집 안에 굴러다니던 작은 화분에 물을 주는 데 걸리는 시간 단 10분. 이 짧은 시간이 약 한 알보다 더 강력한 건강 비결이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 약물 치료 없이 일상적인 감각 자극과 가벼운 신체 활동을 통해 마음과 몸의 건강을 동시에 챙길 수 있는 ‘비약물적 스트레스 완화법’으로 주목받고 있다. 중국 허난과학기술대와 퉁지대 공동 연구진은 원예 활동이 노년층의 신체와 심리에 미치는 영향을 알아보기 위해 상하이 한 요양시설에 거주하는 평균 68세 여성 100명을 대상으로 실험을 진행했다. 참가자들은 첫날 10분간 실내 화분 15개에 물을 주거나, 같은 시간 동안 컴퓨터 카드 게임(솔리테어)을 수행한 뒤 다음 날 서로 활동을 바꿔 참여했다. 연구진이 활동 전후의 혈압과 뇌파(EEG) 변화를 분석한 결과, 화분에 물을 준 후에는 수축기 혈압과 이완기 혈압이 모두 유의미하게 감소했다. 반면 컴퓨터 게임을 마친 후에는 이러한 혈압 감소 효과가 나타나지 않았다. 원예 활동은 뇌 활동에도 긍정적인 영향을 미쳤다. 참가자들이 화분에 물을 주기 시작한 초기 몇 분 동안 뇌에서는 편안한 상태에서 나타나는 알파파와 함께 집중·깨어 있는 상태와 관련된 베타파가 동시에 증가했다. 이는 뇌가 긴장은 풀린 편안한 상태를 유지하면서도 눈앞의 활동에 몰입하고 있음을 의미한다. 또한 뇌파 장비로 측정한 ‘명상 점수’ 역시 컴퓨터 게임을 할 때보다 식물을 돌볼 때 확연히 높게 나타났다. 설문 조사 결과에서도 참가자들은 원예 활동 후 불안 점수가 낮아졌으며 훨씬 더 이완되고 자연스러운 편안함을 느꼈다고 응답했다. 연구진은 식물을 직접 만지고 물을 주는 과정에서 오감이 자극되고, 가벼운 신체 활동이 수반되는 점이 스트레스 경감과 혈압 안정에 기여했다고 분석했다. 거창한 정원이 없더라도 가정 내 베란다나 거실의 작은 화분을 10분간 돌보는 것만으로도 노년층의 혈압 관리와 마음 안정에 큰 힘이 될 수 있다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘홍콩 작업치료 저널’에 최근 게재됐다.

스마트폰과 소셜미디어(SNS)로 소통을 하는 경우가 많다 보니 사람을 직접 대면하는 경우가 점점 줄면서 상대의 비언어적 신호를 알아차리지 못하는 사람들이 늘고 있다. 다시 말하면 ‘눈치 없는’ 사람들이 많아지고 있다는 말이다. 이런 상황에서 사람이 일일이 지시를 내리지 않아도 인공지능(AI)이 사람의 반응을 빠르게 알아채 스스로 행동을 고치는 기술이 등장했다. 카이스트 뇌인지과학과, 마이크로소프트(MS)연구소 아시아 공동 연구팀은 사람의 뇌파를 이용해 AI를 실시간으로 원하는 대로 작동시킬 수 있는 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 ‘신경 가치 정렬’(NVA)를 개발했다고 10일 밝혔다. 뇌파로 사람과 AI의 인지적 불일치를 포착해 AI가 사람의 목표에 맞춰 행동을 수정하는 기술로 ‘눈치 빠른 AI’가 등장했다고 볼 수 있다. 이번 연구 결과는 사이버네틱스 분야 국제 학술지 ‘IEEE 트랜잭션스 온 사이버네틱스’ 에 실렸다. AI를 원하는 목표에 맞춰 작동시키기 위해서는 사람이 무엇을 원하는지 정확히 파악하도록 해야 한다. 생성형 AI의 경우 예전 컴퓨터 프로그래밍을 할 때처럼 프로그램 언어를 따로 배울 필요 없이 자연어로도 명령이 가능하지만 원하는 바를 정확히 프롬프트해야 하고 미세 조정이 필요하기도 하다. 이처럼 AI는 주로 사람의 말, 행동, 몸짓 등 외부 정보를 바탕으로 의도를 추정했다. 그렇지만 같은 행동이라도 목적이 다른 경우가 적지 않다. 물컵을 집더라도 마시기 위한 것인지 다른 사람에게 건네려는 것인지 구분이 쉽지 않다. 이런 ‘목적-행동 모호성’ 때문에 AI가 사람의 의도를 잘못 이해하면 다시 명령하거나 행동을 교정해야 한다. 연구팀은 사람이 예상과 다른 상황에 맞닥뜨렸을 때 뇌에서 무의식적으로 발생하는 ‘예측 오차’에 주목했다. 뭔가 잘못된 행동을 보면 뇌에서는 자기도 모르게 ‘이게 아닌데’라는 신호가 발생한다. 연구팀은 AI가 목표 자체를 잘못 이해했을 때 나타나는 ‘보상 예측 오차’와 목표는 맞지만 행동 과정이나 방식이 예상과 다를 때 나타나는 ‘상태 예측 오차’로 구분했다. 연구팀은 실험 대상자에게 AI가 작업하는 모습을 지켜보게 하면서 실시간 뇌파(EEG)를 측정했다. 관찰 결과 실제로 목표 자체를 잘못 이해했을 때와 행동 방식이 잘못됐을 때 사람의 뇌는 서로 다른 신호를 보낸다는 사실을 확인했으며 두 가지 오류가 동시에 발생했을 때 나타나는 뇌파 패턴도 발견했다. 연구팀은 이를 바탕으로 딥러닝으로 뇌파만으로 사람이 AI 행동을 어떻게 받아들이고 있는지를 구분하는 기술을 개발했다. 사람의 뇌 신호를 AI에 실시간으로 전달해 스스로 행동을 고치도록 한 ‘신경 가치 정렬 기반 인간-AI 시너지’ 알고리즘을 만들었다. 상태 예측 오차가 감지되면 AI는 “원하는 목표는 맞지만 방법이 잘못됐다”고 판단해 재빨리 행동 방식을 바꾸고, 보상 예측 오차가 나타나면 “목표 자체를 잘못 이해했다”고 판단해 사람이 원하는 것이 무엇인지 다시 찾게 한 것이다. 시뮬레이션 결과 갑자기 목표나 행동이 바뀌어야 하는 불확실한 상황에서도 기존 방식보다 빠르게 변화에 적응하는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이번 기술은 가정이나 산업 현장에서 사용되는 피지컬 AI 로봇이 사용자의 의도를 보다 자연스럽게 파악하고 행동을 조정하는 데 활용될 수 있다. 또 자율주행차가 운전자의 생각을 빠르게 반영하거나 말을 하거나 몸을 움직이기 어려운 환자가 의료·재활 로봇을 제어하기도 하고 학생의 인지 상태에 맞춰 학습을 돕는 기술로도 확장될 수 있다. 연구를 이끈 이상완 카이스트 석좌교수는 “이번 연구는 눈에 보이는 행동 결과만으로 인간의 의도를 추정하던 기존 방식에서 벗어나 뇌 인지 신호를 읽어 반응할 수 있음을 보여줬다”며 “향후 피지컬 AI, 자율주행, 정밀 맞춤형 교육, 의료용 로봇, 인간-컴퓨터 상호작용 등 인간과 AI의 협업이 필요한 다양한 분야로 확장할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

긴장하고 있는 사람을 보면 깊이 숨을 들이마시고 복식 호흡을 해보라고 말하곤 한다. 복식 호흡은 횡격막의 깊은 수축과 이완을 유도함으로써 스트레스와 긴장 상태에서 나타나는 빠른 베타파를 억제하고 안정되고 편안한 알파파를 끌어내는 방법이다. 그런가 하면 미국 대표 특수부대인 네이비실에서는 전투처럼 극도의 스트레스 상황에서 교감신경계의 과각성을 막기 위해 들이마시고 멈추고 내쉬고 멈추기를 각각 동일한 시간 동안 유지하는 상자 호흡을 추천하기도 한다. 이렇듯 호흡으로 뇌파를 바꾸는 방법들이 많다. 실제 과학적 근거가 있는 것일까. 미국 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD) 인지과학과, 데이터 과학 연구소, 신경과학 대학원, 뇌·마음 연구소, 노스웨스턴대 의대 신경과, 신경외과, 워싱턴DC 국립아동병원 신경외과, 조지워싱턴대 의대 신경과, 아이오와대 신경외과 공동 연구팀은 호흡의 리듬과 인지, 감정, 기억에 관여하는 뇌 영역의 신경 활동 형태가 밀접하게 연관돼 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 신경학 분야 국제 학술지 ‘신경과학 저널’ 9월 1일 자에 실렸다. 연구팀은 호흡과 뇌파가 같은 주기로 뛰는지를 넘어 개별 호흡의 미세한 형태가 뇌파의 형태와 일치하는지를 확인하기 위해 3개 병원에서 임상 모니터링을 받고 있는 난치성 뇌전증 환자 16명에게서 입체뇌파(sEEG) 데이터를 수집했다. 환자들은 머리뼈 안에 전극을 삽입하고 있었다. 호흡 신호는 코에 부착한 비강 캐뉼라를 통해 기류 측정과 흉부 및 복부에 두른 호흡 벨트를 통한 흉곽 변위 측정 등 두 가지 방식으로 기록됐다. 기존 주파수 평균화 방식을 벗어나 호흡과 국소장전위 신호 모두에서 흡기와 호기의 파동을 개별 주기 단위로 추출해 각 파동의 상승 시간, 하강 시간, 전체 주기 시간, 호흡 형태 등을 정량화했다. 그 결과 호흡은 비대칭적 형태를 띠며 사람별로 호흡 주기마다 흡기와 호기의 부피와 속도 등이 다르게 나타나는 것을 확인했다. 비강 기류와 호흡 벨트 신호 모두 안와전두피질, 하전두회, 측두엽, 편도체, 해마 등 대뇌피질 및 변연계의 광범위한 영역에서 유의미한 주파수 동기화가 확인됐다. 연구팀에 따르면 가장 핵심 결과는 단순한 주파수 일치를 넘어 매 호흡마다 호흡 파동의 구체적 형태가 뇌 신경 진동 형태와 밀접하게 결합돼 있다는 것이다. 또 코를 통한 비강 기류 신호가 뇌파에 강한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 비염이나 축농증 환자들이 코로 숨 쉬지 못해 항상 머리가 무겁게 느껴지는 이유도 이런 부분에서 찾을 수 있다. 호흡 타이밍이 주의력과 기억에 영향을 미칠 수 있다. 사람들은 숨을 내쉴 때보다 숨을 들이마실 때 정보를 접하면 기억력 과제에서 약간 더 나은 성과를 보인다. 호흡 조절은 외상후스트레스장애(PTSD) 증상을 겪는 사람들을 진정시키는 데 도움을 주는 도구로도 활용할 수 있다. 또 신체의 가장 근본적인 리듬 중 하나인 호흡을 통해 뇌전증 환자 돌연사(SUDEP), 영아 돌연사 증후군(SIDS) 등을 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀에 따르면 이번 연구는 호흡은 단순한 숫자가 아니라 고유한 형태를 지닌 정보로 뇌는 숨결 하나하나의 세밀한 모양새를 신경 활동에 그대로 투영하고 있음을 과학적으로 증명했다는 점에 의미가 크다. 연구를 이끈 브래들리 보이텍 UCSD 교수는 “이번 연구 결과는 호흡 형태와 신경활동에 따른 뇌파 형태 사이에 놀랍도록 긴밀하고 풍부한 결합이 있다는 것을 보여준다”라며 “호흡과 뇌파의 상관관계가 밝혀진 만큼 우리가 탐구할 수 있는 새로운 선택지가 늘어나게 됐다”고 설명했다.

학생들은 수업시간에 배운 것, 교과서에서 읽은 것을 모두 기억하길 원한다. 그렇지만 사람은 자신이 겪은 모든 경험을 기억하지 못한다. 뇌는 잠을 자는 동안 일부 경험만 골라 장기 기억으로 공고화하고 나머지는 흘려보낸다. 쉽게 이야기하면 학습이 이뤄지는 시점에 이미 특정 경험이 ‘나중에 기억으로 저장할 대상’으로 표시된다는 것이다. 이런 기억 태깅 가설은 여러 신경생물학 이론에서 오래전부터 제기돼 왔지만 실제 그런 작업이 벌어진다는 실험적 증거는 그동안 없었다. 그런 상황에서 영국 요크대 심리학과, 킹스 칼리지 런던 의생명공학 및 영상과학과, 미국 베일러대 심리·신경과학과, 독일 뮌헨 루트비히 막시밀리안대 심리학과 공동 연구팀은 사람의 뇌는 무언가를 배우는 순간에 이미 어떤 경험을 나중에 잠자는 동안 장기 기억으로 굳힐지 꼬리표를 붙여 표시할 가능성이 크다고 31일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 8월 27일 자에 실렸다. 연구팀은 뇌가 어떤 경험을 수면 중 장기기억으로 넘어갈 대상으로 선별하는지 알아보기 위해 성인 남녀 31명을 대상으로 뇌전도(EEG)를 이용해 뇌 활동 패턴을 측정했다. 연구팀은 참가자들에게 단어와 사물 이미지를 짝지은 세트를 학습하도록 한 다음 학습 직후와 2시간 휴식 뒤에 각각 기억 검사를 받았다. 연구팀은 실험을 두 번 했는데 한 번은 2시간 동안 낮잠을 자게 했고 다른 한 번은 같은 시간 동안 깨어 있게 하고 관찰했다. 연구팀은 참가자들이 학습하고 휴식하는 동안 뇌전도 기록을 분석해 학습 중 나타난 반복적 뇌파 진동 패턴과 수면 후 기억에 남은 항목을 대조했다. 분석 결과, 학습 도중 3~8㎐의 세타파를 동반한 단어·사물 쌍은 잠을 자고 난 뒤 더 잘 기억되는 것으로 확인됐다. 반면 깨어 있는 상태로 2시간을 보낸 경우에는 이런 효과가 나타나지 않았다. 학습 중 세타파 활동이 강할수록 이후 수면 중 느린 뇌 진동(서파)과 수면 방추 사이의 결합이 더 활발해지는 것으로 확인됐다. 서파-방추 결합은 다시 수면 후 더 좋은 기억 성적과 연결됐다. 우리가 경험한 모든 것을 다 기억한다면 뇌는 금세 과부하 상태에 빠지게 된다. 감정적으로 두드러지거나 앞으로 일에 중요한 사건을 선별적으로 우선 처리함으로써 과거 경험을 세상과 상호작용하는 데 길잡이로 쓸 수 있게 한다는 것이다. 연구팀에 따르면 세타 진동이 뇌가 수면 중에 기억으로 굳힐 경험을 골라내는 메커니즘을 보여주는 신호다. 특정 종류의 정보를 우선시하는 것은 대개 적응에 도움이 되지만, 그것이 오히려 해가 되는 경우도 있다. 예를 들어 우울증 환자는 부정적인 정보에 주의 자원을 과도하게 배분하는 반면 긍정적인 경험은 무시하거나 축소하는 경향이 있다. 이번 연구 결과는 무엇이 최종적으로 기억에 남을지를 좌우하는 뇌의 처리 과정 연구와 우울증처럼 흔한 정신 건강 문제를 이해하고 치료하는 새로운 길을 열어줄 수 있을 것으로 기대된다. 연구를 이끈 댄 데니스 영국 요크대 박사는 “뇌가 무엇을 기억할 만큼 중요하다고 판단하고 무엇을 잊어도 된다고 판단하는지는 여전히 수수께끼”라면서도 “이번 연구 결과는 수면 중에 어떤 경험을 처리해 장기 기억으로 만들지 뇌에 지시하는 신경 활동의 특징적 신호를 처음으로 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다.

여러 사람이 있는 모임에서 상대방의 목소리를 잘 듣는 사람이 있기도 하고 자기가 참여하는 대화에 집중하면서도 방 건너편에서 오가는 말까지 감지해 내는 사람이 있다. 이런 능력은 단순히 뛰어난 청력 때문이 아니라 뇌 때문일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 아일랜드 더블린대 컴퓨터과학·통계학부, 신경과학 연구소, 국제 뇌 보건 연구소, 덴마크 에릭스홀름 연구 센터, 덴마크 기술대 보건기술학과, 스웨덴 린셰핑대 전기공학과 공동 연구팀은 시끄럽고 혼란한 환경에서 주의를 집중할 수 있는 것은 뇌가 정보를 동시에 처리할 수 있는 인지적 용량 때문일 수 있다고 21일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 7월 16일 자에 실렸다. 연구팀은 군중의 소음이 깔린 배경 속에서 두 사람이 동시에 말하는 소리를 듣는 참가자들의 뇌 활동을 뇌파 검사(EEG)를 사용해 측정했다. 연구팀은 참가자들이 두 화자 사이에서 주의를 전환하는 동안 뇌가 어떻게 반응하는지 추적했다. 그 결과 뇌는 첫 번째 화자로부터 완전히 주의를 해체하기 전에 새로운 화자의 말에 관여하기 시작해 두 대화가 뇌 속에 동시에 표상되는 짧은 중첩 구간이 발생한다는 사실이 확인됐다. 이 과정이 일어날 때 나타나는 고유한 신경 신호는 뇌파 검사에서도 명확히 드러났다. 약 1~2초 정도의 짧은 시간 동안 우리 뇌가 이전 대화에서 주의를 완전히 거두기 전에 새로운 대화를 따라가기 시작할 수 있다는 사실을 확인했다. 어떤 사람들이 복잡한 사교 모임에서 유용한 정보를 은밀히 파악하거나 중요한 안내 방송에 귀를 기울이고 현재 나누고 있는 대화의 흐름을 완전히 놓치지 않으면서도 다른 대화에 끼어들 가치가 있는지 판단하는 등 상황 대처 능력이 뛰어나다는 것을 보여준다. 연구팀에 따르면 우리 뇌가 서로 경쟁하는 목소리들 사이에서 어떻게 자연스럽게 주의를 전환하는지 이해함으로써 한 명의 화자에게만 집중하는 것을 넘어 더 넓은 소리 환경을 보다 자연스럽게 탐색할 수 있도록 지원하는 차세대 스마트 보청기 등 더 발전된 청각 기술을 개발하는 데 기여할 수 있다. 짧은 이중 추적 능력이 개인마다 다른 것으로 보이기 때문에 주의를 빠르게 전환하는 것이 중요한 상황에서 특정 개인들에게 잠재적 이점을 제공한다. 연구를 이끈 조반니 디 리베르토 아일랜드 더블린대 교수는 “이번 연구 결과는 우리 뇌가 일상에서 발휘하는 가장 인상적인 능력으로 꼽히는 하나의 대화에 집중하면서도 더 중요한 소리가 귀에 들어왔을 때 즉각 반응할 준비를 유지하게 해주는 메커니즘에 대한 통찰을 제공한다”며 “동시에 노년층이나 난청 환자를 포함한 일부 사람들이 식당, 직장, 가족 모임 같이 번잡한 장소에서 유독 극심한 피로감을 느끼는 이유에 대한 학술적 이해를 높일 수 있다”라고 말했다.

요즘 유행하는 MBTI에서 소위 ‘대문자 I’라는 극도로 내향적인 사람도 타인과의 관계를 단절한 채 살 수 없다. 그러다 보니 많은 사람이 사회생활에서 가장 어려운 부분은 인간 관계라고 한다. 실제로 처음 만난 사람과도 말이 잘 통하는가 하면 자주 만나지만 말이 통하지 않고 만나는 것 자체가 꺼려지는 주파수가 안 맞는 사람이 있다. 주파수가 맞지 않는다고 영영 안 볼 수 없다고 할 때 라디오 주파수 맞추듯 인간 관계도 인위적으로 조절할 수 있을까. 중국 저장대 심리학 및 행동과학과, 뇌-기계 지능 연구소, 신경인지 발달 및 정신건강 연구소, 선전대 심리학부, 캐나다 몬트리올대 정신의학과, 퀘벡 AI 연구소, 벨기에 겐트대 실험심리학과, 미국 뉴욕대 심리학과 공동 연구팀은 뇌 신경과학적으로 다른 사람과 오래 만날수록 동기화될 가능성이 커지는 만큼 인간관계의 주파수를 인위적으로 조정하는 일도 어느 정도 가능하다고 30일 밝혔다. 이 연구 결과는 인지과학 분야 국제 학술지 ‘인지과학 동향’(Trends in Cognitive Sciences) 6월 26일 자에 실렸다. 연구팀은 지난 10년 동안 헤드셋 형태의 비침습적 휴대용 뇌전도(EEG) 기기를 활용해 수천 명의 참가자들의 뇌 활동을 기록했다. 이들은 배드 버니, 레지덴테, 마리나 아브라모비치, 마이크 고든, 밥 위어 등 유명 공연 예술가와 박물관, 공연장 등과 협업해 뇌의 동기화 정도를 매핑했다. 이어 박물관 관람객, 축제 참가자 등과 실시간 대면 소통 과정에서 수천 명의 뇌파가 서로 어떻게 동기화되는지 측정하고 시각화했다. 음악을 창작하고 공연하는 동안 이들의 뇌파가 얼마나 동기화되는지 측정한 것이다. 연구 결과 친구, 가족 같은 가까운 사람은 물론 낯선 사람들까지도 특정 상호작용 과정에서 뇌파가 일치하는 것이 관찰됐다. 나아가 이런 동기화 현상이 발생할 때 이를 활용해 사회적 상호작용을 유도하고 개선할 수 있다는 사실도 밝혀졌다. 연구진은 이런 현상을 사회적 동기화라고 이름 붙였는데 이는 사회적 소통 과정에서 주변 사람들과 뇌, 신체, 언어 리듬이 정렬되는 현상이다. 연구팀은 고등학생을 대상으로 비슷한 실험을 했는데 학생들의 뇌파가 동기화될수록 상대방은 물론 해당 수업 자체에 대해서도 호감을 갖게 되고 수업 태도와 학업 성취도 역시 높아지는 것이 확인됐다. 연구팀은 사회적 동기화는 건강한 사회적 관계 형성과 학습에 중요한 역할을 한다고 설명했다. 예를 들어 외로움을 느끼는 사람들은 그렇지 않은 사람과 비교해 뇌 활동에서 더 특이한 패턴을 보인다. 이어 함께 게임을 하거나 일상적 농담을 주고받는 등 대인 동기화를 수반하는 대면 활동은 크고 작은 조직의 사회적 응집력을 유지하는 데 중요하다는 증거가 늘고 있다고 강조했다. 연구를 이끈 수잔 디커 미국 뉴욕대 교수는 “이번 연구는 ‘다른 사람과 주파수가 맞는다’는 다소 모호한 개념을 측정할 수 있음을 보여준다”라며 “감정의 동기화 현상은 건강한 사회적 관계와 직결되며 이를 인위적으로 설계할 수도 있다는 것을 발견했다”고 밝혔다.

어제 먹은 점심 메뉴는 기억이 가물가물한데 매일 다니던 출근길 어느 골목길에서 갑자기 아이가 튀어 나와 운전하다가 깜짝 놀란 기억은 몇 년이 지나도 선명한 이유는 뭘까. 우리 뇌는 익숙하고 일상적인 일은 흐릿하게, 뜻밖의 순간은 또렷하게 남긴다는 사실이 새로 밝혀졌다. 호주 시드니대 연구팀은 우리 뇌는 예측 가능한 상황보다는 예상치 못한 놀라운 사건을 맞닥뜨렸을 때 환경으로부터 더 많은 감각 정보를 받아들이도록 설계됐다고 밝혔다. 이런 이유 때문에 사람들은 예상치 못한 사건을 더 생생하고 정확하게 기억한다는 설명이다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경과학 저널’ 6월 23일 자에 실렸다. 연구팀은 실험 참가자 40명에게 원 둘레를 따라 나타나는 단순한 시각적 섬광을 보여주면서 뇌전도(EEG) 장치로 뇌 활동을 측정하고 동공 반응을 추적했다. 이어 참가자의 반응 시간과 정확도를 기록하면서 섬광의 패턴을 중간에 갑자기 바꾸면서 반응을 살펴봤다. 그 결과, 실험 참가자들은 예상된 사건에 대해서는 더 빠르고 정확하게 반응했지만 정확한 위치를 떠올려 보라는 요청에 대해서는 예상치 못한 섬광을 봤을 때의 기억이 더 선명했다. 예상된 사건과 예상하지 못한 사건 모두 참가자가 섬광을 본 지 100ms(밀리초, 1ms=1000분의1 초) 내에 대뇌 피질에 표상됐지만 예상치 못한 사건이 예상된 사건보다 뇌파에 더 또렷하게 표상됐다. 이번 연구에 대해 연구팀은 뇌는 발생할 사건에 두 단계로 반응하는 것을 보여준다고 설명했다. 우선 뇌가 앞으로 무슨 일이 일어날지 먼저 예측하고 우리 몸이 빠르게 반응하도록 준비시키고 대비하는 것이다. 그 다음 단계에서는 뇌가 사건이 예상했던 대로라는 사실을 알아차리고 환경에서 들어오는 정보를 깊이 처리하지 않음으로써 에너지를 아끼는 것이다. 어떤 일이 익숙하거나 예상된 것일 때 뇌는 그 일이 실제 일어나기 전에 미리 반응하게 하지만 그 정보를 세세하게 기록하지는 않는다. 이를 통해 뇌는 속도와 정확성 사이에서 균형을 잡고 세상을 인지한다. 대표적인 사례는 프로 스포츠 선수들에게서 찾을 수 있다. 고도로 훈련된 선수들은 풍부한 경험 덕분에 더 빠르게 예측하고 반응할 수 있다. 그렇지만 예측한 상황이 벌어지지 않을 경우 선수는 선명한 공간적 정밀도로 기억하게 된다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 루벤 리도 시드니대 교수는 “우리 뇌는 환경으로부터 엄청난 양의 감각 정보를 받아들이면서 끊임없이 의사결정을 내려야 하는 압박에 놓여 있기 때문에 가능한 곳에서는 에너지를 아껴야 한다”며 “뇌는 예측 가능한 상황에 직면하면 ‘이게 뭔지 이미 알고 있으니 굳이 신경 써서 처리할 필요가 없다’고 판단한다”고 밝혔다. 리도 교수는 이어 “이번 연구는 ‘적응적 효율성’ 즉, 뇌가 환경적 요구의 압박에 부응하기 위해 신경 에너지를 어떻게 배분하는가를 둘러싼 신경과학계의 해묵은 논쟁을 일단락지었다고 생각한다”고 덧붙였다.

곤충 식품은 단백질 공급원으로 활용되는 식용 곤충을 의미한다. 아시아, 아프리카, 중남미 여러 지역에서 곤충을 식용으로 하는 것이 오랜 전통 식문화로 자리 잡고 있다. 그러나 최근 들어 곤충 식품은 전통적인 동물성 단백질 공급원을 대체할 지속 가능한 대안으로 주목받고 있다. 유럽연합(EU)의 경우 2018년 곤충을 ‘신소재 식품’으로 공식 인정했고 이후 여러 곤충 식품 원료를 승인했다. 여기에는 노란 밀웜, 메뚜기, 귀뚜라미 등이 포함됐고 냉동·건조 형태나 분말 형태로 만들고 있다. 그렇지만 곤충을 먹는 것에 대해 여전히 거부감을 느끼는 사람이 많다. 이에 포르투갈 베이라 국립대, 리스본대, 브라간 폴리테크닉 공동 연구팀은 곤충으로 만든 식품을 꺼리는 사람들도 막상 먹어보면 예상보다 즐겁게 느끼는 경우가 많다고 16일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 심리학회에서 발행하는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경과학·심리학·경제학 저널’ 6월 15일 자에 실렸다. 연구팀은 사람들이 곤충 기반 식품에 대해 감정적, 신체적으로 어떻게 반응하는지 살펴봤다. 연구팀은 곤충 기반 식품을 한 번도 먹어본 적이 없는 18~55세 성인 남녀 38명을 대상으로 우선 곤충 식품에 대한 인지도와 의견을 묻는 설문조사를 했다. 그 다음에는 곤충 단백질 바와 일반 시리얼 바를 먹게 하면서 뇌전도(EEG)와 심전도(ECG)를 이용해 참가자들의 생리적 반응을 기록했다. 연구팀은 참가자들 대부분이 곤충 기반 식품에 대한 인지도가 낮고 일반 시리얼 바를 선호하면서 곤충 식품에 대해서는 강한 생리적 거부 반응을 보일 것으로 예상했다. 그렇지만 연구 결과, 사람들은 예상보다 훨씬 더 호기심을 보이고 수용적 태도를 나타내는 경우가 많았다. 또 연구팀은 사람들의 기대감이 음식 섭취에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 두 그룹으로 나눠 한 쪽에는 자기가 먹는 것이 무엇인지 사실대로 알려주고 다른 쪽에는 곤충 단백질 바를 주면서 시리얼 바라고 알려준 뒤 먹도록 했다. 생리적 신호를 분석한 결과 실험 참가자들은 곤충 기반 바를 먹는 동안 더 주의를 기울이고 몰입하는 모습을 보였으며 시식 중에 각성도와 주의력이 높아지고 심박도 빨라졌다. 주목할 부분은 이런 양상이 곤충 단백질 바를 먹고 있다는 사실을 모르고 있을 때에도 똑같이 나타났다는 점이다. 또 두 종류의 바를 모두 시식한 다음 어느 쪽을 더 선호하는지 물었을 때 놀랍게도 실험 참가자들은 일반 시리얼 바보다 곤충 단백질 바를 선택하는 경우가 더 많았다. 연구팀에 따르면 이번 결과는 익숙하지 않은 식품을 실제 경험한 뒤에는 다르게 평가할 수 있음을 보여준다. 시식 전 곤충 기반 식품에 대해 들을 때는 불안함과 놀라움을 자주 표현했지만 막상 먹은 뒤에는 긍정적 반응을 보고한 경우가 많았다. 연구를 이끈 파울로 알렉상드르 드 올리베이라 두아르테 포르투갈 베이라 국립대 교수는 “이번 연구 결과는 시식과 같은 직접적 경험이 낯선 음식에 대한 거부감을 줄이고 더 개방적 태도를 갖도록 하는 데 도움이 된다는 것을 보여준다”고 밝혔다.

정신 없는 일상을 사는 현대인에게 동시에 여러 가지 일을 수행하는 ‘멀티태스킹’은 어쩌면 필수일지 모른다. 그렇지만 과학자들은 인간이 진정한 의미의 멀티태스킹은 못한다고 봤다. 두 가지 이상의 일을 동시에 하는 것처럼 보이더라도 실제로는 뇌가 두 과제 사이를 빠르게 오가며 번갈아 처리한다는 것이다. 그런데 미국 조지타운대 의대, 카네기 멜론대, 존스홉킨스 응용물리학 연구실, 리하이대 공동 연구팀은 이런 과학계 통념을 뒤집는 연구 결과를 5일 밝혔다. 이 연구 결과는 ‘인지 신경과학 저널’ 6월 4일자에 실렸다. 연구팀에 따르면 충분한 훈련을 거치면 뇌가 스스로 배선을 다시 깔아 학습한 과제를 무의식적으로 자동 처리하는 회로로 옮겨 놓고 그 덕분에 다른 일을 위한 뇌의 여유 공간이 생기면서 멀티태스킹이 가능해진다. 연구팀은 뇌가 새로운 과제를 배우는 단계에서 출발해 충분한 경험이 쌓인 뒤에는 그 과제를 무의식적으로 수행하는 단계로 넘어가는 일종의 뇌의 자동화 메커니즘에 관심을 갖고 있었다. 대표적인 사례가 운전이다. 운전을 처음 배울 때나 면허를 따고 도로에 막 나갔을 때는 온 신경을 운전에만 집중해야 한다. 그렇지만 여러 해 동안 운전을 하다보면 대부분 사람은 운전을 하는 동안 대화를 나누거나 음악을 듣거나 어떤 문제를 골똘히 생각할 수도 있게 된다. 지금까지 학습에 관한 연구 대부분은 초기 단계에 초점이 맞춰져 있을 뿐 장기적으로 뇌에서 무슨 일이 일어나는지에는 소홀했다. 연구팀은 남녀 실험참가자들에게 컴퓨터 그래픽으로 미세하게 변형시킨 자동차 이미지를 두 범주로 분류하게 하는 실험을 했다. 참가자들은 미묘한 차이를 포착해 이미지를 구분하는 것인데 휴대전화 앱을 이용해 게임처럼 이미지를 분류하도록 했다. 연구팀은 5~10주 동안 3만 회 이상 시행하도록 했고 분류 작업을 완료하기 전후에 기능성 자기공명영상(fMRI)과 뇌파(EEG) 검사로 뇌를 촬영했다. 분석 결과, 참가자들은 이미지 분류를 처음 막 익혔을 때는 과제를 수행할 때 전전두엽 피질이 활성화됐다. 이 뇌부위는 실행 기능과 사고를 담당하면서 일반적으로 한 번에 한 가지 과제만 처리할 수 있는 것으로 알려졌다. 그런데 같은 분류 과제를 몇 주에 걸쳐 반복 연습한 참가자들의 뇌를 다시 촬용했을 때는 측두엽 피질이 활성화되는 것으로 나타났다. 측두엽은 기억의 부호화와 복잡한 사물의 인식에 관여하는 영역이다. 연구팀에 따르면 충분한 훈련이 측두엽에 이전에는 존재하지 않던 범주 선택성 영역을 사실상 새로 형성한 것이다. 수년간 훈련받고 일한 영상의학과 전문의가 엑스레이 사진에서 찍힌 종양 덩어리를 양성인지 악성인지 거의 자동적으로 정확히 분류해내는 것이 대표적 사례다. 연구팀은 충분한 훈련을 거친 뒤 자동차 범주를 구분할 때 전전두엽 피질을 거치지 않고 측두엽이 활성화되면서 곧바로 뇌 출력 영역으로 연결됐다고 설명했다. 충분한 훈련과 경험이 뇌 회로를 새로 형성해 전두엽 병목을 우회하게 만들면서 전전두엽 피질은 하고 싶은 다른 무엇을 위해 비워진 상태로 남게 되고 그만큼 처리 용량이 늘어난다는 것이다. 학습된 행동은 의식적 사고나 실행 기능이 접근하기 어려운 뇌 회로로 옮겨간다는 점을 보여준 이번 연구는 강박적 행동을 이해하는 데도 도움이 된다. 또 인간이 지속적 학습을 할 수 있는 이유에 대해서도 알려준다. 사람은 학습한 기술을 측두엽으로 옮겨 전전두엽 공간을 비워 두면 뇌는 기존 정보를 새로운 것을 배우기 위한 주춧돌로 쓸 수 있게 되는데 인공지능 모델에서는 이런 능력이 없다고 연구팀은 지적했다. 연구를 이끈 막시밀리안 리젠후버 조지타운대 의대 교수(신경과학)는 “이번 연구는 뇌가 어떻게 학습하는지를 이해하는 데 한걸음 더 나아갔다는 점에서 의미가 크다”며 “멀티태스킹을 학습할 수 있다는 점뿐만 아니라 이전에 배운 것을 토대로 새로운 것을 쌓아 올리는 인공지능 개발에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

집 안에서 사용되는 향 스틱(인센스) 제품이 어린아이의 뇌에 발작을 일으킬 만큼 위험할 수 있다는 사실이 의료 보고서로 확인됐다. 향 연기 속 살리실산염이 뇌 조직에 서서히 쌓여 발작은 물론 다발성 장기 부전까지 유발할 수 있다는 분석이다. 특히 면역 기능이 약한 어린아이는 성인보다 훨씬 낮은 농도에서도 치명적인 영향을 받을 수 있어 각별한 주의가 필요하다는 경고가 나온다. 3일 데일리메일에 따르면 미국 뉴욕에서 갑작스럽게 발작을 일으켜 응급실에 실려 간 3세 여아에 대한 검사 결과 살리실산염 중독으로 밝혀졌다. 당시 아이의 어머니는 딸이 부엌 쪽으로 걷다가 갑자기 쓰러져 5분간 발작을 일으켰다고 전했다. 아이는 소아 중환자실로 옮겨져 회복세를 보이는 듯했지만 불과 몇 시간 만에 두 차례 발작이 더 이어졌다. 의료진은 두피에 전극을 부착해 뇌 활동을 측정하는 뇌파 검사(EEG)를 시행했고 결과는 정상으로 나왔다. 그러나 혈액 검사에서 살리실산염 수치가 높게 검출됐다. 살리실산염은 버드나무 껍질이나 아스피린 등 일반 의약품에 들어 있는 성분이다. 소량에서는 안전하지만 과량이 되면 호흡 부전, 발작, 무기력증, 탈수를 유발한다. 성인 기준 안전 수치는 약 30㎎/㎗이지만 어린이에게는 그보다 낮은 수치도 치명적일 수 있다. 조사 결과 아이의 침실에서 불을 붙여 태우는 향 스틱이 일상적으로 사용된 것으로 드러났다. 해당 제품에는 살리실산염이 10~20% 농도로 들어 있었고 의료진은 이를 발작 원인으로 판단해 살리실산염 만성 중독으로 확진했다. 이 질환은 살리실산염에 오랫동안 반복적으로 노출될 때 나타나며 면역력이 약한 어린이와 노인에게 특히 위험하다. 살리실산염은 뇌 조직에 서서히 축적되면서 염증과 세포 기능 저하를 일으킨다. 위·간·신장·폐·심장에도 흡수돼 다발성 장기 부전으로 번질 수 있다. 의료진은 “만성 살리실산염 중독은 단발성 급성 중독보다 사망률이 높다”고 경고했다. 해당 사례는 최근 학술지 ‘아메리칸 저널 오브 케이스 리포트’에 실렸다. 미국 식품의약국(FDA)은 일부 향 스틱 제품에 포름알데히드·벤젠 같은 발암 물질이 들어 있을 수 있다고 경고한 바 있다. 이 성분은 백혈병·비강암·림프종 위험을 높이는 것으로 알려져 있다. 의료진은 “원인을 알 수 없는 발작 증세로 아이가 내원하면 밀폐된 공간에서 향 스틱을 장시간 사용했는지 반드시 확인해야 한다”고 강조했다.

많은 사람이 살을 빼기 위해 피나는 노력을 하지만, 다른 쪽에서는 맛있는 음식과 관련 광고가 넘쳐나 건강한 체중을 유지하기 어렵게 한다. 이런 상황에서 음식과 관련한 재미있는 연구들이 잇따라 나와 눈길을 끈다. 네덜란드 라드바우드대 뇌·인지·행동 연구소, 영국 옥스퍼드대 계산 정신의학과, 케임브리지대 공동 연구팀은 인공 감미료에 대한 기대가 실제 맛을 느끼는 데도 영향을 미친다고 4일 밝혔다. 무엇을 먹느냐만큼 무엇을 먹는다고 생각하느냐가 뇌의 보상 체계에 강한 영향을 미친다는 것을 보여주는 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경과학 저널’ 3월 3일 자에 실렸다. 연구팀은 평균 24세의 건강한 성인 남녀 99명을 대상으로 설탕과 인공 감미료에 대해 실험했다. 실험 참가자들은 인공 감미료보다 설탕을 선호한다고 보고했지만, 연구팀이 사람들의 기대를 조작함으로써 음료의 선호도가 달라지는 것을 확인했다. 참가자들에게 설탕물을 제공하면서 인공 감미료가 함유된 음료를 마시고 있다고 믿게 하자, 음료에 대한 만족도는 낮아졌다. 반면 인공 감미료가 포함된 음료를 제공하면서 설탕이 들어있다고 믿게 하자 만족도가 급격히 높아졌다. 이때 뇌의 보상 관련 영역인 중뇌 도파민 신경계가 활성화된다는 것이 발견됐다. 마거릿 웨스트워터 영국 옥스퍼드대 연구원은 “이번 연구 결과는 우리 뇌는 혀에서 느껴지는 단맛에만 반응하는 것이 아니라 곧 칼로리가 들어올 것이라는 기대감에 반응해 보상 신호를 보낸다는 것을 보여준다”고 설명했다. 영국 이스트앵글리아대, 플리머스대 심리학과 공동 연구팀은 배가 불러도 달콤한 음식에 손이 가는 이유는 뇌가 의지와는 상관없이 맛있는 음식 선호에 대해 계속 반응하기 때문이라고 4일 밝혔다. 이 연구 결과는 식품학 분야 국제 학술지 ‘식욕’(Appetite) 2월 28일 자에 실렸다. 연구팀은 남녀 대학생 76명을 대상으로 사탕, 초콜릿, 팝콘 같은 음식을 이용한 보상 기반 학습 게임을 수행하는 동안 뇌파검사(EEG)로 뇌 활동을 살펴봤다. 연구팀은 실험 참가자들이 게임을 수행하는 동안 해당 음식 중 하나를 더는 먹고 싶지 않다고 느낄 때까지 제공했다. 참가자들은 음식을 많이 먹어 포만감을 느끼면서 식욕이 많이 감소했다고 보고했고, 실제 행동에서도 해당 음식에 관해 관심이 떨어지는 것으로 나타났다. 그렇지만 음식에 대한 뇌의 반응은 포만감이나 의식적 평가와 관계없이 음식을 먹기 전과 크게 변하지 않은 것으로 나타났다. EEG 결과 보상 관련 뇌 영역의 전기적 활동은 실험 참가자들이 배가 불러 더 이상 못 먹겠다고 밝힌 상황에서도 먹기 전과 똑같이 강한 반응을 나타냈다. 연구팀에 따르면 음식 신호에 반응하는 방식은 습관처럼 작동하며, 특정 음식과 즐거움을 오랜 기간 반복적으로 연결 지으며 학습된 반응이 자동으로 나타난다. 토머스 샘브룩 이스트앵글리아대 교수는 “이번 연구 결과는 야식이나 단 음식에 대한 유혹에 쉽게 빠지는 것은 의지의 문제가 아니라 뇌에 내장된 신경회로 때문”이라고 설명했다.

의학 드라마를 보면 수술 장면에서 종종 음악을 트는 것을 볼 수 있다. 수술에 참여하는 의료진의 안정감을 높이기 위해서라고 생각할 수 있지만, 이렇게 수술장에서 음악을 틀어놓는 것은 환자에게도 도움이 될 수 있다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다. 인도 마우라나 아자드 의대, 록나약 병원, 미국 밴더빌트대 의대, 템플대 음대 공동 연구팀은 수술 중 음악 치료를 시행하면 마취제를 덜 사용하게 될 뿐만 아니라 환자의 스트레스 반응을 감소시켜 수술 후 회복 속도를 높일 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘음악과 의학’ 10월 27일 자에 실렸다. 연구팀은 전신 마취 상태에서 시행된 복강경 담낭절제술을 받는 환자들을 두 집단으로 나눠 음악 치료 효과를 측정했다. 그 결과, 음악 치료를 받은 수술 환자는 그렇지 않은 사람들보다 마취제 투여량이 눈에 띄게 줄었다. 마취제 사용이 줄다 보니 환자들이 수술 후 마취에서 더 편안하게 깨어나고 회복하는 것이 관찰됐다. 이와 함께 수술 전후로 스트레스 호르몬으로 알려진 코르티솔 수치가 음악 치료를 받지 않은 사람들에 비해 현저하게 감소해 회복 속도도 더 빠른 것으로 조사됐다. 마취 상태에서 환자는 소리를 인식하지 못한다고 알려졌지만, 치료적 의도로 전달된 소리는 치유를 촉진하고 수술 스트레스를 줄이며 회복을 개선할 수 있는 것으로 보인다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 수술 중 음악이 뇌에 미치는 영향을 정확하게 파악하기 위해 다중 모드 뇌파(EEG) 측정과 환자 수술 경과, 의료진에 미치는 영향 등 수술 전후 음향 환경에 대한 포괄적 추가 연구를 진행할 예정이라고 밝혔다. 연구를 이끈 탄비 고엘 마우라나 아자드 의대 교수는 “수술 중 음악을 들려줘 마취 상태에서도 환자의 신경계를 활성화함으로써 신체가 가장 취약한 상황에서 신경 내분비 스트레스 반응을 완화한 것”이라며 “이번 연구 결과는 수술실에서 음악은 단순히 배경 음악 이상의 의미를 가지며, 마취와 수술 효과를 높이기 위한 새로운 방법을 제시했다”고 말했다. 웬디 매기 템플대 음악치료학과 박사는 “이번 연구는 환자가 선호하는 음악의 신경학적 효과가 행동적 이점으로 이어진다는 점에 대한 실증적 증거를 더한 것”이라며 “뇌 손상 후 의식 장애가 있는 환자에게 선호 음악을 들려주면 각성과 인지 기능을 향상한다는 연구도 있는 만큼 환자에 대한 음악의 신경학적 효과와 회복 지원에 관한 연구가 계속 이어지기를 기대한다”고 말했다.

한 달 뒤면 민족 대이동이 있는 추석입니다. 추석이나 설날 같은 명절이 되거나 여름휴가철이면 사람들은 장거리 이동을 합니다. 일상을 벗어날 수 있다는 점은 반갑지만, 멀미 때문에 여행 전부터 걱정하는 사람들도 많습니다. 어지러움, 메스꺼움, 구토 등을 일으키는 멀미는 여행의 즐거움을 해칩니다. 생강 조각을 씹는 식의 민간요법을 쓰거나 멀미약을 먹기도 합니다. 그런데 중국 헤난 과학기술연구원, 충칭 예술과학대, 충칭 육군의과대, 충칭 서남대 공동 연구팀은 부드럽고 즐거운 음악을 듣는 것이 멀미 해소에 도움이 된다고 밝혔습니다. 부드럽고 즐거운 음악만큼은 아니지만 슬픈 음악도 멀미를 줄여 준다고 연구팀은 덧붙였습니다. 이 연구 결과는 신경학 분야 국제 학술지 ‘최신 인간 신경과학’ 9월 3일 자에 실렸습니다. 평소 멀미를 하는 사람들은 자동차, 비행기, 배를 타기 전에 멀미가 생길지도 모른다는 걱정에 긴장하게 됩니다. 이런 긴장감이 신체 반응을 촉발해 멀미를 더 빨리 일으키기도 합니다. 연구팀은 음악이 긴장 완화에 도움이 된다는 사실에 착안해 멀미에도 효과가 있는지 알아 보기로 했습니다. 연구팀은 성인 남녀 40명을 대상으로 한 실험에서 운전 시뮬레이터를 이용해 멀미를 일으켰습니다. 연구팀은 이들을 6개 집단으로 나눠서 4개 집단에는 음악을 듣도록 하고, 한 집단에는 음악을 듣지 않게 하고, 나머지 한 그룹은 멀미할 것 같은 느낌이 들면 곧바로 쉬게 했습니다. 또 뇌파 변화를 파악하기 위해 참가자들에게 모자 형태의 뇌파(EEG) 측정 도구를 씌웠습니다. 연구팀은 참가자들에게 운전 중 멀미 정도를 마이크를 이용해 수시로 보고하게 했습니다. 그 결과 운전하면서 음악을 듣는 것이 멀미를 완화한다는 사실을 확인했습니다. 특히 즐거운 음악을 들은 사람은 멀미가 57.3% 줄었고 부드러운 음악은 멀미를 56.7% 감소시키는 것으로 관찰됐습니다. 록이나 헤비메탈 같은 시끄러운 음악도 멀미를 48.3% 줄였습니다. 멀미 증상이 나타난 뒤 곧바로 휴식을 취한 사람들은 멀미가 43.3% 감소한 것으로 나타났습니다. 휴식을 취한 사람들보다 효과는 떨어졌지만, 슬픈 음악을 들은 사람들도 멀미가 40% 줄어든 것으로 확인돼 음악을 아예 듣지 않은 사람들보다는 멀미 감소 효과가 좋은 것으로 조사됐습니다. 뇌파 측정 결과에 따르면 멀미가 시작되면서 후두엽의 뇌 활동이 둔감해지는 것으로 확인됐습니다. 부드러운 음악은 긴장을 이완시키고 즐거운 음악은 뇌의 보상 체계를 활성화해 사람들의 주의를 분산시켜 멀미를 완화할 수 있는 것이라고 연구팀은 설명했습니다.

오페라나 연극, 뮤지컬, 무용 같은 공연 예술을 현장에서 보는 것과 TV나 스마트기기 화면으로 보는 것은 감동의 차이가 크다. 우리가 명화라고 미술책에서만 봤던 그림을 실제 미술관에서 마주했을 때 느낌이 다른 것과 같다. 영국 런던대(UCL) 인지 신경과학 연구소, 실험심리학과, 런던대(UL) 심리학과, 컴퓨터학과, 시오반 데이비스 스튜디오, 독일 막스 플랑크 경험 미학 연구소 음악과, 덴마크 오르후스대 임상의학과 공동 연구팀은 공연 예술을 현장에서 라이브로 보는 것에 더 크게 감동하는 이유는 뇌파가 동기화되기 때문이라고 13일 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘아이사이언스’(iScience) 7월 10일 자에 실렸다. 연구팀은 라이브 공연을 볼 때와 녹화된 영상을 볼 때 감동의 차이가 있는 이유는 뭐냐는 단순한 궁금증에서 연구를 시작했다. 이번 연구는 과학자와 예술가의 협업으로 진행됐으며, 실시간 공연 현장에서만 존재하는 ‘라이브성’(liveness)에 주목했다. 연구팀은 남녀 관객 59명에게 뇌파(EEG) 헤드셋을 착용하고 현대 무용 공연을 세 차례 관람하도록 하면서 뇌파를 추적했다. 연구팀은 57명의 또 다른 실험 참가자에게는 혼자 또는 다른 사람들과 함께 이 공연을 다양한 각도에서 녹화한 영상을 보여주면서 뇌파를 관찰했다. 그 결과, 라이브 공연에서 관객들의 뇌는 델타 대역에서 동기화되는 것이 관찰됐다. 특히 공연자들과 관객들과 눈이 마주쳤을 때 동기화가 강하게 나타나는 것으로 확인됐다. 그동안 라이브 공연에 관객들이 몰입하는 것은 알파파 때문으로 알려졌지만, 이번 연구를 통해 공유된 몰입은 델타파에서 나타나는 것으로 조사됐다. 녹화된 공연을 영화관에서 다른 사람들과 관람했을 때는 라이브 공연을 관람했을 때보다는 약하지만 뇌 동기화가 관찰됐다. 그렇지만, 혼자 동영상을 봤을 때는 공연에 대한 뇌 동기화가 거의 나타나지 않았다. 라이브 공연의 동기화는 다른 사람들과 순간을 공유하면서 나타나는 것으로 연구팀은 설명했다. 연구팀은 라이브 공연을 관람한 실험자들에게 몰입도가 가장 높은 순간을 조사했는데, 놀랍게도 거의 모든 사람이 같은 장면을 선택한 것으로 나타났다. 연구팀은 “사람들은 예술이 개인적이고 주관적이며, 그렇기 때문에 제각기 다르게 해석하는 것이라고 말해왔다”라며 “예술에 대해 받는 느낌은 다를지라도 사람들이 몰입하는 순간은 거의 일치한다는 점을 발견했다는 것이 이번 연구의 재미있는 점”이라고 설명했다. 연구를 이끈 귀도 오르그스 UCL 교수(신경과학)는 “공연 예술에 대한 공감은 같은 시간, 같은 공간에 있다는 것 때문에 나타나는 것이며, 이는 공연 예술이 사회적 예술이라는 미학적 해석과 일치한다”라고 말했다.

#역사상 가장 위대한 록 밴드이자 문화의 아이콘이었던 ‘비틀스’의 여러 히트곡 중 ‘예스터데이’는 독특하게 탄생했다. 멤버인 폴 매카트니가 꿈속에서 들은 멜로디를 음악으로 만든 것이다. 매카트니는 곡을 발표하면서도 혹시 자기도 모르게 표절한 것 아닐까 전전긍긍했다고 한다. #독일의 유기화학자 케쿨레(1829~1896)는 화학공업에서 중요하게 사용되는 벤젠의 구조식을 밝혀내기 위해 골머리를 앓고 있었다. 구조식을 고민하다가 난로 앞에서 깜박 잠들었던 케쿨레는 꿈속에서 뱀들이 꼬리를 물고 빙빙 도는 모습을 보게 된다. 이를 통해 그 유명한 벤젠 고리 구조를 밝혀내게 된다. 아인슈타인의 상대성 이론, 스티븐 킹의 소설 ‘미저리’도 꿈에서 영감을 얻었고, 타이어의 대명사인 굿이어타이어를 만든 창업자 굿이어도 꿈속에서 현대적 타이어 아이디어를 얻었다. 간절히 원하면 꿈에 나타나는 것일까. 독일 함부르크대 심리학 연구소, 막스 플랑크 인간 발달 연구소, 막스 플랑크 UCL 계량 정신과학 및 노화 연구 센터 공동 연구팀은 단순히 조는 것보다 깊이, 충분히 잠드는 것이 ‘아하!’(Aha)의 통찰력을 얻는 데 도움이 된다고 밝혔다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 6월 27일 자에 실렸다. 앞서 사례들에서처럼 사람들은 작업하던 문제에 대해 갑작스러운 통찰력이나 돌파구를 체험하는 ‘유레카’ 또는 ‘아하’ 순간을 맞게 된다. 과학자들은 ‘유레카’와 ‘아하’ 순간이 어떻게 찾아오는지 명확히 밝혀내지 못했지만, 잠이 중요한 역할을 한다고 추정했다. 연구팀은 수면이 통찰력에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 남녀 90명을 대상으로 컴퓨터 화면을 가로지르는 점들을 추적하도록 했다. 실험 참가자들은 화면에서 점들이 움직이는 것을 포착하는 것 외에 또 다른 과제를 해결하도록 했다. 과제들은 좀 더 쉽게 풀 수 있는 여러 가지 방법이 있다. 쉽게 풀 수 있는 방법을 찾도록 네 번 시도하게 한 다음, 모두 20분간 낮잠을 자도록 했다. 연구팀은 수면 과정을 추적하기 위해 잠자는 동안 뇌파(EEG)를 측정했다. 낮잠을 잔 뒤 다시 측정했는데, 참가자의 70.6%가 ‘아하’ 순간을 경험했고, 쉽게 풀 수 있는 방법을 찾아내 과제를 빠르게 푸는 데 성공했다. 모든 사람이 휴식 기간 후에 통찰력이 향상됐지만, 깊은 수면에 빠지기 직전인 N2 수면에 달성한 사람들의 85.7%가 아하 순간을 체험했다. 반면, 낮잠을 못 잔 사람들은 49.6%만, 가벼운 N1 수면을 한 사람은 63.3%만 유레카의 순간을 경험했다. 연구팀에 따르면 깊은 수면이 ‘아하’ 순간과 관련이 있다. 연구를 이끈 막스 플랑크 인간 발달 연구소 니콜라스 슈크 교수는 “이번 연구는 수면이 인간이 이전에 보지 못했던 해법을 찾게 하는 데 도움이 된다는 것을 보여준다”며 “EEG 그래프가 보여주는 것도 충분한 수면이 창의력과 통찰력에 도움을 준다는 것”이라고 말했다.

바쁘게 돌아가는 세상을 사는 현대인들은 몸과 마음은 물론 뇌도 피곤하다. 그래서 뇌과학자들은 가끔 멍때리기로 뇌에 휴식 시간을 줘야 한다고 조언한다. 그렇지만, 바쁜 뇌를 잠시 쉬게 해주는 의도적 멍때리기와 생각이 멈춰 머릿속이 하얗게 되는 상태(마음 멍하기·mind blanking)는 다르다. 멍해지는 상황에서 뇌는 어떻게 움직이는 것일까. 프랑스 소르본대 뇌 연구소, 리옹 신경과학 연구센터, 호주 모나시대 의식·사색 연구센터, 철학과, 벨기에 리에주대, 심리학 및 신경과학 인지연구소 공동 연구팀은 ‘생각이 멈추는 상태’는 뇌의 전두엽, 측두엽, 시각 네트워크에서 특정 신경 신호가 나타나는 것을 관찰했다고 27일 밝혔다. 이 연구 결과는 뇌신경 과학 분야 국제 학술지 ‘인지 과학 경향’(Trends in Cognitive Sciences) 4월 24일 자에 실렸다. 머릿 속이 하얗게 되는 현상은 멍한 상태에서 의식적 인식이 전혀 없는 상태까지 다양한 상태를 말한다. 마음 멍하기는 의도적으로 멍때리는 상황과 달리 더 졸리고, 느리고, 더 많은 실수를 만들어 내는 상태다. 이에 연구팀은 마음 멍하기와 같은 상태의 뇌 활동을 조사한 관련 연구 논문 80개를 메타분석 했다. 분석 결과, 마음 멍하기로 정의되는 현상의 일반적 경험에는 주의력 저하, 기억 문제, 내적 언어의 중단 등이 포함된다. 마음 멍하기는 ‘정신 장애 진단 및 통계 메뉴얼’(DSM-5)에서 범불안 장애의 임상적 증상과 비슷하게 나타나며, 뇌졸중, 발작, 외상성 뇌 손상, 하루 20시간 이상 잠에 빠지는 클라이네-레빈 증후군 같은 여러 다른 임상적 상태와도 관련이 있는 것으로 조사됐다. 또, 모든 사람에게 나타나지만, 빈도는 다르고 평균 5~20% 시간 동안 경험하는 것으로 나타났다. 마음 멍하기는 시험과 같은 긴 시간 동안 지속적 주의가 있어야 하는 마지막 부분이나 수면 부족, 격렬한 신체 운동 후에 자주 발생하지만, 깨어 있는 일반적 상태에서도 나타난다. 또 주의력 결핍 과다행동 장애(ADHD)가 있는 아동은 마음 멍하기 상태가 더 자주 나타나는 것으로 조사됐다. 기능성 자기공명영상(fMRI)과 뇌파검사(EEG)로 조사한 결과 마음 멍하기 증상이 나타나기 직전에 뇌의 전두엽, 측두엽, 시각 네트워크에서 특정 신경 신호가 나타나는 것으로 확인됐다. 심박수와 동공 크기가 감소하고 뇌에서는 신호 복잡도가 낮아지는 것으로 조사됐다. 의도적으로 멍 때리는 상황에서는 하전두이랑, 브로카 영역, 보조운동피질, 해마가 비활성화되는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 마음 멍하기는 뇌가 지나친 각성 상태이거나 과도하게 낮은 각성 상태일 때 더 자주 나타난다고 설명했다. 연구를 이끈 토마 안드리용 벨기에 리에주대 박사는 “다양한 형태의 멍하기의 공통 요인은 각성 수준 변화와 관련이 있을 수 있으며, 기억, 언어, 주의와 같은 주요 인지 메커니즘의 오작동으로 이어질 수 있음을 이번 연구는 보여주고 있다”라고 설명했다.

감정 노동은 직업상 고객을 대할 때 자기감정을 억제하고 조직에서 요구하는 감정을 표현하는 노동이다. 서비스직 종사자들이 주로 경험하는 노동 형태로, 상담원이나 은행원이 대표적 감정 노동자로 꼽힌다. 감정 노동에 오래 노출될 경우 심각한 정신적, 심리적 문제뿐만 아니라 심혈관계, 소화기계 질환 등 신체적 질병으로 이어질 수 있다. 문제는 신체적, 정신적 건강 이상 신호가 오기 전에 미리 감정 노동의 부하를 파악하기 쉽지 않다는 점이다. 이에 카이스트 전산학부, 중앙대, 미국 애크런대 공동 연구팀은 인공지능으로 근로자의 감정적 작업 부하를 자동 측정하고 실시간으로 모니터링할 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 이 연구 결과는 유비쿼터스 컴퓨팅 분야 국제 학술지 ‘Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies’에 실렸고, 인간-컴퓨터 상호작용 분야 학술대회 ‘ACM UbiComp 2024’에서도 발표됐다. 주로 컴퓨터를 사용해 서류 업무를 하는 노동자의 인지 작업 부하를 측정하는 연구들은 있었지만, 고객을 상대하는 감정 노동자의 작업 부하를 측정하거나 예측하는 연구는 거의 없었다. 감정 노동은 업무 특성상 근로자의 감정이나 심리적 상태가 표면적으로 드러나지 않기 때문에 측정이 쉽지 않다. 게다가 현재 나와 있는 감정 탐지 인공지능 모델은 주로 표정이나 목소리 데이터를 활용하기 때문에, 감정을 억제하고 친절한 응대를 해야 하는 감정 노동자들의 내적 감정 작업 부하를 측정하기는 어렵다. 연구팀은 기존 설문이나 인터뷰 같은 자기 보고 방식에서 벗어나 현업에 있는 감정 노동자 31명으로부터 다양한 고객 응대 상황에서 음성, 행동, 생체신호 등 다중 모델 센서 데이터를 수집했다. 이를 바탕으로 고객과 상담사의 음성 데이터로부터 총 176개의 음성 특징을 추출했다. 대화 내용은 개인정보 보호를 위해 사용하지 않는 대신 대화 시간, 주파수, 음조 등 다양한 음성 특징을 사용했다. 또 상담사의 억제된 감정 상태를 추정하기 위해 피부의 전기적 특성을 나타내는 피부 전도도(EDA), 뇌의 전기적 활성도를 측정하는 뇌파(EEG), 심전도(ECG), 체온, 그 외의 몸의 움직임 등에서 228개의 특징을 추출해 9종의 인공지능 모델을 학습시킨 뒤 성능을 비교했다. 그 결과, 상담사가 감정적 작업 부하가 높은 상황과 그렇지 않은 상황을 87%의 정확도로 구분했다. 연구팀은 이번 연구를 통해 근로자가 감정적 작업 부하가 높은 상황과 그렇지 않은 상황을 87%의 정확도로 구분해 내는 데 성공했다. 이 시스템은 기존의 설문이나 인터뷰 같은 주관적인 자기 보고 방식에 의존하지 않고도 감정적 작업 부하를 실시간으로 평가할 수 있어 근로자들의 정신건강 문제를 예방하고 효과적으로 관리할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 이 시스템은 콜센터뿐만 아니라 고객 응대가 필요한 다양한 직종에 적용될 수 있어 감정 노동자들의 장기적인 정신건강 보호에 크게 이바지할 것으로 기대된다. 목소리와 음성으로 스트레스 정도를 탐지하는 감정-탐지 인공지능은 감정을 억누르고 친절함을 유지해야 하는 감정노동 상황에서는 성능이 떨어지는 것으로 나타났다. 이의진 카이스트 교수는 “이번에 개발한 기술은 감정 업무의 부하를 실시간으로 측정함으로써 심각한 정신적, 신체적 질환으로 이어지는 것을 예방할 뿐만 아니라 감정노동의 직무 환경 개선에도 도움이 될 것”이라며 ”이번 기술을 감정 노동자의 정신건강을 관리할 수 있는 모바일 앱과 연계하여 실증할 예정”이라고 말했다.

방송인 김구라(54)가 개그맨 조세호의 결혼식에 참석하지 못한 이유를 해명했다. 김구라는 지난 6일 자신이 운영하는 유튜브 채널 ‘그리구라 GreeGura’ 속 영상에서 조세호의 결혼식에 불참한 이유를 솔직하게 공개했다. 이날 영상에서 김구라는 “조세호의 결혼식 날짜를 받은 것은 한두 달 전이고 건강검진도 같은 시기에 예약했다”고 밝혔다. 공교롭게도 조세호의 결혼식이 일요일, 김구라의 건강검진이 월요일로 예정돼 참석이 불가능했다는 것이다. 김구라는 특히 건강검진 시 복용해야 하는 약 ‘오라팡’을 언급하며 “약을 먹으면 계속 화장실을 가게 되기 때문에 결혼식에 참석하기 어려웠다”고 토로했다. 김구라는 “오후 5시부터 약을 복용하면 계속 화장실에 가야 하는 상황인데, 결혼식 당일 화장실로 계속 이동하는 모습을 상상해 보니 아무리 생각해도 예의가 아닌 것 같더라”고 말했다. 이어 “조세호가 뭐라고 ×을 싸가면서 이건 아닌 것 같다 해서 매니저한테 돈 봉투는 보내고 세호한테 문자를 보냈다. ‘세호야 미안하다. 형이 건강검진 대장 내시경이 있다’”고 털어놨다. 마지막으로 김구라는 “어떤 이들은 그런다. ‘그래도 조세호 결혼식 맞춰서 빼야지’ 하는데 조세호가 나한테 그렇게 중요하냐. 그건 아니다”라고 강조했다. 이어 “여러분들 중에 친구 결혼식인데 다음날 대장내시경이 있는데 간 사람 있으면 나와보라 해. 그건 못 가는 거다. ×을 싸는데 어떻게 가냐”고 말해 웃음을 안겼다. 조세호는 지난 10월 서울 장충동 신라호텔에서 9세 연하 비연예인과 결혼했다. 조세호의 결혼식에서는 하객만 900여명이 온 것으로 알려졌다.

조현병은 망상, 환청, 와해된 언어와 행동을 보이고 움직임과 의사소통이 심각할 정도로 둔화하는 긴장증 행동을 보인다. 시간이 지날수록 정서 표현 감소, 의욕 감소, 대인관계 감소 등 증상이 뚜렷해지는 경향을 보인다. 특히 조현병이라고 하면 많은 사람이 떠올릴 정도로 대표적인 증상은 망상과 환각이다. 환각은 감각기관에 대한 외부 자극이 없는 데도 마치 있는 것처럼 지각하는 것으로 질적으로는 실제 지각과 비슷한 것으로 알려졌다. 그중 환청이 가장 흔히 나타나는데 사람 목소리가 가장 많고 그 밖의 소리나 음악이 들리기도 한다. 그렇다면, 조현병 환자가 환청을 들을 때 뇌에서는 어떤 일이 생길까. 중국 상하이 교통대 의대 정신보건 연구센터, 심리학·행동과학 연구소, 상하이 뉴욕대 뇌·인지과학 연구소, 인공지능(AI) 및 딥러닝 과학연구센터, 화둥사범대 심리학·인지과학부 공동 연구팀은 청각 환각이 있는 사람과 그렇지 않은 사람의 뇌를 측정해 관련 뇌 신경망을 모델링하는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 10월 4일 자에 실렸다. 조현병을 비롯해 특정 정신 질환 환자들은 외부 소리 없이 목소리를 듣는 경우가 있다. 환자들은 자기 생각과 외부 목소리를 구별하지 못해, 스스로 사고하는 능력이 급격히 감소한다. 이에 연구팀은 청각 환각을 경험한 조현병 환자 20명과 이런 환각을 경험하지 않은 조현병 환자 20명을 대상으로 뇌전도(EEG) 측정을 했다. 청각 환각은 자기 생성된 소리를 억제하지 못하는 ‘손상 보조 방출’과 이런 소리를 지나치게 강하게 듣는 ‘시끄러운 운동 복사본’ 두 과정으로 인해 나타나는 것으로 알려져 있다. 보통 사람들이 말할 준비를 할 때, 뇌에는 자신의 목소리를 억제하고 조절하는 ‘보조 방출’ 신호를 보낸다. 측정 결과, 청각 환각이 있는 환자들은 음절을 말하려고 할 때, 뇌에서 내부 소리를 걸러내고 억제하지 못할 뿐만 아니라 계획된 음절 외에 내부 소리에 대한 운동 복사본 반응이 강화된 것으로 확인됐다. 쉽게 말하면, 조현병 환자는 뇌의 청각 조절 기능이 손상돼 손상 보조 방출과 시끄러운 운동 복사본 반응이 지나치게 강화되면서 환청을 듣게 된다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 싱 티안 상하이 뉴욕대 교수(신경·인지과학)는 “청각 환각으로 고통받는 각종 정신질환자는 외부 자극 없이 소리를 듣는 경험을 하게 된다”라며 “이번 연구 결과는 뇌의 운동 시스템과 청각 시스템 사이에 기능적 연결 손상이 환각과 현실을 구별하는 능력을 잃게 한다는 것을 보여주는 만큼 환각에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 도움을 줄 것”이라고 말했다.

정신없이 바쁜 삶을 사는 현대인은 각종 스트레스에 노출돼 있습니다. 과도한 스트레스가 신체적·정신적 질병의 원인이 된다는 것은 잘 알려져 있습니다. 미국 피츠버그대, 인디애나대, 퍼듀대, 네덜란드 라드바우드대, 영국 보건 과학 아카데미 공동 연구팀은 만성적 스트레스가 심혈관 질환, 암 같은 질병을 일으키고 인지 기능에도 영향을 미친다고 13일 밝혔습니다. 더군다나 만성적으로 스트레스를 받는 사람들은 지역 사회와 인구 집단 전체, 생태 환경에까지 부정적 영향을 미친다는 사실을 수학적 모델링으로 확인했습니다. 이런 연구 결과는 자연과학 분야 국제 학술지 ‘프런티어스 인 사이언스’ 3월 12일자에 실렸습니다. 염증이 만성화되거나 수치가 높으면 건강한 조직과 장기를 손상하고, 뇌에도 영향을 줘 인지, 감정, 행동에 문제를 일으킬 수 있습니다. 연구팀에 따르면 염증 자체는 전염되지 않지만 체내 염증의 근본 원인인 스트레스는 소셜미디어(SNS)를 비롯한 각종 매체를 통해 빠르게 확산합니다. 개인 차원의 분자, 세포, 생리학적 문제가 디지털 수단을 통해 대규모로 사회적·환경적 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미합니다. 연구팀은 이런 문제를 줄이기 위해서는 불안과 인지 과부하를 일으키는 디지털 매체 접촉을 줄이는 것이 필요하다고 조언했습니다. 이런 뻔한 조언 말고 스트레스를 감소시키는 데 좀 더 실질적이고 효과적인 방법은 없을까요. 한국 과학자들이 이에 대한 답을 내놨습니다. 건국대 연구팀은 반려견과 함께 지내는 것만으로도 스트레스가 줄고, 함께 하는 활동 유형에 따라 휴식, 이완, 집중력 향상과 관련된 뇌파가 증가된다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 3월 14일자에 실렸습니다. 병원이나 학교 등에서 불안을 줄이고 스트레스를 완화하며 신뢰감을 조성하는 데 반려견 같은 동물을 이용한 매개 치료법이 널리 사용되고 있기는 합니다. 하지만 구체적으로 반려동물들과의 어떤 상호작용이 사람의 건강에 영향을 미치는지는 확인되지 않았습니다. 이에 연구팀은 성인 남녀 30명에게 잘 훈련된 반려견과 함께 장난감 갖고 놀기, 사진 찍기, 간식 주기 등 8가지의 활동을 하게 했습니다. 실험 참가자들에게는 뇌전도(EEG) 측정 장치를 착용하도록 하고 반려견과 다양한 상호작용을 하는 동안 뇌의 움직임을 측정했습니다. 또 활동 직후 감정 상태에 대한 설문조사도 했습니다. 그 결과 개와 놀아주고 산책하는 동안은 긴장을 완화시키는 알파파가 증가했고, 털을 손질하거나 마사지 등을 할 때는 집중력 향상과 관련한 베타파가 상대적으로 증가한 것으로 나타났습니다. 또 활동이 끝난 뒤에는 참여자 모두 피로감, 우울감, 스트레스가 감소했다고 답했습니다. 많은 연구에 따르면 꼭 반려견이 아니더라도 집 안에 작은 화분 하나만 있어도 스트레스 완화에 도움이 된다고 합니다. 털 알레르기가 있다면 봄을 맞아 파릇한 반려 식물을 한번 키워 보는 것은 어떨까요.