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by 브렉트로 Feb 27. 2017

자유 의지 논쟁을 貪(탐)한다.

브렉트로 엔지니어의 문헌 탐구 - 1. 패트릭하거드와 벤자민 리벳

이 글은 Patrick Haggard and Benjamin Libet의 Conscious Intention and Brain Activity(Journal of Consciousness Studies, 8, No.11, 2001, pp. 47-63) 문헌을 인용하여 이야기합니다.

Abstract : The problem of free will lies at the heart of modern scientific studies of consciousness. An influential series of experiments by Libet has suggested that conscious intentions arise as a result of brain activity. This contrasts with traditional concepts of free will, in which the mind controls the body. A more recent study by Haggard and Eimer has further examined the relation between intention and brain precesses, concluding that conscious awareness of intention is linked to the choice or selection of a specific action, and not to the earliest initiation of action processes. The exchange of views in this paper further explores the relation between conscious intention and brain activity.

논문의 초록을 번역하며 읽어 보았습니다. 잘못된 부분이나 깊게 이해하지 못한 문장이라면 언제든지 말씀해주시면 배우고 정정하도록 하겠습니다.

자유의지 문제는 인식(혹은 의식)에 관한 근대 과학 연구에 중심에 놓여있다. 리벳의 영향력 있는 연구들은 의식적인 생각이 뇌활동의 결과라고 주장한다. (즉, 뇌활동이 일어나고 의식을 자각한다 순서를 주장한다) 이 주장은 생각이 몸을 지배한다는 전통적인 자유의지 개념과 대조된다. Haggard와 Eimer의 최근 연구들은 인식과 뇌의 처리과정 사이의 관계를 더 설명하고 있다. 그것은 생각을 의식적으로 인지하는 것은 행동 과정의 가장 초기 단계가 아니라 특정 행동을 고르는 것 또는 선택에 관련이 있다고 결론을 내린다. 이 연구의 관점은 의식적인 생각과 뇌의 활동 사이의 연관성을 더 탐구하는 것이다.

<출처 : 영화 Matrix 1999 >

빨간 약 먹을래? 아니면 파란 약 먹을래? 너가 선택해

선택에 기로에 놓인 순간, 우리는 우리가 하고 싶은 것을 선택할 것이다. 그것이 우리가 살아가면서 느끼는 자유의지. 사람은 자유의지를 가지고 있는 삶을 살고 있다고 알고 있다. 그리고 내가 하고 싶은 것들을 내 의지로 선택해서 살아가고 있다고 믿는다. 하지만 그렇지 않다면? 사실 의지는 우리 몸의 생체 활동에서 의해 나오는 것이라면? 그렇다면 우리의 삶은 나의 '의식'이 선택하는 것이 아니라 나의 '몸'이 선택하는 것이 될 것이다. 그렇다면 자유의지는 허구라고 이야기 할 수 있을 것이다.

과학보다는 신앙이 더 우세 했던 시대에 자유의지가 허구다! 라고 이야기 하는 것은 아마 큰 죄이지 않았을까 싶다. 하지만 기술이 발전하면서 자유의지에 대해 과학을 접목하여 분석하려는 시도가 있었다. 미국의 신경생리학자 벤자민 리벳(Benjamin Libet)은 1980년대에 뇌의 활동을 기록하고 분석하여 자유의지가 사실은 허구일 지 모른다는 주장을 하였다. 그 근거가 되는 것이 뇌파로 기록한 준비전위(Readiness potential, RP)이다. 준비전위는 보통 움직이기 1초 혹은 그 이상 전에 출현하게 되는데 문제는 우리가 움직이고자 한 의도를 실험에서 보고한 시간이 준비전위 출현보다 이후에 일어났다는 것이다. 즉, 준비전위가 먼저 출현하고 우리가 움직이고 느낀 시간을 보고했던 것이다. 만약 우리가 움직이고자 선택하고 그 이후에 뇌에서 준비전위가 출현한다면 전통적인 자유의지의 개념대로 우리 인간은 마음으로 육체를 컨트롤 하는 것인데 실제 연구해본 결과는 이와 반대였다는 것이다.

이 글에서 공부하는 논문은 패트릭 해거드(Patrick Haggard) 와 리벳(Benjamin Libet)이 쓴 논문이다. 패트릭 해거드는 리벳의 실험을 재현하고 리벳의 결과를 뒷받침하는 몇몇 연구 결과들을 보여준다. 이후 글에서 다루게 될 패트릭 하거드의 논문에서 자세히 살펴보자.

해거드는 리벳의 결과에서 가장 중요한 열쇠는 준비전위가 출현한 시간과 의식을 판단한 시간 사이의 간격이라 이야기한다. 리벳의 준비전위 결과는 3가지 타입으로 나뉜다. RP1, RP2, RP3의 형태인데 RP1은 움직이기 전 1초 전에서 출현하는 타입이고 RP2는 500밀리초 정도 전에서 출현하는 타입 RP3은 200밀리초 전까지 출현하지 않다가 갑자기 나타나는 경우이다. 타입을 구분할 수 있었던 것은 피험자의 실험 성격이 달랐기 때문인데 RP1 같은 경우는 미리 사전에 움직이고자 계획 하는 경우였고 RP2는 사전 계획 없이 자유롭게 움직이라는 지령을 받았을 경우이다.

<준비전위, 움직이고자 한 의지와 준비전위의 시작점 간격, 의지(W)의 평균 시간과 움직이기 시작한 평균 시간 데이터> (리벳 연구 결과)

이 그림에서 Onset 과 Will의 시간적 우위는 상당히 중요하다. 자유의지의 개념이 허구이냐 아니냐는 이 시간적 우위의 설명으로 충분히 근거할 수 있기 때문이다. 시간 우선순위에 관해 이야기하기 전에 알아봐야 할 것이 있다. 해거드는 리벳의 실험을 재현하고 새로운 표지자인 측면준비전위(The lateralized readiness potential, LRP)의 중요성을 이야기한다. 측면준비전위는 머리에서 대칭으로 이루어진 두 운동 영역에서 얻어낸 뇌파 신호의 차를 수학적인 계산으로 얻을 수 있다. LRP는 피험자가 오른손 혹은 왼손을 반드시 행동해야 하는 선택 과정에서 특히 심리학적으로 중요성을 갖는다고 이야기한다. 만약 뇌파 기록을 이용해 LRP를 얻어내는 과정에서 LRP가 출현했다면 피험자는 어느 쪽을 움직일지 선택이 끝난 상태인 것이다. 해거드는 RP1, RP2에 상관없이 평균 W가 비슷하게 보고된 것에 반해 LRP의 경우 W의 시간에 따라 예측적인 방식으로 변화하는 것을 관찰했다.

<인용 : 논문 Table 1 (Patrick Haggard and Benjamin Libet)>

그러나 W의 시간을 구분하여 빠르게 보고 된 것과 그것보다 늦게 보고 된 것들로 구분하여 RP와 LRP를 계산해 보면 LRP와 W의 관계는 공변하는 관계로 설명할 수 있다고 이야기한다. 즉, RP는 W와 인과관계가 없지만 LRP는 W와 인과관계가 있다는 것이다.

그림에서 보는 준비전위의 시작점과 W 사이의 간격은 자유의지의 개념이 어쩌면 허구일지 모른다는 주장을 뒷받침하는 근거가 된다. 하지만 여기서 생각해봐야 할 문제는 W를 어디까지 신뢰할 수 있느냐 이다. 해거드는 사람의 W 판단을 신뢰할 수 있는가? 에 대해 이야기 한다. P-centre 현상(Morton et al, 1976)과 선입효과(Prior entry effect)를 예로 들며 인간이 추정한 값은 500 밀리초 정도의 오차를 만들어 내는 단점이 있다고 이야기한다. P-centre현상은 자극을 보고할 때, 자극(실험에서는 음성 자극을 썼다)을 인지하는 시간과 실제 신체에서 작용이 일어나는 시간 사이에서의 중간값에 많이 끌리는 현상이라 이야기한다. 그렇다는 것은 만약 실제로 뇌에서 의지가 발생하는 시점(real W)이 실험에서 보고한 W 수치보다 전이라고 하고, W가 500밀리초 정도 지연될 수 있다면 W와 준비전위의 시간적 우위가 뒤바뀔 수 있다고 한다.

해거드는 또한 뇌파를 기록할 때 움직이는 시점에 고정하는 것이 아니라 W 판단에 고정하면 특정 신경 사건이 나타날 있다고 하고 W의 시간과 가장 가깝게 발생하는 활동을 Wn이라 부르도록 하면, 만약 Wn이 RP와 LRP 시작점 모두에서 발견되고 시간에 따라 예측 가능하게 변한다면(공변한다면) 뇌의 활동이 마음을 지배하는 인과관계에 대해서 강력한 증거로 뒷받침 될것이라 이야기 했다. 매우 흥미로운 연구가 있따. Fride et al, 1991이 진행한 연구인데, 난치병 간질 수술 절차로 환자에게 대뇌 피질에 표면 전극을 부착하였고 위치는 frontal cortex(전두피질) 였다. 자극 위치는 브로드만 6번 영역인데, 주어진 자극은 환자가 몸의 특정 부분을 움직이고 싶어하거나 그런 의지를 느끼게 하였다. 약한 자극은 움직이고자 하는 생각을 느끼게끔 하였고, 강한 자극은 실제 몸을 움직이도록 하였다. 이 연구는 인식 시간에 대한 것은 아니지만 그럼에도 리벳과 해거드의 피험자들이 스스로 해야 했던 것을 수동적으로 경험하게 한 것은 정말 재미있는 연구가 아닐 수 없다.

해거드와 리벳의 논문에서 가장 중요한 점으로 두 가지를 이야기 하고 있는 것 같아 1. RP-W-LRP의 관계 2. W는 신뢰성이 있는가? 에 대해 위에 작게나마 정리하고 이야기하였다. 해거드는 미래 신경과학은 자유의지를 다루어야 한다고 결론에서 이야기 한다. 과학이 발전하면서, 또 뇌에 과학적인 기술들이 적용되면서 예전에 알아왔던 상식 혹은 관념, 개념 들에 대해 분석이 이루어지고 있다. 언젠가 자유의지가 정말 존재하는지, 아니면 허구인지 분석기술이 좋아져 밝혀진다면 그 때 사람들은 어떤 생각들을 하며 그 결과들을 받아들일지 정말 궁금하다.

Reference

Patrick Haggard and Benjamin Libet, Conscious Intention and Brain Activity, Journal of Consciousness Studies, 8, No. 11, 2001, pp.47-63.

Fried, I., Katz, A., Mccarthy, G., Sass, K.j., Williamson, P., Spencer, S.S. and Spencer, D.D. (1991), 'Functional-organization of human supplementary motor cortex studied by electrical-stimulation', Journal of Neuroscience, 11, pp. 3656-66.