Neural correlates of the judgmental capacity for the appropriateness of facial affect

Abstract

[한글]

일상적인 사회생활에서 “이 표정이 상황에 적절합니까?”라는 질문에 우리는 끊임없이 답해야 한다. 이를 위해서는 자신 또는 타인의 정신 상태를 이해할 수 있어야 한다. 저자는 이와 같이 마음의 이론 작업의 결과를 준거로 하는 특수한 종류의 사회적 판단의 신경 기전을 알아보기 위해 본 연구를 시행하였다. 특히, 보다 중요한 사회적 정보는 비언어적, 감정적 통로를 통해 전달되기 때문에, 마음의 이론의 신경기전에 대한 이전의 연구와는 달리 시각적이고 감정을 유발하는 자료를 이용하여 연구를 시행하였다.

총 14명 (남자 7, 여자 7)의 오른손잡이 정상인을 대상으로 하여, 표정적절성판단과제 (활성 과제) 및 성별일치여부판단과제 (대조 과제)를 수행하게 하면서 스캔닝을 실시하였다. 모든 기능적 뇌영상은 3.0 Tesla 자기공명영상 시스템을 이용하여 얻었다. 모든 기능적 뇌영상은 statistical parametric mapping (SPM 99) software를 이용하여, 재정렬 (realignment), 정규화 (normalization, 10mm Gaussian kernel size) 등의 과정을 거친 후, random effect model에 따라 one-sample t-test로 집단 분석하였고, p<0.005(비수정)인 voxel들이 25개 이상 뭉쳐 있는 경우에만 의미 있는 것으로 보았다.

대조 과제에 비해 표정적절성판단과제의 시행시, 양측의 내측 전두엽, 좌측 측두극, 좌측 하전두이랑, 좌측 시상, 좌측 상측두고랑 및 하두정소엽 등으로 이루어진 신경 네트워크의 활성화가 관찰되었다. 이 부위들은 마음의 이론과제 처리의 신경 기전과 관련된 것으로 알려진 부위로, 사회적 단서의 포착, 자신 또는 타인의 정신상태에 대한 표상의 창출 및 비교 등에 중요한 역할을 한다. 본 연구의 결과는 정서적 상황에서 표정의 적절성 여부를 판단하는 데에는 마음의 이론과 관련된 뇌부위가 중요한 역할을 함을 시사한다. 또한, 다양한 종류의 마음의 이론 과제 수행시, 정보가 제공되는 지각적 양식이나, 감정적 현저함의 유무와는 상관없이 공통된 신경회로가 관여함을 시사한다.

[영문]Questions regarding the appropriateness of facial expression to particular situations arise ubiquitously in everyday social interactions. To detemine facial affect appropriateness, we should understand the mental state of others and ourselves. In this study, we identified the brain mechanism mediating special types of social evaluative judgments of facial affect in which the internal reference is related to theory of mind (ToM) processing. Many previous ToM studies have used non-emotional stimuli, but because valuable social information is conveyed through non-verbal emotional channels, this investigation used emotionally salient visual materials to tap ToM.

Fourteen healthy, right-handed subjects volunteered for our study. Each subject performed judgmental task for the appropriateness of facial affects (experimental task) and gender matching tasks (control task) during scanning. Functional images of the whole brain were acquired using a 3.0 Tesla MRI system (4 mm contiguous slices; TE, 35 ms; TR, 3000 ms; matrix size, 64 x 64; FOV, 22 x 22 cm). The functional images were realigned to the first images by SPM99 and normalized to the standard space of Talairach and Tournoux and smoothed with 10 mm Gaussian kernel. Statistical analyses used in the present study were performed according to the random effects model and contrast images for a given category of stimulus were subjected to a ‘one-sample t-test’ to test for significant activation during the task. The threshold was set at p < 0.005(uncorrected) and cluster size > 25.

We identified activation of a brain network which includes both medial frontal cortex, left temporal pole, left inferior frontal gyrus, left thalamus, left superior temporal sulcus and inferior parietal lobule during the judgmental task for evaluating the appropriateness of facial affect as opposed to gender matching task. These regions have been known to involve in theory of mind task and are responsible for the detection of social cue, creating representation of mental or emotional state of both self and others, and comparing between them, etc. The results of the present study suggest that the brain system involved in ToM plays a key role in judging the appropriateness of facial affect in an emotionally laden situation. In addition, our result supports that common neural substrates are involved in performing diverse kinds of ToM task irrespective of perceptual modalities and the emotional salience of test materials.