며 살아가는 것이다. 그러나 우리가 일반적으로 말하는 정서는 그 사람 자신만의 것으로 심리학에서는 이 "정서"를

1. 감정과 사고로 복합된 주관적 경험

2. 생리적 변화를 포함.

3. 일반적으로 외현적으로 표현되는 태도나 안면 운동을 포함.

이라고 정의하고 있다. 이런 정서에는 사랑,황홀감,만족,온정등의 긍정적인 정서가 있는 반면 슬픔,분노,공포,역겨움 등 부정적인 정서도 있다. 여기서 말하려는 분노는 이런 부정적인 정서로 인간 원초적인 본능이라고도 할수 있겠다.

결국 분노는 이런 정서의 한 단면으로 일반적으로 이런 정서는 자율 신경계가 관여하는 것으로 알려져 있다. 자율 신경은 대개 우리가 직접 인지하지 못하는 생체 기능, 즉 심장,내분비선등을 지배하는 운동 감각 신경으로 크게 교감/부교감 신경으로 나누어 진다. 일반적으로 교감 신경은 "fighting and flight action"으로 대변되는 것으로 강한 정서 반응시 활발히 기능을 한다.(심장 박동 증가.동공 확장,소화기능 억제,침샘 억제...) 이에 반해 부교감 신경은 "resting action"으로 쉽게 휴식을 취할 때 나타나는 일반적인 기능을 담당한다.(심장박동 감소,심장 수축력 감소,소화기능 자극...) 따라서 우리는 나도 모르게 어떤 자극을 받으면 어느새 심장이 빨라지고,손에 땀이 나고,침이 마르는 것을 한참 후에야 느낄수 있는데 이는 결국 이런 자극이 우리의 인지 없이 자율 신경계를 자극하여 반응을 나타낸 것이라고 생각할수 있다. 이런 미세한 반응을 이용한 것이 바로 거짓말 탐지기라고 하는 polygraph이다. 그러나 이런 정서 반응은 동일한 자극에서도 그 반응이 사람에 따라 현저하게 달라질수 있기 때문에 그 한계가 있다. 결국 분명히 정서 반응에는 자율 신경계가 작용하고 있다는 것을 알수 있다. 대개 분노는 쉽게 화가 났다고 하는 반응과 유사하므로 어렴풋이 교감 신경계가 자극이 되고 부교감 신경이 억제되는 것으로 추론할수 있다.

심리학적으로 이런 정서는 그 해석 방식과 자율 신경계와의 관계에 따라 여러 가지 모델이 제시되고 있다.

1. James - Lange 이론

: 정서를 엄격한 생리적 용어로 분석하고자 하는 이론으로 정서적 경험을 제한된 생리적

반응에 국한시킨 특징이 있다. 이 이론에서는 정서를 두려움,분노,행복,역겨움,놀람,슬픔

의 여섯가지로 국한시키고 이러한 정서들이 자율 신경계에서 다르게 표현된다고 주장한

다. 즉 우리가 정서라고 부르는 것은 자율 신경계를 각성시키는 상태에 대한 신체의 생

리적 반응을 우리가 감지한 결과라는 것이다. ( 예 : 산속에서 사나운 곰을 만났을 때

그러한 사태가 심한 심장 박동을 일으킬 것이고 이러한 심장 박동을 그 사람이 감지했

을 때 그 사람은 정서적인 두려움을 느끼게 된다. 즉 arousal and action이 emotion을

유발)

2. Cannon - Bard 이론

: 정서와 자율 신경계의 변화가 서로 독립적으로 동시에 일어난다는 이론으로 sensory

information이 자율신경계와 대뇌 피질에 activity를 유발하여 사람으로 하여금 자율 신

경계로부터 정보를 받지 못하더라도 정서를 느끼게 한다는 이론이다.

처음 Cannon은 다음과 같은 이유로 James - Lange 이론을 비판하였다.

⸁ 이 이론이 맞는다면 정서가 발생하기 위해서는 교감 신경계에 이상이 있어서는 안

된다는 것. : 척수 손상시 약간의 정서적 감소는 있었으나 완전히 사라지지 않았다.

⸂ 자율 신경계의 반응이 너무 느리다는 것

⸃ 동일한 말초 신경 변화가 다양한 정서적인 혹은 비정상적인 상태에서 발생하기 때

문에 어떻게 생리적 변화를 가지고 정서를 규정할수 있는가 하는점

⸄ 정서 경험을 유발하는 생리적 변화를 인위적으로 일으켰을 때 정서반응을 유발할수

없었다는 것

이런 문제점을 기본으로 Cannon은 독립적인 이론을 제시하였다. 결국 이 이론에서는

자율 신경계는 정서와 연관되어 있는 말초적 생리적 각성을 일으키고, 대뇌 피질은 주

관적인 정서를 가지게 된다는 것이다. 그러나 이 이론은 이후 다른 연구자들의 정서

경험에 있어 시상의 필수성에 대한 주장이 틀렸다는 것이 밝혀졌다.

1937년 Papez는 정서 경험의 중요한 부위로 limbic system이 중요하다는 증거를 제시

하였다.또 다른 연구자들은 정서가 시상하부에 의해 통제되어진다는 것을 밝혔다.

1934년 Bard는 하등 동물의 대뇌 피질을 제거하였을때 조그만 자극에도 대단히 성난

행동을 보이는 것을 관찰하여 이를 "sham rage"라고 명명하였다. 이는 이렇게 생긴 분

노가 짧은 시간 지속되고 의식적 통제를 받지 않는 것같이 보였기 때문이다. 이런 연

구 결과들은 대뇌피질의 한가지 정상적인 기능이 정서적 표현을 억제할수도 있다는 것

을 시사한다. 사실 정서라는 것은 대뇌 피질의 의해 처리되는 생리적이면서 인지적인

결과들이 복잡하게 혼합된 것이다. 따라서 최근의 연구 경향은 생리적 반응뿐 아니라

인지적 과정들도 중요한 구성 요소로 간주되고 있다.

3. 인지적-생리적 각성 이론

: 1962년 Stanley Schachter와 Jerome Singer는 특별한 생리적 반응이 거기에 상응하는

특별한 정서를 생성한다는 견해에 상반되는 정서 이론을 제안하였다. 그들은 정서

이론의 이중 요소 이론을 주장하면서 정서간 부분적으로는 상황과 그 상황에 대한 개

인의 평가에 의해서 결정된다고 보았다. 즉 정서가 경험되기 위해서는 두가지 필수적

인 요소가 있다고 제안하고 하나는 일반적인 자율신경계의 각성이고, 다른 하나는 각

성이 일어나게 된 이유에 대한 인지적 해석이라고 하였다.

지금까지 분노가 포함되어 있는 정서의 일반적인 이론과 성격을 심리학적으로 설명하였다. 그러나 현재에는 이런 심리학적인 연구의 한계에 의해 보다 직접적인 신경 생리,해부학적으로 연구가 집중적으로 이루어지고 있다. 현재까지 알려진 바로는 "분노"라는 정서에 관견된 신경학적 구조는 limbic system(특히 amygdaloid complex,시상하부(hypothalamus)

complex,hippocampus,limbic cortex),대뇌피질(crerbral cortex)등이 대표적이며 관여하는 물질로

serotonin이 있다고 알려져 있다. 즉 우리의 여러 감각 신경 자극이 중추신경계 및 자율 신

경계로 이동하여 lower brain level에서 주로 상호 작용을 하여 정서 반응을 일으킨다고 할수 있다.

< limbic system과 분노>

: 정서 반응은 시상 하부와 amygdala,several other cortical and subcortical structure로 구성된 limbic system에 의존한다.

1. 지금까지의 실험적 결과

⸁ Bard

: 고양이의 entire cerebral cortex 제거시 과장된 공격성을 보임을 발견하고 이를 "sham

rage"라 명명. 이런 sham rage는 대부분의 시상과 시상하부의 앞일부가 제거되었을 때

쉽게 나타난다. 그러나 만일 시상하부가 광범위하게 손상받으면 어떠한 자극에서도

full-blown attack을 일으키지 못함을 알아냈다. 즉 시상하부와 그 근처의 구조가 rage

표현에 중요하고 대뇌 피질은 이를 억제하는 역할을 하는 것을 의미.

⸂ Delgado

: 고양이의 ant. and med. hypothalamus 자극시 공격적 행동을 보임.

⸃ Flynn,Edwards

: 시상하부와 amygdala를 전기 자극하였을 때 attack이 나타남.

⸄ Papez

: 시상하부와 여러 다른 subcortical structure가 정서에 관련된 circuit를 구성한다고 제안.

그는 limbic system의 세포가 미각,후각,고통에 반응하고 이 모두가 강한 정서 반응을

유발한다는 사실에 기초하였다. 이 3가지의 sensory modalities는 slow onset,slow offset,

vagueness about location이라는 공통적인 특징을 가지고 있다. 이런 성격은 정서도

마찬가지라는 것에 기초한것이다.

⸅ MacLean

: Papez's circuit에 Limbic system이라는 이름을 붙였다.

limbic system이나 temporal lobe에 epileptic focus나 다른 이상을 가지고 있는 사람을

관찰하면, 소수에서 공격적인 행동을 보임을 관찰할수 있다.

2. 시상하부(hypothalamus)와 분노

: 시상하부는 우리 몸의 기능중 심혈관 계통과 체온,수분,장관운동,내분비계를 조절하고 있 는 기관으로 일부는 brain-stem으로,또 다른 일부는 higher area인 간뇌와 대뇌(ant.

thalamus,limbic cortex)등으로 신경로를 보내는 2-way communicating pathway을 가지고 있

다. 이런 시상하부도 일부는 정서 반응에 관계하는 것이 다음과 같은 실험을 통해 알수

있다.

⸁ 시상 하부 자극시의 효과

⸴ lat. hypothalamus 자극시 : rage,thirst,fighting 유발

⸵ ventromed. hypothalamus 자극시 : lat.의 반대

⸂ 시상 하부 손상시의 효과

⸴ lat.의 bilateral lesion : passivity

⸵ ventromed. bilateral lesion : hyperactivity

즉 시상하부의 외측 부분은 분노을 일으키고 배내측은 이에 대한 억제 효과를 가지는 것

을 알수 있다.

⸃ rage와 punishment center과의 관계

: lat. hypothalamus와 periventricular zone에 punishment center가 존재한다. 고양이의 이

region에 자극 장치를 하고 그 장치를 고양이 스스로 touch할수 있게 해 놓으면 1-2번

touch 후 더 이상 이 행동을 반복하지 않는데 이는 이 region을 자극하였을 때 처벌받

는것과 같은 느낌을 받았기 때문이며 이로 인해 더 이상 이를 반복하려 하지 않는다.

이는 reward center의 상반 개념이다. 이런 center를 자극하면 고양이는 ⸴ defende

posture ⸵ claw extend ⸶ 꼬리 들고 ⸷ hissing ⸸ spit ⸹ grawl 등의 분노 반응을 보

인다. 심지어 아주 미약한 자극에도 즉각적인 사나운 공격 반응을 보이기도 한다.

3. Hippocampus와 분노

: hippocampus는 temporal cortex에 존재하고 있는 elongted,medial portion으로 amygdaloid

nuclei에서 시작하여 parahippocampal gyrus의 border를 따라 위치하고 있는 구조물이다.

이 구조물은 여러 감각을 받아 뇌의 다양한 구조로 distribution하는 역할을 하고 있는데

특히 hippocamapl formation과 그 principal projection인 fornix는 피질로부터 시상하부로

project하는 main pathway이다. 따라서 hippocampus를 자극하였을때에는 rage, excessivity

등을 유도하게 된다.

결국 "central emotive process of cortical origin"이 hippocampal formation에 의해 형성되

고 이것이 mammillary body,thalamus의 ant. nuclei,cingulate gyrus로 transmitt하는 것이다.

이때 cingulate gyrus는 정서에 관련된 impulse의 receptive cortical region으로 여겨진다.

4. limbic cortex와 분노

: 이 구조물은 subcortical limbic structure를 둘러싼 대뇌피질의 ring을 말하는 것으로 일반

적으로 transitional zone의 역할(행동조절)을 하는 것으로 알려져 있다.

⸴ ant. temporal cortex 제거시 amygdala가 손상되어 Kluver-Bucy syndrome이 나타나고

두려움이 사라지게 된다.

⸵ ant. cingurate gyri와 subcallosal gyri 손상시 시상하부와 septum의 rage center가

prefrontal inhibitory influence에서 벗어나게 되어 분노가 나타난다.

5. Amygdala와 분노

1) 해부 및 일반적인 기능

: 측두엽의 내측,앞쪽의 피질 아래에 존재하는 nuclei의 complex로 시상하부와 limbic

system과 bidirectional connection을 가지고 있다.

후각 기능과 피질로부터의 정보를 여러 부위로 전달해주는 "window"기능을 한다.

2) 자극시 나타나는 일반적인 반응

: 일반적으로 동맥압,맥박,장운동성,배변,배뇨,동공,내분비계에 작용.

⸪ 자극시 가장 흔한 반응으로 "arrest reaction"을 들수 있다. 이는 모든 자발적인 진행과

정 중인 활동이 , aroused attention에 의해 멈추어지는 것을 말하며 이는 defense

reaction의 initial phase에 해당한다. 이런 반응은 자극의 강도에 의해 결정되어지며

이런 rage가 나타날때는 piloerection,hissing,grawling등을 동반하게 된다.

⸫ stria terminalis , ventral amygdalofugal fiber의 전기 자극이 defense reaction을 유발

⸬ amygdala 자극시 fear를 유발하고 bilateral lesion시 동물은 유순해지고 rage를 보이지

않는다.

⸭ 인체에서 amygdaloid complex의 bilateral lesion은 공격적인 행동의 감소를 보이고,

amygdaloid complex의 stereotaxic lesion은 emotional excitability를 감소시킨다.

3) 동물 실험

: 일반적으로 amygdala를 전기 자극하면 다른 개체에게 vigorous attack을 가하게 된다.

이와 반대로 amygdala의 손상은 유순함을 유발시킨다.또한 amygdala에 epileptic focus

를 가진 동물은 공격적인 행동성이 증가되어 있다.

4) 인체 실험

: 측두엽의 irritation은 다른 종과 같이 violent behavior를 보인다. 물론 과도한 공격성이 항

상 brain의 비정상소견과 관련된 것은 아니다. 그러나 관련된 경우도 때때로 존재하게 되

므로 적당한 내과적 치료로써 이런 공격성을 감소시킬수 있다. 외과적 치료

(psychosurgery)로써도 똑같은 효과를 얻을수 있다.

5) 결론

: amygdala는 autonomic and visceral function의 integrator 역할을 하며 정서와 global

fashion의 행동에 영향주는 complex cognitive function에도 관여한다. 사실 이런 기능은

대뇌 피질과 모든 sensory modalities에 관련되어 있다. 일부에서는 amygdala가 시상하부

뇌간과 함께 인지 작용에 관여사는 대뇌피질사이의 interface를 나타낸다고 제안되어지 기도 한다.

일반적으로 말하기를 감각기와 시상하부와 아직 확실히 밝혀지지 않은 신경계 구조에

서 나온 impulse가 감정의 심리학적 표현과 goal-directed behavior를 나타내는 기전을

유발한다고 한다. 결국 대뇌 피질과 amygdala의 상호연결은 정서적 표현과 mechanical

behavoir의 correlation에 필수적이라고 할수 있다.

<serotonin synapse 와 분노>

1. serotonin이란?

: 뇌간의 median raphe에서 origin한 nuclei에서 분비되는 neurotransmitter로 뇌의 많은

부분과 spinal cord area(특히 시상하부)로 project하고 있다. 대표적인 작용으로 pain

pathway를 억제하고 mood를 조절하고 수면을 유발한다. 또한 공격적인 행동에 있어

transmitter로 작용하기 때문에 serotonin의 분비 감소가 공격적인 행동의 증가와 연관되

어 있다는 것을 의미한다.

2. 동물 실험

: Varicelli의 실험을 통해 이를 알수 있다.

- 4주 정도 한 genetic strain의 male mice를 isolation시켰을 때 이 쥐는 다른 쥐를 공

격하는 반응을 보인다. 만일 isolation이 공격적인 행동을 유발했다면 이는 또한 뇌

에서 serotonin turnover를 유발하게 된다. 즉 뇌가 정상적인 serotonin의 양을 가지고

있다 해도 이를 분비하고 새로운 serotonin을 합성하는데 실패함을 의미한다.

이런 실험 사실과 부합하게 serotonin release를 억제하는 약제는 공격적인 행동을 증가

시키는 것으로 나타났다. (PCPA,testosterone,amphetamine,benzodiazepine,cannabinols)

또한 serotonin의 양이 적은 음식도 공격성을 유발시킨다.

3. 인체 적용

⸪ amphetamine : serotonin level을 낮추고 공격성을 유발

⸫ Gilles de la Tourette's syndrome : low serotonin level과 공격성이 특징

⸬ corn섭취 많은 지방의 살인율이 높다.(diet가 영향)

- corn이 serotonin 합성을 억제하므로 공격성 증가

⸭ violent behavior history환자가 low serotonin turnover를 가지는 경향이 있다.

<결론>

우리가 분노를 느낄때면,그 때 당시는 잘 느끼지 못하지만 꼭 어떤 원인이 존재한다. 대개

이런 원인은 인체의 감각기를 통해 우리가 인지하게 된다. 이후 인체내에서의 생리적,인지

적 기전은 아직 명확하게 밝혀져 있지는 않지만 지금까지의 여러 연구를 통해 limbic

system과 대뇌 피질이 그 주기전을 차지하는 것으로 알려져 있다. 이 기전 또한 하나의

주 흐름으로 설명할수 있는 것이 아니라 brain내의 여러 부위의 상호 작용(활성,억제,조절)

을 통해 외부(행동,언어,자율신경계)로 표출되는 것이라 할수 있다. 물론 이때는 자율 신경

계가 주 기능을 하여 인체외부의 여러현상(심박수,호흡수,침샘,장관운동,배변)을 나타낸다.

동물도 이와 마찬가지이다. 동물에게서의 분노란 대개 자기방어의 표현으로 많이 나타난다.

즉 자기 영역을 침범당하였거나 가족이 위협 당할 때 나타나는 반응이라고 설멸할수 있는

데 이 또한 후각,미각등의 감각기를 통하여 이를 알게 된다. 그 이후의 반응은 인간과 유사

할것으로 예상된다.

결국 분노란 여러 감각기를 통해 인지한 어떠한 자극에 의해 나타나는 부정적인 정서 반

응으로 공격적인 행동을 유발하게 된다. 이때 중추신경계에서는 시상하부를 주축으로 하

는 limbic system이 주작용을 하며 신체 반응은 자율신경계에 의해 많은 부분이 지배된다고

할수 있다.