Theory of Mind & Self-Awareness: Neural Overlap Survey

ToM task와 자의식(self-awareness/self-referential processing) task 수행 시 활성화되는 뇌 영역의 중첩(overlap)에 대한 주요 연구 정리


1. Vogeley et al. (2001) — NeuroImage (cited: 996)

“Mind Reading: Neural Mechanisms of Theory of Mind and Self-Perspective”

항목내용
저자Vogeley, Bussfeld, Newen, Herrmann, Happé, Falkai, Maier, Shah, Fink, Zilles
저널NeuroImage (2001)
DOI10.1006/nimg.2001.0789

정의

  • ToM: 타인의 정신 상태(mental states)를 모델링하는 능력. “the ability to model the mental states of others”
  • Self (자의식): 자기 자신의 정신 상태에 대한 메타표상(metarepresentation). “metarepresentation of one’s own mental states” — 즉 자기 자신이 어떤 생각/믿음을 가지고 있는지에 대한 인식

사용 Task

조건Task 설명
ToM task짧은 이야기(stories)를 읽고 타인의 믿음/의도를 추론 → 3인칭 대명사로 응답
Self task동일한 이야기 구조에서 자기 자신의 관점/믿음에 대해 추론 → 1인칭 대명사로 응답
설계2×2 요인설계 (TOM × SELF), 행동 연구 42명 + fMRI 8명

뇌 영역 결과

조건활성화 영역
ToM > baselineAnterior Cingulate Cortex (ACC), Left Temporopolar Cortex
Self > baselineRight Temporoparietal Junction (rTPJ), Anterior Cingulate Cortex (ACC)
TOM × SELF 상호작용Right Prefrontal Cortex
중첩(Overlap)ACC가 ToM과 Self 모두에서 활성화

핵심 발견

  • ToM과 Self는 부분적으로 구별되는(distinct) 신경 경로를 사용하지만, ACC에서 중첩
  • 이 연구는 ToM과 자기참조를 같은 실험 내에서 직접 비교한 최초의 fMRI 연구 중 하나
  • Self 조건에서 rTPJ 활성화는 이후 연구들에서 반복 확인됨

2. Ruby & Decety (2004) — J Cognitive Neuroscience (cited: 708)

“How Would You Feel versus How Do You Think She Would Feel? A Neuroimaging Study of Perspective-Taking with Social Emotions”

항목내용
저자Ruby, Decety
저널Journal of Cognitive Neuroscience, 16(6), 988-999
DOI10.1162/0898929041502661

정의

  • ToM (3인칭 관점): 타인(여기서는 자신의 어머니)이 특정 사회적 상황에서 어떻게 느낄지 추론하는 능력
  • Self (1인칭 관점): 자기 자신이 동일한 사회적 상황에서 어떻게 느낄지 상상하는 것 — 정서적 자기참조(affective self-referential processing)

사용 Task

조건Task 설명
Self task (1인칭)사회적 감정(guilt, envy, pride, embarrassment)을 유발하는 일상 상황 문장을 읽고 “내가 이 상황이라면 어떻게 느낄까?” 상상
ToM task (3인칭)동일한 상황 문장을 읽고 “우리 어머니가 이 상황이라면 어떻게 느낄까?” 상상
통제 조건중립적(neutral) 상황 문장
방법PET (양전자방출단층촬영)

뇌 영역 결과

조건활성화 영역
3인칭 > 1인칭 (Other > Self)Medial Superior Frontal Gyrus, Left STS, Left Temporal Pole, PCC, Right IPL
Self/Other 구분Frontopolar Cortex, Somatosensory Cortex, Right Inferior Parietal Lobule
공통 (Social emotion processing)Amygdala — self, other 모두에서 사회적 감정 처리 시 활성화

핵심 발견

  • 자기 관점(1인칭)과 타인 관점(3인칭)에서 사회적 감정 처리의 공통 신경 기반(amygdala)이 존재
  • Frontopolar cortex와 right IPL이 **self/other 구분(distinction)**에 핵심적
  • Simulation theory를 지지: 자기 경험을 기반으로 타인의 감정을 시뮬레이션

3. Mitchell, Banaji, & Macrae (2005) — J Cognitive Neuroscience (cited: 809)

“The Link between Social Cognition and Self-referential Thought in the Medial Prefrontal Cortex”

항목내용
저자Mitchell, Banaji, Macrae
저널Journal of Cognitive Neuroscience, 17(8), 1306-1315
DOI10.1162/0898929055002418

정의

  • ToM (mentalizing): 타인의 마음을 이해하는 것. 특히 타인의 심리적 특성(mental aspects)에 주의를 기울이는 과정
  • Self-referential processing: 자기 자신에 대한 정보를 처리하는 것. 이 연구에서는 **자기와 타인의 유사성(similarity to self)**이라는 차원을 통해 간접적으로 측정
  • 핵심 가설 (Simulation Theory): 인간은 자기 경험을 기반으로 타인의 정신 상태를 추론하며, 이는 자기와 유사한(similar) 타인에 대해서만 작동

사용 Task

조건Task 설명
Mentalizing 조건다양한 타인의 사진을 보고 그 사람의 **심리적 특성(mental aspects)**에 대해 판단 (예: “이 사람이 즐거울까?“)
Physical 조건동일한 타인의 사진을 보고 **신체적 특성(physical aspects)**에 대해 판단
Self-relevance 측정실험 후, 각 타인에 대해 “나와 얼마나 비슷한가?” 유사성 평정(similarity rating)
방법fMRI, parametric analysis

뇌 영역 결과

조건활성화 영역
Mentalizing에서 self-similarity와 상관Ventral mPFC — 이전에 self-referencing task에서 보고된 것과 동일한 영역
핵심 중첩(Overlap)vmPFC가 자기참조(self-referencing)와 자기와 유사한 타인에 대한 mentalizing 모두에서 활성화

핵심 발견

  • vmPFC 활성화가 mentalizing 조건에서만 self/other 유사성과 상관 (physical 조건에서는 무관)
  • 자기와 유사한 타인을 mentalizing할 때 → 자기참조 영역(vmPFC)이 자동적으로 관여
  • Simulation theory의 신경과학적 증거: 자기참조(self-reference)가 타인 이해의 기반

4. Spreng, Mar, & Kim (2009) — J Cognitive Neuroscience (cited: 2,114)

“The Common Neural Basis of Autobiographical Memory, Prospection, Navigation, Theory of Mind, and the Default Mode: A Quantitative Meta-analysis”

항목내용
저자Spreng, Mar, Kim
저널Journal of Cognitive Neuroscience, 21(3), 489-510
DOI10.1162/jocn.2008.21029

정의

  • ToM: 타인의 정신 상태(beliefs, desires, intentions)를 추론하는 능력
  • 자기참조 (Self-related processing): 이 연구에서는 직접적으로 “self-awareness”를 정의하지 않고, **자전적 기억(autobiographical memory)**을 자기참조 처리의 대표적 형태로 봄. “자기 과거 경험에 대한 회상”
  • 핵심 가설 (Self-projection): Buckner & Carroll (2007)의 self-projection 가설 — 자전적 기억, 미래 상상, ToM, 공간 탐색이 모두 **“자기를 현재에서 벗어나 투사(project)“**하는 공통 과정을 공유

사용 Task (메타분석에 포함된 task 유형들)

도메인포함된 Task 유형
자전적 기억 (Autobiographical Memory)과거 개인적 사건 회상, 자전적 에피소드 생성
ToMFalse-belief tasks, 이야기 기반 mental state 추론, 만화/애니메이션 기반 ToM 과제
미래 상상 (Prospection)자기의 미래 사건 상상
공간 탐색 (Navigation)익숙한 장소의 심적 탐색
Default Mode휴식 상태(resting state)
방법ALE (Activation Likelihood Estimation) 메타분석

뇌 영역 결과 — 중첩(Conjunction)

영역자전적기억ToMDefault Mode미래상상탐색
mPFC
Medial Temporal Lobe
Precuneus
PCC / Retrosplenial
TPJ
Lateral Temporal

핵심 발견

  • 자전적 기억(self)과 ToM이 가장 광범위한 기능적 중첩을 보임
  • mPFC, PCC, TPJ, MTL을 포함하는 core network이 자기참조와 ToM 모두에 관여
  • 이 core network은 DMN과 거의 완전히 겹침 → “자기를 투사하는 능력”이 ToM의 기반

5. Lombardo et al. (2010) — J Cognitive Neuroscience (cited: 375)

“Shared Neural Circuits for Mentalizing about the Self and Others”

항목내용
저자Lombardo, Chakrabarti, Bullmore, Wheelwright, Sadek, Suckling, Baron-Cohen
저널Journal of Cognitive Neuroscience, 22(7), 1623-1635
DOI10.1162/jocn.2009.21287

정의

  • Self-mentalizing: 자기 자신의 심리적 특성/정신 상태에 대한 고차원적 추론. “high-level inference-based mentalizing about the self”
  • Other-mentalizing (ToM): 타인의 심리적 특성/정신 상태에 대한 고차원적 추론
  • 핵심 관점: self-mentalizing과 other-mentalizing이 동일한 신경 회로를 사용하며, 이 회로가 하위 수준의 체화된(embodied) 시스템과 연결됨

사용 Task

조건Task 설명
Self-Mentalizing (SM)자기 자신의 심리적(psychological) 특성에 대한 판단 (예: “나는 사교적인가?“)
Self-Physical (SP)자기 자신의 신체적(physical) 특성에 대한 판단
Other-Mentalizing (OM)타인(예: 영국 여왕)의 심리적 특성에 대한 판단 (예: “여왕은 사교적인가?“)
Other-Physical (OP)타인의 신체적 특성에 대한 판단
설계2×2 요인설계 (Self/Other × Mentalizing/Physical), fMRI + 기능적 연결성(functional connectivity) 분석

뇌 영역 결과

조건활성화 영역
Self-Mentalizing ∩ Other-Mentalizing (공유)vmPFC, PCC/Precuneus, TPJ
공유 영역의 기능적 연결성Frontal Operculum/Ventral Premotor Cortex, Anterior Insula, Primary Sensorimotor Cortex, Pre-SMA

핵심 발견

  • vmPFC, PCC/precuneus, TPJ가 self-mentalizing과 other-mentalizing에서 동일한 기능적 연결 패턴을 보임
  • 이 공유 영역들이 낮은 수준의 체화된 시뮬레이션 시스템(mirror neuron 관련 영역들)과 연결
  • “Identical neural circuits implement processes involved in mentalizing of both self and other”
  • 자기이해와 타인이해가 같은 신경 메커니즘의 다른 적용임을 시사

6. Qin & Northoff (2011) — NeuroImage (cited: 839)

“How is our self related to midline regions and the default-mode network?”

항목내용
저자Qin, Northoff
저널NeuroImage, 57(3), 1221-1233
DOI10.1016/j.neuroimage.2011.05.028

정의

  • Self (자기): 자기 특이적(self-specific) 자극에 대한 처리. 자기 이름, 자기 얼굴, 자기 성격 특성 등을 인식하는 과정
  • Familiar: 개인적으로 아는 사람(친구, 가족)에 대한 처리 — self와 구분하기 위한 통제 조건
  • Other: 낯선 사람이나 유명인에 대한 처리
  • 핵심 관점: 자기참조 처리가 **cortical midline structures (CMS)**와 특별한 관계를 가지며, 이것이 DMN 활동과 중첩

사용 Task (메타분석에 포함된 task 유형들)

자기참조 Task 유형설명
자기 이름 인식자기 이름 듣기/보기 vs 타인 이름
자기 얼굴 인식자기 얼굴 사진 보기 vs 타인 얼굴
자기 특성 판단(Trait judgment)“나는 친절한가?” 같은 자기 성격 특성 평가
자전적 기억개인 과거 경험 회상
방법ALE 메타분석, 87개 연구, 1,433명 참가자

뇌 영역 결과

영역Self-specificFamiliarOther
Perigenual ACC (PACC)✓ (고유)
mPFC
PCC
DMN과 중첩PACC에서 가장 강함

핵심 발견

  • **Perigenual ACC (PACC)**가 자기참조에 고유한(specific) 영역 — familiar이나 other와는 구분됨
  • mPFC와 PCC는 self와 familiar 모두에서 활성화 → 자기 고유성(self-specificity)은 PACC에 있음
  • PACC의 자기참조 활동이 DMN의 휴식 상태 활동과 중첩 → “sense of self”가 resting state와 stimulus-induced activity의 상호작용에서 발생

7. Denny, Kober, Wager, & Ochsner (2012) — J Cognitive Neuroscience (cited: 758)

“A Meta-analysis of Functional Neuroimaging Studies of Self- and Other Judgments Reveals a Spatial Gradient for Mentalizing in Medial Prefrontal Cortex”

항목내용
저자Denny, Kober, Wager, Ochsner
저널Journal of Cognitive Neuroscience, 24(8), 1742-1752
DOI10.1162/jocn_a_00233

정의

  • Self judgments: 자기 자신의 정신적/심리적 속성에 대한 판단 — 성격 특성, 감정 상태, 의도 등
  • Other judgments (ToM): 타인의 정신적/심리적 속성에 대한 판단 — 동일 범주의 판단을 타인에 대해 수행
  • 핵심 관점: self와 other mentalizing이 mPFC 내에서 **공간적 gradient(경사)**를 형성

사용 Task (메타분석에 포함된 task 유형들, 107개 연구)

도메인Self 조건 (39 contrasts)Other/ToM 조건 (75 contrasts)
정서적 판단 (Affective)자기 감정 평가 (17 contrasts)타인 감정 평가 (19 contrasts)
특성 판단 (Trait)자기 성격 형용사 판단 (11 contrasts)타인 성격 형용사 판단 (14 contrasts)
의도 (Intentions)자기 관련 의도 판단 (9 contrasts)타인 의도 추론 (20 contrasts)
ToM (인지적)자기 믿음 판단 (2 contrasts)타인 믿음/생각 추론 (22 contrasts)

뇌 영역 결과

조건활성화 영역
Self ∩ Other (공유/중첩)mPFC (ventral~dorsal 전체), Left TPJ, PCC, Left MTG/STS
Self > OtherVentral mPFC, Left Ventrolateral PFC, Left Insula
Other > SelfDorsal mPFC, Bilateral TPJ, Cuneus

핵심 발견: mPFC Gradient

  • mPFC 내에서 ventral → dorsal 공간적 경사(gradient) 존재:
    • Ventral mPFC → 자기참조 판단에 더 강하게 관여
    • Dorsal mPFC → 타인에 대한 mentalizing에 더 강하게 관여
  • 하지만 두 과정 모두 mPFC를 공유 — 완전히 분리된 것이 아니라 gradient
  • left TPJ와 PCC는 self와 other 모두에서 공통적으로 활성화

8. Van Veluw & Chance (2013) — Brain Imaging and Behavior (cited: 209)

“Differentiating between self and others: an ALE meta-analysis of fMRI studies of self-recognition and theory of mind”

항목내용
저자Van Veluw, Chance
저널Brain Imaging and Behavior, 8, 24-38
DOI10.1007/s11682-013-9266-8

정의

  • Self-recognition (자기인식): 자기 자신을 물리적으로 인식하는 능력. 특히 **자기 얼굴 인식(self-face recognition)**에 초점 — 거울이나 사진에서 자기를 알아보는 것
  • ToM: 타인의 정신 상태(beliefs, desires, intentions)를 이해하는 능력. 이 연구에서는 false-belief task를 ToM의 대표적 측정으로 사용

사용 Task (메타분석에 포함된 task 유형들)

도메인포함된 Task 유형
Self-recognition자기 얼굴 인식(self-face recognition) — 자기 얼굴 사진 vs 타인 얼굴 사진을 보고 식별
ToMFalse-belief tasks — 타인이 잘못된 믿음을 가지고 있는 상황에서 그 타인의 행동/생각을 예측하는 과제 (예: Sally-Anne task의 변형)
방법ALE (Activation Likelihood Estimation) 메타분석

뇌 영역 결과

조건활성화 영역
Self-recognition 고유Right Superior Temporal Gyrus (rSTG), Right Parahippocampal Gyrus, Right IFG/ACC, Left Inferior Parietal Lobe
ToM (False-belief) 고유mPFC, Bilateral TPJ, Precuneus, Bilateral Middle Temporal Gyrus
중첩(Overlap)Superior Temporal Gyrus, Ventral mPFC

핵심 발견

  • 자기얼굴인식과 ToM은 대부분 구별되는 신경 경로를 사용
  • 그러나 STG와 ventral mPFC에서 중첩 — 이 영역이 “self-recognition과 awareness of others를 통합하는 higher-order prefrontal cortex”
  • 자기인식이 **우반구 우세(right hemisphere dominance)**를 보인 반면, ToM은 양측성(bilateral)
  • Self-recognition은 보다 지각적/신체적(perceptual/embodied) 과정, ToM은 보다 추론적/개념적(inferential/conceptual) 과정

종합 비교표

연구Self 정의Self TaskToM 정의ToM Task중첩 영역
Vogeley et al. (2001)자기 정신상태의 메타표상이야기 + 1인칭 대명사 배정타인 정신상태 모델링이야기 + 3인칭 대명사 배정ACC
Ruby & Decety (2004)1인칭 정서적 자기참조”내가 이 상황이면?” (사회적 감정)3인칭 타인관점 취하기”어머니가 이 상황이면?”Amygdala (감정 처리)
Mitchell et al. (2005)자기참조 (similarity 기반)타인의 심리적 특성 판단 + self-similarity 평정타인의 마음 이해 (simulation)타인의 심리적/신체적 특성 판단vmPFC
Spreng et al. (2009)자전적 기억 (self-projection)개인 과거 경험 회상타인 정신상태 추론False-belief 등 다양mPFC, PCC, TPJ, MTL
Lombardo et al. (2010)자기 심리적 특성에 대한 고차 추론”나는 사교적인가?” (SM)타인 심리적 특성에 대한 고차 추론”여왕은 사교적인가?” (OM)vmPFC, PCC/Precuneus, TPJ
Qin & Northoff (2011)자기특이적 자극 처리자기 이름/얼굴/특성 판단(직접 비교 아님)PACC (self-specific), mPFC/PCC (shared with familiar)
Denny et al. (2012)자기 심리적 속성 판단특성 형용사, 감정, 의도 판단 (Self)타인 심리적 속성 판단특성 형용사, 감정, 의도, false-belief (Other)mPFC (gradient), TPJ, PCC
Van Veluw & Chance (2013)자기 얼굴 인식 (perceptual)Self-face recognition타인 잘못된 믿음 추론False-belief tasksSTG, vmPFC

핵심 중첩 영역 요약

┌─────────────────────────────────────────────────┐
│           Self-Awareness & ToM 공통 영역          │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│                                                   │
│  mPFC (medial Prefrontal Cortex)                 │
│  ├─ vmPFC: Self에 더 강함 (gradient)             │
│  └─ dmPFC: Other/ToM에 더 강함 (gradient)        │
│                                                   │
│  PCC / Precuneus (Posterior Cingulate Cortex)     │
│  → self-projection, episodic memory, ToM 공통     │
│                                                   │
│  TPJ (Temporo-Parietal Junction)                  │
│  → mentalizing, self-other 구분 모두 관여          │
│                                                   │
│  ACC (Anterior Cingulate Cortex)                  │
│  ├─ PACC: Self-specific (Qin & Northoff)         │
│  └─ ACC: ToM에도 관여 (Vogeley et al.)            │
│                                                   │
│  모두 Default Mode Network (DMN)의 핵심 구성 요소  │
└─────────────────────────────────────────────────┘

이론적 시사점

1. Simulation Theory 지지

  • Mitchell (2005), Lombardo (2010): 자기참조 처리가 타인 이해의 기반
  • vmPFC가 자기참조와 유사한-타인 mentalizing 모두에서 활성화

2. Self-Projection Hypothesis

  • Spreng et al. (2009): 자전적 기억, ToM, 미래 상상, 공간 탐색이 “자기를 현재에서 투사하는” 공통 과정 공유
  • Core network = DMN

3. mPFC Gradient Model

  • Denny et al. (2012): self와 other가 mPFC 내에서 완전히 분리되지 않고 gradient 형성
  • 연속선(continuum) 위에서 자기와 타인 처리가 존재

4. Embodied Simulation + Higher-order Inference

  • Lombardo et al. (2010): 공유된 mentalizing 영역이 체화된 시뮬레이션 시스템(mirror neuron 영역)과 기능적으로 연결
  • 자기이해와 타인이해 모두 “저수준 체화 + 고수준 추론”의 통합

References

  1. Vogeley, K., et al. (2001). Mind Reading: Neural Mechanisms of Theory of Mind and Self-Perspective. NeuroImage, 14, 170-181.
  2. Ruby, P., & Decety, J. (2004). How Would You Feel versus How Do You Think She Would Feel? J Cognitive Neuroscience, 16(6), 988-999.
  3. Mitchell, J. P., Banaji, M. R., & Macrae, C. N. (2005). The Link between Social Cognition and Self-referential Thought in the Medial Prefrontal Cortex. J Cognitive Neuroscience, 17(8), 1306-1315.
  4. Spreng, R. N., Mar, R. A., & Kim, A. S. N. (2009). The Common Neural Basis of Autobiographical Memory, Prospection, Navigation, Theory of Mind, and the Default Mode. J Cognitive Neuroscience, 21(3), 489-510.
  5. Lombardo, M. V., et al. (2010). Shared Neural Circuits for Mentalizing about the Self and Others. J Cognitive Neuroscience, 22(7), 1623-1635.
  6. Qin, P., & Northoff, G. (2011). How is our self related to midline regions and the default-mode network? NeuroImage, 57(3), 1221-1233.
  7. Denny, B. T., et al. (2012). A Meta-analysis of Functional Neuroimaging Studies of Self- and Other Judgments Reveals a Spatial Gradient for Mentalizing in Medial Prefrontal Cortex. J Cognitive Neuroscience, 24(8), 1742-1752.
  8. Van Veluw, S. J., & Chance, S. A. (2013). Differentiating between self and others: an ALE meta-analysis. Brain Imaging and Behavior, 8, 24-38.