[논문 리뷰] Insula Interoception, Active Inference and Feeling Representation

Alan S. R. Fermin, Karl Friston외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 12. 23.

Psychosomatic Disorders and Their Treatments인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 고립된 계층적 모듈형 적응성 내생감지 제어(Insula Hierarchical Modular Adaptive Interoception Control, IMAC) 모델을 제안하며, 고립을 계층적 모듈 구조로 간주하여 깊은 뇌 구조에서 온 내생감지 신호를 전전두엽 및 스타일레이트 영역과 통합함으로써 맥락 기반 적응 행동을 지원하는 것으로 기술한다. 또한 이러한 통합된 표현 방식—'메타셉션'(metaceptions)으로 명명됨—이 활동적 추론 원리에 기반한 반복적 추론을 통해 의식적인 내생감지 감정을 유도한다고 제안한다.

ABSTRACT

The body sends interoceptive visceral information through deep brain structures to the cerebral cortex. The insula cortex, organized in hierarchical modules, is the major cortical region receiving interoceptive afferents and contains visceral topographic maps. Yet, the biological significance of the insula's modular architecture in relation to deep brain regions remains unsolved. In this opinion, we propose the Insula Hierarchical Modular Adaptive Interoception Control (IMAC) model to suggest that insula modules (granular, dysgranular and agranular subregions), forming networks with prefrontal (supplementary motor area, dorsolateral and ventromedial cortices) and striatum (posterior, dorsomedial and ventromedial) subregions, are specialized for higher-order interoceptive representations, recruited in a context-dependent manner to support habitual, model-based and exploratory adaptive behavior. We then discuss how insula interoceptive representations, or metaceptions, could give rise to conscious interoceptive feelings built up from low-order visceral representations and associated basic emotions located in deep interoceptive brain structures.

연구 동기 및 목표

• 고립의 모듈형 구조가 내생감지 자극을 처리하는 데 기여하는 기능적 역할을 설명하는 것.
• 깊은 뇌 내생감지 경로와 관련된 고립 하위영역의 미해결된 생물학적 의의를 다루는 것.
• 내생감지를 활동적 추론 프레임워크와 통합하여 의식적 감정의 기원을 설명하는 것.
• 저수준의 내장 신호가 의식적인 정서 경험으로 전환되는 신경인지 메커니즘을 제안하는 것.

제안 방법

• 고립 하위영역(granular, dysgranular, agranular)을 전전두엽 및 스타일레이트 하위영역과 연결하는 계층적이고 모듈형 프레임워크로 IMAC 모델을 제안한다.
• 활동적 추론 원리를 적용하여 고립 모듈이 내생감지 상태의 예측 표현을 어떻게 생성하는지 모델링한다.
• 내장에서 유도된 피드백 신호에 대한 반복적 추론을 통해 형성되는 고차원 표현인 '메타셉션' 개념을 도입한다.
• 신경해부학적 및 기능적 연결성 데이터를 사용하여 고립 네트워크를 특정 행동 방식(습관적, 모델 기반, 탐색적)과 연결한다.
• 활동적 추론 하에서 고립 피질의 계층적 추론이 내생감지 감정을 부산물로 내는 방식을 프레임워크화한다.
• 이론적 신경과학과 예측 코딩을 기반으로 내부 신체 상태 모델이 의식적인 정서 경험을 어떻게 생성하는지 설명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고립 하위영역(granular, dysgranular, agranular)이 고차원 내생감지 표현에 어떻게 기여하는가?
• RQ2 적응 행동 중 전전두엽 및 스타일레이트 하위영역이 고립 내생감지 처리를 조절하는 데 수행하는 역할은 무엇인가?
• RQ3 계층적 내생감지 표현이 의식적인 내생감지 감정을 어떻게 유도하는가?
• RQ4 활동적 추론은 내장에서 온 피드백 신호로부터 주관적인 감정 상태를 어떻게 구성하는가?
• RQ5 내생감지 제어 맥락에서 고립의 모듈형 구조의 생물학적 의의는 무엇인가?

주요 결과

• 고립의 granular, dysgranular, 그리고 agranular 하위영역은 전전두엽 및 스타일레이트 영역과 함께 맥락 기반 적응 행동을 지원하는 전문화된 네트워크를 형성한다.
• 고립 내생감지 표현—'메타셉션'으로 명명됨—은 내장에서 온 피드백 신호에 대한 반복적 추론을 통해 유도되는 고차원 표현으로 제안된다.
• 의식적인 내생감지 감정은 깊은 뇌 구조의 저수준 내장 피드백 신호와 기본 정서 상태의 계층적 통합에서 기인한다.
• IMAC 모델은 고립의 모듈형 조직과 특정 행동 방식(습관적, 모델 기반, 탐색적) 간의 이론적 프레임워크를 제공한다.
• 고립 내 활동적 추론 메커니즘은 신체 상태의 예측 코딩을 통해 주관적인 감정 상태를 구성할 수 있다.
• 이 모델은 고립이 내생감지 예측과 행동 선택을 통합하는 중심 허브로 기능하며, 예측 처리 원리에 기반한다.