본 연구는 음악을 들을 때 나타나는 뇌의 반응을 측정함으로써 뇌에서 음악이 처리되는 그 메커니즘을 밝히고, 이를 통해 뇌에 언어나 수학 분야(domain) 등과 구별되는 음악만을 위한 독립된 처리 모듈(module)이 뇌에 존재하는가, 또 음악 내에서 주요 요소별 (화성, 선 ...

본 연구는 음악을 들을 때 나타나는 뇌의 반응을 측정함으로써 뇌에서 음악이 처리되는 그 메커니즘을 밝히고, 이를 통해 뇌에 언어나 수학 분야(domain) 등과 구별되는 음악만을 위한 독립된 처리 모듈(module)이 뇌에 존재하는가, 또 음악 내에서 주요 요소별 (화성, 선율, 리듬)으로 독립된 처리 경로 및 체계가 존재하는가를 신경과학적 입장에서 연구하는 것을 그 목표로 한다. 음악은 인간이 만들어낸 정교한 소리로서, 복잡한 규칙을 바탕으로 하고 있으며, 소리의 조작을 통해 일종의 정보를 전달한다는 점에서 언어와 많은 공통점을 갖고 있다. 뇌에서의 언어 처리는 뇌의 좌반구에 위치한 브로카 영역(Broca’s area)과 베르니케 영역(Wernicke’s area)이 담당하고 있으며, 수많은 신경과학 연구를 통해 문법 및 의미적 측면에서의 그 처리 메커니즘이 구체적으로 밝혀지고 있으나 음악적인 측면은 아직 연구가 부족한 실정이다. 다른 분야들과는 독립된 음악만을 위한 뇌의 처리 경로를 찾으려는 시도도 필요하지만, 또한 음악을 위해 사용되는 뇌의 처리 기제가 다른 분야의 처리에도 어떻게 공통적으로 사용되고 있는가, 즉 공유되는 뇌의 기제에 대한 신경과학적 연구들도 시도되고 있다. 특히, 언어와 음악에 대한 뇌 연구의 권위자인 파텔(Patel)은 언어와 음악이 서로 공유하는 뇌의 처리 기제가 존재한다고 주장하고 (shared syntactic integration resource hypothesis [SSIRH]), 그의 여러 신경과학적 연구들을 통해 이를 증명해보이고 있다. 음악을 처리하는 뇌의 메커니즘을 밝히는 것은 인간의 여러 지능 중 한 가지로서의 음악지능에 대한 신경과학적 근거를 밝힌다는 점에서도 의의가 있지만, 음악 처리를 위해 요구되는 다양한 세부 지각, 인지적 요소 처리를 위한 신경적 메커니즘을 밝히고, 이것들이 언어, 공간 인지 등의 다른 분야 처리에 어떻게 공유되는가를 알아냄으로써, 좀 더 광범위한 뇌의 고차원적 신경망(brain connectivity)을 이해하는 하나의 단초를 제공할 수 있을 것으로 생각한다. 본 연구의 학문적 의의는 첫째, 인지과학에서 주장하는 모듈이 음악 분야에 적용될 수 있는가를 신경과학적으로 접근할 수 있다. 둘째, 음악 처리에 관련된 뇌의 영역과 다른 분야를 담당하는 뇌 영역과의 관계 연구를 통해 음악 교육이 다른 능력 발달에 기여할 수 있는 가능성을 찾을 수 있다. 만약 음악이 언어 또는 논리 및 수학 분야와 뇌에서 그 처리기반을 공유한다면, 음악 교육을 통한 뇌의 변화는 기반을 공유하고 있는 타 분야의 처리에 기여할 것이기 때문이다. 마지막으로 본 연구가 음악뿐만 아니라, 신경과학 ․ 인지과학 및 교육학 모두에 융합적으로 기여할 수 있다는 점이 무엇보다 중요하다. 즉, 음악 자체 분야에 대해서는 이론적으로만 다뤄왔던 리듬 ․ 화성 ․ 선율에 대한 연구에 생리적 처리 기반을 밝힘으로써 감상자에 대한 이해를 높일 수 있으며, 뇌과학적 측면에서는 음악이라는 특화된 자극의 처리를 통해 기존 신경과학에서 밝히지 못했던 뇌의 작동 메커니즘을 보다 심도 있게 밝힐 수 있을 것이다. 또한 인지과학 및 교육적 측면에서는 그동안 이론적으로만 논의되어왔던 주제가 그 신경과학적 근거를 통해 좀 더 구체화되거나 수정될 수 있는 계기를 마련할 수 있을 것이다. 이러한 연구를 위해서는 전문적인 두 분야 – 신경과학과 음악이론 – 의 학제적 연구가 필수적이다. 뇌를 연구하는 것이기에, 뇌 반응을 측정하는 최첨단의 기계와 기술이 필수적인데, 이러한 측면에서 볼 때, 본 연구에서 사용하는 MEG 기계는 시간적 ․ 공간적 해상도가 모두 높은 최상의 뇌연구 기계라 할 수 있다. 이와 더불어, 뇌에서 처리되는 음악에 관한 연구는 음악이라는 분야에 대한 심도 있는 이해를 바탕으로 한 체계적 접근이 필수적이다. 인간이 음악을 듣고 연주하는 행위에 관한 이론적 연구인 ‘음악의 지각과 인지’를 국내 최초로 시작하여, 십여 년에 걸쳐 연구 경험 및 업적을 쌓은 본 기관은 신경과학 분야와의 융합연구를 통해 본 주제에 대해 질적으로 우수한 연구를 수행할 수 있는 국내 최적의 기관이 될 수 있을 것이다.

This study aims to investigate neural mechanisms of music processing by measuring brain responses in listening to music, and examine whether an independent processing module for music, which is distinguished from language or mathematical domain, exist ...

This study aims to investigate neural mechanisms of music processing by measuring brain responses in listening to music, and examine whether an independent processing module for music, which is distinguished from language or mathematical domain, exists, and whether there are independent processing paths and systems for the major elements of music (harmony, melody, rhythm) from a neuroscientific perspective. Music as a sophisticated sound made by human beings, is based on complex rules and has many similarities with language in that it transmits a kind of information through the manipulation of sounds. Broca's area and Wernicke's area in the left hemisphere of the brain carry out language processing, and while a large number of studies have explored the mechanisms of the processing regarding the grammatical and semantic aspects, research on the musical aspects is still poorly understood. An attempt to find the processing pathways of the brain for music that are independent of other domains is also necessary, but how the neural mechanisms for music processing are commonly used for processing other domains, in other words, neuroscience studies on the shared brain mechanisms have been tried as well. In particular, Aniruddh D. Patel, an authority on brain research concerning music and language, asserts that there are shared processing mechanisms between music and language in the brain (shared syntactic integration resource hypothesis, SSIRH) and has demonstrated his hypothesis through several neuroscience studies. Although determining the brain mechanisms which process music is worthwhile in terms of identifying the neural basis for musical intelligence as one of the various intelligences of human beings, we expect to provide a starting point for understanding the extensive higher-order brain connectivity by investigating the neural mechanisms and how these are shared in other disciplines, such as language, spatial cognition, etc. The academic significance of this study is as follows: First, it is possible to examine the possibility of which music education can contribute to other skills development through the study of relationship between brain area related to music processing and the area which is responsible for other domains. This is because if music has common processing foundations with language, logic, and mathematics in the brain, brain changes as a consequence of music education will contribute to the processing of other domains that share the foundations. Second, it is also important that this study can contribute not only to music but also to neuroscience, cognitive science, and education. By identifying the physiological basis of processing rhythm, harmony, and melody, which have been only theoretically considered in music research, it is possible to enhance our understanding of music listeners. With regard to neuroscience, it is also possible to determine the brain mechanisms, which could not be investigated in current neuroscience, via processing optimized stimuli: “music”. In addition, the issues that have been discussed only theoretically in cognitive science and education so far can be clarified and modified through the neuroscientific basis. Interdisciplinary studies of two specialized fields - neuroscience and music theory - are essential for this research. Since our study deals with the human brain, cutting-edge machinery and techniques for measuring brain responses are essential, and the MEG machine used in this study is the best one for brain research due to its high temporal and spatial resolution. Furthermore, research on music processed in the brain requires a systematic approach based on in-depth comprehension of music. As we have first started the theoretical study on music perception and cognition in Korea and has accumulated research experience and attainments over a decade, we would be the best institution to conduct excellent qualitative research on this subject through collaboration with neuroscience.

본 연구는 음악을 들을 때 나타나는 뇌의 반응을 뇌파(Electroencephalography, EEG) 및 뇌자도(Magnetoencephalography, MEG)를 이용해 측정함으로써 뇌에서 음악이 처리되는 메커니즘을 밝혀, 언어나 수학 및 공간 인지 등과 구별되는 음악 분야를 위한 독립된 처리 모 ...

본 연구는 음악을 들을 때 나타나는 뇌의 반응을 뇌파(Electroencephalography, EEG) 및 뇌자도(Magnetoencephalography, MEG)를 이용해 측정함으로써 뇌에서 음악이 처리되는 메커니즘을 밝혀, 언어나 수학 및 공간 인지 등과 구별되는 음악 분야를 위한 독립된 처리 모듈(module)이 존재하는가, 또 음악 내에서 주요 요소별 (화성, 선율, 리듬)으로 독립된 처리 모듈이 존재하는가를 신경과학적 입장에서 연구하는 것을 목표로 한다.
첫째, 화성에 관한 연구결과, 화성적 지식이 좌측 하전두이랑에서 뇌연결성을 중재하는 것을 밝혔다. 이는 MEG를 이용해, 음악인과 비음악인을 대상으로 화성종지 처리에 대한 음악전문지식에 따른 네트워크 변화는 기본적인 음악요소들의 처리에 관여하는 것으로 알려진 양반구 상측두이랑(superior temrpoa gyrus, STG)과 하전두이랑(inferior frontal gyrus, IFG) 간의 12개 effectivity connectivity에 근거해 분석되었다. 또 다른 연구에 있어서는, 음악적 기대감이 음악가들의 청각피질의 처리를 촉진시킨다는 것으로, 음악인과 비음악인을 대상으로 화성적 맥락의 차이를 가지는 화음들에 대한 청각피질의 반응을 비교하였다. 이전까지 인지적 기능으로 생각되어 주로 하전두이랑에서 처리된다고 생각했던 기대감이 청각피질의 청각정보 처리를 촉진시킨다는 것을 보였다.
둘째, 선율에 관한 연구결과, 선율의 차이가 전두엽-측두엽 간의 연결성에 반영되는 것이 발견되었다. 이는 Mozart Variation KV 265을 약 5분 간 일반인 피험자들에게 들려준 후, 변주곡에 따른 MEG 데이터를 effective connectivity 분석방법인 Linearized time delayed mutual information를 적용해 분석함으로써 산출되었다.
셋째, 리듬에 관한 연구에서는 박자의 지각과 리듬 능력에 관한 연구를 수행하였으며, MEG를 통해 획득된 뇌파 데이터를 이용하여 meter로부터 시작해 hyper-meter에 이르기까지 박자의 정보처리 양상을 살펴보았다. 실험 결과 음악 훈련의 정도와 상관없이 누구나 박자감을 느끼고 있는 것을 확인하였고, 연속되는 박을 들을 때 음악인들이 비음악인들보다 더 넓은 시간 범위를 포괄하는 고차원적인 인지과정이 개입된 정보처리를 한다는 사실을 밝혔다. 이를 통해 박자 정보를 처리하는데 있어 음악 훈련의 효과를 알 수 있으며, 향후 리듬 능력 이상을 보이는 집단을 연구함으로써 인간이 가지고 있는 기본적인 리듬 능력과 박자감에 관해 더 많은 지식이 축적되기를 기대한다.

음악이 처리되는 뇌의 메커니즘을 밝히는 것은 인간의 여러 지능 중 한 가지로서의 음악지능을 알아내는 측면의 의의도 있지만, 음악 내의 여러 세분화된 요소의 처리방식을 밝혀 다른 분야와의 공유되는 모듈을 알아냄으로써 좀 더 광범위한 신경망(brain connectivity) ...

음악이 처리되는 뇌의 메커니즘을 밝히는 것은 인간의 여러 지능 중 한 가지로서의 음악지능을 알아내는 측면의 의의도 있지만, 음악 내의 여러 세분화된 요소의 처리방식을 밝혀 다른 분야와의 공유되는 모듈을 알아냄으로써 좀 더 광범위한 신경망(brain connectivity)를 이해하는 하나의 단초가 되리라 기대한다. 음악의 주요 구성 성분인 리듬, 선율, 화성이 구체적으로 뇌에서 어떻게 처리되는가를 연구함으로써 음악 능력에 대한 세분화된 뇌의 처리 메커니즘을 밝히고, 이러한 메커니즘이 다른 분야에 대한 뇌의 처리와 어떻게 연관되어있는가에 대해 연구하는 것은 학문적으로 중요한 의의를 갖는다: 첫째, 인지과학에서 주장하는 모듈이 음악 분야에 적용될 수 있는가를 신경과학적으로 접근할 수 있다. 어떤 특정한 분야를 작동시키는 구성요소인 모듈은 각각의 영역에 대하여 독립적이라고 알려져 있다. 즉 음악을 이해하기 위해서 역시 모듈이 요구될 수 있는데, 음악 모듈에 관한 명백한 시도는 찾기 힘들다. 따라서 음악적 메커니즘을 탐색하는 것은 이러한 점에서 의미가 있다. 둘째, 음악 처리에 관련된 뇌의 영역과 다른 분야를 담당하는 뇌 영역과의 관계 연구를 통해 음악 교육이 다른 능력 발달에 기여할 수 있는 가능성을 찾을 수 있다. 만약 음악이 언어 또는 논리 및 수학 분야와 뇌에서 그 처리기반을 공유한다면, 음악 교육을 통한 뇌의 변화는 기반을 공유하고 있는 타 분야의 처리에 기여할 것이기 때문이다. 마지막으로 본 연구가 음악뿐만 아니라, 신경과학, 인지과학 및 교육학 모두에 융합적으로 기여할 수 있다는 점이 무엇보다 중요하다. 즉, 음악 자체 분야에 대해서는 이론적으로만 다뤄왔던 리듬, 화성, 선율에 대한 연구에 생리적 처리 기반을 밝힘으로써 감상자에 대한 이해를 높일 수 있으며, 뇌과학적 측면에서는 음악이라는 특화된 자극의 처리를 통해 기존 신경과학에서 밝히지 못했던 뇌의 작동 메커니즘을 보다 심도 있게 밝힐 수 있을 것이다. 또한 인지과학 및 교육적 측면에서는 그 동안 이론적으로만 논의되어왔던 주제가 그 신경과학적 근거를 통해 좀 더 구체화되거나 수정될 수 있는 계기를 마련할 수 있을 것이다.