반려동물을 키우다 보면 말이 통하지 않아 답답할 때도 많지만 주인의 감정에 반응하는 것 같다고 느낄 때도 적지 않다. 그런데 이런 느낌이 착각이 아니라는 뇌과학적 근거가 제시됐다. 오스트리아 빈대 심리학부, 헝가리 외트뵈시로란드대 생물학연구소 동물행동학과, 멕시코국립자치대 신경생물학연구소·심리학부 공동 연구팀은 반려견의 뇌가 사람의 웃는 얼굴을 별도의 영역에서 처리하며 부정적인 표정들도 일부 구별한다는 사실을 확인했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 자연과학 분야 국제학술지 ‘아이사이언스’ 8월 11일 자에 실렸다. 연구팀은 마취하지 않은 반려견을 기능성 자기공명영상(fMRI) 장치에 넣고 두 차례 실험했다. 개들은 결박 없이 엎드린 자세로 눈앞의 화면을 봤고, 원하면 언제든 장치에서 나올 수 있었다. fMRI는 신경세포가 활동할 때 그 부위로 몰리는 혈류 변화를 잡아내 뇌의 어느 부분이 일했는지 파악할 수 있게 하는 기술이다. 앞선 많은 연구에서 행복이라는 감정은 반려견들에게 특히 중요한 의미를 갖는다고 알려졌다. 이에 1차 실험에서는 반려견 8마리에게 낯선 사람의 웃는 얼굴과 무표정한 얼굴을 번갈아 보여줬다. 웃는 얼굴을 볼 때는 고차 인지 기능을 담당하는 측두피질과 함께 음식 보상이나 익숙한 냄새에 반복적으로 반응하는 부위인 미상핵이 활성화됐다. 낯선 사람의 미소조차 반려견의 뇌에서는 일종의 보상으로 처리될 수 있다는 뜻이다. 2차 실험에서는 1차 실험에 참가한 6마리를 포함해 반려견 12마리에게 행복·슬픔·공포·분노 표정을 제시했다. 1차 실험과는 다른 얼굴 데이터베이스를 써서 두 실험이 서로 영향을 주지 않도록 했다. 또 사진의 밝기와 대비 같은 단순한 시각적 차이가 결과에 영향을 주지 않도록 통제한 다음 인공지능 기계학습 분류기로 표정을 짝지어 구별하게 했다. 연구 결과, 측두피질-미상핵 연결망은 행복한 표정에만 고유하게 반응하는 것으로 나타났다. 웃는 얼굴과 부정적 표정은 가려냈지만 부정적 표정끼리는 구별하지 못했다. 뇌 전체를 훑는 전뇌 분석에서는 공포를 분노, 슬픔과 갈라놓는 별개의 활동 패턴이 확인됐다. 반려견의 뇌가 세상을 단순히 좋음과 나쁨으로만 나누지 않는다는 사실을 보여준 첫 사례다. 다만 분노와 슬픔 사이에서는 차이가 나타나지 않았다. 이에 대해 연구팀은 개가 사람의 감정을 읽을 때 얼굴보다 몸짓을 주된 단서로 삼는다는 선행 연구를 근거로 정지된 사진만으로는 분노와 슬픔을 가르기 어려웠을 것으로 해석했다. 실제 상황에서 반려견은 주인의 몸짓을 살피고 목소리의 미묘한 결을 들으며 냄새로도 정보를 얻는다. 이번 연구 결과는 반려견도 사람과 똑같은 방식으로 감정을 경험한다는 뜻은 아니라고 연구팀은 강조했다. 참가견 대부분이 사회적 신호에 민감한 보더콜리여서 다른 품종으로의 일반화에도 신중해야 한다고 한계를 뒀다. 연구를 이끈 라우라 쿠아야 오스트리아 빈대학 박사는 “사람은 얼굴의 미세한 정보를 포착하는 데 능숙한데 반려견도 마찬가지”라며 “개는 사람과 전혀 다른 진화 경로를 걸었지만 가축화를 통해 인간을 이해하고 협력하는 데 필요한 사회적 능력을 발달시켰다”고 설명했다.

찰스 다윈은 생물 진화는 물론 언어 진화에도 관심이 많았다. 1871년 출간된 ‘인간의 유래와 성 선택’에서 다윈은 세대를 거쳐 변이가 쌓이고 선택되고 유전되는 것이 생물 진화뿐만 아니라 언어 같은 문화의 진화에도 적용할 수 있다고 봤다. 실제로 많은 학자가 인간의 의식과 문화를 연구할 때 사용하는 것 중 하나가 언어다. 그런 관심은 뇌 신경과학자들에게 이어지고 있다. 언어가 사람의 정신 건강과 의식에 지대한 영향을 미친다는 연구 결과가 잇따라 나와 눈길을 끈다. 영국 노섬브리아대, 시티 런던대 공동 연구팀은 긍정적인 표현을 사용한 글쓰기가 개인차가 있기는 하지만 전반적으로 심리적 건강과 웰빙을 향상한다는 사실을 확인하고 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 22일자에 발표했다. 일기처럼 개인적 이야기를 꾸준히 쓰면 글솜씨도 늘고 스트레스나 부정적 감정 해소에도 도움이 된다는 사실은 잘 알려져 있다. 그렇지만 긍정적 표현의 글쓰기가 실제 그런 효과를 주는지에 대한 실증 연구는 없었다. 이에 연구팀은 1930년부터 2023년까지 글쓰기, 특히 긍정적 글쓰기에 관한 논문 51편을 메타 분석했다. 그 결과 ‘감사 글쓰기’, ‘최고의 나’, ‘나의 장점’처럼 긍정적 표현의 글쓰기는 심리적 안정감과 주관적으로 느끼는 웰빙 지수를 일관되게 개선한 것으로 관찰됐다. 특히 행복감, 삶의 만족도, 주변에 대한 긍정적 인식 같은 지표에서 두드러진 효과를 보인 것으로 나타났다. 또 사람마다 차이를 보였지만, 개인의 불안 경향을 나타내는 ‘특성 불안’이나 우울증 같은 정신 건강 지표도 전반적으로 긍정적 글쓰기 이전보다 나아진 것으로 조사됐다. 한편 중국 베이징 사범대, 산시의대 제1병원, 시안 북서대 부속병원, 베이징대 심리·인지과학부, 인공지능 연구소, 기계 인식 연구소 공동 연구팀은 언어란 단순히 의사소통을 위한 도구가 아니라, 감각적 경험을 뇌에 저장하는 방식에 영향을 미치는 수단이라고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 5월 21일자에 실렸다. 보통 ‘바나나’라는 단어를 들으면 반사적으로 노란색을 떠올린다. 물체의 인식과 시각 정보를 처리해 기억하는 데 관여하는 뇌 부위인 배측후두측두피질(VOTC)과 언어와 관련된 등측전방측두엽(ATL)이 자극되면서 나타나는 현상이다. 그런데 ATL에 손상이 있는 치매 환자는 시각 처리 영역이 정상이더라도 색상을 떠올리는 데 어려움을 겪는다. 이에 연구팀은 뇌의 언어 시스템과 감각 연합 시스템을 연결하는 신경 통로가 손상된 뇌졸중 환자 33명과 일반인 35명을 대상으로 여러 가지 색종이를 보여 주면서 색깔을 말하도록 했다. 연구팀은 실험 대상자들이 색을 보고 말로 표현하는 동안 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 활동을 기록하고, 확산 영상(DI)으로 언어 영역과 VOTC 사이의 백질 연결 관계를 매핑했다. 그 결과 언어 처리 영역과 시각 처리 영역 사이의 연결이 강할수록 VOTC에서 물체의 색상 표현이 더 강하게 나타났으며, 물체의 색상 지식 과제에서 더 나은 수행 능력을 보였다. 뇌졸중이나 치매 환자에게 나타나는 문제는 병변의 차이, 관련 인지 과정, 초기 시각 처리 단계 문제 때문에 나타나는 것이 아니라, 뇌에서 시각과 언어 간 정교한 연결 관계에 영향을 받기 때문이라는 게 연구팀의 설명이다.

　갓난아이들의 울음소리는 유독 잘 들린다. 시끄러운 비행기나 기차가 지나가는 상황에서도 그렇다. 울음소리를 듣기 좋다고 여기는 사람은 거의 없다. 아이의 부모조차도 그렇다. 영국의 연구진이 아이 울음소리에 숨겨진 비밀을 찾아냈다. 　케이트 영 옥스퍼드대 교수는 17일(현지시간) 미국 뉴올리언스에서 열리고 있는 세계 신경과학학회에서 “사람의 뇌는 아이의 울음소리에 아주 민감하게 반응하도록 설계돼 있다.”고 밝혔다. 영 교수는 28명의 실험자에게 아이 울음소리, 어른의 우는 소리, 고양이나 개의 짜증스러운 울음 등 다양한 소리를 들려주면서 이들의 뇌를 특수검사기로 살펴봤다. 그 결과 사람의 뇌는 아이의 울음소리를 들은 후 0.1초 만에 반응을 보여 다른 소리에 비해 월등히 반응이 빨랐다. 이런 반응은 아이의 유무, 성별, 나이, 횟수에 상관없이 동일했다. 반면 어른 우는 소리나 동물 소리는 반응 시간이 제각각이었고 반복된 자극에 무감각해지도 했다. 　영 교수는 “0.1초의 반응은 일반적으로 청각을 통해 들어온 자극이 뇌에 영향을 미쳐 활성화되는 속도보다 빠른 것”이라면서 “반응이 말하기 및 감정을 관장하는 중측두피질과 보상심리에 영향을 미치는 안와전두피질 등 두 개 영역에서 동시에 일어났다.”고 설명했다. 이어 “같은 형태의 뇌 반응이 지속적으로 나타난다는 것은 인체의 근본적인 설계에 아이의 울음소리에 반응하는 작용이 포함돼 있다는 것”이라고 덧붙였다. 　연구팀은 아이의 울음소리가 ‘투쟁도주반응’과 유사한 효과를 내는 것으로 추정했다. 투쟁도주반응은 맹수의 습격 같은 위험한 상황이 닥치면 살아남기 위해 싸울 것인지 도망갈 것인지를 결정하는 방어 반응이다. 투쟁이나 도주의 선택은 논리·이성적 판단보다 앞서 결정되는 것으로 알려져 있다. 영 교수는 “아이의 울음소리를 위기상황에서 들리는 소리로 바꾼 결과 동일한 뇌 반응이 나타났다.”면서 “생존의 위협을 무시할 수 있는 사람이 없는 것처럼 아이의 울음소리도 무시하기 힘들 정도로 잘 들리는 것으로 볼 수 있다.”고 밝혔다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr