글을 읽고 이해하는 ‘문해력’은 학업성취도는 물론 원활한 사회생활을 위해서도 중요한 요건이다. 최근 들어 문해력에 대한 관심이 높아지면서 서점가에서는 관련 서적들이 쏟아져 나오고 있다. 많은 전문가들이 문해력의 핵심은 ‘독서’라고 강조하고 있다. 그런데 매일 규칙적으로 하는 독서는 문해력 향상 뿐만 아니라 뇌졸중 예방은 물론 뇌졸중 환자들의 재활에도 유용하다는 연구결과가 나왔다. 미국 조지타운대 종합병원 신경과, 재활의학과, 드렉셀대, 펜실베니아대, 워싱턴 메드스타 국립재활병원 공동연구팀은 언어 관련 중추를 지속적으로 자극시키는 것이 뇌졸중 재활에서 필요한데 특히 규칙적인 독서활동이 도움이 된다고 3일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘브레인 커뮤니케이션즈’ 8월 30일자에 실렸다. 뇌졸중은 뇌기능의 부분적, 전체적 장애가 상당 기간 지속되는 질환으로 뇌혈관이 막혀 발생하는 뇌경색과 뇌혈관이 터져 생기는 뇌출혈로 나뉜다. 뇌졸중이 생기면 여러 증상이 생기는데 뇌졸중 환자 5명 중 1명 꼴로 지속적 언어장애가 나타난다. 연구팀은 뇌졸중 환자 30명과 일반인 37명을 대상으로 독해력과 소리를 듣고 이해하고 사용하는 음운학적 능력을 측정했다. 연구팀은 기능성 자기공명영상(fMRI) 기술을 이용해 회백질 부위와 뇌졸중 발생 부위를 정밀 측정했다. 분석 결과 언어장애를 겪고 있는 뇌졸중 환자들은 ‘언어’ 기능을 관장하는 좌뇌에 문제가 생긴 것인데 두 가지 다른 패턴을 보이는 것으로 나타났다. 왼쪽 전두엽 부분과 관련된 뇌졸중은 정확하고 명확한 음성을 만들어 단어를 소리내는데 문제를 일으키고 왼쪽 측두엽과 두정엽에 문제가 생긴 뇌졸중 환자는 단어의 정확성을 판단하는 능력과 소리의 뜻을 정확히 파악하는 청각운동 기능에 문제가 생기는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 뇌졸중 환자의 언어기능 장애 재활치료를 위해서는 책을 매일 규칙적으로 읽는 것이 필요하다고 밝혔다. 연구를 이끈 피터 터켈타웁 조지타운대 의대 교수는 “이번 연구는 뇌졸중이 환자의 언어능력에 어떤 영향을 미치는지 신경해부학적, 인지과학적 기초를 명확히 하고 규칙적인 독서활동이 재활에 도움이 된다는 사실을 제시했다는데 의미가 있다”라고 설명했다. 한편 미국 로마린다대 공중보건대 영양학 및 예방의학센터, 통합보건대 식품영양학과, 스페인 아우구스트 파이아이수니어 생물의학연구소, 카를로스3세 연구소, 바르셀로나 델마르 의학연구병원(IMIM), 발렌시아대 의대 예방의학 및 공중보건학과, 비영리 연구교육기관인 식이지방산연구소(FARI) 공동연구팀은 매일 견과류, 특히 호두를 섭취하는 것이 좋은 콜레스테롤을 늘려 뇌졸중을 비롯한 심혈관 질환을 예방하는데 도움이 된다고 3일 밝혔다. 이 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘순환’ 8월 31일자에 실렸다. 연구팀은 2012년 5월부터 2016년 5월까지 스페인 바르셀로나와 미국 캘리포니아 로마린다에 거주하는 건강한 63~79세 남녀 708명을 두 그룹으로 나눠 한 집단은 매일 하루 호두 반 컵 씩 섭취하도록 하고 다른 쪽은 호두를 제공하지 않았다. 실험이 끝난 2년 뒤 연구팀은 참가자들의 혈중 콜레스테롤 수치와 지질 단백질 수치, 뇌기능을 분석했다. 그 결과 호두를 장기 섭취한 사람들은 ‘나쁜 콜레스테롤’인 LDL 수치와 총 콜레스테롤 수치가 낮아지는 것으로 나타났으며 심혈관질환과 혈관성 치매, 뇌졸중 발병 비율도 현저하게 낮은 것으로 조사됐다. 고혈압과 고지혈증으로 치료를 받고 있던 사람들도 2년 동안 호두를 섭취한 결과 대부분 콜레스테롤수치와 혈압이 정상에 가깝게 떨어지는 것으로 조사됐다. 남성은 LDL 콜레스테롤 수치가 이전에 비해 7.9%, 여성은 2.6% 감소한 것으로 나타났다. 스페인 바르셀로나 델마르 의학연구병원 에밀리오 로스 교수는 “매일 호두를 한 줌씩 먹는 것은 심혈관 건강을 증진시키는 간단한 방법으로 식단에 호두를 비롯한 다양한 식단을 포함시킬 경우 콜레스테롤 수치를 낮추고 심혈관질환과 뇌졸중을 예방하는데 도움이 될 것”이라고 말했다.

다른 사람의 말을 집중해서 잘 듣는 ‘경청’은 대화를 하는데 있어서 중요한 요소이다. 대화를 잘 하기 위해서는 경청이 중요하다는 것은 알고 있지만 실제로 대화를 할 때는 듣기보다는 말하는 것을 즐기는 사람들이 더 많다. 그런데 신경과학자들이 말하는 것보다 경청이 뇌 건강에 도움이 된다는 재미있는 연구결과를 내놨다. 미국 뉴욕대 의대 인지신경학센터, 보스턴 프레이밍엄 연구단, 하버드대 인구·발달연구센터, 하버드대 공중보건대, 보스턴대 공중보건대 생물통계학과, 보스턴대 의대 신경학과, 텍사스대 보건과학센터 알츠하이머 및 퇴행성신경질환연구소, 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스), 브리검여성병원 알츠하이머 연구 및 치료센터, 호주 모나쉬대 뇌·정신보건연구소 공동연구팀은 남의 말을 잘 듣는 사람이 자기 말만 하는 사람들보다 뇌가 훨씬 젊고 뇌기능도 더 발달해 있다고 밝혔다. 또 잘 듣는 사람과 가까이 하거나 경청 연습을 하는 것이 뇌건강에도 도움이 된다고 덧붙였다. 이번 연구결과는 미국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 네트워크 오픈’ 8월 17일자에 실렸다. 신경과학자들은 노화나 질병으로 인한 뇌기능의 퇴화를 막기 위해서는 운동, 긍정적 사고, 사회적 상호작용, 독서나 퍼즐 같은 규칙적인 정신적 자극이 필요하다고 조언하고 있다. 연구팀은 이런 활동들이 뇌 인지복원력과 관련있다는 점에 착안하고 뇌 건강 유지를 위한 다른 요소는 없는지에 주목했다. 연구팀은 미국 매사추세츠 프라이밍엄에 사는 성인 5000여 명을 대상으로 1983년부터 2003년까지 약 20년 동안 흡연, 당뇨, 비만, 운동여부는 물론 사회적 관계를 어떻게 맺고 있는지에 대해 연구한 ‘프라이밍엄 심장 연구’(FHS) 데이터를 활용했다. 연구팀은 FHS 조사에 참여한 사람 중 치매, 뇌졸중, 기타 신경질환을 앓은 적 없는 2171명을 대상으로 사회적 상호작용, 생활습관에 대해 설문조사하고 각종 건강 지수를 측정하는 한편 기능성 자기공명영상(fMRI)로 뇌의 활동을 측정했다. 연구 결과, 뇌의 부피가 작을수록 인지기능이 떨어지는 경향이 있으며 사회적 관계가 활발한 사람이 그렇지 못한 사람들보다 뇌의 부피가 더 크고 인지기능이 우수한 것으로 나타났다. 그런데 사회적 관계가 활발한 사람들은 대부분 말하기보다는 다른 사람의 말을 잘 듣는 경청습관을 갖고 있는 것으로 조사됐다. 연구팀의 분석에 따르면 인지 회복력이 가장 뛰어난 사람들은 경청 습관이 있는 이들이었으며 그 다음으로는 자신의 말을 들어줄 수 있는 친구나 가족을 갖고 있는 사람들로 나타났다. 인지 회복능력이 가장 떨어지는 사람은 듣기보다 말하기를 좋아하는 이들이었다. 이들은 알츠하이머 같은 퇴행성 뇌질환 가능성이 다른 사람들보다 높은 것으로도 나타났다. 또 경청습관이 있는 사람들은 말하기 좋아하는 사람들보다 뇌의 나이가 최소 4살 젊은 것으로 나타났으며 뇌 부피도 더 큰 것으로 조사됐다. 연구팀은 자신의 말을 앞세우는 것보다 타인의 말을 잘 들어주는 사람들이 사회적 관계도 우수하다고 밝혔다. 이와 함께 연구팀은 다른 사람의 말을 잘 들어주는 연습을 통해 뇌 기능과 인지 회복력을 높일 수도 있다고 덧붙였다. 신경과학자인 조엘 살리나스 뉴욕대 의대 교수는 “인지회복력은 뇌의 노화를 막고 뇌신경관련 질환에 대한 완충 역할을 하는 것으로 알려져 있다”라며 “대표적인 퇴행성뇌질환인 알츠하이머 치매에 대한 치료법이 없는 상황에서는 병을 예방하고 질병의 진행을 막기 위해 인지회복력이 중요하고 그 핵심이 경청에 있다는 것은 시사하는 바가 크다”라고 설명했다.

초, 중, 고등학교를 다니는 자녀가 있는 부모들은 아이들이 자신들보다 공부를 잘 했으면, 특히 대학입시와 직결되는 수학과목을 잘 했으면 하는 바람을 갖고 있다. 방학을 맞아 서점을 찾거나 오프라인 서적 교육분야만 봐도 수학공부를 잘할 수 있는 ‘비법’(?)을 공개한 책들이 상당히 많다는 것을 알 수 있다. 공통적으로 공부를 잘 하기 위해서는 오랜 시간 자리에 앉아 집중해야 하며 수학시험에 익숙해지기 위해서는 기본 개념을 완벽하게 이해하고 문제를 많이 풀어보라고 조언하고 있다. 그렇지만 오랜 시간 책상 앞에 앉아 교과서와 문제집을 열심히 공부하는데도 생각만큼 성적이 오르지 않는 경우도 적지 않다. 책이나 전문가라는 사람들이 조언하는 것 말고 다른 것이 있는 것이 아닐까. 이런 상황에서 뇌신경과학자, 인지과학자, 심리학자들은 뇌 속 특정 신경전달물질이 많은 아이들이 수학성적이나 학업성취도가 높다는 연구결과를 내놨다. 영국 옥스포드대 실험심리학과, 스완지대 심리학과, 러프버러대 수학인지연구센터, 서리대 심리학과, 애스턴대 심리학부, 미국 퍼듀대 보건·인간과학부 공동연구팀은 학업성적, 특히 수학성적은 뇌 후두정엽의 두정엽내고랑 부분 ‘가바’(GABA)와 ‘글루타메이트’라는 신경전달물질의 양과 비율이 좌우한다는 사실을 확인했다. 이번 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 7월 23일자에 실렸다. 연구팀은 20세 이상 성인과 6~19세 아동, 청소년 255명을 대상으로 수학시험(60분)과 일반 인지능력 평가(30분)를 실시했다. 또 1년 6개월이 지난 뒤 다시 수학과 인지능력 분야 평가를 했다. 이와 함께 연구팀은 시험 전후에 실험참가자들의 뇌를 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 촬영했다. 연구팀은 fMRI를 통해 뇌신경전달물질 중 가바(GABA)와 글루타메이트 분비에 주목했다. 가바(GABA)는 억제성 신경전달물질이며 글루타메이트는 글루탐산으로 불리는 흥분성 신경전달물질이다. 흔히 가바는 수면 유도에 도움이 되며 글루타메이트가 체내에 과다분비될 경우는 치매나 각종 신경정신질환을 앓을 가능성이 높은 것으로 알려져 있다. 가바는 학습능력과 뇌 가소성에도 영향을 미친다는 연구결과들이 있다. 뇌 가소성은 개인이 평생동안 겪는 환경변화나 자극 등으로 조금씩 변할 수 있는 능력이다. 분석 결과부터 보면 가바와 글루타메이트의 농도가 수학과 같은 복잡한 학습능력과 밀접한 관계를 갖고 있으며 아동·청소년과 성인의 수리인지능력과 두 신경전달물질의 농도는 서로 다른 상관관계를 보이는 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 20대 이하 아동, 청소년에게 있어서는 두정엽내고랑 부분의 가바 수치가 높을수록 수에 대한 인지능력이 뛰어나고 수학성적도 높은 것으로 조사됐다. 글루타메이트 수치가 아동, 청소년들의 수학성적은 그에 못 미치는 것으로 조사됐다. 반면 20대 이상 성인에게 있어서 두정엽내고랑 부분 가바 수치가 높으면 오히려 수학성적이나 수리인지능력이 떨어지는 것으로 나타났다. 오히려 글루타메이트 수치가 높은 성인들이 수리에 밝은 것으로 확인돼 전혀 반대의 결과를 보인 것이다.연구를 이끈 영국 옥스포드대 로이 코언 카도시 교수(인지신경과학)는 “이번 연구는 뇌 가소성에 관여하는 신경전달물질이 연령으로 표현되는 인간의 발달단계에 따라 관여하는 정도가 달라진다는 것을 보여주고 있다”라고 설명했다. 카도시 교수는 “신경전달물질이 학업성취도나 수학성적에 상당한 영향을 미치는 것도 사실이지만 수학공부를 중도에 포기하거나 하지 않는 경우는 수학을 더 못하게 되고 학업성적까지 떨어지게 된다”라며 “앞서 연구에서 수학공부를 중도 포기할 경우 전체적인 뇌인지기능이 떨어진다는 사실도 염두에 둬야할 것”이라고 덧붙였다. 카도시 교수는 수학·수리인지와 학습인지능력 분야에서 세계적인 학자이다. 카도시 교수가 이끄는 옥스포드대 연구진은 러프러버대 수학인지연구센터, 웰컴 통합신경이미지연구센터와 함께 아동, 청소년기에 수학 공부를 포기하거나 중단하면 뇌인지기능 발달에 부정적인 영향을 미친다는 연구결과를 지난 6월 8일 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 발표하기도 했다.

한 번에 많은 양의 음식을 먹고 배가 부른데도 계속 먹는 폭식이나 다이어트에 집착해 비정상적인 음식섭취 현상을 보이는 거식증 등은 신경정신과 질환으로 분류된다. 폭식의 경우 최근 유튜브 등을 통해 ‘먹방’이 유행하면서 문제가 없는 것으로 인식되고 있지만 이 역시 대표적인 식이장애 중 하나이다. 그렇다면 섭식장애는 뇌가 이상이 있기 때문에 생기는 것일까, 섭식 이상행위로 인해 뇌에 이상이 생겨 강화가 되는 것일까. 일반적으로 각종 정신과적 문제가 뇌에 영향을 미쳐 음식섭취 행위에 이상이 유발시키는 것으로 알려져 있다. 정신신경학자들이 섭식장애 행동으로 인해 뇌 신경망에 이상이 발생하고 이것이 섭식장애를 강화시킨다는 사실을 밝혀냈다. 미국 캘리포니아 샌디에고대(UCSD) 의대 정신과학과, 콜로라도대 의대 정신과학과, 콜로라도 주립식이장애치료센터 공동연구팀은 폭식, 거식증 같은 섭식장애 행동은 뇌의 보상반응시스템과 음식섭취 제어 회로를 변화시켜 문제를 만성화시키고 치료를 어렵게 만드는 경향이 있다고 5일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 정신과학’ 7월 1일자에 실렸다. 연구팀은 197명의 섭식장애를 앓고 있는 여성과 120명의 정상 여성을 대상으로 체지방율(BMI)를 포함한 각종 신체지수를 측정하고 식사와 관련한 인식 및 설문조사를 실시하는 한편 음식과 관련한 자극에 뇌신경이 어떻게 작동하는지를 보기 위해 기능성자기공명영상(fMRI)를 측정했다. 그 결과 섭식장애가 없는 일반 여성들에게서는 BMI와 식사습관, 뇌의 보상시스템 이상이 관측되지 않았으며 이들 사이에서 섭식장애와 관련된 어떤 상관관계도 발견할 수 없었다 그렇지만 섭식장애 여성들은 BMI가 정상보다 지나치게 높거나 낮고 폭식행위가 자주 나타나는 것으로 관찰됐다. fMRI 측정 결과 섭식장애를 가진 여성들은 음식섭취와 관련된 복측 선조체와 시상하부의 연결방향이 정상인과는 반대로 형성돼 음식과 관련해 통제불능의 상태에 쉽게 빠지는 것으로 확인됐다. 또 섭식장애를 가진 여성들은 뇌 보상시스템이 과도하게 반응하고 음식섭취제어 회로는 정상적으로 작동하지 못한다는 것이다. 귀도 프랭크 UCSD 의대 교수는 “이번 연구는 식습관에 부정적인 영향을 미치는 생물학적, 행동적 요인들은 이상행동 전후에 모두 관여해 증상을 강화시킨다는 것을 알게 해준다”라며 “섭식 장애행동이 뇌의 보상체계와 음식섭취회로에 문제를 일으켜 만성화시킨다는 것을 알게 된 만큼 이를 근본적으로 치료할 수 있는 방법을 찾는데 도움을 줄 것”이라고 말했다.

요즘 주식과 가상화폐의 인기가 워낙 높다보니 간혹 “그 때 왜 그 주식을 팔지 않았을까” “그 때 망설이지 말고 코인을 샀어야 했는데” “그 때 조금 더 투자하려고 했었는데” 등 과거의 선택을 후회하는 말을 하는 사람들을 볼 수 있다. 사람들이 하는 후회의 대부분은 잘못된 선택에 대한 것들이다. 잘못된 선택의 이유는 여러 가지가 있겠지만 신경과학자와 행동경제학자들은 불완전한 기억이 잘못된 선택의 주요 원인이 될 수 있다는 연구결과를 내놨다. 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 하스경영대학원, 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 신경과학부 공동연구팀은 심리학과 행동경제학의 의사결정실험과 기능성 자기공명영상(fMRI) 촬영을 통해 사람들이 어떤 선택을 할 때 가장 좋아하는 것을 까먹고 우리가 어렴풋이 또는 잘못 기억하고 있는 것에 좌우된다고 14일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNSA’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 2811명의 성인 남녀를 대상으로 패스트푸드, 과일, 운동화, 샐러드 드레싱 등 6가지 종류의 소비재에 대한 선택을 조사했다. 우선 연구팀은 각각의 소비재 범주만 정해주고 좋아하는 브랜드나 종류를 선택하도록 한 ‘외부 메뉴 조건’(EMC) 조사와 소비재 범주 내에서 다양한 종류의 목록을 제시한 뒤 좋아하는 브랜드나 종류를 ‘내부 메뉴 조건’(IMC) 조사를 실시했다. 쉽게 이야기하면 EMC는 주관식, IMC는 객관식 평가라고 할 수 있다. 또 연구팀은 실험에 참가한 사람들 중 32명을 무작위로 선택해 EMC, IMC 조사를 실시하는 동안 뇌에서 어떤 일이 일어나는지 알아보기 위해 fMRI 촬영을 했다. 그 결과 사람들은 자신이 가장 좋아하는 항목보다는 덜 선호하지만 더 쉽게 기억하는 것들을 고른다는 사실이 확인됐다. 패스트푸드 같은 경우 EMC 조건에서는 많은 사람들이 맥도날드를 자신이 좋아하는 브랜드라고 선택했지만 IMC 상황에서는 다른 브랜드보다 맥도날드를 좋아하지 않는 것으로 나타난 것이다. EMC 상황에서는 맥도날드를 좋아한다고 선택한 사람들이 30%였지만 IMC 상황에서는 맥도날드를 좋아한다는 사람은 15%에 불과했고 나머지는 인앤아웃이나 칙필레 등 다른 브랜드들을 좋아한다고 답한 것이다.연구팀 관계자는 “미국인들에게 ‘좋아하는 패스트푸드점 세 개를 빨리 대보라’라고 하면 인앤아웃이나 칙필레를 훨씬 좋아하더라도 많은 사람들이 맥도널드, 웬디스, 버거킹을 대는 경우가 많다”라며 “기억력이 의사결정에 미치는 영향을 조사하기 위해 연구를 시작했다”고 말했다. 이 같은 특성은 과일이나 신발 등 다른 소비재를 선택하는데서도 똑같이 나타났다. fMRI 촬영에서도 사람들은 EMC에서는 뇌의 기억검색 영역과 가치평가 영역이 활성화되고 두 영역간 소통이 강화되는 것으로 나타났지만 IMC에서는 가치평가 영역은 활성화됐지만 기억영역의 활동은 적은 것으로 나타났다. EMC에서는 기억이 상황판단에 직접적으로 관여하는 경향이 강하게 나타난다는 것이다. 연구를 이끈 밍 쉬 UC버클리대 교수는 “IMC 상황이 원하는 것을 정확하게 결정할 있도록 도와주는 것이 사실”이라면서 “인생에서 맞닥뜨리는 대부분의 문제들은 IMC와 같은 객관식 문제가 아니라는 점에 주목한다면 제한적인 사람의 기억력이 의사결정에 지대한 영향을 미칠 수 있다는 것이 이번 연구의 의미”라고 설명했다. 연구에 참여한 행동신경학자인 앤드류 카이저 UCSF 의대 교수도 “사람들이 불완전한 기억 때문에 자신이 정말 원하는 선택을 못하는 경우가 많다는 것을 이번 연구를 통해 확인할 수 있었다”라며 “전통적 경제학 모델에 따르면 사람들은 모든 가능한 옵션에서 여러 가지를 고려한 뒤 합리적 결정을 내린다고 보기 때문에 후회할 일은 거의 없다고 주장하지만 실제로는 미리 주어진 옵션들 중에서 선택하는 것이 아니라 기억을 근거로 선택을 한다는 것”이라고 말했다. 카이저 교수는 “알츠하이머 환자는 기억력이 떨어지면서 의사결정능력도 상실하게 되는데 이번 연구로 의사결정능력이 어떻게 변화할 수 있는지 예측할 수도 있다”라며 “이번 연구결과는 소비자 조사, 공공정책 수립부터 퇴행성 신경질환 관리에 이르기까지 다양한 영역에 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

노르웨이 화가 에드바르 뭉크(1863~1944)의 그림들은 독특한 화풍을 보이고 있어 미술을 잘 모르는 사람들도 그의 작품 한두 개 정도는 금세 떠올립니다. 뭉크의 작품 중 가장 대중적으로 알려진 그림은 ‘절규’입니다. 다양한 형태의 패러디 작품을 만들어 낸 1893년 작품 절규는 불행한 가정사와 깊은 우울증에 시달렸던 뭉크의 내면을 그대로 드러낸 것으로 유명합니다. 붉게 물든 하늘을 배경으로 다리 위에서 S자 모양으로 휘어진 몸에 입과 눈을 크게 뜬 채 두 볼에 손을 올리고 소리를 지르는 듯한 사람은 뭉크 자신을 표현한 것이라고도 알려져 있습니다. 지난 2월에는 절규를 그린 캔버스 왼쪽 위 구석에 연필로 거의 보이지 않을 정도로 “미친 사람에 의해서만 그려질 수 있는”이라고 쓰인 문장이 뭉크가 직접 쓴 것으로 밝혀지면서 다시 한 번 주목받기도 했습니다. 그렇지만 그림 속 사람이 절규하는 순간의 감정이나 그림을 그릴 당시 뭉크의 감정을 정확히 알 수는 없을 것입니다. 비명, 절규는 무서울 때 지르는 것으로 알려져 있는데 실제로는 그보다 더 다양한 감정들을 복합적으로 표현하고 있다는 연구 결과가 나왔습니다. 스위스 취리히대 인지·정서신경과학연구팀, 언어진화연구센터, 취리히연방공과대(ETH), 취리히 신경과학연구센터, 노르웨이 오슬로대 심리학과 공동연구팀은 사람의 비명이나 절규 속에는 최소한 6가지 이상의 감정이 표현되고 있다고 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 4월 14일자에 실렸습니다. 인간을 제외한 영장류는 물론 다른 포유류 종에서 비명과 같은 외침은 포식자나 적이 나타났을 때, 환경적 위협을 느끼는 부정적 상황에 맞닥뜨렸을 때 일종의 경보 신호로 사용됩니다. 사람들도 위험에 빠지거나 절망적인 상황일 때 소리를 지릅니다. 이렇게 공포나 절망에 사로잡혀 내지르는 비명에 대해 심리학자와 뇌과학자들은 오랫동안 주목했습니다. 연구팀은 건강한 성인 남녀 12명을 대상으로 긍정적인 상황과 부정적인 상황을 제시하고 똑같이 ‘아~’ 하면서 크게 비명을 지르도록 한 뒤 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 뇌를 촬영했습니다. 또 연구팀은 성인 남녀 33명을 두 그룹으로 나눠 한 집단은 앞서 실험처럼 긍정적이거나 부정적 상황을 제시한 뒤 비명을 지르도록 하고, 다른 집단은 그 비명을 듣고 어떤 감정이나 상황으로 느껴지는지 평가하도록 했습니다. 연구팀은 똑같은 실험을 또 다른 29명의 성인 남녀를 대상으로 재현했습니다. 그 결과 우리가 흔히 아는 공포 이외에도 비명과 절규 속에서 고통, 분노, 쾌락, 슬픔, 기쁨의 6가지 감정이 실려 있다는 것이 확인됐습니다. 두려움과 분노 상태에서 나오는 경고성 비명보다는 다른 감정이 더 많이 포함된 비경고성 비명이 타인에게 더 빠르고 정확하게 인지된다는 사실도 새로 밝혀졌습니다. 비경고성 비명은 뇌의 청각 영역과 전두엽 부분을 더 활성화시킨다는 것입니다. 사샤 프뤼홀츠 취리히대 교수(인지과학)는 “비명이 일반적으로 생각되는 것보다 사람의 의사소통에 더 다양하게 사용되고 있고, 이는 사람이 다른 영장류들과 다른 경로로 진화됐음을 보여 주는 또 하나의 중요한 증거”라고 말했습니다. edmondy@seoul.co.kr

“음악은 야만적인 가슴을 어루만져주는 신비한 힘이 있다.”(17~18세기 영국 극작가 윌리엄 콩그리브) “음악이란 말로는 표현할 수 없는, 그렇지만 침묵할 수 없는 것을 표현하는 수단이다.”(프랑스 작가 빅토르 위고) 거리를 지날 때나 대중교통을 이용하다보면 많은 사람들은 이어폰이나 헤드폰을 끼고 음악에 집중하는 이들을 볼 수 있다. 사람의 삶에서 음악은 빼놓고 생각할 수 없다. 영화에서 음악을 빼놓는다면 영화에 올곧게 집중할 수 없을 것이다. 등골이 서늘하게 만드는 공포영화에서 긴박감 넘치게 만드는 음악이나 소리효과가 없다면 공포감은 저멀리 사라져 있을 것이다. 많은 뇌신경과학자와 심리학자들은 인간에게 뚜렷한 생물학적 이득이 없음에도 불구하고 사람이 음악을 즐겨 듣는 이유를 찾아내기 위해 다양한 연구를 수행하고 있다. 이런 가운데 캐나다 맥길대 몬트리올 신경학연구소, 몬트리올 뇌·음악·소리 국제연구소(BRAMS), 몬트리올 뇌·언어·음악연구센터(CRBLM) 공동연구팀은 뇌의 청각회로와 보상회로 사이의 의사소통이 인간이 음악을 즐기는 중요한 이유라고 2일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 3월 30일자에 실렸다. 연구팀은 17명의 건강한 성인남녀를 대상으로 일련의 팝 음악을 들려주면서 뇌 변화를 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 측정했다. 그 결과 음악을 들을 때 뇌의 청각회로가 보상회로를 자극함으로써 즐거움과 기쁨을 느끼는 것으로 확인됐다. 특히 좋아하는 음악이 나올 때 이 과정은 더욱 강화돼 즐거움을 느끼는 정도는 강하게 나타났다. 연구팀은 우울증을 치료할 때 많이 활용되는 ‘경두개 자기자극’ 장치를 이용해 음악을 듣기 전 보상회로를 강하게 자극시켰다. 경두개 자기자극은 자기장으로 뇌의 특정부위를 자극해 신경세포를 활성화시키거나 억제하는 비수술 뇌자극의 방법이다. 음악을 듣기 전 보상회로를 자극 받게 되면 음악을 들을 때 즐거움과 쾌락의 강도가 상당히 높아지는 것이 관찰됐다. 반면 보상회로 활성을 낮추게 되면 음악을 들을 때 단순히 외부 소리를 듣는 것처럼 즐거움을 거의 느끼지 못하는 것으로도 확인됐다. 이번 연구를 이끈 맥길대 심리학과·몬트리올 신경학연구소 로버트 자토레 교수는 “이번 연구는 청각 영역이 보상영역 사이에 상호작용을 하면서 즐거움을 유발시킨다는 사실을 확인시켜줬다”라며 “음악이 뇌 보상회로를 자극하는 방식은 음식, 돈, 술, 중독성 물질이 자극하는 것과 비슷한 방식인 것으로 조사됐다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

두려움을 없애고 자신감을 키울 수 있도록 사람의 뇌 기능을 무의식적으로 변하게 하는 방법을 과학자들이 알아냈다. 디코디드 뉴로피드백(Decoded Neurofeedback)이라는 이 기술은 아직 초기 단계에 있지만, 외상후스트레스장애(PTSD)나 공포증 또는 불안증과 같은 심리 상태를 치료할 잠재력을 지녔다. 일본 국제전기통신기초기술연구소(ATR) 등 국제연구진은 데크네프(DecNef)라고도 불리는 이 기술에 대한 연구 성과를 발표했다고 영국 일간 데일리메일 등 외신이 25일자로 전했다.보도에 따르면, 연구진은 기능적 자기공명영상촬영(fMRI) 기법에 인공지능(AI) 기술을 접목함으로써 fMRI 스캐너가 기존 측정 기록과 비교할 수 있는 뇌 활동의 변화를 실시간으로 제공할 수 있다는 점을 확인했다. 예를 들어 거미 공포증이 있는 한 사람이 타란툴라의 모습이 담긴 사진을 보면 뇌에서는 특정 방식으로 반응이 일어나고 이는 컴퓨터에 기록된다. 이후 연구진은 참가자의 뇌에서 두려움을 유발하는 반응이 일어날 때마다 금전적 혜택을 제공했다. 그 결과 이런 긍정적인 강화가 이 사람이 다시 거미 사진을 봤을 때 뇌에서 기존 방식으로 반응이 일어나지 않도록 뇌를 무의식적으로 변하게 하는 것으로 나타났다. 연구 공동저자인 ATR의 미쓰오 가와토 박사는 “패턴이 감지될 때마다 반복적으로 보상을 주는 간단한 작용은 원래 기억이나 정신 상태를 수정한다”면서 “중요한 점은 참가자들이 패턴을 인식할 필요가 없다는 데 있다”고 설명했다. 연구 주저자인 ATR의 아우렐리오 코르테스 박사도 “데크네프라는 접근 방식은 기존 치료 방법보다 임상 집단에 큰 혜택을 줄 수 있다. 환자들은 노출 치료와 관련한 스트레스나 기존 약물에 의한 부작용을 피할 수 있다”면서 “따라서 이 기술의 개발을 가속화하는 것이 중요하다”고 지적했다. 자세한 연구 결과는 세계적인 출판사 ‘스프링거 네이처’에서 네이처지 등 학술지를 담당하는 네이처 리서치(옛 NPG)가 발행하는 개방형 학술지 ‘사이언티픽 데이터’ 2월 23일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

17~18세기에 활동했던 영국의 극작가 윌리엄 콩그리브는 “음악은 야만인의 가슴을 달래 주고 돌을 무르게 만들며 옹이 진 나무를 휘어지게 하는 매력이 있다”고 말했습니다. 실제로 음악은 우울하고 불안한 마음을 안정시켜 주기도 하고 뇌 발달에도 도움을 준다는 연구들이 많습니다. 스위스 취리히대 실험심리학부 신경심리학교실, 미국 스탠퍼드대 의대 정신·행동과학과 공동연구팀은 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 1월 26일자에 음악과 관련한 재미있는 연구 결과를 내놨습니다. 음악가들의 뇌가 음악을 하지 않는 일반인들의 뇌와는 다르다는 것입니다. 연구팀은 절대음감(AP)을 가진 음악가 52명, 상대음감(RP)을 가진 음악가 51명, 음악을 하지 않는 일반인 50명을 대상으로 ‘안정상태 기능성자기공명영상’(rsfMRI)과 ‘확산강조영상’(DWI) 기법으로 뇌신경을 촬영했습니다. 절대음감은 특정 음을 듣고 해당 음의 절대적 높낮이를 본능적으로 판별해 내는 청각적 감각을 말합니다. 상대음감은 특정 음을 들었을 때 음의 조성에 따른 상대적 높낮이를 파악하는 능력입니다. 이들 세 집단의 뇌신경을 비교 분석한 결과 음악가들과 일반인들의 뇌는 확연한 차이를 보였다고 합니다. 좌뇌와 우뇌 청각영역의 뇌신경 연결 상태가 다르게 나타났다는 것입니다. 음악가의 뇌신경망이 촘촘하게 짜인 그물이라면 일반인들은 듬성듬성 연결됐다고나 할까요. 음악가들의 절대음감 여부는 뇌의 기능적 연결망에 큰 영향을 미치지는 못했지만 음악을 시작한 나이가 영향을 주는 것으로 확인됐습니다. 어려서 음악을 시작한 음악가일수록 뇌신경망이 촘촘하고 강하게 연결돼 있었다는 것입니다. 연구팀은 다양한 높낮이의 음으로 만들어진 음악이 청각기능을 자극함으로써 뇌신경망 전체 발달을 이끌고 강화시킨다고 설명했습니다. 음악과 관련해서 또 하나 재미있는 연구 결과가 있습니다. 네덜란드 에라스무스 메디컬센터 외과, 신경과, 소아외과, 생물통계과, 마취과, 흉부외과 공동연구팀은 음악이 심장수술 환자들의 불안과 통증을 현저하게 감소시킨다고 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘BMJ 오픈 하트’ 1월 26일자에 실렸습니다. 연구팀은 5개의 의학·과학 연구데이터베이스에서 2019년 10월까지 발간된 심혈관수술과 음악에 관한 논문 20건, 설문조사 16건을 찾아 메타분석했습니다. 이들 연구에는 각각 1169명, 987명의 환자가 분석 대상이었습니다. 메타분석 결과 환자의 90%가 관상동맥 우회술, 심장판막 교체 수술을 받은 것으로 나타났습니다. 심혈관 수술환자들은 진통제를 투여받아도 심한 통증을 호소하는 경우가 많은 것으로 알려져 있습니다. 이들에게 입원 직후부터 수술 후 일주일까지 음악을 들려 주는 것이 불안감과 통증을 실제로 낮춰 주며 진통제 같은 약물 투여 효과도 배가시킨다고 연구팀은 설명했습니다. 단 리듬이 강하거나 타악기 연주가 들어간 음악 외에 잔잔한 연주음악이 도움이 된다고 합니다. 코로나19로 인해 사회적 거리두기가 길어지면서 우울감과 불안감, 짜증이 치밀어 오르기 쉬운 요즘 조용한 음악으로 마음을 다스려 보는 것은 어떨까요. edmondy@seoul.co.kr

아이가 막 태어나서 부모와 눈을 마주치고 옹알댈 때 많은 부모들은 아이들과 다양한 대화를 시도한다. 그렇지만 점점 시간이 갈수록 아이의 눈을 마주치고 대화하는 시간은 줄어들고 책을 읽어주는 일도 거의 없어지는 경우가 많다. 그런데 신경과학자와 심리학자로 구성된 연구팀은 영유아기와 아동기에 부모와 대화를 많이하고 언어에 많이 노출시키는 것이 뇌신경 발달에 도움이 되며 나중에 머리가 좋아질 수 있다는 연구결과를 내놨다. 미국 스탠포드대 심리학과, 세인트루이스 워싱턴대 생물학 및 의생명과학과, 신경과학과, 밴더빌트대 심리학 및 인간발달학과 공동연구팀은 영유아시절 언어 노출이 많이 된 아이들이 뇌신경망 형성이 더 잘 발달해 언어와 정서발달에 도움이 된다고 5일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 1일자에 실렸다. 초등학교에 입학하기 전까지 아이들은 양육자와 교류를 하면서 언어를 배우게 된다. 어린이집이나 유치원에 다닌다고 하더라도 아이들은 부모와 같은 양육자들과 많은 시간을 보내며 대화를 한다. 이 때 아이들은 어른들의 말을 듣고 단순히 따라하는 것이 아니라 자신이 생각하고 말하고자 하는 것과 어른들의 말을 대조하면서 언어능력을 키워간다. 실제로 부모의 어휘 사용량이 아이들의 언어능력을 좌우한다는 연구결과들도 있었지만 언어노출이 아이들이 두뇌회로를 어떻게 형성하는지는 명확히 밝혀지지 않은 상태이다. 일반적으로 소리를 받아들이고 이해하는 청각처리 신경망은 뱃 속에 있을 때부터 발달하기 시작하지만 복잡한 문장과 단어의 의미를 이해하는 것은 유아기 때부터 발달하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 생후 5~8개월된 영아의 가정 내 언어 노출정도를 녹음, 녹화해 기록하고 아이들이 잠자는 동안 기능성 자기공명영상(fMRI)장치를 이용해 언어 관련 뇌신경망 활동과 형성을 측정했다. 그 결과 가정에서 양육자들이 아이들과 얼마나 대화를 시도하느냐에 따라 뇌신경망 형성에 차이를 보이는 것으로 나타났다. 양육자들이 아이들과 대화를 많이 하고 책을 읽어주는 등의 시도가 많은 경우 언어와 기억에 관여하는 뇌부위의 신경망 형성이 강화되는 반면 양육자들이 아이들과 대화를 하지 않고 방치되거나 양육자와 대화보다는 TV 등 영상매체에 노출되는 경우는 언어영역 신경망 형성이 약한 것으로 확인됐다. 연구팀은 이번 연구결과에 대해 오해하지 말아야 할 점은 어려서 외국어에 노출시킨다고 해서 언어영역의 신경망 강화에 도움이 되지는 않는다고 강조했다. 영유아기나 아동기처럼 모국어에 대한 뇌신경망이 충분히 형성되지 않은 상황에서 외국어에 노출될 경우 오히려 언어기능은 물론 정서 발달에 문제가 생길 가능성이 더 크다고 지적했다. 이안 고틀립 스탠포드대 교수는 “이번 연구는 영유아기에 양육자와의 교감이 중요하다는 점을 강조하고 있다”라며 “아동의 뇌기능 발달에 있어서 초기 생활의 중요성과 주 양육자와의 관계가 중요한 만큼 가정 뿐만 아니라 지역이나 정부기관에서도 관심을 가져야 할 부분”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국 청소년들의 공부 시간은 주의집중력 여부를 제외하고 전 세계 어느 나라 청소년들보다 길다. 경쟁 사회 영향이 다양한 경험을 해야 할 청소년 시절까지 공부로 잠식되고 있다. 이런 상황에서 초등학교 저학년이 아닌 고학년이나 중, 고등학생이 부모에게 악기나 운동을 새로 배우고 싶다고 한다면 많은 부모들은 ‘그 시간에 공부나 해라’라고 타박을 주는 경우가 많다. 그런데 신경과학자들이 악기 연주나 체육 활동은 아이들의 인지기능을 향상시켜줄 뿐만 아니라 집중력을 높여주고 스트레스 관리에도 도움이 된다는 연구결과를 내놨다. 미국 하버드대 의대, 칠레 폰티피시아 가톨릭대 의대, 데싸로요대 의학부, 복잡계 사회연구소, 신경영상연구실 공동연구팀은 어려서 악기 연주를 배우는 것이 주의력과 기억력 향상에 도움을 준다는 연구결과를 뇌과학 분야 국제학술지 ‘최신 신경과학’(Frontiers in Neuroscience) 8일자에 발표했다. 연구팀은 이 같은 효과는 어린 시절 악기를 배울 때보다는 덜하지만 성인이 된 뒤에도 나타난다고 밝혔다. 연구팀은 10~13세 남녀 어린이 40명을 대상으로 집중력과 작업기억력을 측정했다. 작업기억(working memory)은 정보를 일시적으로 보관해 각종 인지 과정을 계획하고 처리할 수 있도록 하는 공부하는데 있어서 중요한 단기기억이다. 작업기억에 문제가 있는 경우 장기기억도 형성되지 않게 된다. 실험에 참여한 40명 아동 중 절반은 2년 이상 악기 연주를 배웠고 주당 2시간 이상 연습하고 있으며 나머지 20명은 학교 교과과정 이외에는 별도로 음악을 배우지 못했으며 평소에도 음악이나 악기 연주에 관심이 없는 아이들로 구성했다. 연구팀은 이들에게 추상화와 인물화를 보여주면서 4초 가량의 짧은 멜로디를 동시에 듣도록 했다. 연구팀은 이후 그림을 보여주면서 멜로디를 연결하거나 멜로디를 들려주면서 같이 제시된 그림을 연결하도록 하면서 응답의 정확성과 반응시간을 측정했다. 이와 동시에 활성화되는 뇌 부위를 파악하기 위해서 기능성 자기공명영상(fMRI)도 촬영했다. 그 결과 두 집단 간에 반응시간은 큰 차이를 보이지 않았지만 기억력은 악기 연주를 배운 아이들의 점수가 2배 가까이 높게 나타났다. 악기를 배운 아이들은 기억을 할 때 모서리위이랑, 전두엽이 특히 활성화되는 것으로 확인됐다. 모서리위이랑은 시각정보와 다양한 감각정보를 받아들여 감각을 통합하는 역할을 하는 장소이다. 또 소리를 기억해 작업기억에서 중요한 역할을 하는 ‘음운 루프’도 활성화되는 것으로 나타났다. 전두엽-모서리위이랑-음운루프로 연결되는 대규모 뇌연결망은 목표지향적 작업과 인지요구 작업을 처리하는데 필요하다.연구팀은 추가적인 측정을 통해 악기 연주를 배운 아이들이 읽기 독해능력 뿐만 아니라 창의력이 우수하고 주의력 조절능력, 스트레스 조절 능력이 더 우수한 것으로도 조사됐다. 또 연구팀은 성인들도 악기를 배울 경우 이전보다 주의집중력, 기억력과 스트레스 조절능력도 높아지는 것이 확인됐다. 연구를 주도한 레오니 카우젤 칠레 폰티피셜 가톨릭대 박사는 “이번 연구결과는 음악적 훈련이 뇌신경 회로의 연결성을 높이는데 매우 효과적이라는 것”이라며 “이번 연구에서는 음악 부문만을 다뤘지만 아동 청소년기에 예체능 활동을 하는 것은 인지기능 향상은 물론 스트레스 관리 같은 정신건강 차원에서도 상당한 도움을 준다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

상대방을 바라볼 때 얼굴은 사람에게 중요한 부분이지만, 개에게는 그다지 중요하지 않다는 연구 결과가 나왔다. 연구를 주도한 헝가리 외트뵈시 로란드대의 어틸러 언딕스 박사는 “이 연구에서 시행한 뇌 검사에서는 얼굴이 사람을 비롯한 다른 영장류에게는 매우 중요할 수 있지만, 개에게는 그렇지 않을 수 있는 것으로 나타났다”고 설명했다. 이어 “사람과 개에게는 시각적인 의사소통에 차이가 있어 그 부분은 각각의 뇌에 반영돼 있다”고 덧붙였다. 이 연구에서 헝가리 연구진은 멕시코 공동 연구자들과 함께 개와 사람의 각 뇌가 시각적 정보를 처리하는 방식을 비교했다.이들 연구자는 사람 30명(여성 50%)과 개 20마리(암컷 45%)를 대상으로 한 기능성자기공명영상(fMRI) 검사에서 개와 사람의 얼굴이나 뒤통수를 촬영한 짧은 영상을 보여주고 각 반응을 살폈다. 그 결과, 사람 뇌에서는 뇌 신경망의 상당 부분이 얼굴이 나오지 않는 영상보다 얼굴이 나오는 영상에 더 강하게 반응하는 것으로 나타났다. 다만 뇌의 작은 부분에서는 개 영상보다 사람 영상에 좀 더 강한 반응을 보였다. 반면 개의 뇌에서는 얼굴 영상에 더 강하게 반응하는 부위가 없지만, 일부 부위는 사람 영상보다 개 영상에 더 강하게 반응했다.이에 대해 언딕스 박사는 “사람의 시각적 의사소통에 있어 얼굴은 매우 중요하다”면서 “사람은 누군가를 만났을 때 얼굴 처리에 특화된 대규모 신경망을 갖고 있다”고 말했다. 이전 연구에서는 개도 상대의 얼굴에 관심을 기울이고 눈을 마주치며 얼굴의 감정을 읽는 때 뛰어나지만, 다른 개의 꼬리나 몸의 자세 등의 신호에 의존해 의존한다는 것을 보여줬었다. 언딕스 박사는 또 “사람은 누군가를 만날 때 대부분 얼굴을 본다. 사람에게도 다른 신호(손 같은 부분)가 중요하지만 그 비율은 개와 다르다”면서 “개는 다른 개와 만나면 서로 다른 부분을 보느라 얼굴에 집중하지 못한다”고 설명했다. 자세한 연구 결과는 미국 신경과학회(SFN)에서 발간하는 공식 학술지 ‘신경과학저널’(Journal of Neuroscience) 최신호(10월 5일자)에 실렸다. 사진=에니코 쿠비니/외트뵈시 로란드대 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

1인 가구가 늘어나면서 반려동물을 키우는 사람들이 늘어나고 있습니다. 반려동물을 키우는 이유가 다양한 만큼 반려동물로 키우는 동물들의 종류들도 다양해지고 있습니다. 그렇지만 사람들이 많이 찾는 동물은 여전히 개와 고양이입니다. 반려동물 인구 증가로 공중파나 케이블TV에서는 반려동물 행동을 교정해 좀더 잘 키울 수 있는 방법을 알려주는 프로그램이 나오는가 하면 반려동물 전용 채널이 등장하기도 했습니다. 자녀를 키우는 부모들이 간혹 ‘우리 아이의 머릿속을 한번 들여다보고 싶다’는 생각을 하는 것처럼 반려동물을 키우는 사람들도 ‘내가 키우는 개나 고양이는 무슨 생각을 할까’라는 궁금증이 들 때가 있습니다. 그런데 최근 동물학자와 뇌신경과학자들이 이 같은 궁금증을 풀어줄 만한 연구 결과를 내놨습니다. 헝가리 외트뵈시로란드대 생물학연구소, 의사소통·신경행동학연구단, 제멜바이스대 의료영상센터, 국립 인지신경과학 및 심리학연구소, 멕시코 국립자치대 신경생물학연구소 공동연구팀은 개와 사람의 뇌 영상을 찍어 분석한 결과 시각 정보를 처리하는 방법에서 차이점이 많다는 사실을 확인했습니다. 이 같은 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 10월 6일자에 실렸습니다. 사람에게 얼굴은 의사소통의 중요한 부분을 차지합니다. 눈을 마주치고 상대의 얼굴을 바라봄으로써 상대가 무슨 생각을 하고 어떤 감정을 느끼고 있는지를 파악합니다. 불교에서 이야기하는 ‘염화미소’나 ‘척하면 척이다’라는 우리 속담도 얼굴이 비언어적 의사소통의 중요한 수단이라는 것을 표현하는 말입니다. 사람은 상대의 얼굴 정보를 처리하는 전용신경망을 갖고 있을 정도입니다. 이 신경망에 이상이 생길 경우 얼굴을 구분할 수 없는 안면인식장애라는 이상 증상이 나타나게 됩니다. 연구팀은 가축화된 동물 중 가장 오래돼 사람과 함께 진화했다는 평가를 받고 있는 개들도 사람처럼 얼굴 정보를 인식하는 뇌영역을 갖고 있는지 궁금했던 모양입니다. 연구팀은 개 20마리와 30명의 남녀에게 개와 사람의 다양한 표정과 얼굴이 담긴 영상과 뒤통수만 나오는 영상을 각각 보여 주면서 기능성 자기공명영상(fMRI)을 찍었습니다. 각각의 영상을 볼 때 사람과 개의 뇌에서는 어떤 변화가 나타나고 어떻게 정보를 처리하는지 파악하기 위해서입니다. 분석 결과 사람은 뒤통수 영상을 봤을 때는 얼굴 정보처리 뇌영역이 거의 활성화되지 않는 것으로 나타났습니다. 반면 개는 얼굴이 나오는 영상이나 뒤통수가 나오는 영상이나 뇌 활동성이 동일하게 나타났습니다. 개는 사람과 달리 얼굴에 따라 개개인을 파악하는 것이 아니라는 말입니다. 개들은 얼굴 형태로 사람인지 다른 동물인지 구별하고 얼굴 표정이나 눈빛보다는 몸짓이나 음성의 미세한 변화, 체취 같은 다른 비언어적 정보로 주인이나 친구를 구분하고 의사소통을 한다는 것입니다. 많은 사람들이 반려동물의 의도와 생각을 더 잘 이해하려고 노력합니다. 그런데 뇌의 정보 처리 방식도 같은 사람들끼리는 왜 서로를 이해하려는 노력도 하지 않고, 싸우고 반목하려고만 하는지 이해가 되지 않을 때가 많습니다. edmondy@seoul.co.kr

지난 15일을 기점으로 코로나19 확진자의 숫자가 수도권에서 급격하게 늘어났고 그 이후에는 전국 곳곳에서 산발적으로 많은 환자가 나오고 있다. 확진자가 줄어들 기미가 보이지 않는 심각한 상황이다. 광화문 집회 참가자와 교회 중심의 확산이 계속되고 있음에도 동선을 숨기는 사람들이 있는가 하면 대면 예배를 고집하고 있는 교회도 있다. 당장 눈 앞에 환자들이 속출하고 있음에도 환자들을 볼모로 진료거부에 나서는 의사집단도 있다. 이 때문에 이들에 대해 대중의 생명을 담보로 하는 테러와 다르지 않다는 비판의 목소리도 점점 높아지고 있다. 이처럼 공공의 안녕이 위협을 받는 상황에서 자신의 행동이 타인에게 해를 끼친다는 것에 대해 깊이 이해하지 못하는 행위는 어떻게 봐야할까. 이 같은 상황에서 오스트리아 빈 대학 심리학부, 사회·인지·정서 신경과학과, 영국 옥스포드대 실험심리학과, 버밍엄대 뇌건강센터 공동연구팀은 타인에게 해를 끼치는 행위를 피하려는 것이 일반적인 사람들의 보편적 행동과 사고이며 이들은 자신이나 자신이 속한 집단만의 이익을 앞세우는 사람들보다 학습 능력과 의사결정 능력이 우수하다고 29일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌·신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 25일자에 실렸다. 연구팀은 서로 전혀 알지 못하는 96명의 성인 남성을 대상으로 전기충격 실험을 실시했다. 실험 대상자들은 연구자가 제시하는 두 가지 선택지 중 하나를 선택하도록 했다. 예를 들어 선택지에 삼각형이 그려져 있으면 거의 느끼지 못할 정도로 약하게 전기가 흐르고 동그라미가 그려져 있는 선택지를 고르면 두꺼운 바늘로 깊이 찌르는 듯한 따끔한 충격을 주도록 했다. 연구팀은 이 같은 사실을 알려준 뒤 자신에게 전기충격을 주는 선택과 자신의 선택에 따라 다른 사람이 전기충격을 받도록 하는 선택을 번갈아가며 실험했다. 연구팀은 실험을 진행하면서 실험대상자들의 뇌를 기능성 자기공명영상(fMRI)을 촬영해 뇌의 활성화 정도를 파악했다.실험 결과 자기 자신에게 전기충격을 주는 결정을 내릴 때보다 타인에게 전기충격을 가하는 선택을 할 때 대부분의 사람들은 뇌신경이 더 민감하게 반응하고 활성화 정도가 높아지는 것이 관찰됐다. 특히 타인에게 해를 입히지 않으려는 결정을 내릴 때는 의사결정이나 감정 조절에 관여하는 뇌 영역인 ‘복내측 전전두엽 피질’(ventromedial prefrontal cortex)이 활성화되는 것이 관찰됐다. 이와 함께 학습 관련 뇌부위도 활성화되는 것으로 확인됐다. 타인의 감정 상태를 인식하고 평가하며 행동을 결정하는 것이 학습과 의사결정 관련 뇌 부위를 자극하고 발달시킨다는 것이다. 연구팀은 이타성이 강한 사람은 자신에 관한 사안에 대해서도 보다 나은 결정을 하는 경우가 많았다고 밝혔다. 연구팀은 또 이번 연구결과는 ‘사람은 사회적 동물’이라는 인간 보편성을 재확인시켜주는 것이라고 설명하기도 했다. 클라우스 람 빈대학 교수(생물심리학)는 “사람들은 일반적으로 자신에게 해가 미치는 영향을 최소화하기 위한 방법을 빠르게 습득한다”라며 “그렇지만 사회적 동물이기 때문에 자신의 행동이 다른 사람에게 미칠 수 있는 해로운 결과에 대해서도 민감하게 반응하기 마련”이라고 말했다. 람 교수는 “이번 연구를 통해 사회적 동물인 사람은 자기 관련 학습보다 다른 사람에게 해를 입히는 행동을 회피하는 방법을 더 빠르게 배운다는 것을 확인했다”라며 “타인을 배려하는 행동을 보이지 못하는 사람들은 뇌의 특정 부분에 장애가 있다고 볼 수도 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

많은 사람들이 허리나 어깨 같은 관절이 아플 때는 침을 맞기 위해 한의원을 찾는 경우가 많다. 실제로 침 치료를 받고 나면 통증이 줄어들기 때문에 부상이 잦은 운동선수들도 침 치료를 선호하는 경우가 많다. 한국과 미국 공동연구팀이 침 치료가 관절 통증을 어떻게 줄이고 증상을 개선하는지에 대한 분석결과를 내놔 주목받고 있다. 한국한의학연구원 임상의학부와 미국 하버드대 의대 바이오메디컬 이미징센터 공동연구팀은 침 치료가 만성요통 환자의 뇌 일차감각영역을 변화시켜 둔해진 허리 감각을 회복시키고 증상을 개선한다고 20일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴로이미지’에 실렸다. 연구팀은 78명의 만성요통 환자를 대상으로 18명에게는 진짜 침 치료를 실시하고 60명에게는 가짜 침 치료로 플라시보 효과를 관찰했다. 진짜 침 치료는 요양관, 신수, 위중, 태계 같은 혈자리와 환자가 통증을 호소하는 허리 부위에 침을 놓은 것이며 가짜 침 치료는 피부에 약한 자극을 주거나 레이저침을 사용한다고 환자에게는 알리고 실제로는 피부에 아무 자극을 주지 않는 플라시보 치료를 실시한 것이다. 연구팀은 이들에게 4주 동안 6회 침 치료 실험을 실시했다. 실험 후 이들에게 허리부위 촉각예민도를 측정하는 한편 기능성자기공명영상(fMRI)로 뇌를 촬영해 관찰했다. 그 결과 침 치료를 받은 사람들은 치료 이전보다 촉각 예민도가 18.5% 정도 개선됐으며 가짜 침 치료를 받거나 일반적인 물리치료를 받은 사람은 촉각 예민도가 오히려 4.9% 둔감해진 것으로 확인됐다. 또 침 치료를 받은 사람들의 fMRI 촬영 결과를 보면 허리 감각이 회복되고 허리부분에 해당하는 뇌의 회백질부피가 줄어들고 구조가 일반인과 비슷한 상태로 바뀌는 것이 관찰됐다. 김형준 한의학연구원 박사는 “이번 연구는 침 치료 효과를 객관적 지표로 보여줬다는데 의미가 크다”라며 “침 치료가 섬유근육통, 신경병증성 통증 같은 통증을 어떻게 개선하는지에 대한 객관적 증거를 보여주기 위한 연구를 진행할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 ‘마이너리티 리포트’에는 특정인이 범죄를 저지르기도 전에 미래의 범행 사실을 예언해 이를 사전에 차단하는 미래 사회의 모습이 나온다. 그런데 영화와 비슷한 방법은 아니지만, 뇌 스캔을 통해 미래 반사회적 행동 가능성을 예측할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 플로리다국제대(FIU)와 펜실베이니아대 공동연구진은 미국에서 진행된 대규모 뇌 행동 발달 연구인 ABCD 연구(Adolescent Brain Cognitive Development study) 데이터를 분석해 9~11세 사이 시행한 뇌 스캔(MRI 및 fMRI)이 미래 냉혹-냉혈한 타입(Callous-unemotional traits) 장애 발생 가능성을 예측할 수 있는지 검증했다. 냉혹-냉혈한 타입은 타인의 감정에 둔감하고 잘못에 대한 죄책감은 없는 반면 규칙을 쉽게 어기고 공격적인 행동을 보이는 행동 장애이다. 이런 문제를 지닌 경우 결국 청소년기와 성인 시기에 범죄나 반사회적 행동을 보일 가능성이 높다. 냉혹-냉혈한 타입의 행동 장애가 생기는 원인은 여러 가지가 있을 수 있겠지만, 최근 과학자들은 뇌에서 감정을 처리하는 부위인 편도체에 활성이 떨어져 있는 것이 중요한 이유라는 사실을 발견했다. 연구팀은 ABCD 연구에 참여한 9~11세 사이 아동 1만2000명의 뇌 스캔 이미지에서 편도체와 해마에 있는 회백질(뇌에서 신경세포가 모인 곳)의 분포와 양을 조사하고 이후 추적 관찰 동안 냉혹-냉혈한 타입의 행동 장애를 경우를 조사했다. 그 결과 편도체와 해마의 회백질이 작을수록 냉혹-냉혈한 타입의 행동 장애를 보일 가능성이 큰 것으로 나타났다. 어린 시절의 뇌 스캔 결과가 미래의 반사회적 행동 장애 가능성을 예측할 수 있다는 이야기다. 다만 이 연구의 목적은 영화 마이너리티 리포트처럼 범죄 가능성이 있는 개인을 찾아내 먼저 체포하려는 것이 아니다. 반대로 문제 행동을 일으킬 아동을 찾아내 적절한 교육과 치료를 통해 안정적인 사회생활을 할 수 있도록 돕는 것이 목표다. 연구를 이끈 플로리다국제대의 새뮤얼 호스 박사는 이런 장애를 지닌 모든 아동이 같은 문제를 일으키는 것이 아니라고 강조했다. 단지 뇌 구조가 좀 다른 경우 다른 접근이 필요하다는 것이다. 어떤 개인이 반사회적 인격 장애를 넘어 중대한 범죄를 저지르는 경우 엄중한 법적 처벌이 필요하다. 하지만 그렇게 되기 전 적절한 교육과 치료를 통해 이를 막을 수 있다면 그 개인은 물론 사회 전체에 큰 이득이 될 것이다. 이 연구의 의의는 그 가능성을 보여줬다는 데 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

오래 기억되는 정보, 습득 1~2초 전에 해마 ‘발화율’ 상승… 인코딩 준비상태 뇌 다른 부분에선 별다른 변화 없어 전문가 “결국 해당 정보에 흥미 갖고 반복·지속 노출이 기억 잘하는 방법”“따뜻한 차와 파삭거리는 빵가루가 입천장에 닿는 순간 갑자기 온몸에 소스라치는 전율이 일었고, 나는 그 자리에 얼어붙어 몸 안에서 일어나고 있는 이상한 현상을 찬찬히 살펴보았다.” 많은 독자들에게 좌절감에 빠지게 만든 마르셀 프루스트의 걸작 ‘잃어버린 시간을 찾아서’의 한 대목이다. 우연한 자극에 의해 의식 저편에 묻혀 있던 기억이 되살아날 수 있음을 보여 주는 대표적인 장면으로 꼽히며 심리학자들은 이런 현상을 ‘프루스트 효과’라고 이름 붙였다. 사실 오래된 기억은 되살리기도 쉽지 않지만 왜곡되는 경우도 많다. 영국 더럼대 심리학과 찰스 퍼니휴 교수는 ‘기억의 과학’이라는 책에서 “진짜 기억과 가짜 기억은 상당히 비슷한 신경적 특징을 나타내며 다양한 편향이 기억에 영향을 미친다”고 지적하기도 했다. 뇌과학이 빠르게 발전하고 있지만 기억은 많은 부분이 여전히 미지의 영역으로 남아 있다. 이 때문에 기억은 시간여행과 함께 SF에서 가장 많이 다뤄지는 단골 메뉴이다.이런 가운데 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UC샌디에이고) 심리학과, 애리조나주립대 실험심리학과, 뉴멕시코주립대 심리과학과, 샌디에이고 보훈병원, 배로신경과학연구소, 뉴로텍스뇌연구소 공동연구팀은 특정 정보가 기억되거나 기억되려 하기 이전에 이미 해마에서 기억할지 여부를 결정한다고 3일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 6월 2일자에 실렸다. 연구팀은 뇌전증 환자 34명을 대상으로 새로운 단어를 학습하도록 하면서 해마, 편도체, 전측대상회, 전전두엽 등 기억에 관여하는 부위의 변화를 뇌파검사와 기능성자기공명영상(fMRI)으로 측정했다. 그 결과 실험대상자들이 쉽게 기억하거나 오랫동안 기억하게 되는 단어들은 보거나 듣기 1~2초 전에 해마의 신경세포(뉴런)의 발화율이 높다는 것이 확인됐다. 해마 이외의 부분에서는 별다른 변화가 나타나지 않은 것으로 나타났다. 대뇌변연계에 위치한 해마는 장기기억과 학습, 감정적 행동을 조절하는 데 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이처럼 정보 노출 전에 해마 뉴런의 발화율이 높아지는 것을 ‘인코딩 준비상태’라고 이름 붙였다. 연구팀에 따르면 인코딩 준비상태는 새로운 기억을 형성하는 데 중요한 뇌 부위인 해마가 선택적으로 활동을 증가시키는 것이다. 정보에 따라 인코딩 준비상태가 달라지는 정확한 메커니즘을 밝혀내기 위해 추가 연구를 진행 중이지만 기억력을 높이기 위해서는 해마를 인코딩 준비상태로 만들어 두는 것이 중요하다고 설명했다. 한편 오스트리아 과학기술연구원 세포신경과학부 연구팀은 단기기억이 형성되는 것은 소뇌와 대뇌 피질의 가장 작은 신경단위인 과립세포가 해마의 피라미드 신경세포로 얼마나 활발하게 신호를 전달할 수 있는가 여부에 달려 있다는 연구 결과를 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 6월 2일자에 발표했다. 지금까지 기억은 신경세포들 사이의 신호전달 강화를 설명하는 시냅스 가소성이나 외부 자극으로 인해 생기는 생화학적 변화인 엔그램 개념으로 설명해 왔었다. 시냅스 가소성은 세포 수준 이하의 차원에서, 엔그램은 기억의 전체 메커니즘 차원에서 설명하는 것이었는데 연구팀은 시냅스 가소성과 엔그램 사이의 구조적 상관관계를 설명한 것이다. 존 윅스테드 UC샌디에이고 교수는 “이번 연구들은 신경세포와 신호전달체계가 기억에 어떻게 영향을 미치는지 보여 주는 것”이라며 “결국 흥미를 갖고 해당 정보에 반복적이고 지속적으로 노출되는 것이 기억을 잘하는 방법”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

5~6년 전 미국 하버드대 마이클 샌델 교수의 ‘정의란 무엇인가’라는 책이 인기를 끌었습니다. 그 덕분에 ‘아이비리그 3대 명강의’라는 소개와 함께 예일대 셸리 케이건 교수의 ‘죽음이란 무엇인가’와 하버드대 탈 벤 샤하르 교수의 ‘행복이란 무엇인가’라는 책도 주목받았습니다. 정의, 행복, 죽음은 항상 사람들의 관심을 끄는 주제입니다. 특히 ‘행복’은 많은 사람들이 태어나 죽을 때까지 추구하는 삶의 목표이기도 합니다. 시중에 나와 있는 수많은 자기개발서나 심리학 책, 동영상, 강의들이 ‘어떻게 행복한 삶을 살 수 있을까’에 대해 이야기하고 있지만 자신이 지금 충분히 행복하다고 자신있게 이야기하는 사람은 많지 않은 것 같습니다. 최근 뇌과학이 발전하면서 우리가 머릿속으로만 생각했던 막연한 개념들이 과학적으로 밝혀지고 있으며 실현방법도 좀더 구체적으로 제시되고 있습니다. 행복도 마찬가지입니다. 미국 마이애미대 심리학과, 컬럼비아대 의대, 뉴욕대 심리학과, 신경과학센터 공동연구팀은 새롭고 다양한 경험이 뇌를 젊게 유지해 줄 뿐만 아니라 행복감도 높여 준다고 20일 밝혔습니다. 이런 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 19일자에 실렸습니다. 연구팀은 뉴욕과 마이애미에 거주하는 18~31세의 건강한 성인남녀 132명을 대상으로 3~4개월 동안 출퇴근을 할 때, 식료품점이나 약국, 식사장소를 갈 때나 운동을 할 때 되도록이면 평소 이용하던 길과 다른 경로를 선택해 이동하도록 했습니다. 연구팀은 GPS 추적을 통해 새로운 길을 선택해 이동하는지를 확인하고 실험대상자들이 자신의 감정적 상태를 문자메시지로 보고하도록 하는 한편 주기적으로 fMRI(기능성 자기공명영상)로 뇌 활성화 부위를 측정했습니다. 그 결과 새로운 경로를 찾아 이동하는 사람들은 ‘행복하다’, ‘흥분된다’, ‘재미있다’ 등의 감정을 많이 느끼는 것으로 확인됐으며 평소 같은 경로를 선택하는 사람들은 별다른 감정을 느끼지 못하거나 ‘지루하다’, ‘우울하다’ 등의 감정을 느끼는 것으로 보고됐습니다. 실제로 새로운 길을 찾아나서는 사람들은 fMRI 측정에서도 장기기억과 공간개념, 감정적 행동을 조절하는 해마와 행복감을 느끼는 뇌부위들이 활성화되는 것이 관찰됐다고 합니다. 캐서린 하틀리 뉴욕대 교수는 “긍정적이고 행복한 감정은 일상생활에서 쉽게 경험하지 못한 다양하고 새로운 일에 도전함으로써 만들어질 수 있음을 보여 준 연구”라고 설명했습니다. 그동안 새롭고 다양한 도전의 대명사는 낯선 세계로의 여행이었습니다. 코로나19가 전 세계를 휩쓸고 있는 요즘은 해외여행은커녕 국내여행도 조심스러운 것이 사실입니다. 이런 상황은 예방백신이나 치료제가 나와 인류가 코로나19를 완전히 정복하기 전까지는 계속될 것입니다. 행복이라고 하면 먼 나라로 여행을 하거나 복권 당첨처럼 거창한 일들을 떠올리기 쉽습니다. 그렇지만 이번 연구는 일상을 뒤흔들 정도의 큰 변화가 아닌 타인이 보기에 ‘애걔’라고 할 정도의 작은 변화만으로도 충분히 긍정적이고 행복한 감정상태를 만들 수 있음을 과학적으로 증명하고 있습니다. 평소 다른 사람의 시선 때문에, 아니면 시간이 없다는 핑계로 못했던 아주 사소한 일을 찾아 변화를 줘 보는 것은 어떨까요. 행복도 작은 발걸음으로 시작되는 것입니다. edmondy@seoul.co.kr

미국 소설가 잭 런던의 대표작 ‘야성의 부름’에 등장하는 늑대개 벅은 “시각이나 소리, 냄새가 아니라 다른 어떤 감각으로” 먹이를 추적하는 것으로 묘사되고 있다. 흔히 냄새를 잘 맡는 사람을 보면 ‘개코 같다’라고 말할 정도로 개는 동물 중에서 냄새에 민감하고 후각이 잘 발달한 것으로 알려져 있다. 이 때문에 잭 런던의 묘사는 문학적 표현에 불과한 것으로 이해돼 왔다. 그런데 최근 개코가 냄새 뿐만 아니라 미세한 열(熱) 변화까지도 감지해낼 수 있다는 연구결과가 발표되면서 잭 런던의 묘사를 과학적으로 뒷받침하게 됐다. 스웨덴 룬드대 생물학과, 헝가리 MAT-ELTE 동물행동비교연구그룹, 에오트보스 로란드대 동물행동학과, 독일 브레멘대 생태·진화생물학과 공동연구팀은 개코가 사람 코보다 1억 배 정도 예민할 뿐만 아니라 미세한 체열까지도 감지할 수 있는 기능이 있다고 1일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 지난달 29일자에 실렸다. 복사열을 감지할 수 있는 동물은 침염수비단벌레(Black fire beetle)의 비단벌레류와 방울뱀 같은 일부 뱀, 포유류 중에서는 흡혈박쥐에 불과한데 이들의 열감지능력은 대부분 먹이 사냥에 활용된다. 많은 포유류는 콧부리라고 불리는 코끝 피부는 맨질맨질하고 부드러운데 개의 콧부리에는 많은 신경이 분포돼 있으면서 축축하고 주변온도보다 항상 차갑게 유지되고 있다. 연구팀은 이 같은 개 콧부리 특징이 냄새 뿐만 아니라 열까지 감지할 수 있게 해줄 것이라는 가설을 세우고 연구를 시작했다.연구팀은 케빈, 델피, 찰리라는 이름을 가진 세 마리의 반려견에게 특정 온도의 물체를 느끼도록 한 뒤 1.6m 떨어져 있는 곳에 있는 두 개의 물체 중 똑같은 온도를 가진 물체를 고르도록 하는 실험을 했다. 개들이 선택해야 하는 물체는 표면을 만져야 차이를 감지할 수 있을 뿐이고 모양이나 냄새로는 구분할 수 없도록 준비했다. 그 결과 세 마리 모두 미세한 온도차를 인식하고 정확하게 똑같은 온도를 가진 물체를 선택하는 것을 확인했다. 또 연구팀은 1.5~10살의 골든 리트리버 5마리, 보더콜리 4마리, 오스트레일리안 셰퍼드 1마리, 차이니스 크레스티드 1마리, 잡종견 2마리를 대상으로 기능성 자기공명영상(fMRI) 기술로 온도에 따라 변하는 뇌의 활동부위를 관찰했다. 그 결과 온도 변화에 따라 좌측 체성감각피질이 변화한다는 사실을 확인했다. 이는 흡혈박쥐가 온도변화를 감지할 때 활성화되는 뇌 부위와 같다고 연구팀은 설명했다. 안나 발린트 룬드대 박사(동물행동학)는 “개의 열감지 능력은 조상격인 회색늑대에게서 물려받았을 것으로 보이며 시각이나 청각, 후각이 손상된 개가 여전히 손쉽게 사냥할 수 있는 이유를 설명해주고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 인공지능(AI) 기술이 빠르게 발전하면서 과연 AI가 흉내낼 수 없는 인간만이 갖고 있는 독특한 능력은 무엇일까. 더군다나 인공지능이 많은 직업을 대체할 것이라는 예측이 나오면서 이같은 논의는 더욱 활발해지고 있다. 많은 학자들은 타인의 감정을 이해하고 적절한 반응을 할 수 있는 ‘공감능력’이 인공지능 시대에 무엇보다 필요하다고 입을 모으고 있다. 그렇다면 이런 공감능력은 언제부터 발달하게 되는 것일까. 미국 뇌과학자와 심리학자들은 공감능력은 태어난 직후부터 부모와의 놀이를 통한 교감에서 시작된다는 흥미로운 연구결과를 내놨다. 미국 프린스턴대 신경과학연구소, 실험심리학과 공동연구팀은 말문이 트이지 않은 영유아들은 부모가 함께 놀이를 해주거나 책을 읽어줄 때 뇌파가 동기화되면서 뇌신경 네트워크를 발달시킨다고 20일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 실험심리학 분야 국제학술지 ‘심리과학’에 실렸다. 기존의 많은 연구들에서 공감능력은 다른 사람과 대화를 할 때나 영화나 음악을 들을 때 뇌파가 동기화되는 상태라고 이야기하고 있다. 연구팀은 그같은 뇌신경 동기화 현상이 언제 어떻게 발달하는지를 알기 위해 실험을 했다. 연구팀은 생후 9~15개월된 영유아 18명과 부모들을 아이와 장난감을 가지고 놀고, 노래를 부르고, 책을 읽어주도록 하면서 실시간으로 뇌활동을 측정했다. 연구에는 기능성 근적외선분광기법(fNIRS)라는 기술을 활용해 예측, 언어사용, 공감능력과 관여되는 것으로 알려진 뇌부위 57곳을 측정했다. fNIRS는 무선으로 연결된 모자나 머리띠 형태의 기기를 착용하면 특정 파장의 빛을 이용해 뇌 속 혈중산소 변화를 측정함으로써 뇌의 움직임을 파악할 수 있게 해주는 기술이다. 이 기술은 기존에 뇌파측정기나 기능성 자기공명영상(fMRI)과 달리 어린아이들도 비교적 불편함을 느끼지 않고 실험에 참가할 수 있게 해준다.연구팀은 아이들과 부모를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 부모들이 아이들과 장난감을 갖고 놀거나 동요를 부르거나 책을 읽어주는 등 직접 소통을 하도록 하고 다른 그룹의 부모들은 아이들 혼자 장난감을 갖고 놀거나 책을 뒤적이게 하고 다른 사람들과 대화를 하도록 했다. 그 결과 놀이와 책읽기 등을 함께 한 부모와 아이들은 뇌파가 동기화되면서 언어와 공감능력, 예측 관련된 뇌 부위 대부분이 활성화되는 것으로 확인됐다. 반면 아이와 부모가 따로 노는 그룹의 경우는 뇌파가 동기화되지 않는 것은 물론 57곳 뇌부위 중 활성화되는 곳이 거의 없는 것으로 나타났다. 특히 공감능력과 관련된 뇌 부위에서는 활성화가 전혀 관찰되지 않았다. 연구팀은 또 하나 재미있는 사실을 발견했다. 아이들과 함께 놀고 책 읽기를 하는 부모들의 뇌에서 특히 예측과 공감 관련 뇌부위가 활성화된다는 것이 관찰됐다. 즉 아이들과 함께 놀면서 부모들은 언제 웃을지 어떤 반응을 보일지, 어떤 것을 더 좋아하는지 등을 미리 예측하기 위해 해당 부위가 활성화된다는 것이다. 연구팀은 이같은 결과에 대해 아이와의 놀이는 부모와 아이 모두에게 영향을 미치며 이를 통한 뇌신경 동기화는 아이들의 사회성과 언어학습 발달은 물론 어른들의 뇌 발달에도 상당한 도움을 준다고 설명했다. 엘리스 피아자 신경과학연구소 박사는 “이번 연구는 부모와의 상호작용이 활발한 아이들이 공감능력이나 언어능력이 높다는 사실을 뇌과학적으로 보여주고 있다”라며 “이번 연구를 바탕으로 자폐증이나 공감능력이 저하된 사람들을 치료할 수 있는 새로운 방법을 찾아낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr