This thesis aims to understand neural mechanisms of high-level cognitive decision making in the context of complex interactions between emotion and reason. To achieve this goal, I made three major approaches.
$\bf{1. Neuroscience}$: Understanding spatiotemporal dynamics of high-level cognitive decision making.
$\bf{2. Neuromedicine}$: Understanding functional connectivity in schizophrenia during complex social and emotional decision making
$\bf{3. Neuroengineering}$: Development of EEG hyperscanning system
The purpose of the first approach was to provide answers to the where and when questions of cortical activation with high spatiotemporal resolution using magnetoencephalographies (MEGs) and to investigate effective connectivity between regions of the brain, with the goal of extending our understanding of the information transmission mechanisms that underlie high-level cognitive decision making. This is the first study to investigate spatiotemporal dynamics of high-level cognitive decision making using MEGs. The results presented here suggest that MEG is an optimal tool for investigating the neural mechanisms underlying the decision-making process. The purpose of the second approach was to investigate local and long-range cortical disconnections or dysfunctions in schizophrenic patients and then to assess the underlying dynamics and functional connectivity between certain brain regions. The reported findings support the notion that impaired local and long range synchronization can both establish underlying mechanisms of dysfunctional complex decision-making in schizophrenic patients. The purpose of the third approach was to develop an EEG hyperscanning system to evaluate social and emotional interactions between the two players, and then to assess the underlying dynamics and the effective connectivity between and within the brain regions of the two players. This is the first study to analyze temporal dynamics and social interactions in human decision-making using simultaneous EEG recordings. We believe that the use of EEG hyperscanning methodology in the present study opens up new prospects for investigating the brain activities of two people during real-life face-to-face social interactions.
$\bf\sl{Keywords: decision making, theory of mind, social interaction, EEG, MEG, Ultimatum Game}
본 박사학위논문은 감정과 이성의 복잡한 상호작용 관점에서 고등의사결정과정의 신경메커니즘을 이해하는 것을 목표로 한다. 이 목표를 이루기 위해 세 가지 중요한 접근을 시도하였다.
1. $\bf{뇌과학}$: 고등의사결정과정의 시공간적 동역학 이해
2. $\bf{뇌의학}$: 복잡한 사회적/감정적 의사결정과정 동안 정신분열증의 기능적 연결성 이해
3. $\bf{뇌공학}$: 뇌파(EEG) 동시측정시스템 개발
첫 번째 접근의 목적은, 높은 시공간적 해상도를 가지는 뇌자도(MEG)를 이용하여 대뇌활성화가 언제 어디에서 일어나는지에 대한 해답을 제시하고, 뇌의 각 영역 사이의 효과적 연결성(effective connectivity)을 조사하여, 고등의사결정의 기저를 이루는 정보교환 메커니즘을 이해하는 것이다. 본 연구는 뇌자도를 이용한 고등의사결정과정의 시공간적 동역학을 탐구하는 최초 시도이다. 본 연구의 결과는 뇌자도가 의사결정과정의 기저를 이루는 신경 메커니즘을 탐구하기 위한 최적의 도구임을 제안하였다. 두 번째 접근의 목적은, 정신분열증 환자의 근거리와 장거리 대뇌 단절 및 기능 장애를 탐구하고, 특정 뇌 영역 간의 기저동역학과 기능적 연결성을 평가하는 것이다. 본 연구의 결과는, 약화한 근거리와 장거리 동기화가 모두 정신분열증 환자의 복잡한 의사결정 장애에 대한 기저 메커니즘을 확립할 수 있다는 개념을 지지한다. 세 번째 접근의 목적은, 두 사람 사이의 사회적/감정적 상호작용을 평가하기 위한 뇌파 동시측정시스템을 개발하고, 이를 이용하여 두 사람 사이의 뇌 영역 및 두 사람 각각의 뇌 영역의 기저동역학과 효과적 연결성을 분석하는 것이다. 본 연구는 뇌파 동시측정시스템을 이용하여 의사결정과정의 시계열 동역학과 사회적 상호작용을 분석한 최초 시도이다. 본 연구의 뇌파 동시측정 방법론은 얼굴을 마주 보는 실제 상황에서 사회적 상호작용에서의 뇌 활성화 분석 연구를 위한 새로운 가능성을 열었다.
$\bf\sl{핵심어: 의사결정, 마음이론(theory of mind) 사회적 상호작용, 뇌파, 뇌자도, 최후통첩게임}$