소리로 주변 공간을 파악하는 인간의 능력
인간은 훈련을 통해 놀라울 정도로 뛰어난 패턴 인식 능력을 가질 수 있습니다. 이런 능력은 얼룩덜룩한 풀숲에서 포식자를 피해야 했던 우리의 조상 때문에 생겨난 능력일 것입니다. 하지만 오늘날 이 능력은 다양한 측면에서 발휘됩니다. 예를 들어, 앞을 보지 못하게 된 이나, 혹은 날 때부터 앞을 보지 못하는 사람들은 소리를 이용해 주변 환경을 파악하는 기술을 배울 수 있습니다. 많은 과학자는 인간이 어떻게 소리를 이용해 공간을 파악하는지 연구하고 있습니다. 최근 독일 뮌헨 루드비히-막스밀리안 대학의 연구진은 시각장애인 한 명과 11명의 일반인에게 소리를 이용해 방의 크기를 추측하게 하는 훈련을 시킨 후, 그들의 뇌를 MRI로 찍었습니다.
이 실험에서 연구진은 가상의 교회를 만들었습니다. 참가자가 MRI 기계 안에서 허밍을 하거나 혀로 소리를 냈을 때, 컴퓨터를 이용해 이 소리를 실제 교회에서 나는 반향음으로 바꾼 뒤, 참가자의 헤드폰을 통해 소리를 들려주는 방법을 사용했습니다. 먼저 연구진은 참가자들을 무반향실로 데리고 간 후, 헤드폰을 씌워 다양한 방의 크기에 따른 반향음을 학습시켰습니다. 그들은 반향음을 듣기 위해 어떤 소리건 낼 수 있도록 허용되었습니다. 이후, 이들은 컴퓨터로 방의 크기를 바꿔가며 그들이 두 방의 차이를 알 수 없게 되는 한계를 측정했습니다.
그 결과는 매우 놀라웠습니다. “일반인들은 이런 기술을 배울 기회가 없었기 때문에 매우 나쁜 결과를 보일 것으로 생각했습니다.” 이 연구의 주저자이자 뇌과학자인 버지니아 플래내긴의 말입니다. 그러나 일반인들도 방의 크기를 구별하는 데 별 어려움을 느끼지 않았습니다. 가장 뛰어난 이는, 방의 크기가 겨우 4% 차이일 때도 소리의 차이를 구별했습니다. 많은 이들이 6~8%의 차이를 구별했으며, 가장 뒤떨어진 사람도 16%의 차이부터는 구별했습니다. 사실 이 수치는 우리가 눈으로 방의 크기를 구별할 때 나타나는 것과 비슷한 정확도라고 플래내긴은 말합니다.
뇌 스캔 결과는 더 흥미로웠습니다. 반향음을 들을 때 실험 참가자의 운동 피질이 활성화된 것입니다. 연구자들은 참가자들이 혀를 이용해 소리를 내며, 이 때문에 운동 피질이 활성화되는 효과를 배제하기 위해, 혀를 사용하지만, 반향음이 없을 때의 뇌 스캔 결과를 앞의 결과에서 제거했지만, 운동 피질의 활성화는 여전히 관찰되었습니다. 특히, 가상의 방이 더 클수록 이 영역은 더 활발해졌습니다. “마치 운동 피질이 반향음을 분석하는 데 기여하는 듯했습니다.” 하지만 시각 장애인의 경우, 반향음은 시각 피질을 활성화시켰습니다.
다음 연구는 일반인이 소리를 이용해 가상의 복도를 돌아다닐 수 있는지 보는 것입니다. 플래내긴은 어느 정도로 환경이 복잡해져야 일반인과 시각장애인의 이 능력에 차이가 나는지, 그리고 어떤 요소에 의해 뇌의 변화가 발생하는지를 연구하려 합니다. 인간의 뇌는 환경이 바뀌면서 새로운 기술을 배워야 할 때 놀라운 적응력을 보여줍니다. 플래내긴은 이 기술을 일상에서 사용하는 시각 장애인 다니엘 키쉬가 TED 강연에서 한 말을 들려주었습니다. “보통 사람들이 이렇게 하지 못하는 이유는 그저 그럴 필요가 없기 때문입니다.”
(아틀란틱)