Neuroscience of Behaviors
2015
디/자/인
환/경/심/리행태의 신경과학
Neuroscience of Behavior
1. 행태신경과학 2. 스트레스
3. 인지장애
행태신경과학
신경과학의 연구분야
• 노화
• 뇌발달
• 학습과 기억
• 이동
• 신경계 기능을 맡고 있는 분자, 세포, 유전자
• 신경질환과 심리적 장애
• 감각과 인식
• 수면
• 스트레스
뇌신경학과 행태
▷ 공간탐색: 해마(the hippo Campus)
• 사람들이 움직일때 기저핵(basal ganglia)의 오른쪽 미상핵(caudate nucleus)이 활성화됨
• 장소탐색세포(place cell), 위치탐색세포(direction cell)가 있음
▷ 공간사용: 오른쪽 두정엽(the right parietal lobe’s angular gyrus, supra-marginal gyrus)
• 손상시 알쯔하이머, 공간 이해에 부정적 영향을 미침
• 근육의 노화로 인해 시각기능에 장애가 있을 경우 망막의 다른 부분을 사용하여 이를 보완하기도 함.
뇌의 구조 Architecture of the brain
▷ 역할
• 기계적 기능, 화학적 상호작용
• 심리적 기관, 정신작용과 경험
▷ 구조
• 후두엽(Occipital lobe)
– 머리의 뒤쪽에 위치. 시각연합영역과 시각피질이라고 하는 시각중추가 있음.
– 사물의 위치, 모양, 색, 운동상태와 같은 시각의 다양한 측면에 관여.
• 측두엽(Temporal lobe)
– 대뇌반구의 양쪽 측면에 위치. 청각연합영역과 청각피질이 있음.
– 청각정보 처리, 언어의 이해, 일차시각피질의 정보를 통해 색, 모양 등을 인지하고, 기억하는 역할 수행.
• 두정엽(Parietal lobe)
– 머리 위쪽에 위치. 체감각 피질과 감각연합영역이 있음.
– 촉각, 압각, 통증 등 체감각을 처리, 공간감각 관장하며 주의집중 능력을 유지하고, 운동을 제어함.
• 전두엽(Frontal lobe)
– 대뇌반구 전방에 위치. 사람과 다른 포유동물을 구별해주는 역할을 함.
– 기억력, 사고력 등 고등 행동을 관장하며 다른 연합영역으로부터 정보를 조정하고 행동을 조절함.
http://rebel-performance.com/
행태신경과학
좌뇌와 우뇌
▷ 좌뇌/우뇌의 구분
• 좌뇌: 분석적, 언어적(verbal). 계산 등 논리적 기능을 관장하여 공간, 위치 판단. 전체적인 형태 인식.
• 우뇌: 지각, 직관적. 억양의 조절하고 유머를 이해. 음악, 그림 이미지를 떠올리는 기능.
▷ 좌뇌/우뇌의 종합적 기능
• 좌뇌는 언어가 구성을 이해하는 기능을 하는 반면, 우뇌는 전체적인 형태를 인식하는 기능을 함.
• 건축기호, 연속되는 운율, 또는 특별한 디자이너의 이름과 같은 실제적 정보를 회상할 때, 전두엽의 대뇌피질 및 좌뇌, 우뇌 모두의 해마가 활성화됨.
http://www.biausa.org/
신경가소성과 길찾기(Plasticity: the Connection for Wayfinding)
▷ 신경가소성
• 뇌의 신경경로가 외부의 자극, 경험, 학습에 의해 구조기능적으로 변화하고 재조직화 되는 현상(Shatz, 1992).
• 유사한 공간에 더 익숙함 ex. 상점입구, The Winchester Mystery House
▷ 신경계의 성장
• 신경경로는 일생을 통해 끊임없이 변화한다.
– 새로운 언어, 운동기능을 습득이 왕성한 유년기때 최대의 활동성을 보임.
– 성인기, 노년기는 그 잠재성은 감소하지만, 환경과 상호작용을 통해 뇌신경가소성이 일생동안 유지됨.
– 환경적인 변화가 현존하는 뉴런 사이의 연결을 수정하고, 해마와 소뇌를 포함한 다른 뇌 부분의 신경조 직발생을 통해서 행동과 인지를 수정
▷ 디자인과 신경가소성
• 다양한 사용자에 대한 고려
– 유전, 사고에 의해 영구 손상을 입은 사용자
• 공간적 사고와 운동 제어 능력을 고려한 디자인
– 모서리의 라운드 디자인을 통해 위험성을 감소시킴
http://rebel-performance.com
감각(Biological Sensation)
▷ 절대식역과 차이식역
• 절대식역(absolute threshold): 특정 자극에 대한 민감성의 한계.
• 차이식역(difference threshold): 변별가능한 최소한의 물리적 자극의 변화량(just noticeabledifference).
▷ 감각식역(Threshold)에 영향을 미치는 요인
• 감각의 정확성
• 과거의 노출경험
• 전반적인 상황
▷ 감각식역과 디자인
• 함께 생각해 봅시다!
http://www.mychildwithoutlimits.org
행태신경과학
환경인지
▷ 개념
• 환경을 지각하고, 환경에 대하여 사고하며 이해하는 방법(Oliver, 2002).
▷ 착시(“ocularcentric, Pallasma, 2005)
• 시각적 환상에 의해 공간인지가 왜곡됨(Wade & Swanston, 1991)
• ex. 부등변 사각형의 창문, Ames room, 브런즈윅의 렌즈모델.
▷ 시각 + 촉각, 후각, 청각, 미각 (Pallasma, 2005)
• 심각한 시각장애의 경우 실내공기의 흐름을 감지하고 공간 위치 정보로 활용
▷ 환경인지와 디자인
Saxophone Player or Woman?
신경화학물질과 호르몬 Neurochemicals and Hormones
▷ 신경전달물질과 신경조절물질
• 신경전달물질(neurotransmitters): 하나의 신경에서 다른 신경세포로 신호를 보내는 역할
• 신경조절물질(neuromodulators): 신경전달물질의 작용을 변화시키는 역할
• 호르몬: 신체의 내분비기관에서 생성되는 화학물질로 신경조절물질에 작용
▷ 아세틸콜린(Acetylcohline)
• 흥분작용, 근섬유 수축: 관확장제로서 작용하여 심장박동 및 수축을 감소시킴. 소화기 수축, 방광 용량 감소
• 알쯔하이머(Alzheimer’s disease): 아세틸콜린을 생성하는 세포의 노화와 관련이 있는 것으로 보고됨.
▷ 카테콜아민(Catecholamines)
• 노르에피네프린(norepinephrine), 도파민(dopamine), 세로토닌(serotonine) 등
• 신체가 고통, 피로, 충격과 같은 응급상황에 대응하는데 관련된 물질. 기분, 체온조절, 수면 등에도 관여
• 파킨슨병(Parkinson disease): 도파민 결핍으로 운동신경 피질의 자극이 감소되어 떨림 등 증세를 보임.
▷ 내생성 카나비노이드: 멜라토닌(Endogenous cannabinoids: melatonin)
• 송과선에서 주로 밤에 집중적으로 분비됨. 일광주기를 감지하여 인체의 생체 리듬 조절.
• 빛(주광, 인공조명)이 약한 곳에서는 생성이 억제됨.
• 멜라토닌 과다는 우울증이나 졸음을 유발하고, 부족할 경우 불면증 유발.
▷ 신경화학물질과 디자인
스트레스
스트레스와 행태(Stress and Behavior)
▷ 건강한 상태
• 질병이나 질환이 없고, 최적의 신체적, 정신적, 사회복지적 상태
▷ 디자인과 건강
• 거주자를 위험요인이나 질병 유발 요인으로부터 보호함
• 신체적, 심리적 건강에 영향을 미치는 환경요인의 통제
2013년 한국인의 디지털 라이프스타일 http://www.slideshare.net/
스트레스와 스트레스원(Stress and Stressors)
▷ 스트레스
• 자극이나 스트레스 요인에 대한 심리적, 생리적 반응일상생활에서 자극에 대한 반응에 영향을 미치는 사회적, 신체적, 생물학적, 화학적 상태로 부터 발생
▷ 스트레스원
• 외적/내적 요인
– 외적 요인: 물리적 환경-소음, 온도, 과밀, 과다, 과소 자극
– 내적 요인: 인간관계로 인한 갈등이나 폭력, 비조직적인 일상생활.
• 급성/만성 스트레스
– 급성 스트레스: 갑작스럽고, 일시적인 스트레스
– 만성 스트레스: 지속적이고, 재발가능성이 높은 스트레스 ex. 환경공해, 악취, 소음 등
▷ 스트레스 반응
• 생물학적 감성 반응: 심박수의 증가, 고혈압, 궤양, 편두통, 소화불량 등
• 행태적 반응: 공격, 철회(withdrawal), 강요(compulsion); 폭력, 망상, 정신증
• 스트레스 반응은 스트레스 보다 오래 지속됨: 스트레스원이 제거된 후에도 지속되기도 함(Cambell, 1998)
인지장애
학습장애(Learning Disabilities)
▷ 정의
• 입력되는 자극의 해석, 입력되는 자극을 구별하는 능력을 상실함
▷ 유형
• 난독증/난필증 dyslexia/dysgraphia
• 주의집중장애, 행동장애 attention deficit hyperactivity disorder (ADHD)
▷ 디자인 제안
• 소리에 대한 민감성-유리벽 사용
• 컴퓨터나 녹음기를 통한 정보전달
• 대형 컴퓨터 모니터-전달내용의 확대
박수빈, 김소영(2011), 아동의 문제 특성에 따른 상담치료환경에 대한 요구, 한국실내디자인학회논문집 20(6)
알쯔하이머와 파킨슨병(Alzheimer’s and Parkinson’s Disease)
노화와 관련된 인지장애
▷ 알쯔하이머
• 치매의 가장 일반적인 형태
• 기억감퇴, 사고, 행동과 관련된 뇌의 노화에 의한 퇴행성 질환
• 공간감, 방향감각의 상실, 행동의 변화, 판단력의 손상, 단어를 찾는데 어려움
▷ 파킨스씨병
• 신경퇴행성 질환(대뇌 도파민 결핍)
• 느린 운동, 정지시 떨림, 근육 강직, 질질 끌며 걷기, 굽은 자세
정상인과 알쯔하이머병 환자의 뇌
인지장애
정신지체(Mental Deficiencies)
▷ 심각성
• 아동기나 청소년기에 나타나며 전체인구의 약3%를 차지
▷ 증세: DSM-4(Kopec, D., 2012, p.46; www.sago114.com)
▷ 디자인 제안
• 정해진 일상을 유지하거나 도움이 되는 장치 이용 ex. 뻐꾸기 시계, 알람, 타이머
• 출입신호-가족 등 출입을 알릴 수 있는 장치
• 밝고 대비가 강한 색채를 피해야 함-3차원으로 인식할 수 있음
구분 증세
Mild 전체 정신지체의 대부분(80~85%)이 여기에 포함. 초등학교 6학년 수준의 교육이 가능하 고, 혼자서도 생활가능.
Moderate 지역사회의 보호 안에서 생활과 작업이 가능. 그룹홈 같은 곳에서 생활할 필요가 있음.
10% 내외
Severe 어느 정도의 수준에서 자신을 돌볼 수 있지만, 다른 사람의 도움이 필요한 상태. 도우미가 쉽게 접근할 수 있고 도움을 줄 수 있는 그룹홈에서 생활. 4~7%
Profound 신경학적 장애가 원인으로 높은 수준의 보호와 감찰이 요구됨. 1% 정도
자폐증 Autism
▷ 심각성
• 150명 중 1명이 어느 정도의 자폐증 증세를 보임.
• 남아가 여아의 4배
▷ 정의
• 의사 소통과 사회적 상호작용 이해 능력에 저하를 일으키는 신경 발달 장애
• 감각을 다르게 경험하고 감감들을 이해하고 범주화하는 것을 어려워함. 자폐스펙트럼장애 또는 자폐범주성 장애(Autism Spectrum Disorder: ASD)라고 함
▷ 증세
• 사회적 관계
– 얼굴, 눈을 마주보는 것이나 상호작용을 거부
– 친구들과 떨어져 혼자 있는 것을 선호하는 경향이 있음.
• 의사소통
– 읽고 쓰는 능력이 있더라도 침묵을 치키고, 그림, 수화 등의 방법을 선호
– 지능이 낮은 것은 아니므로 적절한 수단을 제공해 준다면 활발한 의사소통이 이루어질 수도 있음.
▷ 환경인지/디자인제안
• 일반적 조명 환경
– 간상세포와 원추세포의 85%가 시각적 정확도를 높여주므로 적응에 어려움이 있음
• 일관성 없는 환경 자극
– 환경부하의 원인이 될 수 있음
