뇌 연구방법론을 통해_살펴본_음악_처리과정_연구

계간 낭만음악 제18권 제3호(통권71호) 2006년 여름호 69
▶ 논문
뇌 연구방법론을 통해 살펴본 음악 처리과정 연구
-음악과 언어, 음악과 정서를 중심으로-
이 지 영
<요 약>
최근 뇌 연구를 통한 인지신경과학의 급격한 발달은 인접 학문에도 상당한 영향
을 미치고 있다. 이러한 추세는 자연히 인간의 청취과정을 연구하는 학자들에게
도 새로운 국면을 가져다주었다. 음악을 지각․인지하는 인간의 음악 처리과정
을 뇌 연구방법론을 통해 두뇌의 신경정보 처리수준에서 직접적으로 그 기제를
살펴볼 수 있게 된 것이다.
본 논문에서는 ERP, MEG, PET, fMRI 등의 전기생리학적 기록과 뇌 영상기
법을 통한 음악 처리과정 연구들을 현재 이 연구 분야의 가장 큰 줄기를 이루고
있는 <음악과 언어>, <음악과 정서>의 두 범주에서 살펴봄으로써, 뇌 연구방법
론을 통한 음악지각․인지 연구의 현 상황을 짚어보고, 앞으로의 방향을 제시하
고자 한다.
주제어: 음악지각인지, 전기생리학, 뇌영상기법, ERP, MEG, PET, fMRI, 언
어, 정서

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들어가면서
음악의 지각, 인지 과정을 연구하는 방법에는 여러 가지가 있다. 음악의 어떠한
측면을 실험하느냐에 따라 연구방법이 달라지겠지만, 지금까지 대부분의 연구는
청취자에게 음악적 자극을 주고 그것에 대한 행동 데이터를 얻는 방법을 사용해
왔다. 즉, 청취자가 어떻게 음악적 자극을 처리하는지에 대해 그들의 주관적인
피드백에 의존할 수밖에 없었던 것이다.
20세기 후반, 인지과학의 대두에 힘입어 인간의 청취 과정도 보다 객관적인
수준에서 연구되기 시작하였다. 인지과학(Cognitive Science)은 인간의 마음과
두뇌를 정보처리 시스템으로서 이해하려는 시도로서 등장했으며, 그러한 정보처
리 패러다임에 개념적, 이론적 바탕을 제공하는 종합적 과학이다(이정모 외,
1999). 또한 1980년대 후반에 이르러 인지과학과 신경과학이 연결된 ‘인지신경
과학’(Cognitive Neuroscience)이 새로운 독자적 연구 분야로서 형성됨으로써
인간의 정보 처리과정을 뇌의 시스템 수준 중심으로 접근하는 시도들이 성공하
였다. 이러한 시도들에 결정적인 영향을 준 것은 사건관련전위(ERP) 기법, 뇌
영상화 기법 등의 발전으로, 이전에는 대개 불가능하게 여겨졌던 뇌의 영역 및
시간적 측면의 데이터들을 얻을 수 있게 된 것이다. 특히 뇌 영상화 기법은 뇌의
여러 기능 영역들에서 특정 인지 기능을 수행할 때에 관여하여 활성화되는 신경
적 활동 수준을 측정할 수 있게 하였다. 즉, 특정 영역 세포나 영역들의 조합으로
이루어지는 신경체계가 어떠한 심적, 인지적 정보처리를 하는지, 또 어떻게 하는
지가 파악 가능하게 된 것이다.
이러한 뇌 연구의 급격한 발전은 자연히 인접학문에도 영향을 미치게 되어,
인간의 청취과정을 이해하려는, 특히 인간이 어떻게 음악을 지각, 인지하는지에
대해 연구하는 학자들에게도 새로운 국면을 가져다주었다. 인간의 음악 처리과
정을 두뇌의 신경정보 처리 수준에서 직접적으로 살펴봄으로써 그 기제를 밝히
고 보다 객관적인 이론의 도출이 가능하게 된 것이다.
본 논문에서는 그러한 뇌 연구방법론을 이용한 음악지각, 인지 연구가 현재까
지 어떻게 진행되어 왔는지를 지금까지의 연구 결과들을 종합, 논의함으로써
살펴보고자 한다. 또한 이를 바탕으로 앞으로의 연구 방향은 어떠해야 하는지를
제시하고자 한다.

뇌 연구방법론을 통해 살펴본 음악 처리과정 연구 71
본론에서는 뇌 연구방법론을 통한 음악지각, 인지 연구 분야 중 가장 큰 획을
차지하고 있는 <음악과 언어> 그리고 <음악과 정서>에 관해 살펴볼 것이다.
이에 대한 효과적이고 올바른 설명을 위해 서론의 뒷부분에서는 뇌 연구방법론
에는 어떠한 것들이 있는지 그 사용법과 각각의 장단점에 대해 설명할 것이다.
1. 연구방법론
현재 뇌 연구방법은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫째 전기생리학적 기록을 통한
연구방법으로 EEG(electroencephalography: 뇌전도)와 ERP(event-related
potential: 사건관련전위), 그리고 MEG(magnetoencephalography: 뇌자도)가
있는데, 이는 대뇌 피질 뉴런들의 전기적 활동과 그로 인한 자기장 형성 분포를
직접적으로 기록하는 것이다. 둘째 뇌의 물질 대사 즉 대뇌의 혈액 흐름과 신경
세포들의 산소 소모량을 측정함으로써 신경 세포들의 활동을 간접적으로 밝히는
것이다. 그러한 연구방법으로 PET(positron emission tomography : 양전자
방출 단층 촬영)와 fMRI(functional magnetic resonance imaging: 기능적
자기 공명 촬영)가 있는데, PET는 방사성 동위원소를 혈액에 주입하여 이의
흐름을 살펴보는 것이고, fMRI는 산소의 자기적 특성을 이용하여 대뇌 활성화
부위의 혈액 속 산소의 양을 측정한 것이다.
이러한 EEG와 ERP, MEG 등의 전기생리학적 기록을 통한 연구에서 얻을
수 있는 이점은 높은 시간적 해상도, 즉 자극에 대한 즉각적인 신경세포들의
처리과정과 변화를 모니터할 수 있다는 것이다. 또한 활성화된 신경 다발들 간의
긴밀성(coherence)을 측정함으로써 뇌의 서로 다른 영역 간의 교신 흐름을 살펴
볼 수 있다. 반대로 PET와 fMRI 등의 뇌 영상기법을 이용한 연구의 이점은
높은 공간적 해상도, 즉 개별 자극에 따라 뇌의 어떤 부분이 활성화되는지를
볼 수 있다는 것이다. 그러나 PET와 fMRI의 뛰어난 공간 분해능에도 불구하고,
자극 제시 후 최소한 6초에서 1분 후에 그 반응을 관찰할 수 있기 때문에, 아직도
시간 분해능은 미약하다. 이는 그보다 더 빠른 시간 안에 일어나는 인지적 처리과
정은 잡아내기 어렵다는 것을 의미한다.

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1.1. 전기생리학적 연구방법
A. EEG와 ERPs
EEG(Electroencephalography, 뇌전도)는 뇌에서 발생하는 전기적 활동을
기록한 것이다. 이러한 뇌의 전기적 활동은 피험자 두피의 여러 영역에 뇌파검사
용 전극을 부착시키거나, 전극이 부착된 캡을 피험자의 머리에 직접 씌움으로써
그래프에 기록한다. 일반적으로 뇌파 기록 시 전극의 부착지점은 international
10-20 시스템이나 MCN 시스템1)을 따르며, 이를 기준으로 부착지점 수는 적게
는 32채널부터 시작하여 최근에는 기술발달로 인하여 128, 256 채널2)까지 점점
정교화되고 있는 추세이다.
뇌파는 크게 자발뇌파와(SP, Spontaneous Potential)와 유발뇌파(EP,
Evoked Potential) 성분으로 구분할 수 있는데, 유발뇌파는 사건관련전위(이하
1)
The international 10-20 system:
“10”과 “20”은 전극 간 거리가 머리 앞쪽 코
에서부터 머리 뒤 꼭지까지 거리의 10%,
20%를 뜻한다.
F: frontal lobe(전두엽)
P: parietal lobe(두정엽)
T: temporal lobe(측두엽)
C: central(중앙의)
Fp: fronto polar
A: aural(귀의)
Z: 정 가운데 선
짝수는 우반구를 홀수는 좌반구를 가리킨다
(숫자가 작을수록 정 가운데 선에 가까움).
*의학용어사전(www.kma.org 참고)
MCN system(Modified Combinatorial Nomenclature system): 기존의 10-20
system에서의 전극들 사이에 더 많은 수의 전극을 꽂아 두피 공간 활용도를 높인 것. 1,
3, 5, 7, 9(좌뇌)와 2, 4, 6, 8, 10(우뇌)은 머리 앞쪽 코에서 머리 뒤 꼭지 간 사이 거리의
10%, 20%, 30%, 40%, 50%를 뜻한다.
2) 전극이 미리 부착된 캡을 쓰고 있는 피험자. 머리 앞쪽 코 부분과 양 볼에 전극을 부착시킨
이유는 움직임에 따른 파형(잡음, noise)을 실험결과에서 제거하기 위해서이다.

ERP)라고도 불린다. 외부자극 여부와 상관없이 뇌의 신경네트워크는 끊임없이
활동하고 있는데 이러한 뇌의 전기적 활동을 실시간 측정한 파형을 뇌파라고
부르며 이를 사건관련전위(ERP)와 구분하기 위해 자발뇌파라고 따로 명명하기
도 한다.
사건관련전위(ERP)는 특정 정보를 내포하고 있는 자극을 반복 제시한 후,
이 자극처리와 관련한 뇌의 전기적 활동만을 얻은 파형을 말한다. 예를 들면
다음 그림 1의 화살표시와 같이 청각자극을 일정 간격으로 반복 제시하면서
뇌파를 측정하는데, 이런 경우 측정된 뇌파에는 제시된 특정자극에만 관련된
뇌의 반응과 기타 다른 요인들에 의한 자발적이고 복합적인 뇌 활동에 의한
뇌의 반응이 섞여 있게 된다. 즉 측정된 뇌파에는 자발뇌파와 사건관련전위 성분
이 함께 섞여 있는데, 보통 자발뇌파 진폭에 비해 사건관련전위 진폭이 매우
작아서 자발뇌파 속에 파묻혀 보이게 된다.
그림 1) 청각자극을 반복적으로 제시했을 때 기록된 뇌파
따라서 그림 2와 같이 특정 자극이 제시된 시점을 기준으로 측정한 뇌파들을
평균화함으로써 자극과 관련 없는 뇌의 전기적 활동부분인 자발뇌파는 제거하고
자극처리에 공통으로 관여한 뇌 활동인 사건관련전위만을 증폭시켜 이를 추려내
게 된다. 이러한 평균화 과정을 ‘신호평균화’(Dawson, 1954)3)라 한다. 사건관
련전위는 다른 정신생리적 측정 방법, 예를 들면 fMRI나 PET 등과는 달리
3) Hantz et al.(1992)에서 재인용.

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자극을 제시함과 동시에 자극의 처리과정을 직접적으로 관찰할 수 있다는 장점
을 가지고 있다. 즉 시간해상도(temporal resolution)가 우수하다는 장점을 가지
고 있다.
그림 2)
실시간으로 기록된 뇌파(ongoing EEG)에서 사건관련전위(ERP)를 분리하고, 신호를 평균
화하는 과정(Hantz et al, 1992)
ERP 기록에 나타나는 파형은 여러 ‘구성 성분’으로 이루어져 있는데, 이는
파형의 극성(polarity)과 잠재기(latency)에 따라 구분된다. 파형이 음극으로 치
우쳐져 있으면 N(negative), 양극으로 치우쳐져 있으면 P(positive)로 나타내고,
자극 발생 순간부터 반응의 최고점에 이르는 시간인 잠재기가 얼마나 되는지에
따라 이름을 붙인다. 예를 들어, 자극 발생 후 약 300ms 지점에서 양전위의
파형이 최고점에 이르렀을 경우, 이를 P300이라고, 약 400ms 지점에서 음전위
의 파형이 최고점에 이르렀을 경우, 이를 N400이라 부른다. ERP 실험에서는
통상적으로 양극을 그래프의 아래쪽으로, 음극을 위쪽으로 표시한다.
이러한 성분들 중 P300이 1960년대 서톤(Sutton)에 의해 처음 보고된 이후
많은 심리학 연구에서 심리적 과정의 생리적 지표로서 P300이 활용되었다. 그
후 다른 여러 성분들이 보고 되었으며, 그러한 성분들을 현재 크게 ‘초기 성분’과
‘후기 인지적 성분’의 두 범주로 분류하고 있다(표 1). 즉, 자극 제시 200ms
이전에 관찰되는 성분인 N100과 N200 등을 ‘초기 성분(early component)’으

로, 200ms 이후에 나타나는 P300, N400, P600, P800 등을 ‘후기 인지적 성분
(Late Cognitive Component)’으로 분류한다. 이들 성분들은 특정 자극 범주에
제한되어 나타나기도 하며 또는 자극 범주에 상관없이 출현하기도 한다. 예를
들어 N400은 언어의 의미와 연관되어 제한적으로 나타나는 성분이며, P600은
언어나 음악이라는 자극 범주에 상관없이 자극이 그 범주에 상응하는 규칙에
어긋났을 때 발생하고, P300 또한 음악과 언어에 상관없이 모든 소리들의 연속
체에서 기대되지 않은 자극이 제시될 경우 발생한다고 알려져 있다.
최근 10년간의 ERP를 통한 음악연구는 P300과 N400의 비교․분석을 더욱
자세하게 다루는 것과 더불어 그 전후의 성분들 즉 앞으로는 MMN, ERAN,
ELAN 뒤로는 N500, P600, LPC에까지 성분 범위를 넓혀 분석을 시도하고
있다. 처음으로 음악에 대한 뇌파 연구를 시작한 사람은 클라인과 그의 동료들
(Klein et al, 1984)과 베송과 마카르(Besson & Macar, 1987)로 이들은 문장
에서 의미가 맞지 않는 단어를 제시했을 때 발생하는 N400이 음악에서도 적용
이 되는지, 즉 멜로디의 끝 음이 부적당하게 주어졌을 경우에도 N400이 나오는
지를 알아보았다. 그러나 음악적 재료에서는 N400이 아닌 P300이 발생함으로
써, 언어와 음악은 그것이 뇌에서 처리되는 메커니즘이 다르다고 일련의 연구들
을 통해 잠정적인 결론을 내렸다.4)
또한 언어에 관련된 실험논문들에서 언어의 통사론(문법)과 관련된 성분은
P600이라고 보고하고 있는데, 이에 발맞추어 음악적인 통사론에 관련하여 언어
에서와 마찬가지로 P600이 나오는지를 살펴본 논문들이 연이어 나오고 있다.
최근의 연구들(Besson et al., 1998, Patel et al., 1998, Besson&Schon, 2001,
Regnault et al., 2001, Patel et al., 1998)에서 보고한 바를 보면 P600은 문법
에 어긋났을 경우뿐 아니라 ‘음악의 어법(grammar of music)’에 어긋나는 자극
이 제시됐을 경우에도 발생한다고 했다. 이들이 보는 ‘음악 어법’에는 조 변화와
화성 규칙 그리고 화성 규칙에 의한 멜로디 진행 등이 포함된다.
4) N400은 언어의 의미론에 관련된, 언어에 특화된 성분으로 볼 수 있는 반면 P300은 언어,
음악 모두에서 발견된다. P300은 일반적으로 계속되는 사건들에서 기대하지 않았던 갑작스런
변화가 있을 때 발생하는 것으로 시각적․청각적 자극 모두에서 나타난다. (자세한 내용은
“이지영(2002), ‘뇌파에 나타나는 음악정보 처리과정: P3 Event-related potentials 연구,
낭만음악, 봄호, pp.127~154 참고)

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표 1) 초기 성분(early component)과 후기 인지적 성분(late cognitive component)5)
* 초기성분(early component)
1) N100
: 주의력과 관련
: 피험자가 주의를 주지 않고 무시한 자극에 비해, 주의를 준 자극에서 큰 진폭의
N100 관찰됨 (Hillyard et al, 1973)
2) N200
: 여러 면에서 P300과 유사
: P300과 마찬가지로 피험자가 자극에 주의를 주어야만 N200이 초래됨. 자극의
제시확률이 낮을수록 N200의 진폭이 큼(Oken, 1989)
: “자극의 확인”(identification) 및 “분류 과정” 과 관련 -> “기초적인 자극 분
석”(elementary feature analysis) (Näätänen, 1982; Ritter et al, 1982)
* 후기 인지적 성분(late cognitive component)
1) P300
: 1965년 Sutton 등이 처음 보고
: 자극의 물리적 속성에 의해 단순하게 유발되어진 유발전위가 아니라 피험자와
자극 사이의 상호작용에 의해 초래되는 “내인성 전위”(endogenous potential)
: oddball paradigm으로 실험(표준자극 : 목표자극 = 80 : 20)
: 불확실감의 해소(Sutton et al, 1965), 선택적 주의력(Squires et al, 1975), 자극
탐지(Hillyard et al, 1971), 기억 스캐닝(Donchin et al, 1986) 등 여러 인지기능
반영
=> 공통적으로 “정보처리” (Donchin&Cole, 1988)
: “맥락최신화 가설”(context updating hypothesis) - 이전 자극에 대한 신경적
표상이 새로 유입된 자극과 맞지 않으면 이 신경적 표상을 새로운 자극에 맞게 변화시
켜야만 환경 맥락에 일치되는 모델을 유지할 수 있음
2) N400
: Kutas&Hillyard(1980)가 처음 보고
: “의미적 처리과정”(semantic processing) 반영
: 언어적 자극에 의해서만 초래되는 것으로 여겨졌으나 의미적 처리과정을 요하는
5) Hugdahl, 1995 & Osterhout, 1996에서 참고하였다.

경우라면 어떤 자극이라도 N400이 유발될 수 있다고 밝혀짐(ex. 얼굴, 그림; cf.
음악적 자극)
: 장기기억 내의 정보를 탐색하는 과정을 반영
3) Late positive component(LPC): P600, P800
: LPC와 P300 사이의 관련성에 대해 논란이 많음 → P300이 늦게 나타난 것(Katis
et al, 1984; Fabiani et al, 1986) → P300과는 다르며 독립된 특유의 심리적 기능을
반영 (Paller et al, 1992; Van Petten et al, 1996; Smith, 1993)
: P300은 단순히 의미적 부호화 과정을 반영하는 한편, LPC는 재구성
(reconstruction) 혹은 회상과정(recollective process)을 나타내는 지표로서 장기
기억에 저장되어 있는 정보에 근거하여 자극을 더 정교하게 처리하는 과정을 의미함
(Smith, 1993; Osterhout, 1996)
B. MEG(Magnetoencephalography, 뇌자도)6)
1968년 데이비드 코헨(David Cohen)이 처음으로 시도한 MEG는 CT, MRI
와는 다르게 뇌의 구조적인 분석 이외에 뇌의 기능적인 분석을 위한 방법으로
뇌에서 발생하는 전기적 흐름에 따라 발생하는 자기적 신호를 측정한 것이다.
사람의 몸에서 발생하는 자기장은 지구 자기장의 1억분의 1 정도로 아주 미약해
SQUID(Superconducting Interference Devices, 초전도 양자간섭소자)라는
자장 센서를 이용하여 측정한다. 이렇게 측정된 자장 분포로부터 자장을 발생시
키는 전류원 위치의 시간적․공간적 변화과정을 알아보는 것이 MEG의 원리이
다. MEG는 fMRI나 PET에 비해 시간적 분해능이 뛰어나기 때문에 자극에
대한 두뇌의 미세한 변화를 살펴보는 데 유용하다. 또한 ERP에 비하여 더욱
정밀하고 정확하게 뇌에서 발생하는 신호의 위치를 찾아낼 수 있기 때문에 뇌의
기능적인 분석의 정확성을 기할 수 있다. 그러나 뇌자도 신호는 신호의 크기가
작고 외부에서 발생하는 잡음(noise) 성분에 매우 민감하게 반응한다는 단점을
가지고 있다(그림 3, 4 참고).
6) 본 내용은 http://amershamhealth.com/medcyclopaedia의 글을 참고하였다.
(그림 출처) http://zeus.kwangwoon.ac.kr/resrc_4.htm

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그림 3) 전기발생에 의한 자기장 형성
그림 4) 뇌 연구 방법론의 시간적 분해력(가로축)과 공간적 분해력(세로축)
MEG 측정을 위해서는 뇌자도 신호를 측정하기 위한 자기 센서인 SQUID,
신호를 증폭하고 전처리하기 위한 구동회로, 외부의 잡음으로부터 원 신호를
보호하기 위한 차폐장치 그리고 얻어진 뇌자도 신호를 분석하고 시각적으로 보
여주기 위한 PC기반의 user interface 등이 필요하다.
아래의 그림 5와 같이 측정된 데이터는 Data Acquisition board를 통하여
시간의 흐름에 따라서 저장되고 디스플레이 된다. 이때 채널에 존재하는 artifact
성분을 제거하고 데이터를 재저장하게 되고, 이 데이터는 MRI로 얻은 두뇌
영상에 지도화하여 나타낸다(그림 6). 이렇게 함으로써 동일한 뇌 영상에서
fMRI와 MEG 데이터를 동시에 비교, 분석할 수 있다.

그림 5) 청각자극에 의해 측정된 데이터
그림 6) MEG 신호를 처리하고, 두뇌 영상에 지도화하는 과정

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그림 7) MEG를 기록하는 모습
1.2. 기능영상기법(functional neuroimaging technique); PET, fMRI7)
기능영상기법(functional neuroimaging technique)이란 기능자기공명영상
(functional magnetic resonance imaging, fMRI)이나 양전자 방출 단층촬영
(positron emission tomography, PET)을 이용하여 두뇌의 기능을 연구할 수
있는 방법으로, 살아 있는(in vivo) 인간의 두뇌 기능을 연구할 수 있다는 장점을
지닌다. 이로써 과거 두뇌 기능을 체계적으로 연구하기 위하여 동물의 두뇌 연구
에 의존해야 했던 방법론의 한계에서 자유로워지게 됨에 따라 인간만이 가지고
있는 고등 인지기능, 언어기능, 음악 활동 등을 보다 직접적으로 연구할 수 있게
되었다.
기능 두뇌 영상법은 그 방법이 비침습적(non-invasive)이어서, 인간을 자유로
이 또는 반복해서 연구할 수 있다는 장점이 있다. 또한 기존의 MRI나
CT(computerized tomography)가 해부학적 즉 두뇌의 구조적 측면을 알 수
있게 했다면, 이의 한계였던 살아 있는 두뇌의 역동적 측면을 기능 영상법을
통해 살펴볼 수 있다.
7) 본 내용은 다음을 참고하였다. 강은주(2002), PET과 fMRI를 이용한 기억의 기능해부학적
연구 및 임상적 적용, 한국심리학회지: 실험 및 인지, Vol. 14, No. 4, 243~256.
http://www.fmri.org/fmri.htm
Gordon L. Brownell(1999), A History of Positron Imaging, Presentation prepared
in celebration of the 50th year of services by the author to the Massachusetts
General Hospital on October 15th, 1999. (www.mit.edu/~glb/ - 6k).

그러한 활동하고 있는 두뇌의 특성을 가시화(visualize)할 수 있다는 장점을
이용하여 특정 정보 처리과정에 관여하는 동안의 두뇌의 활동을 두뇌 특정부위
의 활성화(activation) 및 비활성화(deactivation) 정도로 측정할 수 있다. 이러
한 측정은 연구자가 관심을 가지고 있는 특정 정보 처리과정을 실험조건으로
보고, 통제조건(그 과정을 제외하고는 나머지 감각, 운동 요소가 동일한 조건)에
비하여 두뇌 활동에 나타난 상대적 차이를 파악하고자 하는 것이다. 통제조건에
비해 실험조건에서 특정 정보 처리 요소에 따라 두뇌 활동이 증가 또는 감소한다
면 통제조건에서의 활동량에서 실험조건에서의 활동량을 차감하여 특정 정보
처리에 따른 두뇌 영역들 간의 상관관계를 가정할 수 있게 되는데, 이를 ‘차감
법’(subtraction method)이라 한다.
A. PET(Positron Emission Tomography)
PET를 사용하기 위해서는 양전자(positron)를 방출하는 방사성 동위원소로
표지화된(labeld) 소량의 화합물을 피험자의 정맥에 주입한다. 주입된 추적자
(tracer)는 그 특성에 따라 몸속에 특히 혈류의 활용이 높은 두뇌 속에 퍼지며,
이때 방출되는 양전자는 조직 속에서 수mm를 지나기도 전에 주변의 전자와
충돌하여 전자기 에너지(electromagnetic energy)로 전환되며 두 개의 광자
(photon)를 동시에 생성한다. 이렇게 생긴 두 개의 광자는 충돌지점으로부터
약 180도 각도로 멀어지게 된다. PET 스캐너에는 고밀도의 탐지기가 부착되어
있어 거의 동시에 도착한 이 두 개의 광자가 온 방향을 탐지하고(그림 8), 이런
정보는 이후 영상정보로 재구성되어 두뇌의 어느 점에서 얼마의 방사능
(radioactivity)이 방출되었는가 하는 정량적 정보를 제공하게 된다. 주로 인지
과제에 쓰이는 방사성 동이원소로는 oxygen-15(15O)이며, 실험 중에 이 동이
원소가 표지된 물(H2 15O), 즉 생리 식염수가 피험자의 정맥에 주입된다. 스캔
직전에 정맥에 주사된 이 물이 심장을 통해 두뇌로 활류되어 결국 두뇌의 국소
혈류(regional cerebral blood flow: rCBF)의 분포를 측정할 수 있게 한다.
두뇌 국소 혈류(rCBF)는 신경활동(neural activity)과 상관관계를 가지고 변화
하기 때문에 국소 혈류 증감 여부로 특정 부위의 신경활동 증가를 추측할 수
있다(Raichle, 1987). H2 15O의 반감기는 약 2분 정도로 약 6분 내지 10분마
다 주사하면서 주사할 때마다 인지 과제를 달리하여 스캔할 수 있다. 특히 3D

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영상 획득 방법을 사용할 경우 매우 적은 양의 방사선 동위 원소만을 사용하여
원하는 결과를 얻을 수 있으며, 따라서 한 사람에게 사용되는 방사능의 양이
적기 때문에 한 사람으로부터 여러 장의 영상을 반복 획득해도 안전에 문제가
없다. 그러므로 다양한 인지과제를 수행하면서 국소 혈류량을 반복 측정할 수
있다. 이렇게 획득된 인지 과제 조건 간의 영상을 분석할 경우 특정 조건에서
국소 혈류량이 얼마나 더 증가하였는지를 비교하여 살펴본다(그림 9).
그림 8) 양전자가 주변의 전자와 충돌하여 두 개의 광자를 생성하고,
PET 스캐너가 이를 탐지한다.
그림 9) 맨 오른쪽이 PET에서 얻어진 영상
혈액의 흐름이 왕성한 곳이 붉은 색으로 나온다(통상적으로 MRI로 두뇌의 구조를 찍은
다음 그 위치에 맞추어 PET 영상을 올려놓아 활성화 위치를 파악한다).

그림 10) PET 촬영하는 모습
B. fMRI(functional Magnetic Resonance Imaging)
fMRI는 최근 들어 급격히 발전하고 있으며, PET에 비하여 시간․공간 해상
도가 뛰어나다. fMRI는 본래 의료용으로 해부학 영상을 찍기 위해 사용되는
MRI기계를 사용한다. 우선 피험자는 커다란 자기장이 유지되고 있는 기계 안에
누워있게 된다. 사람의 신체 구성요소의 대부분인 물속에 수소 원자가 있는데,
이 수소분자의 양성자(proton)가 강한 자기장 속에서 자연스런 상태와 달리 특
정 극에 따라 정렬(align)된다. 이때 라디오주파수(radiofrequency; RF) pulse
의 파로 두뇌 특정 범위에 정렬해 있는 양성자를 자극하면 그 물리적 특성에
의해 반향되어 나오는 RF신호가 다시 방출되는데, 머리 주변에 설치된 receiver
coil로 이 신호를 탐지한다. 이 신호를 컴퓨터로 재구성하게 되면 수소 분자의
강약에 따라 회백질과 백질 두뇌 조직의 차이로 해부학 영상이 생성되는 것이
전형적인 MRI 원리이다. 인지관련 두뇌 연구에 사용되는 fMRI는 피험자의
해부학적 영상(구조적 측면)을 위와 같은 방법(MRI)으로 획득한 후에, 이어서
동일한 위치에서 기능영상(fMRI)으로 얻어진다. MRI 영상과 같은 해부학적
정보를 fMRI로 측정한 기능 영상 정보와 일치시켜 해석할 때 정확한 기능 해부
학적인 조사 연구가 가능하다. 이때 fMRI는 MRI와는 달리 특별히 두뇌 혈중
산소 농도에 따른 BOLD(blood oxygen level dependent) 신호를 사용한다.
이는 두뇌의 신경조직에서 신경활동이 증가할 때 국소 부위의 혈류가 증가하고
산소 소비량이 증가한다는 현상을 그 원리로 한 측정기법이다. 인체에서 두뇌

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국소의 신경활동이 갑자기 증가하게 될 경우, 산소 소비량의 증가분보다 더 많은
국소 혈류량의 증가현상이 일시적으로 일어난다. 인체의 일시적인 이런 현상은
이내 평형상태를 이루지만 이런 일시적인 현상동안 국소 혈류 안에 산소를 포함
한 혈류(oxygenated blood)의 비가 산소분자를 잃은 혈류보다 상대적으로 증가
하는데, 이 동안은 자기적 영상의 신호도 상대적으로 증가하게 된다. 바로 이러한
점을 이용하여 두뇌의 신경활동과 연관을 가지는 BOLD신호의 증가를 탐지할
수 있고, 관련 인지과제 수행 중에 일어나는 두뇌 활성화를 시각화할 수 있다(그
림 11).
그림 11) fMRI 사진 예. 붉은 부분이 활성화 영역이다
그림 12) fMRI 촬영하는 모습
그림 13) 청각 자극이나 시각자극을 이용하여 fMRI 촬영하는 모습

청각자극은 헤드폰을 통해서 제시하며, 시각자극은 프로젝터를 통해 스크린에 쏜 후
이를 프리즘에 굴절시켜 제시한다.
fMRI는 방사성 동위원소를 사용하지 않으므로 전혀 침습적인 면이 없다. 이
는 연구 대상으로 삼을 수 있는 피험자의 범위가 광범위해짐을 의미한다. 예를
들어, 발달기의 아동을 촬영한다 하더라도 전혀 인체에 해가 없다. 물론 사소한
머리/어깨의 움직임도 영상 신호처리 잡음(noise)을 유발할 수 있기 때문에 저연
령의 아동과 같은 피험대상은 이런 점에서는 문제가 있을 수 있다. 또한 한 사람
이 노출될 수 있는 방사선 동위원소의 허용치 같은 안전성을 전혀 고려하지
않아도 되기 때문에, 동일한 피험자를 실험 목적에 따라서는 여러 session에
걸쳐 반복 측정하거나 추적 검사하는 연구가 가능하다. 또 두뇌 용적8)을 측정하
는데 반감기를 기다릴 필요도 없고, RF신호에 의해 두뇌를 자극하는 데 걸리는
시간(1~3초) 동안 매번 두뇌 부피 영상(volume image)이 얻어지기 때문에
fMRI는 PET에 비하여(자료 수집에만 1~2분 소요, 반감기를 포함한 사이 기간
을 고려하면 매 8~10분마다 한 번의 부피 영상 수집) 주어진 시간 내에 훨씬
더 많은 표본(sample)이 얻어지는 셈이다. 이는 주어진 시간 내에 많은 연구
조건을 다수 반복측정하면 높은 신호 대 잡음비를 이룰 수 있다(즉 유효한 신호
들을 많이 모을 수 있다)는 것이며, 이러한 기술적인 이점 때문에 fMRI가 PET
에 비해 강점을 지닌다.
8) 두뇌 면적에 대한 활성화 영역의 비율

86
그러나 fMRI는 PET에 비하여 상대적인 단점도 있다. 예를 들어 fMRI 스캐
너 내의 청각 소음의 강도가 대단히 높아 피험자에게 불편함을 줄 수 있을 뿐
아니라, 청각 실험 자체에 방해요소가 될 수 있다. 또 하나의 단점은 기계의
특성상 철 성분의 장비(자극 제시 장비, 생리적 지표 측정 장비, 반응 측정 장비)
를 스캐너 근처에 두지 못하게 때문에 특수 제작된 장비나 장치가 필요하다.
또한 신체에 철 성분의 보철(인공 심박기, 치아 교정기 등)을 한 특수한 사람은
스캔할 수가 없다. 또한 MRI 기계의 입구가 PET 기계보다 좁고 깊어서 협소
공포증이 있는 피험자는 촬영할 수 없다. 무엇보다 가장 큰 단점은 fMRI 영상이
공기 주머니가 형성되어 있는 조직, 예를 들어 내측 전전두 영역(코 주변의 공기
주머니, nasal cavity)이나 외측 측두엽 영역(이도 주위, ear canal)의 복측
(inferior) 조직 부위의 신호가 불안정하거나 잡음에 대단히 민감하여, 이런 부위
의 BOLD 신호 변화로부터 유의미한 결과를 얻기 힘들다는 것이다. 신경심리학
자, 인지 과학자로서 PET와 fMRI 중 어떤 방법을 택할 것인가는 여러 요인에
따라 달라질 것이다. PET는 한 스캔에 약 1~2분을 소요하고, 스캔 간에 6~10분
의 간격을 두어야하기 때문에, 대체로 상태 의존적(state-dependent)인 인지과
정과 관련하여 두뇌의 활성화 양상을 연구하는 데 유리하고, fMRI는 주어진
시간 내에 다수의 연구 조건을 한 스캔 session 중에 측정하고도 충분한 신호
대 잡음비를 가진다는 점에서 유리하다. 그러나 이는 과제들 간의 독립성이 보장
될 때 가능한데, 복수의 인지과제가 연속으로 반복 제시될 때, 관련된 인지 과정
이 상호 독립적일 수 있는지를 확인해야 한다. 특정 주기(약 20~30초) 동안
한 과제를 제시하고 이어서 다른 과제를 제시하기를 반복하면서 8~10분에 걸쳐
촬영(하나의 run)을 하기 때문에 위의 주의 사항을 염두에 두고 영상방법을 선택
해야 한다. 그러나 사실 대부분의 연구자들은 장비의 접근 가능성과 사용경비,
해당 기능영상 유형의 분석방법에 익숙한 정도에 따라 방법론을 선택하는 경향
이 있다.

그림 14) 전기생리학적 기록과 뇌 영상기법의 시간적 해상도와 공간적 해상도
Modality Characteristics
Spatial
Resolution
Temporal
Resolution
PET Hemodynamic effect (H2
15O)
5-10 mm
(medium)
1 min
(medium)
fMRI
Hemodynamic effect
: BOLD (blood oxygenation level
dependent) contrast
1-2 mm
(high)
1 sec
(rather high)
EEG
ERP
Electrical activity of brain
10-20 mm
(poor)
1 msec
(very high)
MEG Magnetic activity of brain
2-3 mm
(high)
음악을 지각하고 인지하는 그 처리영역은 어떠한지에 대한 연구는 처음에 특
정 뇌영역의 손상이나 절제에 따른 지각․인지 능력의 손상, 결여 등을 살펴보는
레전(lesion)연구로부터 시작되었다. 1962년 밀너(Milner)가 최초로 특정 뇌
피질 영역이 절제된 환자들을 대상으로 음악적 능력을 테스트하였는데, 이를
필두로 1980년대에 들어 본격적으로 음악을 처리하는 뇌 영역에 대한 연구가
이루어지기 시작했다. 인간의 청각 처리를 담당하는 것으로 알려진 측두엽 부분
이 손상되거나 절제된 환자들이 정상인과 비교하여 음악의 어떠한 요소를 처리
하지 못하는가의 연구를 통해 음악적 능력에 대한 두뇌 활동 영역이 하나둘씩
드러나게 된 것이다. 그러나 특정 음악 과제에 따른 환자들의 피드백으로밖에
진행될 수 없었던 레전 연구가 1990년대에 들면서 PET, fMRI 등의 여러 뇌
영상기법들의 발달로 인해 살아있는 보통 사람들의 활동 중인 두뇌를 촬영할
수 있게 되었다. 따라서 특정 음악적 특성이 인간 두뇌의 어느 부분에서 처리되는
지를 직접적인 영상 사진을 통해 확인할 수 있게 된 것이다. PET, fMRI 기계
자체에서 나는 소음이나 까다로운 연구 환경 때문에 음악적인 청각 자극을 사용
하는 데 많은 제약이 따르기는 하나 기술의 발달로 이러한 난점이 점차 보완되고
있으며, 따라서 연구 초기의 기본적인 음악적 요소에 대한 뇌 처리 영역뿐 아니라
음악적인 통사론과 의미론, 음악심상, 절대음고, 음악과 정서 등에 있어서의 그
처리 영역과 과정은 어떻게 되는 지까지 그 범위를 넓혀 살펴볼 수 있게 되었다.

88
2. 뇌 연구방법론을 통한 음악 지각․인지 연구들의 현황
현재 전기생리학적 기록이나 뇌 영상기법 등 신경과학적 방법을 이용한 음악
지각․인지 연구는 크게 나누어 ‘음악과 언어’ 그리고 ‘음악과 정서’의 두 가지
범주로 주로 연구되고 있다. ‘음악과 언어’는 1960년대 뇌파를 사용하여 언어자
극의 처리과정을 살펴본 언어심리학을 기반으로 하여, 언어가 아닌 음악적 자극
을 사용하여 얻어진 결과와 어떠한 공통점과 차이점을 보일까라는 의문으로 연
구가 시작되었다. 또한 언어를 주로 처리하는 뇌 영역과 음악을 주로 처리하는
뇌 영역은 어디이며, 또 언어와 음악의 세부 요소로 들어가 본다면 그 각각의
처리 영역들의 공통점과 차이점은 어떠한지 등의 연구가 뇌 영상기법의 발달에
힘입어 빠르게 발전하고 있다. ‘음악과 정서’는 생리학적인 지표를 이용하여
연구하려는 1990년대 초반의 연구를 필두로, 그렇다면 과연 인간의 정서에 많은
영향을 미치고 있는 음악은 어떻게 인간 생리의 변화를 가져오는지 심전도, 호흡,
맥박, 피부전도 등을 기록하여 살펴보기 시작했다. 그 후 최근까지 10년도 채
안 되는 기간 동안 뇌 영상기법의 사용으로 상당한 속도로 질적, 양적 발전이
이루어지고 있다.
2장의 2.1.에서는 ‘음악과 언어’라는 주제로 언어 연구에서 주로 다뤄지고
있는 통사론(syntax)과 의미론(semantics)이 음악에 어떻게 적용되어 실험되고
있는지를 살펴볼 것이다. 2.2.에서는 ‘음악과 정서’라는 주제로 현재 활발하게
진행되고 있는 인간 정서 연구에 음악이 어떻게 사용되고 있으며, 어떠한 결과를
이끌어내고 있는지를 세 가지 범주로 나누어 살펴볼 것이다. 또한 3장에서는
그러한 연구 결과들이 의미하는 바는 무엇이며 잘못 판단된 것은 있는지, 앞으로
나아가야 할 방향은 어떠한지 등에 대한 전체적인 논의를 이끌어내고자 한다.
2.1. 음악과 언어
쿠타스와 힐랴드(Kutas & Hillyard, 1980b)는 “He takes coffee with
cream/ dog”에서 부적합한 단어인 ‘dog’가 주어졌을 때 400ms 후 상대적으로
큰 음성 편향, 즉 N400이 나오는 것을 관찰하였다. 또한 쿠타스와 그의 동료들
(Kutas et al, 1984)은 세 가지의 다른 끝 단어를 사용하여 N400을 조사하였는
데, 즉 ‘The pizza was too hot to eat/ drink/ cry’에서 적합한 단어인 ‘eat’에

비해 부적합한 단어인 ‘cry’에서 큰 N400 진폭이 이끌어졌다(그림 15).
이를 바탕으로 베송과 마카르(Besson & Macar, 1987)가 이러한 부적합한
문장 끝 단어에 따른 N400이 부적합한 악구의 끝 음에서도 N400이 이끌어지는
지를 실험하였는데, 이것이 뇌파를 통한 음악지각․인지의 첫 시도였다. 결과는
부적합 끝 음에 대해서는 N400이 아닌 P300이 이끌어졌다. 이에 더 나아가
베송과 페타(Besson & Faita, 1995)는 오페라 악구를 사용하여 그 끝 음의
변화에 따른 뇌파 성분을 조사하였는데(그림 16), 적합한 악구 끝 음에 비해
반음계적, 온음계적 부적합한 악구 끝 음에 대해서는 P600이, 시간차를 두고
제시한 악구 끝 음에 대해서는 P300이 이끌어졌다(그림 17).
그림 15) 문장 끝 단어의 종류에 따른 ERP를 나타낸다
‘가장 적합한 끝 단어(congruous)’에 대해서는 실선으로, ‘부적합한 끝 단어(Incongruous)’
에 대해서는 굵은 점선으로, ‘부적합하지만 의미상으로 연관된 끝 단어(Incongruous
related)’에 대해서는 점선으로 나타내었다. (Kutas et al, 1984)

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그림 16)
Familiar Melody
“Toréador”, Carmen, G. Bizet
congruous
nondiatonic inc.
diatonic inc.
rhythmic inc.
Unfamiliar Melody
congruous
nondiatonic inc.
diatonic inc.
rhythmic inc.
친숙한 선율(familiar)과 친숙하지 않은 선율(unfamiliar)에서 종결음을 적합하게(congruous),
또는 비온음계적으로(nondiatonic incongruous), 온음계적으로(diatonic incongruous) 변화시
켜, 그리고 600msec 시간차를 두어(rhythmic incongruous) 제시한 하나의 예이다 (Besson
& Faita, 1995).
그림 17)

위 그림은 친숙한 선율(왼쪽)과 친숙하지 않은 선율(오른쪽)에서 끝 음을 각각 적합하게
(congruous: 실선), 또는 비온음계적으로(nondiatonic: 대시선), 온음계적으로(diatonic: 점
선) 변화를 준 음으로 제시했을 때 나타난 ERP이다. 음전압이 위쪽이다. (Besson &
Faita, 1995)
또한 뇌 영상기법의 발달에 따라 언어를 처리하는 영역과 차별되는 음악을
처리하는 영역은 어떠한지를 살펴보는 연구들이 잇달았는데, 이는 전통적으로
언어는 좌반구에서 우세하게 처리되며, 음악은 우반구에서 우세하게 처리된다는
이분법적인 틀에서 벗어나 언어와 음악에서의 각각 하위요소들에 대한 활성화
영역의 차이와 공통되는 부분을 뇌 영역의 세부적인 차원에서 살펴보고자 한
것이었다. 예를 들어 음고 지각과 판단은 우반구 STG에서(Zatorre, 1985;
Samson & Zatorre, 1988; Zatorre&Samson, 1991), 선율 판단과 재현은 양반
구의 anterior STG에서(Zatorre, 1985; Samson&Zatorre, 1988; Zatorre et
al, 1994; Platel et al, 1997; Peretz et al, 1994) 처리된다고, 또한 템포 처리는
좌반구에서 음색 처리는 우반구에서 우세하게 처리된다고 보고했다. 그리고 음
고를 처리하는 작업기억 영역은 우반구 frontal operculum이라고(Zatorre et
al, 1994), 연속되는 소리들을 처리하는 영역은 좌반구 BA44/6(브로드만 영역
44와 6이 만나는 곳)이라고 보고했다(Platel et al, 1997).
그림 15) 뇌의 각 피질영역
전두엽: frontal lobe, 두정엽: parietal lobe, 후두엽: occipital lobe, 측두엽: temporal lobe

92
그림 16) 브로드만 영역: 52번까지 있음(13~16/27/49~51번은 원숭이에게만 있다)
이후의 연구들에서는 단순히 음고나 음색, 단순한 템포 변화 또는 짧은 선율의
끝 음을 처리하는 실험조건에서 벗어나 화음들의 연속체(화성진행)나 바흐 코랄,
오페라의 악구 등을 자극으로 사용하여 음악의 통사론적․의미론적 정보는 어떻
게, 어떠한 영역에서 처리되며 그러한 결과들이 언어의 통사론적․의미론적 정
보 처리 메커니즘 그리고 그 활성화 영역과 어떻게 다른지가 주로 연구되고
있다.
이러한 연구들에서 주로 언급되고 있는 뇌파 성분들에는 MMN(mismatch
negativity)과 N1-P2, 통사론적 측면에 관련된 ERAN(early right anterior
negativity)과 ELAN(early left anterior negativity) 그리고 P600, 갑작스런
자극 변화에 따른 성분이라고 알려진 P300, 의미론적 정보의 처리를 대변하는
N400과 N500 등이 있다. 여기서 MMN과 N1-P2는 외인성(exogenous) 성분
으로 ERAN, ELAN, P300, N400, N500, P600 등은 내인성(endogenous)
성분으로 구분된다. (각각의 성분에 대한 설명은 표 1 참고)
또한 뇌 영상기법을 이용한 연구들에서 주로 언급되는 뇌 영역들에는 주로
언어관련 영역으로 알려진 브로카 영역(BA44)과 베르니케 영역(BA22) 그리고
그것들의 우반구 상동영역 그리고 청각 자극을 제시할 때 주로 활성화되는 양반
구 STG 영역 등이 있다.
앞으로 다룰 내용에서는 음악과 언어를 연구할 때 주로 구분하는 통사론

(syntax)과 의미론(semantic)의 차원에서 지금까지 밝혀진 결과들을 살펴보고
이에 대한 논의를 이끌어 낼 것이다. 이를 위해서는 우선 언어와 음악에서 말하는
통사론과 의미론이 무엇인지를 명확하게 하는 것이 선행되어야 할 것이다.
2.1.1. 음악의 통사론(syntax)을 실험한 연구들
‘통사’는 따로 따로 분리된 구성 요소들(예를 들어 단어들이나 음악적 소리들)
이 연속체로서 결합되게 하는 일련의 원칙들이다(Patel, 2003). 여러 단어들을
주어, 목적어, 서술어의 구성 원칙에 따라 결합하듯 음악적 소리들을 여러 구성
원칙에 따라 결합하게 되는데 이러한 규칙성이 음악적 통사를 만든다. 음악적
통사를 만드는 규칙은 화음 형성, 화성진행, 조성 형성, 리듬․박절 형성 등 여러
단계에서 작용하는데, 이는 언어에 있어서의 통사처럼 ‘문법에 어긋난다’라고
직접적으로 말할 수 있는, 엄격하게 규정화될 수 있는 것은 아니다.
지금까지 음악에 있어서의 규칙성 처리과정은 많은 규칙성들이 문화적 특수성
을 반영하고 다양한 음악 양식들에 따라 다르게 나타남에도 불구하고 주로 장․
단조의 조성음악의 틀 안에서 연구되어져 왔다. 조성 체계의 기본 원칙들과 규칙
성들은 ‘음악 이론’(music theory)으로 규정되어 왔는데, 그러한 규칙성들 중
한 측면은 화성진행(harmonic progression) 규칙에 따라 각각의 화음들을 배열
하는 것으로서9), 음악의 통사론적 측면을 실험한 많은 연구들에서 이러한 화성
진행 규칙에 따른 화음 연속체를 자극으로서 사용해왔다. 다음에 이어질 내용에
서는 화음 연속체를 사용하여 음악 통사론적 측면을 조사한 연구들을 주로 살펴
보고 지금까지의 연구 결과를 종합, 논의해보도록 하겠다.
베송과 그의 동료들(Besson et al, 1998)은 19세기와 20세기의 프랑스 오페
라에 나오는 악구들을 발췌하여 자극으로 사용함으로써 의미에 맞지 않는 부적
합 단어에서 발생하는 N400이 노래로 불렀을 경우에도 즉 음악과 결부되었을
때에도 나타나는지를 살펴보고 있다. 발췌한 노래들은 반주 없이 여성 아카펠라
로 제시했고, 각각 8~20초 간 지속되었다. 각 노래들의 끝부분은 첫째 “의미적으
로 적합한 단어/적합한 음”으로, 둘째 “의미적으로 부적합한 단어/적합한 음”으
9) 서양 조성음악에 한 번도 노출되지 않은 사람이 장․단조의 조성체계 음악의 기본 통사론적
불규칙성을 인식하는지의 여부는 확인되지 않았다(Koelsch, 2005)

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로, 셋째 “적합한 단어/부적합한 음”으로, 마지막으로 “부적합한 단어/부적합한
음”으로 제시했다(그림 20).
그림 20) 실험에 쓰인 오페라 악구들
LES HUGUENOTS
Meyerbeer(1791~1864)
FAUST
Gounod(1818~1893)
Les Huguenots(Meyerbeer): "Really, his naivity is charming. However, he trembles in
front of beutiful eyes"와 Faust(Gounod): “For me, the pleasures and young mistresses,
the crazy orgy of the heart and the senses.” 모두 프랑스어로 되어 있으며, 마지막 단어
“boeufs”와 “sciences”는 부적합한 단어, “yeux”와 “sens”는 적합한 단어이다. 세 번째, 네
번째에 제시된 음이 부적합한 음이다. (Besson et al, 1998)
결과는 “적합한 단어/적합한 음”에서와 비교할 때 “부적합한 단어/적합한 음”
에서는 N400이, “적합한 단어/부적합한 음”에서는 P600이, “부적합한 단어/부
적합한 음”에서는 N400과 P600 모두가 발생했다(그림 21). 따라서 오페라를
들을 때 우리의 머리 속에서는 가사와 음악이 각각 독립적으로 처리되며 “부적합
한 단어/부적합한 음”의 경우에서 N400이 P600보다 먼저 발생한 것을 고려했
을 때 언어가 음악보다 먼저 처리된다고 저자는 말하고 있다. 그러나 이는 언어와
음악의 각각 다른 범주를 비교한 것으로 즉 언어는 의미론, 음악은 통사론에
어긋난 경우에 대한 반응을 비교한 것으로 이에 대한 결과를 음악, 언어로 일반화
시켜 “언어가 음악보다 먼저 처리된다”고 말할 수는 없다. 이에 대한 논의는
2.1.2. 논의 부분에서 살펴볼 것이다.

그림 21) 음악전공자를 대상으로 두정엽 위치(Pz)에서 기록한 ERPs, (Besson et al, 1998)
쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch et al, 2000)은 음악의 통사 처리에 관련된 뇌파
성분을 살펴보았다. 그들은 화음 연속체에서 셋째 또는 다섯째 화음을 네아폴리
탄 6th화음으로 바꿈으로써 원래의 화음 연속체보다 상대적으로 덜 기대되는
진행을 만들었다. 셋째 화음을 네아폴리탄 6th화음로 바꾸었을 때는 화성진행
상 크게 무리가 없는 진행이었으며, 다섯째 화음을 네아폴리탄 6th화음로 바꾸었
을 때는 화성진행 상 적합하지 않은 진행을 만들어냈다(그림 22).
그림 22) 제시된 화음 연속체들의 예
a
↓ ↓
b
↓ ↓
c
↓ ↓
d
etc.

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a) 조성 안에서의 진행, b) 세 번째 화음을 네아폴리탄 6th화음으로 제시한 경우, c) 다섯
번째 화음을 네아폴리탄 6th화음으로 제시한 경우, d)실제로 제시된 a, b, c의 연속.
(Koelsch et al, 2000)
결과를 보면, 언어의 통사처리를 반영하는 뇌파 성분으로 알려진 ELAN(early
left anterior negativity)과는 달리 음악의 통사처리를 반영하는 뇌파 성분으로
는 ERAN(early right anterior negativity)이 이끌어졌다. 그리고 네아폴리탄
6th화음을 셋째 화음으로 제시했을 때보다 다섯째 화음으로 제시했을 때 상대적
으로 큰 ERAN이 이끌어졌다(그림 23).
그림 23)

a): 네아폴리탄 6th화음을 다섯 번째 화음으로 제시했을 경우 발생한 ERAN, b) 네아폴리
탄 6th화음을 세 번째 화음으로 제시했을 경우 발생한 ERAN. a)의 경우 b)의 경우보다
ERAN의 진폭이 더 큼을 알 수 있다. (Koelsch et al, 2000)
매스와 그의 동료들(Maess et al, 2001)은 쾰쉬와 그의 동료들(2000)이 사용
한 자극과 동일한 자극을 사용하여 ERAN의 발생지를 MEG를 통해 살펴보았
다.
그 결과 음악 통사를 처리할 때 언어 통사를 처리하는 영역으로 알려진 브로카
영역(좌반구 BA44)과 그 우반구 상동영역이 활성화되었으며, 상대적으로 좌반
구보다 우반구 활성화 경향이 두드러졌다. 이를 통해서 매스와 그의 동료들은
ERAN과 ELAN이 좌, 우반구 우세 성향은 다르지만 거의 같은 영역에서 발생
한다는 것을 증명했다. 또한 ERAN은 우반구 우세성향이, ELAN은 좌반구
우세성향이 강함을 밝혀내었다(그림 24).
그림 24)
a) 원래의 화음 연속체를 들려주었을 때의 뇌파 발생지, b) 네아폴리탄 6th화음을 다섯 번
째 화음으로 제시했을 때의 ERAN 발생지, c) 네아폴리탄 6th화음을 세 번째 화음으로 제
시했을 때의 ERAN 발생지. (Maess et al, 2001)
그 후, 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Gunter et al, 2002)은 위의 매스와

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그의 동료들(2001), 쾰쉬와 그의 동료들(2000)이 실험한 자극과 동일한 자극을
사용한 음악 통사 처리에 관련된 ERAN이 음악적 훈련도에 영향을 받는다는
연구결과를 내놓았다(그림 25).
그림 25)
네아폴리탄 6th화음을 다섯 번째 화음으로 제시한 경우(왼쪽)와 세 번째 제시한 경우(오른
쪽)에 발생한 ERAN. a)음악전공자의 경우, b) 음악 훈련을 받지 않은 경우. 왼쪽의 다섯
번째 화음으로 네아폴리탄 6th화음을 제시한 경우를 보면 음악전공자의 ERAN의 진폭이
음악 훈련을 받지 않은 경우보다 더 큰 것을 볼 수 있다. (Koelsch, Gunter et al, 2002)
또한 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Schröger et al, 2002)은 위에서 언급한
음악 통사처리에 관련된 ERAN이 주의 집중에 상관없이 자동적으로 발생한다고
보고했다. 실제로 위의 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch et al, 2000), 매스와 그의
동료들(Maess et al, 2001), 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Gunter et al, 2002)
그리고 이후에 언급할 옌쉬케와 그의 동료들(Jentschke et al, 2005)의 연구
모두에서 자극판단을 직접적으로 하라고 한 것이 아니라, 즉 음악적 통사의 맞고
틀림을 판단하라고 지시한 것이 아니라 그 자극의 음색에 주의를 기울이라 지시하
였다(task-irrelevancy). 따라서 피험자가 음색에 주의를 기울인 상태에서 통사처
리를 했기 때문에 이에 따른 ERAN은 무의식적으로 주의집중 없이 자동적으로
발생한 뇌파성분이라고 말할 수 있다. 이러한 ERAN은 음악훈련도가 증가함에
따라 그 진폭의 크기와 발생 영역의 활성화 정도가 커지는 경향이 있다(Jentschke

et al, 2005).
쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Gunter et al, 2002)은 또한 화음 연속체를
다양하게 변화시켜 음악 통사 처리 영역을 fMRI 실험을 통하여 살펴보았다.
한 경우는 화음 연속체의 마지막 화음을 클러스터로 제시하여 화성진행 규칙
상 적합하지 않게 만들었으며, 또 한 경우는 화음 연속체의 셋째 화음을 변화시켜
전조가 시작되는 기점으로 만들어 기대에 부응하는 화음은 아니지만 화성진행
규칙 상 적합하게 변화시켰다(그림 26).
그림 26)
◉◉◉
마지막 화음을 조성 안의 화음으로 제시한 경우(왼쪽), 마지막 화음을 조성에서 벗어나는
클러스터로 제시한 경우(가운데), 세 번째 화음에서 전조시킨 경우(오른쪽). (Koelsch,
Gunter et al, 2002)
결과를 보면, 언어 처리영역으로 알려진 브로카 영역, 베르니케 영역과 그것들
의 우반구 상동영역이 활성화되었다. 화성진행 규칙 상 부적합한 경우였던 클러
스터로 제시한 경우 브로카 영역으로 알려진 BA44(pars opercularis)와
planum polare(anterior STG 부분)의 활성화가 두드러졌으며, 전조가 일어나
는 진행에 있어서는 베르니케 영역으로 알려진 BA22의 활성화가 두드러졌다
(그림 27, 28). 이는 음악 처리에 있어서 브로카 영역은 화성진행, 화음 간 연결
등을 처리하는 음악의 통사적 측면을 반영하고, 베르니케 영역은 전조와 같이
화성진행 상 만들어지는 의미적 측면을 반영한다10)는 것을 말해주며, 이제까지
언어 처리에 관련된 영역으로 알려진 브로카 영역과 베르니케 영역이 언어에만
특화된 것은 아님을 증명하는 것이다.
10) 전조를 의미적 측면으로 볼 수 있는 이유는 전조가 화음 연속체 내의 맥락적, 화성적 환경
내에서 이루어지는 것이어서, 이전의 환경에서 다른 맥락적 환경으로 진행할 경우 이것이
의미 변화를 초래하기 때문이다.

100
그림 27)
클러스터로 제시했을 경우 활성화된 영역: 브로카 영역, 베르니케 영역과 그 상동영역, 좌
우반구 STG, planum temporal(주로 음악적 통사처리 영역으로 볼 수 있음). (Koelsch,
Gunter et al, 2002)
그림 28)
전조시킨 경우 활성화된 영역: 베르니케 영역과 그 상동영역(음악적 의미처리 영역으로
볼 수 있음). (Koelsch, Gunter et al, 2002)
옌쉬케와 그의 동료들(Jentschke et al, 2005)은 아동발달에 있어서 음악과
언어의 상호 연관성을 알아보고자 했다. 그들은 음악 훈련을 받은 또는 받지
않은 11살의 아동과 언어장애가 있는 또는 없는 5살의 아동을 대상으로 음악과
언어의 통사 처리과정을 뇌파를 기록하여 살펴보았다.
결과를 보면 11살 아동들을 대상으로 음악과 언어의 통사처리를 실험했을
때에는 음악적 통사처리에 있어서 발생한 ERAN이 우반구에서 더 큰 진폭을
보였으며(그림 29), 언어 통사처리에 있어서 발생한 ELAN은 좌반구에서 더
큰 진폭을 보였다(그림 30). 그리고 두 조건에서 모두 음악 훈련을 받은 아동의
반응이 더 크게 나타났다.
또한 5살 아동을 대상으로 음악 통사처리를 실험했을 때에는 언어 장애가
없는 아동에게서는 정상적인 ERAN이 발생했지만 언어 장애가 있는 아동에게

서는 ERAN이 발생하지 않았다(그림 31).
그림 29) 11살 아동을 대상으로 한 음악 통사 처리과정 실험 결과
(A) 음악 훈련을 받은 아동들의 ERP, (B) 음악 훈련을 받지 않은 아동들의 ERP. 흐린 실
선: 규칙에 맞는, 적합한 화음으로 끝나는 자극에 대한 반응, 흐린 점선: 규칙에 맞지 않는
부적합한 화음으로 끝나는 자극에 대한 반응, 진한 실선: 적합하게 끝맺는 경우와 부적합
하게 끝맺는 경우의 ERP 진폭 차이. (C) 두 경우 간 나타난 ERP 차이의 두피 분포도.
(왼쪽: 음악 훈련을 받은 아동들, 오른쪽: 음악 훈련을 받지 않은 아동들). (Jentschke et
al, 2005)

102
그림 30) 11살 아동을 대상으로 한 언어 통사 처리과정 실험 결과
(A) 음악 훈련을 받은 아동들의 ERP, (B) 음악 훈련을 받지 않은 아동들의 ERP. 흐린 실
선: 문법적으로 맞는 문장에 대한 반응, 흐린 점선: 문법적으로 부적합한 문장에 대한 반
응, 진한 실선; 문법적으로 맞는 문장과 문법적으로 부적합한 문장에 대한 ERP 진폭의
차이. (C) 두 경우 간 나타난 ERP 차이의 두피 분포도. (왼쪽: 음악훈련을 받은 아동들,
오른쪽: 음악훈련을 받지 않은 아동들). (Jentschke et al, 2005)
그림 31) 5살 아동을 대상으로 한 음악 통사 처리과정 실험 결과

(A) 언어장애가 없는 아동들의 ERP, (B) 언어 장애가 있는 아동들의 ERP. 흐린 실선: 규
칙에 맞는, 적합한 화음으로 끝나는 자극에 대한 반응, 흐린 점선: 규칙에 맞지 않는 부적
합한 화음으로 끝나는 자극에 대한 반응, 진한 실선: 적합하게 끝맺는 경우와 부적합하게
끝맺는 경우의 ERP 진폭 차이. (Jentschke et al, 2005)
위의 그림 29, 30에서 말해주는 바와 같이 음악 통사처리를 반영하는 ERAN
과 언어 통사처리를 반영하는 ELAN 모두 음악 훈련을 받은 아동에게서 더욱
뚜렷하게 이끌어졌는데, 이는 음악에서 언어로의 긍정적인 학습 전이 효과를
증명한다. 이는 연구자들이 예상했었던 결과인데, 그 이유는 음악 통사를 처리하
는 신경적 원천과 언어 통사를 처리하는 신경적 원천이 상당부분 오버랩 될
것이라 생각했기 때문이다. 이는 신경적 원천은 한정되어 있어 각 자극들을 처리
할 때 사용되는 신경적 원천은 자극 간에 공유된다는 파텔(2003)의 SSIRH
이론을 확대 적용한 것이라 볼 수 있다.11) 그리고 11세 아동과 5세 아동에게서
모두 ERAN이 발생했는데, 이에 대해 연구자들은 서양 조성음악의 규칙 습득은
6~7세 이후에 형성된다는 이전의 가설보다 더 빠른 시기에 이루어질 수 있음을
시사하는 것이라 보았다.
또한 위의 결과는 언어와 음악 통사처리 관계가 서로 얽혀 있음을 보여주고
있다. 즉 음악 훈련은 음악 통사처리를 더 효과적으로 하게 하는 것뿐만 아니라,
언어 통사처리에도 영향을 미친다는 것을 증명한다.
이 시점에서 중요하게 짚고 넘어갈 것은 똑같이 통사처리에 관련된 뇌파 성분
이라 해도 ERAN은 무의식적으로 주의집중 없이 자동적으로 일어나는 반응임
에 비해, P600은 의식적인 차원에서 일어나는 반응이라는 것이다(Koelsch &
Siebel, 2005). 또한 ERAN은 음악에 특화되어 나타나는 성분임에 비해, P600
은 언어, 음악 모두에 있어서 발생하는 성분으로 알려져 있다(Patel et al, 1998).
다음에 언급될 파텔과 그의 동료들(Patel et al, 1998)과 파텔(2003)의 연구에서
는 P600과 언어, 음악 통사처리의 관계를 규명하려는 시도를 보인다.
파텔과 그의 동료들(Patel et al, 1998)은 언어와 음악에 있어서의 통사론적
부적합성 처리를 직접적으로 살펴보았다. 그들은 언어와 음악 자극의 통사론적
측면을 다양하게 변화시켰는데, 언어 실험에서는 적합하지만 복잡한 문장과 문
법적으로 맞지 않는 문장을 제시했으며 음악 실험에서는 화음 연속체 중 한
11) Patel(2003) 참고. 파텔의 SSIRH이론은 이 글, ‘음악과 언어’의 뒷부분에서 살펴볼 것이다.

104
화음을 원조에서 가까운 조와 먼 조로 제시하였다(그림 32, 33).
A. Some of the senators had promoted an old idea of justice.
B. Some of the senators endorsed promoted an old idea of justice.
C. Some of the senators endorsed the promoted an old idea of justice.
그림 33) 음악에 있어서 통사론적 부적합성을 실험한 자극
Nearby Key: 원래의 조성에서 가까운 조, Distant Key: 원래의 조성에서 먼 조. (Patel et
al, 1998)
결과를 보면, 음악 전공자들이 문장과 화음 연속체의 부적합성을 감지했을
때 발생하는 P600은 언어와 음악 실험 조건 모두에서 이끌어졌으며, 두 범주에
서 구분되지 않았다. 즉, 범주가 어떻게 되던 거의 비슷한 P600이 발생했다(그림
34). 또한, 복잡한 문장에서보다 문법에 어긋난 문장에서, 그리고 가까운 조로의
변화보다는 먼 조로의 변화에서 더 큰 P600 진폭이 이끌어졌다.

그림 34) 언어와 음악 조건에 있어서 부적합한 자극일 때 발생한 P600
실선은 문법적으로 부적한 경우의 P600, 점선은 원래의 조성에서 먼 조의 화음을 제시했
을 때의 P600. (Patel et al, 1998)
통사에 관련된 성분인 P600이 언어와 음악 조건에서 모두 이끌어졌으며, 두
범주에서 구분되지 않는다는 결과에 대한 명확한 설명을 위해 파텔(2003)은
1998년도의 연구에서 더 나아가 음악과 언어의 통사론적 처리과정의 공통적인
부분과 차이점을 이론적으로 밝히고자 했다. 그는 통사 처리 과정에는 처리
(processing)와 재현(representation)의 두 가지 과정이 분리되어 나타나며
(dual system), 자극을 처리하는 데 필요한 신경적 원천(resource)은 자극 범주
에 상관없이 공유된다는 가설을 내놓았다. 이를 “공유된 통사론적 통합 원천
가정”(shared syntactic integration resources hypothesis: SSIRH)이라 명명
했는데, SSIRH에 따르면 통사론적 통합을 위한 원천을 제공하는 뇌 영역은
언어와 음악 조건에서 오버랩 되며, 따라서 한정된 원천을 서로 공유한다고 보았
다. 그리고 이러한 저-활성화 원천들은 빠르고 선택적으로 각 자극 범주에 따른
재현 영역(representation region)으로 보내져 통합과정이 일어나게 된다. 즉
통합의 원천은 공유된 처리 영역(processing region)에서 제공되며 통합 자체는
재현 영역(representation region)에서 일어난다는 것이다. SSIRH는 언어와
음악의 통사론적 통합과정이 “공통된 처리 영역”에 기인하는 것을 제안하는

106
것이기 때문에, 또한 통사론적 처리의 원천은 한정되어 있다는 것을 의미하기
때문에, 언어와 음악에 있어서의 통사론적 통합을 동시에 필요로 할 시에는 서로
방해가 될 수 있다는 것을 짐작해볼 수 있다.
2.1.2. 음악의 의미론(syntax)을 실험한 연구들
a) “지렁이가 꿈틀거린다”
b) “지렁이가 뛰어 다닌다”
위의 두 문장 모두 문법에는 어긋나지 않는다. 그러나 b)의 문장을 들었을
때는 낯선 광경을 상상하며 고개를 갸우뚱할 것이 분명하다. 이렇듯 문법에는
맞으나 의미상 부적절할 때 우리는 ‘의미상 맞지 않는다’라고 말할 수 있다.
이를 음악에 적용시켰을 때에는 언어에서의 의미처럼 명확하게 판단할 수 있
는 것은 아니나, 가장 잘 들어맞는 예를 찾자면 화성 규칙에 따른 화성진행 상
그 방향성의 강하고 약한 정도를 생각해볼 수 있다. 이를 실험한 사람이 르노와
그의 동료들(Regnault, 2001)이다.
르노와 그의 동료들(2001)은 화성진행에 대한 기대감의 정도를 실험하였다.
그들은 음악전공자 12명과 비전공자 12명을 대상으로 화성진행의 강하고 약한
정도에 따른 ERP의 차이를 살펴보았다. 자극은 화음연속체에서 마지막 두 화음을
‘강하게 기대되는’(화음들 간의 방향성이 뚜렷한) 패턴 또는 ‘약하게 기대되는’(방
향성이 약한) 패턴으로 제시했으며 이에 대한 ERP를 기록하였다(그림 35).
그림 35)
a
TARGET CHORD STRONGLY EXPECTED TARGET CHORD WEAKLY EXPECTED

b
(a) 화성진행이 강하게 기대되는 경우(왼쪽)와 약하게 기대되는 경우(오른쪽)로 제시된 자극의
예. (b) 8개의 화음이 제시될 때마다 걸리는 시간. C1~C8은 각각의 화음들, BL=baseline
(Regnault et al., 2001).
결과를 보면 화성진행이 강할 때보다 약할 때 P300이 발생했다. 그림 36,
37을 보면 전공자의 P300이 비전공자의 그것보다 그 진폭이 더 큼을 알 수
있는데, 이에 대해 저자는 전공자의 경우에 화성적 맥락에 대한 이해와 인지가
더 깊기 때문에 그러한 화성적 맥락이 약하게 제시될 경우 상대적으로 진폭이
큰 파형이 유도된다고 보았다.
그림 36) 그림 37)
음악전공자에서 발생한 화성적 맥락의
강하고, 약한 정도에 따른 ERP
비전공자에서 발생한 화성적 맥락의 강
하고, 약한 정도에 따른 ERP

108
쾰쉬(2005)는 음악적 ‘통사’의 가장 초반 처리가 150~400msec에서 일어나
는 것에 비해, 음악적 ‘의미’의 가장 초반 처리는 300~500msec에서 일어난다고
보고했다. 따라서 앞에서 살펴본 르노와 그의 동료들(2001)의 실험 결과는 이에
부합한다고 할 수 있다. 그러나 여기서 중요한 것은 그들이 P300에만 초점을
맞추어 결과를 살펴보았다는 것인데, 아쉬운 점은 그 뒤에 뒤따라오는 다른 성분
은 없었는지에 대한 그들의 해석이 없었다는 것이다. 쾰쉬(2005)는 언어에서의
의미상 부적절함을 처리할 때에는 N400이, 음악에서의 의미상 부적절함을 처리
할 때에는 N500이 이끌어진다 말하면서 N400과 N500의 유사점을 찾고 있는
데 위의 그림 36과 37을 보면 이러한 N500이 P300 후에 나타나지는 않았을까
하는 의문이 든다. 쾰쉬(2005)는 언어의 의미상 처리를 반영하는 N500은 언어
의 N400과 같이 의미상 통합(semantic integration)의 증거로서 이끌어지는
성분이라고 말했다.
화성맥락의 강하고 약함 외에 음악의 의미를 실험한 연구들을 꼽는다면 음악
을 점화효과(priming effect)12)로서 사용한 연구들을 예로 들 수 있다. 쾰쉬와
그의 동료들(2004)은 한 단어를 판단할 때 그 단어 전에 주어진 문장의 점화효과
와 음악의 점화효과를 살펴보았다.
결과를 보면 목표 단어를 판단할 때 앞서 주어진 문장뿐 아니라 음악 또한
영향을 주었음이 N400으로서 증명되었다. 설명하자면 하나의 단어를 의미상
적합하다, 부적합하다로 판단할 때에는 어떠한 맥락이 조성되어야 하는데 그러
한 맥락을 조성하는 것이 같은 범주의 문장뿐 아니라 음악 또한 그 단어를 판단하
는 데 맥락을 조성시킬 수 있다는 것이다. 맥락을 조성했다는 것은 의미를 전달했
다는 것으로 바꾸어 말할 수 있으며 따라서 음악이 맥락을 조성할 수 있다는
말은 곧 음악이 의미를 전달할 수 있다는 말과 같다고 볼 수 있다.
12) 점화효과(priming effect)는 목표자극이 주어지기 전에 그 목표자극과 밀접한 관계를 지닌
점화자극이 주어지면 그렇지 않을 때보다 목표자극에 대한 반응시간이 빨라지는 효과를 말한
다.

그림 38) 실험에 쓰인 자극의 예
(a) (왼쪽) 문장 점화자극 조건: (위)목표자극 Weite와 맥락상 적합한 문장, (아래) 맥락 상
맞지 않는 문장/ (오른쪽) 목표자극에 대한 N400
(b) (왼쪽) 음악 점화자극 조건: (위)목표자극 Weite와 맥락상 관련 있는 음악, (아래) 맥랑
상 관련 없는 음악/ (오른쪽) 목표자극에 대한 N400
틸만과 그의 동료들(2003)은 음악이 점화효과로서 작용할 때 활성화되는 뇌
영역을 fMRI를 사용하여 조사하였다. 그들은 목표자극인 끝 화음이 협화인지
불협화인지를 판단할 때에는 앞서 제시된 화성진행이 영향을 미칠 것이라 가정
하고, 즉 점화효과를 나타낼 것으로 보고, 화성진행을 목표자극과 관련 있는
조성으로 또는 관련 없는 조성으로 제시하였다.
결과는 한 화음의 협화, 불협화의 판단은 그 화음과 관련 있는 조성으로 제시될
경우 더 빨리 이루어졌으며, 이러한 판단을 할 때 관련 있는 활성화 영역은
inferior frontal area이었다(그림 39).

110
그림 39) 점화효과가 주어진 상태에서 목표자극을 판단할 때 활성화된 inferior frontal
area(전두엽의 아래쪽 영역) (Tillmann et al, 2003)
2.2. 음악과 정서
음악이 인간의 정서에 미치는 영향에 대한 신체의 생리적 반응 연구는 <음악
과 언어> 분야만큼이나 중요하게 다루어지는 분야이다. 정서 연구에 있어서 심
박률, 호흡, 땀의 분비 그리고 피부의 전기적 활동 등은 이미 오래 전부터 연구자
들이 그 측정 대상으로 삼아왔으며, 최근에는 근전도(Electromyography), 안구
의 움직임을 측정하는 안전도(Electrooculogram)뿐만 아니라 동공의 크기, 위
장의 활동, 무릎 반사, 체모의 움직임 등 매우 사소한 신체의 변화까지도 연구의
대상에 포함시키고 있다.13) 이러한 신체적 변화와 정서 간의 직접적 연관성을
고려한 연구는 30여 년 전에야 비로소 시작되었다.
그러나 인간의 말초 수준에서 일어나는 생리적 변화가 매우 대략적인 정보만
주는 것에 비해서 고차 사고의 중추인 뇌의 피질 수준에 있어서는 연구자들의
주장이 보다 구체적이며 설득력을 지닌 것으로 보인다. 20세기 후반에 들어서면
서 그 동안 전혀 접근이 불가능한 것으로 알려져 왔던 뇌의 활동에 대해서 다양한
각도의 측정이 가능해졌다. ERP, fMRI, PET 등을 통해 연구자들은 선율, 화음
진행, 리듬, 박자 등과 같이 음악이 가지는 다양한 속성들의 변화가 어떻게 뇌
활동의 변화를 유발하는지에 대해 직접적인 연구결과들을 내놓고 있다.
13) Koelsch, Fritz et al(2005)

지금까지 인간 정서에 관한 신경과학적 연구들은 대부분 주로 정적인 시각적
이미지를 실험자극으로 사용해왔는데, 최근 몇 년 동안 음악 또한 인간 정서를
연구하는 데 상당히 가치 있음이 밝혀지고 있다. 음악을 자극으로 하는 데 있어서
의 이점은 첫째 음악은 상당히 큰 강도로 정서를 이끌어낼 수 있고, 둘째 그러한
정서들은 피험자들 간에 꽤 일정한 양상으로 나타나고, 셋째 음악은 비단 불쾌한
정서뿐 아니라 유쾌한 정서까지도 이끌어낼 수 있다는 것이다(정적인 시각적
이미지를 사용했을 때에는 상대적으로 유쾌한 정서를 이끌어내기가 어렵다).
음악을 사용하여 신경과학적으로 인간 정서를 접근한 연구들에서는 근본적으
로 limbic system(변연계)과 paralimbic system(변연계 주변)의 구조물들
(amygdala, hippocampus, parahippocampal gyrus, insula, temporal poles,
ventral striatum, orbitofrontal cortex, cingulate cortex)14)이 음악에 대한
정서 처리과정에 관련되어 있다고 보고하고 있다.15)
14) 이러한 구조물들은 이전 정서와 관련된 연구들에서도 보고 되고 있으나 그 구조물들의 각기
기능적(functional) 의미에 대해서는 아직까지 확실하게 밝혀진 바가 없다.
그러나 어떠한 감각성 입력이 정서적 표현으로 바뀌는 과정은 일반적으로 감각정보가 일차감각
영역, 즉 일반감각은 일차체감각영역(BA 3, 1, 2), 시각은 일차시각영역(BA 17), 청각은
일차청각영역(BA 41), 후각은 일차후각영역(primary olfactory area), 즉 이상엽
(piriform lobe) 등으로 들어온 후, 각각의 일차연합영역 주위의 이차연합영역(secondary
association area)으로 전달되고 결국은 복합연합영역(complex association area)인 전전
두엽피질(prefrontal cortex)과 측두엽신피질(temporal neocortex)에 이르게 된다. 이
부분은 편도핵(amygdala) 복합체와 연결된 부분으로 편도핵(amygdala)에는 이와 같은
일차감각에 따른 정보를 받아들여, 여기에 정서적인 색채를 더해 중격(septal region) -
시상하부(hypothalamus) - 중뇌(mid brain)연속체로 보내준다고 생각되고 있다.
(http:// anatomy.yonsei.ac.kr/scripts/)
15) 사물의 인식(cognition)과 이를 바탕으로 한 판단, 또한 이에 따른 체신경계의 반응으로
나타나는 이성적인 행동을 대뇌 신피질(neocortex)의 기능이라고 한다면, 변연계(limbic
system)는 정서(emotion, 감정)와 이를 바탕으로 한 정서적인 행동(affective behavior)
을 담당한다고 할 수 있다. (http://anatomy.yonsei.ac.kr/scripts/)

112
그림 42) 정서에 관련된 영역으로 알려진 뇌 영역 중 변연계에 속하는 구조물들
1. cingulate gyrus(대상회), 2. parahippocampal gyrus(해마옆이랑), 3. hippocampal
formation(해마형성체), 4. piriform lobe(이상엽), 5. septal region(중격부), 6. amygdaloid
body(편도체), 7. hypothalamus(시상하부), 8. thalamus(시상), 9. epithalamus(시상상부),
10. midbrain limbic area(중뇌변연구역)
1990년대 후반부터 2006년 현재까지의 신경과학 연구방법을 이용한 음악과
정서 연구들을 조사해본 결과 (1)불쾌한/유쾌한 음악에 대한 정서 반응 조사,
(2) 음악적 기대감에 따른 정서적 반응 조사, (3) 정서의 시간적 추이 과정 조사
의 세 가지 범주로 구분해 볼 수 있었다. 다음에 이어질 내용에서는 이러한 (1),
(2), (3)의 구분 하에 각각의 범주에 속하는 연구들에는 어떠한 것들이 있으며,
그것들에서 얻어진 결과물은 어떠한지를 알아볼 것이다. 이러한 구분은 산발적
으로 널려 있는 듯한 연구들을 좀더 명확한 주제 하에 통일성 있는 해석을 가능하
게 할 것이다.
2.2.1. 불쾌한/유쾌한 음악에 대한 정서 반응 조사
블러드와 그의 동료들(Blood et al, 1999)은 PET를 이용하여 화성적 멜로디
에 따른 유쾌함/불쾌함의 정도를 조사하였다. 실험자극은 실험을 위해 새로이
작곡된 선율로써 불협화의 정도를 단계적으로 달리하여 제시되었고, 그에 따라
불쾌함의 정도가 표현되었다(그림 43). (따라서 가장 불협화 정도가 심한 자극은

가장 불쾌한 것으로 간주되었다) 자극은 피아노 소리로 주어졌으나 음악적인
표현 없이 컴퓨터로 재생되었다. 이 실험은 풍부한 음악적 분위기를 이끌어내려
는 것이 아니라 자극에 대한 정서적 정도(valence)를 느끼는 데 있어서 음악적
선호의 효과를 배제시키면서 음악에 대한 정서적 처리과정을 조사하는 데 그
목적이 있었다.
결과를 보면 유쾌함과 불쾌함의 정도의 변화는 paralimbic 구조물들의 활성화
정도에 영향을 끼쳤다. 불쾌함의 증가는 우반구 parahippocampal gyrus를 활성
화시킨 반면, 불쾌감의 감소는 우반구의 frontopole과 양반구의 orbitofrontal
cortex, subcallosal cingulate cortex를 활성화시켰다.
중요한 점은 유쾌함의 증가에 따른 활성화 영역들과 불쾌함의 증가에 따른
활성화 영역들은 서로 상관관계를 가진다는 것이다. 즉 유쾌함의 증가에 따른
활성화 정도가 커진 영역들은 불쾌함이 증가할수록 그 활성화 정도가 오히려
평소보다 줄어들었다(그림 44).
그림 43) 실험에 쓰인 자극(위)과 피험자의 유쾌함/불쾌함, 슬픔/기쁨 정도의 평가(아래)
Major triades (Diss0)
Flatted 13th triads (Diss5)

114
(위) 가장 협화적인 예(Diss0)와 가장 불협화적인 예(Diss5)(자극은 Disso0부터 Diss5까지
6단계로 사용했다), (아래) Diss0부터 Diss5까지 각각 유쾌함/불쾌함(왼쪽). 슬픔/기쁨(오른
쪽)의 정도를 +5~-5까지 평가한 그래프. 각 그래프에서 유쾌함, 슬픔이 +이다. (Blood et
al, 1999)
그림 44) 불협화에 대한 활성화 영역
(a-c) 불협화의 정도(Disso0~Diss5)와 우반구 parahippocampal gyrus(a, b), 우반구
precuneus(c)과의 양(+)의 상관관계, (d-f) 불협화의 정도와 양반구 orbitofrontal cortex(d),
medial subcalosal cingulate(e), 우반구 frontal polar region(f)과의 음(-)의 상관관계(이는
협화의 정도에 따른 양(+)적인 상관관계와 같다) (Blood et al, 1999).

그림 45) 불쾌함의 증가와 유쾌함의 증가에 따른 활성화 영역
(a-c) 불쾌함의 증가와 우반구 parahippocampal gyrus(a, b), 좌반구 posterior cungulate(c)
간의 양(+)적인 상관관계(이는 유쾌함의 증가에 따른 음(-)적인 상관관계와 같다), (d-e) 유쾌
함의 증가와 우반구 orbitofrontal cortex(d), medial subcallosal cingulate(e) 간의 음(-)적인
상관관계(Blood et al, 1999).
그림 46) 유쾌함(pleasantness)의 증가에 따른 양(+, positive)적인 상관관계와 음(-)적인
상관관계를 나타낸 뇌 영역들 (M: medial, R: right, L: left)
Table 4. Covariation of rCBF with ratings of stimulus pleasantness
Region Brodmann Coordinates t Value
Area x y z
Positive Correlations
M. subcallosal cingulate 25 -1 17 -15 6.53
R orbitofrontal cortex 14+ 12 32 -17 5.76
Negative Correlations
L posterior cingulate 23/31 -3 -33 32 -3.69
R. parahippocampal gyrus 28/36 25 -28 -21 -2.68
Positive correlations denote increasing pleasantness: negative correlations
denote increasing unpleasantness. Coordinates refer to location in stereotaxic
space15. +Nomenclature following ref. 16.

116
브라운와 그의 동료들(Brown et al, 2004)은 친숙하지 않은 유쾌한 음악을
수동적으로 들을 때 활성화되는 뇌 영역을 PET 실험을 통해 살펴보았다. 자극은
경쾌한(즉 유쾌한 정서를 이끌어내는) 1930년대 rembeka 양식의 그리스 대중
노래로서 대부분의 사람들이 들어보지 못한 친숙하지 않은 것들이었다.
결과를 보면 휴지조건(rest condition)에 비해 유쾌한 음악을 제시한 경우
subcallosal cingulate cortex, anterior insula, posterior part of the
hippocampus, ventral striatum(nucleus accumbens 부분)을 포함한 limbic,
paralimbic 구조물들이 활성화되었다.
이 실험에서 중요한 결과는 친숙하지 않은 새로운 음악 또한 친숙한, 유쾌한
음악과 같이 강한 긍정적 정서를 불러일으킬 수 있다는 점과 똑같이 변연계
구조물들을 활성화시킨다는 점이다.
그림 47) 친숙하지 않은 유쾌한 음악을 수동적으로 들려주었을 때
활성화된 뇌 영역들(Brown et al, 2004)
이와 유사한 실험을 블러드와 자토레(Blood & Zatorre, 2001)가 실시하였는데,
그들은 PET을 이용하여 피험자 각각이 가장 좋아하는 곡이라고 제시한 곡을
들려주고, 그 과정에서 일어나는 chills 반응에 따른 뇌의 활성화 영역을 살펴보았
다. (음악은 일반 CD 레코딩으로 들려주었으며, 통제조건으로는 자신이 아닌
다른 사람이 좋아하는 곡이라고 고른 것을 들려주었다.) chills 반응이 증가할수록
(유쾌함이 증가될수록) insula, orbitofrontal cortex, ventral medial prefrontal
cortex 그리고 ventral striatum을 포함한 ‘보상과 정서’에 관련된 영역으로 보이
는 부분들이 활성화되었다. chills 반응이 증가할수록 활성화 정도가 저하된 영역은
amygdala와 hippocampus였다.

그림 48) chills 반응 정도에 따른 활성화 영역들
(a-c) chills 반응 증가에 따른 양(+)적인 상관관계를 가지는 영역들, (d-f) chills 반응 증가
에 따른 음(-)적인 상관관계를 가지는 영역들. (a) Mb: 좌반구 dorsomedial midbrain, Th:
우반구 thalamus, AC: anterior cingulate, SMA: supplementary motor area, Cb; 양반구
cerebellum (b) VStr: 좌반구 ventral striatum, In: 양반구 insula (c) Of: 우반구 orbitofrontal
cortex (d) VMPF: ventral medial prefrontal cortex, VC: visual cortex (e) Am: 우반구
amygdala (f) H/Am: 좌반구 hippocampus/amygdala (Blood&Zatorre, 2001)
그림 49) chills 반응 증가에 따라 활성화 정도가 증가한(CBF increases) 영역들과
감소한(CBF decreases) 영역들
coordinates
Region x y z t value*
CBF Increases
L. ventral striatum - 13 1 - 5 2.72
R. dorsomedial midbrain 4 - 40 - 17 2.92
R. thalamus 3 - 16 - 2 4.61
M. anterior cingulate (BA 24/32) - 1 32 15 2.63
R. orbitofrontal cortex(BA 14) 20 34 - 23 2.78

118
R. insula 32 15 3 5.41
L. insula - 39 12 11 3.75
M. suppl motor area (BA 6) 1 -2 63 6.26
L. cerebellum - 8 - 66 - 18 5.03
R. cerebellum 9 - 62 - 18 3.75
CBF decreases
L. hippocampus/amygdala - 23 -14 - 23 -3.11
R. amygdala 21 - 6 - 21 -2.95
M. prefrontal cortex (BA 32) 1 39 - 17 -3.24
M. prefrontal cortex (BA 10) 0 56 - 6 -3.18
M. cuneus (BA 18) 0 -73 24 -3.52
R. precuneus (BA 7) 5 -57 41 -4.84
L. precuneus (BA 7) - 5 - 61 29 -3.85
Positive t value denote CBF increases: negative t values denote CBF decreases.
Coordinates refer to location in stereotaxic space 925). L, left․R, right․m,
medical.
*t values were significant at p<0.05 using a standard one-tailed t test(n-9)
fMRI를 사용한 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Fritz et al, 2006)의 실험 또한
블러드와 그의 동료들의 실험(2004)과 유사한데, 그들 역시 유쾌한 음악자극과
불쾌한 음악자극을 사용하여 정서를 살펴보았다. 그러나 블러드와 그의 동료들
의 실험(2004)에서와는 다르게 유쾌한 음악 자극들은 컴퓨터로 만들어진 소리가
아닌 일반 CD로 재생되는 소리로 들려주었다. (유쾌한 자극들로는 즐거운 기악
춤곡을 사용하였다.) 불쾌한 자극들은 유쾌한 자극들을 전자음향적으로 조작하
여 불협화로 소리나게 했다. 따라서 이 실험에서 쓰인 자극들은 단지 불쾌한
음악에 대한 정서적 반응뿐 아니라 즐거운 원래의 음악 그대로를 쓴 유쾌한
자극에 대한 정서적 반응까지 살필 수 있도록 계획된 것이었다. 또한 모든 피험자
들에게 동일한 자극들을 들려줌으로써 피험자 개개인의 음악적 취향을 배제시켜
정서를 조사할 수 있었다.
결과를 보면 불쾌한 음악은 amygdala, hippocampus, parahippocampal
gyrus 그리고 temporal pole를 활성화시켰다. (반대로 유쾌한 음악은 이 부분들
의 활성화를 현저히 감소시켰다.) 유쾌한 음악을 들려주는 동안에는 ventral
striatum과 insula의 활성화를 증가시켰다.

그림 50) 불쾌한 음악에 대해 활성화된 뇌 영역들
자극은 두 개의 block으로 제시되었는데, A는 두 개의 block 모두를 합한 전체 자극에 대
한 반응 영역이고, B는 둘째 block에서 활성화된 영역이다(Koelsch, Fritz et al, 2006).

120
그림 51) 유쾌한 음악에 대해 활성화된 영역들
(A) 전체 자극 길이에 대한 반응 영역, (B), (C) 둘째 block에 대한 반응영역들. 유쾌한 전
체 자극에 대해서는 Heschl’s gyri, IFG(inferior frontal gyrus, BA45/46), 좌반구 anterior
superior insula가 활성화되었고, 둘째 block에 대해서는 Rolandic area와 frontal opercular
area(BA44)가 활성화되었다(Koelsch, Fritz et al, 2006).
음악의 정서적 처리에 있어서의 amygdala의 연관성은 고셀린과 그의 동료들
(Gosellin et al, 2005)의 연구에서도 보고되고 있다. 그들은 amygdala를 포함
한 medial temporal lobe이 절제된 환자들을 대상으로 실험하였는데, 환자들은
무서운 음악에 대한 인식이 손상되어 있었다. 또한 메농과 레비틴(Menon &
Levitin, 2005)은 정상적인 보통의 음악(조작된 음악자극과는 달리)에 대한 반
응이 ventral striatum과 관련되어 있다고 보고했다.

위에서 언급한 연구들은 음악을 들음으로써 정서와 관련된 부분들로 알려진
limbic, paralimbic 구조물들(amygdala, hippocampus, parahippocampal
gyrus, insula, temporal poles, cingulate cortex, orbitofrontal cortex,
ventral striatum)의 활성화 정도가 변화된다는 것을 보여준다. 따라서 음악적
자극을 사용한 기능적 뇌 영상기술은 인간 정서를 연구하는 데 있어서 한 몫을
할 수 있다는 것을 단적으로 보여준다 할 수 있다.
2.2.2. 음악적 기대감에 따른 정서적 반응 조사
지금까지 언급한 실험들은 모두 “유쾌한”, “불쾌한”, “무서운”, “기쁜”, “평화
로운” 음악들을 자극으로 사용한 연구들이었다. 이번 부분에서는 음악구조에
따른 정서 처리과정을 살펴볼 것이다. 마이어(Meyer, 1956)는 음악적 기대감이
만족되거나 지연되는 것에 따른 음악적 정서 이론을 제안했다. 그는 음악적 기대
감의 확인과 어긋남이 청취자의 정서를 불러일으킨다고 제안했다.16) 그의 제안
에 따라 슬로보다(Sloboda, 1991)는 특정한 음악적 구조가 특정한 정신생리적
반응을 불러일으킴을 발견했다. 또한 그는 새롭거나 기대하지 않았던 화성이
전율(shiver)을 일으킴을 보여주었다.
그림 52는 두 개의 화음진행을 보여주고 있는데, 왼쪽은 구조적으로 알맞은
따라서 기대가 되는 화음으로 끝맺는 것이고, 오른쪽은 구조적으로 알맞지 않은
따라서 기대되지 않은 화음으로 끝맺는 경우를 나타낸 것이다. 이러한 화음진행
들은 지금까지 많은 연구들에서 사용되었는데17), 이는 본래 정서 처리과정이
아니라 음악적 구조의 처리과정을 조사하려는 목적으로 쓰인 것이었다. 흥미로
운 점은 이러한 자극을 사용한 최근의 뇌 영상기술을 사용한 실험들에서 기대되
지 않은 화음에 대한 반응으로서 orbital frontolateral cortex(OFLC)가 활성화
되었다는 것이다.
16) Koelsch(Annals of the New York Academy of Science, vol. 1060, 2005)에서
재인용
17) 이것에 대한 내용은 Koelsch&Friederici(2003) 참조

122
그림 52) 구조적으로 알맞은 화음으로 끝나는 화음진행(왼쪽)과
구조적으로 알맞지 않은 화음으로 끝나는 화음진행(오른쪽)
OFLC(lateral orbital gyrus of BA11, medial inferior frontal gyrus,
BA47, BA10)는 정서 처리과정에서 중요한 역할을 하는 paralimbic 구조물로
알려져 있다. OFLC는 감각자극의 정서적 의미를 평가하는 것과 관련되어 있고,
또한 예비적으로 처리된(preprocessed) 감각정보를 medial orbitofrontal
paralimbic 영역으로 보내는 관문 역할을 하는 것으로 알려져 있다.18)
기대되지 않은 화음들(장, 단조성의 화성규칙에 익숙한 청취자가 들을 때 이상
한 소리들)은 청취자의 감각적 기대감에 어긋나는 것이다. 위에서 언급했듯이,
음악적 기대감의 어긋남은 음악을 들을 때 정서를 불러일으키는 중요한 측면으
로 여겨지고 있다. 더구나 알맞지 않은(irregular) 화음은 청취자로 하여금 긴장
감을 더 크게 느끼게 하고, 그러한 긴장감의 지각은 음악을 듣는 동안의 정서적
경험과 관련되어 있다고 알려져 있다. 따라서 OFLC의 활성화는 기대하지 않은
화음들이 정서적 반응을 일으킨다는 가능성을 보여주는 것이다.
쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Fritz et al, 2006)은 fMRI를 이용하여 기대되
지 않은 화음에 대한 반응으로서 양반구의 amygdala가 활성화됨을 보여주었다.
이는 기대하지 않았거나 알맞지 않은 화음이 정서적 반응을 일으킨다는 가정을
뒷받침해준다. (위의 그림 50 참고)
이에 더 나아가 스타인바이스와 그의 동료들(Steinbeis et al, 2006)은 기대되
지 않은 화음들이 정서적 반응을 일으킨다는 가정을 심층적으로 조사하였다.
이들은 피험자들이 세 개의 버전으로 된 바흐 코랄을 듣는 동안 EEG(뇌파),
피부전도(EDA, electrodermal activity), 심장박동 등 생리적인 변화를 기록하
였다. 첫 번째 버전은 아래 그림 53의 A처럼 알맞지 않은 화음, 즉 6도 화음으로
끝나는(위종지) 원래의 바흐 코랄 화음진행을 사용하였다. 두 번째 버전은 첫
번째 버전의 가장 끝 화음을 가장 알맞은 으뜸화음으로 바꾸었고, 세 번째 버전은
18) 이에 대한 해부학적 설명은 Mega et al(1997) 참고

가장 기대되지 않은 화음으로서 네아폴리탄 6th 화음을 끝 화음으로 사용하였다
(아래 그림의 B와 C). 이 세 가지 버전에 따른 피부전도(EDA)는 기대되는
화음과 가장 기대되지 않은 화음의 경우에 확연한 차이를 보였다(그림 54). 이에
대해 연구자들은 피부전도가 교감신경계의 활동을 반영하는 것이기 때문에, 또
한 이 교감신경계가 정서적 경험과 밀접하게 관련되어 있기 때문에, 이러한 결과
는 기대되지 않은 화음들이 정상적인 청취자들에게서 정서적 반응을 불러일으킨
다는 가정을 확실히 뒷받침해주는 것이라 보았다.
그림 53)
A
B
C
(A) 바흐 코랄에서 발췌한 화음진행으로서 상대적으로 덜 기대되는 위종지로 끝맺는 경우,
(B) (A)의 끝 화음을 으뜸화음으로 대체한 화음진행으로서 가장 기대되는 경우 (C) (A)의
끝 화음을 네아폴리탄 6th 화음으로 대체한 화음진행으로서 가장 기대되지 않는 경우.
(Steinbeis et al, 2006)

124
그림 54) 위의 A, B, C 버전에 대한 피부전도(EDA)
이는 절대적인 수치가 아닌 상대적인 수치를 나타낸 것으로서 각 버전에 대한 기울기의
정도를 파악할 수 있다. 가장 기대되는 화음으로 끝맺는 경우(위의 B에 대한 반응), 덜 기
대되는 화음으로 끝맺는 경우(위의 A에 대한 반응), 가장 기대되지 않는 화음으로 끝맺는
경우(위의 C의 경우). (Steinbeis et al, 2006)
지금까지 살펴본 연구 결과에 따르면 기대되지 않은 음악적 사건들은 음악적
구조의 처리과정에 대한 반응뿐 아니라 정서적 반응까지 유발시킨다는 것을 알
수 있다. 따라서 다음을 유념하는 것이 중요한데, 즉 분류상으로 덜 또는 더
기대되는 자극들을 실험한 연구들에 있어서 그 자극들에 이상적으로 정서적 정
도(valence)를 부과해야 하며(비록 그 실험이 본래 정서를 연구하려고 설계되지
않았다 할지라도) 그러한 변수들은 실험결과의 다양성(variance)을 설명하는
데 쓰일 수 있을 것이다.
2.2.3. 정서의 시간적 추이 과정 조사
정서의 강도는 그 정서 자체는 같을지라도 보통 시간에 따라 변화하기도 하며,
또한 정서에 따라 반응 시간에 차이가 날 수도 있다. 예를 들어 직관적으로 혐오
스러운 소리는 즉각적으로 반응을 일으킨다는 것을 짐작해볼 수 있고, 또한 부드
러운(미약한) 정서적 반응은 드러나기까지 시간이 걸릴지도 모른다. 많은 정서
연구가 정적인 시각적 자극을 사용했다는 점을 감안해 볼 때, 음악과 같은 시간성
을 지닌 자극을 이용한 정서적 처리과정의 시간적 추이와 그것에 대한 신경기제
(neural mechanism)에 대해 연구된 바는 거의 없었다고 할 수 있다.
크럼한슬(Krumhansl, 1997)은 음악적 자극을 사용하여 정서의 시간적 추이

를 정신생리학적(psychophysiological)으로 조사하였다. 그는 피험자들에게 각
각 슬픔, 무서움, 기쁨의 정서를 반영하는 음악적 자극들을 들려주고, 시간에
따른 맥박, vascular, 피부전도(electrodermal, EDA), 호흡 기능 등 몇 가지
생리적 변화를 기록하였다. 그 결과 기록된 생리적 반응들과 시간 사이의 높은
상관관계를 밝혀내었다(각 음악적 자극들이 제시될 때마다 1초 간격으로 반응들
을 기록하였다). 이는 시간이 지남에 따라 각 정서에 따른 피험자의 생리적 변화
의 정도가 커진다는 것을 보여주는 것이다.
앞에서 언급했던 쾰쉬와 그의 동료들(Koelsch, Fritz et al, 2006)의 연구에서
도 정서적 반응의 강도에 따른 활성화 정도의 차이를 fMRI를 이용하여 기록하
였다. 이 연구에서 사용된 음악적 자극들(유쾌하거나 불쾌한)은 각각 1분 길이로,
이는 시간적 흐름에 따라 반응의 변화가 일어나는지를 조사하기 위하여 전체
길이가 아닌 전반 30초, 후반 30초로 나뉘어 그에 따른 반응이 기록되었다.
앞서 언급했듯이 각각의 유쾌하거나 불쾌한 음악적 자극들이 제시되는 동안
limbic, paralimbic 구조물들(amygdala, hippocampal gyrus, temporal
poles, insula, ventral striatum)의 활성화 정도가 변화되었다. 전반 30초와
후반 30초 동안을 비교하면 hipppocampus를 제외한 모든 부분들이 후반 30초
동안에 더 큰 활성화를 나타냈으며, 이에 대해 쾰쉬와 그의 동료들은 이는 아마도
유쾌하거나 불쾌한 음악적 자극 모두에 있어서 그것을 지각하는 동안 청취자의
정서적 경험이 증가하기 때문이라고 해석하고 있다. 이러한 발견은 “정서적 처리
과정은 시간에 따른 역동성을 반영한다”(Krumhansl, 1997)19)는 것을 확인시
켜주는 것이다. (특히 음악처럼 일정한 시간적 길이를 가진 자극들에서: Blood
& Zatorre(2001)의 실험에서도 chills 반응을 일으키기 위한 자극으로 90초짜
리 자극을 사용하였다.) 의문이 드는 점은 hippocampus 부분에서 전, 후반 30초
간 동안 반응 정도의 차이가 나타나지 않았다는 것인데, 이후 연구에 있어서
이러한 점이 되풀이되는지 주의를 기울여야 할 것이다.
19) “emotion processing has a temporal dynamic”, Krumhansl(1997)

126
그림 55) 유쾌한 음악적 자극
▨ 전반 30초/ ■ 후반 30초, 뷸쾌한 음악적 자극: ▧ 전반 30초/ □ 후반 30초
AL/AR: left/right amygdala, PL/PR: left/right parahippocampal gyrus, TL/TR: left/right
temporal pole, VSL.VSR: left/right ventral striatum, HIL/HIR: left/right hippocampus,
HL/HR: left/right gurus of Heschl, IL/IR: left/right insula, RL/RR: left/right Rolandic
operculum. (Koelsch, Fritz et al, 2006)
그림 56)
Left hemisphere Right hemisphere
Anatomical structure Coordinate t-value mm3 Coordinate t-value mm3
Both blocks
Unpleasant > Pleasant
Hippocampus -28,-14,-14 6.9 135 25,-14,-14 3.1 27
Parahippocampal g. -25,-26,-11 5.7 135 22,-26,-13 3.8 27
Temporal pole -37,12,-20 3.9 243 37,9,-23 4.2 27
Pleasant > Unpleasant
Heschl's g. -37,-26,14 4.9 81 46,-17,11 4.6 81
IFG (BA 45/46) -37,30,7 4.8 270 37,30,7 ―
Ant. sup. insula -29,18,8 4.5 135 34,21,5 3.4 54
Second block only
Unpleasant > Pleasant
Amygdala -19,-5,-14 4.7 54 15,-5,-17 3.3 54
pleasant > UnPleasant
Rolandic op. (BA 43) -49,-4,8 6.2 324 49,0,11 3.2 183
IFG (BA 44i) -52,9,2 3.5 27 49,3,8 5.1 27
Ventral striatum -10,6,-8 4.1 54 10,6,-4 5.1 81
(Both blocks) 전반 30초, 후반 30초 모두에 있어서 불쾌한 음악과 유쾌한 음악에 대해 활
성화된 영역들, (Second block only) 후반 30초 동안 불쾌한 음악과 유쾌한 음악에 대해
활성화된 영역들.

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