[논문 리뷰] Somatosensory and motor contributions to emotion representation

Marianne C. Reddan, Luke J. Chang외 2명|arXiv (Cornell University)|2024. 11. 13.

Action Observation and SynchronizationPsychology인용 수 3

한 줄 요약

이 fMRI 연구는 감정 경험의 기초가 신체 감각 및 운동 표현에 뿌리를 두고 있는지 여부를 조사하기 위해 21명의 참가자가 감정을 자극하는 이미지를 보여주면서 뇌 활동과 신체 감각 지ap을 측정하였다. 대표적 유사성 분석(RSA)을 통해 주된 신체 감각 및 운동 피질, 편도체, 전두엽 피질, 내측 전두엽 피질을 포함한 분산된 뇌 네트워크가 신체 감각의 공간적 및 감정적 기하학을 인코딩하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 순수히 인지적 또는 시각적 설명보다 몸에 기반한 감정 이론을 지지한다.

ABSTRACT

Emotion is often described as something people 'feel' in their bodies. Embodied emotion theorists propose that this connection is not purely linguistic; perceiving an emotion may require somatosensory and motor re-experiencing. However, it remains unclear whether self-reports of emotion-related bodily sensations (i.e., 'lump in my throat') are related to neural simulations of bodily action and sensation or whether they can be explained by cognitive appraisals or the visual features of socioemotional signals. To investigate this, participants (N = 21) were shown arousing emotional images that varied in valence, complexity, and content while undergoing fMRI scans. Participants then rated the images on a set of emotion appraisal scales and indicated where, on a body map, they experienced sensation in response to the image. To derive normative models of responses on these scales, a separate larger online sample online (N = 56 - 128) also rated these images. Representational similarity analysis (RSA) was used to compare the emotional content in the body maps with appraisals and visual features. A pairwise distance matrix between the body maps generated for each stimulus was then used in a whole brain voxel-wise searchlight analysis to identify brain regions which reflect the representational geometry of embodied emotion. This analysis revealed a network including bilateral primary somatosensory and motor cortices, precuneus, insula, and medial prefrontal cortex. The results of this study suggest that the relationship between emotion and the body is not purely conceptual: It is supported by sensorimotor cortical activations.

연구 동기 및 목표

• 자신이 보고한 감정 동안의 신체 감각이 인지적 평가나 시각적 특징이 아닌, 감각운동 과정의 뇌 시뮬레이션과 관련이 있는지 테스트하기 위해.
• 감정 자극에 대한 반응으로 나타나는 신체 감각의 공간 분포가 뇌 내에서 신경적 표현을 반영하는지 확인하기 위해.
• 고도의 인지적 또는 감각적 요인과 독립적으로 감각운동 피질 활동이 감정 표현에 기여하는 바를 분리하여 파악하기 위해.
• 대규모 온라인 샘플(N = 56–128)을 활용해 감정 평가 및 신체 감각의 정규 모델을 수립하여 fMRI 분 析에 활용하기 위해.
• 감정 관련 신체 감각 지도의 구조와 일치하는 표현 기하학을 보이는 뇌 영역을 특정하기 위해.

제안 방법

• 참가자들이 감정을 자극하는 이미지를 보여주며 fMRI를 시행함.
• 참가자들은 각 이미지에 대해 감정 평가 척도를 평가하고, 감각을 느끼는 신체 부위를 표시한 신체 지도를 기입함.
• 별도의 온라인 샘플(N = 56–128)이 평가 척도 및 신체 지도에 대한 정규 평가를 제공하여 반응을 표준화함.
• 대표적 유사성 분석(RSA)을 통해 신체 지도의 유사성 구조를 시각적 특징 및 평가 척도의 유사성 구조와 비교함.
• 전뇌 볼륨 단위의 서치라이트 분석을 통해 신체 지도의 표현 기하학을 반영하는 뇌 영역을 특정함.
• 신체 지도의 쌍별 거리 행렬을 RSA에서 신경 표현 모델로 사용하여 fMRI 활동 패tern과의 일치 여부를 테스트함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 감정 동안 보고된 자각적 신체 감각이 감각운동 피질의 뇌 표현과 부합하는가?
• RQ2 감정 동안의 신체 감각 공간 패턴이 시각적 또는 인지적 평가 이외의 뇌 내에서 고유하게 표현되는가?
• RQ3 어느 뇌 영역이 감정 관련 신체 감각 지도의 구조와 일치하는 표현 기하학을 보이는가?
• RQ4 감정적 신체 감각은 자극의 시각적 특징이나 인지적 평가로 어느 정도 설명될 수 있는가?
• RQ5 감정에서 신체 감각의 공간적 및 감정적 구조를 인코딩하는 분산된 신경 네트워크가 존재하는가?

주요 결과

• 양측의 주요 신체 감각 및 운동 피질, 편도체, 전두엽 피질, 내측 전두엽 피질을 포함한 분산된 뇌 네트워크가 감정적 감각의 신체 지도 구조와 일치하는 표현 기하학을 보였음.
• 감정 동안의 신체 감각 신경 표현은 이미지의 시각적 특징이나 인지적 평가 척도로는 설명되지 않았음.
• 서치라이트 분석을 통해 신체 지도 패턴과 감각운동 및 parieta 영역의 fMRI 활동 간에 유의미한 표현 유사성이 확인됨.
• 온라인 샘플(N = 56–128)에서 확보한 연구의 정규 모델이 감정 평가 및 신체 감각 평가에 대한 신뢰할 수 있는 기준을 제공함.
• 감각운동 피질 영역이 신체 상태를 통해 감정을 표현하는 데 관여한다는 점을 입증함으로써 몸에 기반한 감정 이론을 지지함.
• 감정이 순수한 개념적 사고가 아니라, 신체 감각과 행동의 뇌 시뮬레이션에 뿌리를 두고 있음을 시사함.