노벨상이 말한 두 개의 뇌 — System 1과 System 2

노벨 경제학상 수상자 다니엘 카네만(Daniel Kahneman)은 그의 명저 **『생각에 관한 생각(Thinking, Fast and Slow)』**에서 인간의 뇌가 두 가지 방식으로 생각한다고 말합니다.

System 1 (빠른 생각) — 빠르고, 자동적이며, 직관적이다. 감정 반응, 본능, 습관이 여기에 해당한다. 의식적 노력 없이 즉각 반응한다.

System 2 (느린 생각) — 느리고, 의도적이며, 분석적이다. 논리적 추론, 자기 통제, 계획 수립이 여기에 해당한다. 에너지가 많이 소모된다.

카네만은 이 두 시스템이 조화롭게 협력할 때 인간은 가장 합리적인 결정을 내린다고 말합니다. System 1이 빠르게 반응하고, System 2가 그 반응을 검토하고 조정하는 것, 그것이 건강한 뇌의 모습입니다.

하지만 이 조화가 깨진다면 어떻게 될까요?

뇌과학으로 본 System 1과 System 2

카네만의 이야기는 단순한 비유가 아닙니다. 이것은 뇌의 물리적 구조와 정확히 대응됩니다.

System 1의 뇌 영역 — "감정 뇌(변연계)"

편도체(Amygdala): 공포, 불안, 위협 감지의 중심. 0.02초 만에 반응하는 뇌의 경보 시스템이다.
해마(Hippocampus): 기억의 형성과 저장. 감정적 기억이 여기에 각인된다.
기저핵(Basal Ganglia): 습관과 자동 행동의 회로. 반복된 행동 패턴이 여기에 고정된다.

System 2의 뇌 영역 — "이성 뇌(전두엽 피질)"

내측 전전두엽(mPFC): 자기 성찰, 타인의 마음 읽기(마음이론), 사회적 판단의 핵심 영역이다.
배외측 전전두엽(dlPFC): 실행 기능, 충동 억제, 작업 기억, 유연성을 담당한다.
전대상피질(dACC): 오류 감지, 갈등 해결, 주의 전환의 중심이다.

건강한 뇌에서는 전두엽이 편도체의 과반응을 적절히 억제합니다. 무서운 영화를 보면서도 "이건 영화일 뿐"이라고 말할 수 있는 것, 아이가 울 때 흔들리지 않고 대처할 수 있는 것 — 이 모든 것이 System 2가 System 1을 조절하는 능력입니다.

뇌과학자들은 이것을 "하향식 조절(top-down regulation)" 이라고 부릅니다.

자폐스펙트럼장애(ASD) 뇌에서 일어나는 일

그렇다면 자폐스펙트럼장애(ASD) 아이들의 뇌에서는 어떤 일이 일어나고 있을까요?

수십 년간의 뇌 영상 연구는 ASD 뇌에서 일관된 패턴을 보여줍니다. 카네만의 프레임워크로 보면, 이 패턴의 의미가 선명하게 드러납니다.

1. System 1의 과활성 — "감정 뇌"가 너무 시끄럽다

Dalton 등(2005, PMID: 15750588)은 ASD 아동이 얼굴을 볼 때 편도체가 과도하게 활성화됨을 처음으로 입증했습니다. 이 정형적인 연구는 이후 수십 편의 후속 연구로 확증되었으며, Swartz 등(2013, PMID: 23265636)은 ASD 아동의 편도체가 정상 아동에 비해 사회적 자극에 habituation(적응)되지 못하고 계속 과반응하는 패턴을 보고했습니다.

이것이 ASD 아이들이 소리, 빛, 촉각, 사회적 자극에 과민 반응을 보이는 신경학적 이유입니다. System 1의 감지 시스템이 너무 민감하게 세팅되어 있는 것입니다.

2. System 2의 조절 부족 — "이성 뇌"가 감정 뇌를 끄지 못한다

스탠퍼드대 연구(Dalton 등, 2005, PMID: 15750588)는 같은 논문에서 ASD 아동의 전두엽-편도체 간 기능적 연결성이 유의하게 감소되어 있음을 동시에 보고했습니다. 시선이 얼굴에 고정될수록 편도체 활성은 증가하는데, 이를 조절해야 할 전두엽의 연결 회로가 약하다는 것입니다.

또한 Di Martino 등(2009, PMID: 19605539)은 내측 전전두엽-섬염(insula) 기능적 연결성이 자폐 성향과 음의 상관관계가 있음을 보고하여, 사회적 인지와 자기 성찰의 신경적 기반이 약하다는 것을 지지합니다.

3. 국소 과연결, 장거리 저연결 — 뇌 네트워크의 불균형

카네만이 말하는 두 시스템의 "조화"는 뇌 네트워크 관점에서는 장거리 연결(long-range connectivity) 의 건강함을 의미합니다.

하지만 ASD 뇌에서는:

국소 단기 연결(short-range): 과연결 — 특정 영역 내에서는 너무 강하게 묶여 있다. 이것이 특정 관심사에 대한 집착, 세부 정보에 대한 탁월한 처리 능력으로 나타납니다.
장거리 연결(long-range): 저연결 — 먼 뇌 영역 간 통신이 약하다. System 1(편도체)과 System 2(전두엽) 사이의 대화가 원활하지 않은 것입니다.

카네만의 언어로 요약하면: ASD는 System 1이 과도하게 활성화되어 있고, System 2가 이를 충분히 조절하지 못하는 상태입니다. 빠른 생각이 느린 생각의 검토 없이 그대로 행동으로 이어집니다.

기존 TMS 치료의 한계 — "한 곳만 자극하는 것"

경두개자기자극(TMS, Transcranial Magnetic Stimulation) 은 두피 바깥에서 자기장을 이용해 뇌피질을 자극하는 비침습적 기술입니다. 2008년 FDA 승인 이후 우울증 치료에 널리 사용되어 왔으며, 최근 ASD 영역에서도 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

기존 TMS 연구의 대부분은 단일 부위 자극에 집중했습니다. 주로 배외측 전전두엽(dlPFC) 한 곳을 자극하여 전두엽 기능을 높이려는 접근이었습니다.

이 접근은 분명 의미가 있습니다. System 2의 핵심 영역을 강화하는 것이니까요. 하지만 근본적인 한계가 있습니다.

문제는 "연결"입니다.

ASD 뇌의 핵심 특성이 단일 부위의 기능 저하가 아니라, 부위 간 연결성의 약화라는 것을 떠올려 보십시오. 편도체 하나, 전두엽 하나를 각각 자극하는 것으로는 둘 사이의 "대화"를 회복하기 어렵습니다.

이것은 마치 전화기 두 대 각각은 잘 작동하지만, 전화선이 끊어져 있으면 통화를 할 수 없는 것과 같습니다.

Casanova 등(2020, PMID: 32892959)은 ASD에서 TMS 치료의 신경병리학적 기반을 종합한 리뷰에서, 단일 부위 자극의 한계와 네트워크 접근의 필요성을 지적한 바 있습니다.

수아벨의원의 Bifocal TMS — "연결을 자극하다"

이러한 한계를 극복하기 위해 수아벨의원에서는 Bifocal TMS(이중 부위 경두개자기자극) 접근을 취하고 있습니다.

Bifocal TMS는 단일 부위가 아닌, 서로 다른 두 개의 뇌 영역을 동시에 또는 교차적으로 자극하여 뇌 네트워크 간의 연결성 자체를 강화하는 방법입니다.

왜 두 곳을 동시에 자극하는가?

단일 부위 TMS가 "전화기 수리"라면, Bifocal TMS는 **"전화선 복구"**에 해당합니다.

예를 들어, System 2의 중심인 배외측 전전두엽(dlPFC) 과 System 1의 중심인 편도체에 가까운 내측 측두엽 경로, 또는 좌우 전두엽을 교차 자극하는 방식은, 단일 부위 자극으로는 달성하기 어려운 시냅스 가소성(synaptic plasticity) 을 유도할 수 있습니다.

Kang, Casanova 등(2022, PMID: 36282407)의 파일럿 연구는 반복적 TMS(rTMS)가 ASD 아동의 EEG 지향성 연결성(directed connectivity)에 미치는 영향을 분석하였으며, 자극이 뇌 네트워크의 정보 흐름 패턴을 변화시킬 수 있음을 시사했습니다.

구체적으로:

네트워크 연결성(Network Connectivity): 두 부위를 동시에 자극하면, 해당 회로를 따라 흐르는 신경 신호가 반복적으로 활성화되면서 시냅스 연결이 강화됩니다. 이것은 Hebb의 법칙 — "함께 발화하는 뉴런은 함께 연결된다(fire together, wire together)" — 이 뇌 네트워크 수준에서 작동하는 것입니다.
반구 간 균형(Hemispheric Balance): ASD에서는 좌우 뇌 반구 간 균형이 깨져 있는 경우가 흔합니다. 양측 자극은 이 균형을 회복하는 데 도움이 될 수 있습니다.
시너지 효과(Synergistic Effect): 두 부위의 자극이 각각 독립적으로 작용하는 것이 아니라, 네트워크 전체를 아우르는 상호 보완적 효과를 냅니다.

Oberman 등(2024, PMID: 37873560)의 최신 리뷰에서도 ASD에서 비침습적 뇌 자극의 다양한 접근이 활발히 연구되고 있으며, 개별화된 자극 타겟팅의 중요성이 강조되고 있습니다.

카네만이 말하고자 했던 것, 그리고 우리가 하는 일

카네만이 『생각에 관한 생각』에서 궁극적으로 말하고자 했던 것은, System 2를 훈련하여 System 1의 오류를 교정할 수 있다는 희망이었습니다. 인간은 자신의 생각을 관찰하고, 점검하고, 더 나은 결정을 내릴 수 있다. 그것이 메타인지의 힘이라고.

하지만 만약 그 System 2를 뒷받침하는 뇌의 물리적 회로 자체가 약하다면 어떨까요? 의지만으로는 한계가 있습니다.

이것이 수아벨의원이 Bifocal TMS에 주목하는 이유입니다.

단순히 한 부위의 뇌 기능을 "높이는" 것이 아닙니다. System 1과 System 2 사이의 끊어진 대화를 복원하고, 국소적으로 과도하게 묶여 있는 회로를 풀어주며, 장거리 네트워크의 연결성을 강화하는 것. 카네만이 말한 "건강한 두 시스템의 협력"을 뇌 회로 수준에서 지원하는 것, 그것이 우리의 목표입니다.

맺음말

다니엘 카네만은 "우리는 우리의 생각을 얼마나 잘 통제하는가?"라고 물었습니다.

저는 그 질문에 하나를 더하고 싶습니다.

"우리의 뇌는 그 통제를 뒷받침할 만큼 충분히 연결되어 있는가?"

ASD 아이들이 소리에 놀라고, 눈을 피하고, 같은 행동을 반복하는 것은 "버릇"이 아닙니다. 그것은 뇌 네트워크의 연결 패턴이 만들어내는 결과입니다. 그리고 그 연결 패턴은, 적절한 자극이 주어진다면, 변화할 수 있습니다.

뇌과학은 이것을 신경가소성(neuroplasticity) 이라고 부릅니다. 카네만은 이것의 가능성을 믿었고, 저는 매일 진료에서 그 가능성을 확인합니다.

참고문헌

Kahneman, D. (2011). Thinking, Fast and Slow. Farrar, Straus and Giroux. (도서)
Dalton, K.M., Nacewicz, B.M., Johnstone, T., et al. (2005). Gaze fixation and the neural circuitry of face processing in autism. Nature Neuroscience, 8(4), 519-526. PMID: 15750588
Swartz, J.R., Wiggins, J.L., Carrasco, M., et al. (2013). Amygdala habituation and prefrontal functional connectivity in youth with autism spectrum disorders. Journal of the American Academy of Child & Adolescent Psychiatry, 52(1), 84-92. PMID: 23265636
Di Martino, A., Shehzad, Z., Kelly, C., et al. (2009). Relationship between cingulo-insular functional connectivity and autistic traits in neurotypical adults. American Journal of Psychiatry, 166(8), 891-899. PMID: 19605539
Casanova, M.F., Sokhadze, E.M., & Casanova, E.L. (2020). Transcranial Magnetic Stimulation in Autism Spectrum Disorders: Neuropathological Underpinnings and Clinical Correlations. Seminars in Pediatric Neurology, 34, 100807. PMID: 32892959
Kang, J., Li, X., Casanova, M.F., et al. (2022). Impact of repetitive transcranial magnetic stimulation on the directed connectivity of autism EEG signals: a pilot study. Medical & Biological Engineering & Computing, 60(12), 3439-3451. PMID: 36282407
Oberman, L.M., Francis, S.M., & Lisanby, S.H. (2024). The use of noninvasive brain stimulation techniques in autism spectrum disorder. Autism Research, 17(1), 3-16. PMID: 37873560

의료 정보 면책 조항: 이 칼럼은 의학적 정보 전달을 목적으로 하며, 특정 치료의 효과를 보장하지 않습니다. TMS는 일부 적응증에 대해 FDA 및 KFDA 승인을 받은 치료법이나, ASD에 대한 적용은 현재 연구가 진행 중인 영역입니다. 치료 결정은 반드시 전문의와의 상담을 통해 이루어져야 합니다.

[원장칼럼] 생각에 관한 생각: 카네만의 두 뇌에서 Bifocal TMS까지