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뇌 가소성과 음악 연주 및 장르 간 피아니스트의 뇌 활동 차이 

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뇌 가소성과 음악 연주 및 장르 간 피아니스트의 뇌 활동 차이 

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안녕하세요! 🥰 저희는 연주하는 뇌, 그중에서도 뇌 가소성과 장르 간 피아니스트의 뇌 활동 차이에 대한 내용을 준비한 유재현, 이화윤입니다.
본격적으로 설명 드리기 전, 악기 연주가 뇌의 특정 부위를 활성화한다는 사실을 보여주는 흥미로운 영상(Click!) 하나를 소개해드릴까 해요.

영국의 한 병원에서 뇌 수술 도중 바이올린🎻을 연주하는 바이올리니스트 다그마 터너의 모습인데요. 10살 때부터 바이올린을 연주한 터너는 2013년 오케스트라 단원으로 공연하던 중 발작을 일으켜 쓰러지고 뇌종양 진단을 받았습니다. 오른쪽 전두엽에 생긴 종양은 왼손가락의 움직임을 조정하는 부분과 신용카드 두께 정도밖에 차이가 안 날 정도로 가까이에 있어 자칫 잘못하면 평생 바이올린 연주를 못 할 수도 있는 상황이었다고 해요.😱병원은 터너에게 언어 테스트 대신 바이올린 연주를 시켰고, 결국 연주 능력에 영향을 미치는 부위를 피해 종양을 제거한 터너는 건강을 되찾았다고 하네요!

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1. 뇌 가소성🧠이 뭔데?

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1. 뇌 가소성🧠이 뭔데?

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음악이 뇌 가소성에 미치는 영향에 대해 논하기 전, 뇌 가소성이 뭔지 먼저 설명드려야겠죠?

쉽게 말하자면, 뇌가 경로를 새로 만들거나 재구성하는 등 유연하게 변화할 수 있음을 의미합니다. 에스파냐의 신경해부조직 학자 라몬 이 카할이 1904년 ‘피아니스트가 새로운 음악을 연주하는 것은 수년 간에 걸친 정신과 근육 훈련이 필요하며, 이를 위해서는 말단 수지상 및 축삭돌기 간 과정의 변화와 성장을 통해 뇌에서 새로운 경로들이 만들어진다는 사실을 받아들여야 한다’고 주장한 것을 시작으로, 뇌 가소성에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다고 해요.

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2. 음악가의 뇌가 궁금하다! 🎻

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2. 음악가의 뇌가 궁금하다! 🎻

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구체적으로 악기를 연주할 때 뇌의 어떤 부분이 관련이 있는지 알아보기 위해 과학자들은 음악 전공자와 비전공자의 뇌를 비교해봤고, 유의미한 결과를 얻을 수 있었습니다. 크게 세 부분을 설명드릴게요!

1. anterior corpus callosum
이 부분은 반구 간 커뮤니케이션에 중요한 역할을 하는 뇌의 부위예요. 즉, 음악가들은 두 손을 쓰는 복잡한 운동을 수행하는 근간이 마련되었다고 해석할 수 있습니다.

2. primary motor cortex
이름에서 유추할 수 있듯이 인간의 움직임을 담당하는 부위예요! 음악가는 이곳의 크기를 가늠하는 척도인 central sulcus가 더 깊었다고 하네요.

3. white matter
유년기 음악 연주를 많이 한 사람의 internal capsule, corpus callosum, superior longitudinal fasciculus에서 white matter가 더 많이 발견되었다고 합니다. 쉽게 말하자면 섬유 조직이 더 촘촘하다는 뜻이에요!

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3. 성인에게는 기회가 없나요..? 🥺

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3. 성인에게는 기회가 없나요..? 🥺

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물론 이 글을 읽는 분들 중에선 음악 전공자가 아니라 비전공자인 분들도 많겠죠. 일단 저희부터가 비전공자인걸요.. 하지만 너무 실망하지 마세요! 최근에는 성인의 뇌도 얼마든지 변할 수 있다는 연구 결과가 제시되고 있으니까요.

음악 학원의 성인 수강생의 뇌 영상을 찍은 결과, 짧은 기간의 음악 트레이닝 후에도 뇌의 기능적 측면이 일부 변화했다고 합니다. 이 사진은 성인이 피아노를 배우기 전과 후에 각각 촬영한 뇌 영상을 분석한 그래프인데요, 특히 해마의 반응이 더 활발해졌다고 하네요!

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4. 그럼 같은 음악가여도 연주하는 악기마다 차이가 있을까? 🤔

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4. 그럼 같은 음악가여도 연주하는 악기마다 차이가 있을까? 🤔

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특히 저는 같은 음악가여도 연주하는 악기에 따라서도 뇌의 활성도가 조금씩 차이를 보인다는 점이 흥미로웠어요! 악기 연주가 정말로 뇌를 변하게 하는 것만 같더라고요 🙄

사진 속 빨간 동그라미 안 영역을 오메가 사인이라고 부르는데요, 이는 아인슈타인의 뇌에서 유래된 말입니다. 아인슈타인은 바이올린 연주가 취미였는데요, 그것 때문일까요? 그의 왼손 손가락을 담당하는 구역이 다른 사람들보다 크고, 그리스어 철자 ‘오메가’ 모양을 이루었다고 해요. 지금까지도 그 부분을 오메가 기호 혹은 오메가 사인이라고 명명하는 이유죠!

피아노 연주자와 현악기 연주자의 오메가 사인을 비교하면 그것이 발달한 양상이 조금씩 다른데요. 피아노는 양손을 사용하지만, 현악기는 음을 짚을 때 왼손을 더 많이 사용하기 때문입니다. 즉 악기별로 요구하는 신체의 움직임이 다르기 때문에 뇌 역시 이에 맞춰 적응한다고 해석할 수 있겠네요!

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클래식 피아니스트와 재즈 피아니스트의 뇌🧠는 어떻게 다를까?

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클래식 피아니스트와 재즈 피아니스트의 뇌🧠는 어떻게 다를까?

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어떤 악기냐에 따라 연주자의 뇌 활동에 차이가 있다면, 같은 악기를 연주하는 연주자들에게도 차이가 있을까요? 같은 피아노를 연주하는 클래식 피아니스트와 재즈 피아니스트의 뇌는 어떻게 다를까요? 이번에는 장르에 따른 피아니스트🎹의 뇌 활동 차이를 알아봅시다!
(요 댕댕이는 재즈 피아니스트 같죠?)

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1. 피아노 연주는 어떤 단계로 이루어질까? 

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1. 피아노 연주는 어떤 단계로 이루어질까? 

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먼저 피아노를 치는 모습을 상상해봅시다. 연주자가 악보를 보고 건반을 누르면, 피아노에서 도로로롱🎶소리가 나지요. 이 과정은 한번에 일어나는 것처럼 보입니다.
그러나 자세히 들여다보면, 연주자가 피아노를 칠 때 행동을 계획하는 방식은 크게 두 단계로 나뉩니다. 간단히 말하면, '무엇'에서 '어떻게'로!

1) Sequence Level : 무엇(what)을 연주할 것인지 결정한 후, "어떤 건반을 누를까?"
2) Single Act Level: 어떻게(how) 연주할 것인지 정합니다. "어떤 운지법을 쓰지?"

우리는 앞으로 클래식 피아니스트와 재즈 피아니스트가 두 단계 중 어떤 단계에 더 특화되어 있는지 살펴볼 것입니다!

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2. 클래식 피아노와 재즈 피아노는 어떻게 다른데?

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2. 클래식 피아노와 재즈 피아노는 어떻게 다른데?

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그전에 클래식 피아노와 재즈 피아노의 차이를 짚고 넘어갑시다🔎클래식과 재즈가 다른 건 알겠는데... 뭐가 그렇게 차이가 날까요?

클래식 피아노의 특성은 한마디로 Structure-interpretative focus, 악보를 해석해서 표현하는 연주라고 할 수 있습니다. 클래식 피아니스트는 작곡가에 의해 정해진 음악 구조에 맞는 표현에 초점을 맞추지요. 음악을 가장 잘 표현하기 위한 특정 운지법을 선택할 수 있어야하며, 운지법을 위한 집중적인 훈련을 합니다. (피아노 학원에서 하농을 열심히 가르치는 이유 중 하나죠) 따라서 클래식 피아니스트는 즉석에서 최적의 손가락🖐🏼을 선택할 수 있는 능력을 가집니다.

🎼리스트의 헝가리안 랩소디 2번을 예로 들어보겠습니다. 음악의 모든 요소(멜로디, 화음, 박자 등)는 작곡가에 의해 고정되어있지요. 운지법도 명시되어 있습니다.(물론 연주자의 해석에 따라 운지법은 달라질 수 있어요.) 연주자의 역량은 이 악보를 얼마나 '잘 해석해서 표현하는가'에 달려 있습니다.

시간이 있으시다면 밑의 두 피아니스트의 연주를 함께 들어보세요. 앞의 4마디만 들어도 모두 악보에서 벗어나지 않은 똑같은 헝가리안 랩소디이지만, 미묘하게 표현하는 방식이 다르다는 것을 느낄 수 있습니다.

발렌티나 리시차 ver. https://youtu.be/LdH1hSWGFGU
드미트리 쉬스킨 ver. https://youtu.be/W-CVoQdsmO4

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그럼 재즈 피아노는 어떨까요? 재즈 피아노는  Structure-generative focus, 즉흥연주의 특성을 가지고 있습니다. 재즈 피아니스트는 관객의 기대와 다른 악기와의 조화에 부응하는 방식으로 순식간에 음악을 만들어야 합니다. 실시간으로 음악을 창조하기 위해서는 음악적 관습과 화음 규칙을 완벽하게 숙달하고 있어야 하죠. 표준 화음에서 벗어나는 미묘한 화음에도 친숙하며, 독창적인 화음 연주에 능해야 합니다.

재즈 피아노로는 🍁Autumn Leaves를 예시로 들어보겠습니다. 클래식 악보와는 다르게 엄청나게 단순한 악보네요! 최소한의 멜로디와 코드만이 주어졌습니다. 연주자는 이것을 가지고 자유롭게 음악을 완성해야 합니다. 연주자의 음악을 창조하는 역량에 따라서 같은 곡이어도 완전히 다른 분위기의 연주가 나오기도 하지요.

재즈 피아노를 즐기고 싶으시다면 두 연주를 비교해 봅시다. 분명 같은 Autumn Leaves인데 어떤 화음, 박자, 스타일로 연주하냐에 따라 전혀 다른 느낌을 자아내지요.
에디 히긴스 트리오 ver. https://youtu.be/k9BqZxir_AI
요한 킴 ver. https://youtu.be/b-cmd2-Q6w0

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3. 클래식 피아니스트와 재즈 피아니스트의 뇌 활동의 차이는?

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3. 클래식 피아니스트와 재즈 피아니스트의 뇌 활동의 차이는?

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이제 클래식 피아노와 재즈 피아노가 다르다는 것은 알게 되었습니다. 그래서 클래식 피아니스트와 재즈 피아니스트의 뇌 활동은 어떤 차이가 나는 걸까요? 결과를 보기 전에, 실험 과정을 간단히 살펴봅시다🕵🏼‍♀️(결과만 보고싶은 분들은 쩌기 밑에 노란색 칸으로 슝 넘어가주세요)

Bianco를 비롯한 연구자들은 EEG(뇌파 검사)를 사용하는 실험을 설계했습니다. 참가자는 나이와 피아노 연습 기간, 피아노를 시작한 나이에 따라 각각 15명씩 선정되었습니다.

피아니스트들은 머리에 🧠EEG 센서를 부착한 채로 코드 시퀀스 사진을 모방합니다.

이때, 컴퓨터 화면에서는 어떠한 소리도 들리지 않으며 참가자들은 자신이 연주하는 코드도 들을 수 없습니다.
(외적인 청각 자극 요소를 제거하고, 과제의 인지 행동 측면에 초점을 맞추기 위함입니다.)

사진으로 제공되는 코드 시퀀스는 총 72개이며, 화음(협화음&불협화음)/운지법(관습적인 운지법&잘못된 운지법)에 따라 총 4가지 경우로 나뉩니다.

마지막 코드의 화음 예측가능성 또한 고려하기 위해 코드 시퀀스는 긴 것과 짧은 것으로 구성되었습니다.

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1) 협화음과 불협화음에 대한 반응시간 결과

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1) 협화음과 불협화음에 대한 반응시간 결과

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클래식 그룹과 재즈 그룹이 조화로운 화음(협화음)과 불협화음을 모방할 때 어떤 반응시간을 보였는지에 대한 결과를 봅시다. (밑의 그래프는 자세히 보지 않아도 돼요 😉)

1. 두 피아니스트 그룹 모두 조화로운 화음을 연주할 때, 불협화음을 연주할 때보다 반응 시간이 빨랐습니다.

2. 불협화음을 모방할 때, 재즈 피아니스트가 클래식 피아니스트보다 더 빨리 계획을 세웠습니다.

➡️중요한 결과: 재즈 그룹이 클래식 그룹보다 조화롭지 못한, 예기치 않은 화음에 더 빠르고 유연하게 적응했습니다!

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2) 운지법 반응 시간과 에러 분석 결과

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2) 운지법 반응 시간과 에러 분석 결과

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다음으로는 두 그룹이 사진 속 운지법을 얼마나 빨리 모방했는지, 얼마나 실수를 했는지 봅시다. (역시 밑의 그래프는 폼이랍니다 😅)

1. 재즈 그룹은 클래식 그룹보다 불협화음을 연주할 때 운지법 실수가 잦았습니다.

2. 클래식 그룹은 긴 코드 시퀀스에서, 조화로운 화음을, 잘못된 운지법으로 연주할 때 재즈 그룹보다 실수가 잦았습니다.

➡️중요한 결과: 클래식 피아니스트가 조화로운 화음과 관습적인 운지법을 연결시키는 경향이 강하다는 사실을 확인했습니다!

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4. 결과를 정리해죠!

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4. 결과를 정리해죠!

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재즈 피아니스트는 조화롭지 못한 화음을 만났을 때 클래식 피아니스트보다 더 유연하게 대처했습니다.

클래식 피아니스트는 재즈 피아니스트보다 구조적 해석을 빠르게 해내며 정확한 운지법을 구사했습니다.

앞에서 봤던 피아노를 칠 때 행동을 계획하는 단계를 다시 볼까요?
1) Sequence Level : "어떤 건반을 누를까?"
⬅️ 재즈 피아니스트(Structure-generative)가 특화!
2) Single Act Level:  "어떤 운지법을 쓰지?"
⬅️ 클래식 피아니스트(Structure-interpretative)가 특화!

재즈 피아니스트는 무엇을 연주할 지 결정하는 Sequence Level에, 클래식 피아니스트는 어떻게 연주할 지 결정하는 Single Act Level에 중점을 둔다는 사실을 확인했습니다.

두 피아니스트 그룹 모두 동일한 실험을 수행했지만, 그동안 훈련해온 방식의 차이로 인해 인지행동 측면에 있어서 확연한 차이를 보여준다는 것이지요! 같은 피아노를 연주한다고 해도 장르에 따라 뇌 활동의 차이가 크다는 것을 알 수 있습니다.

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R. Bianco, G. Novembre, P.E. Keller, A. Villringer, D. Sammler,
Musical genre-dependent behavioural and EEG signatures of action planning. A comparison between classical and jazz pianists,
NeuroImage, Volume 169, 2018, Pages 383-394, ISSN 1053-8119, https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.12.058.