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[바이오토픽] 맹인의 반향정위(echolocation) 연구 - 뇌의 역대급 적응능력 밝혀져
의학약학 양병찬 (2019-10-07 09:38)

맹인의 반향정위(echolocation) 연구 - 뇌의 역대급 적응능력 밝혀져
@Discover Magazine

뇌(腦)는 사용되지 않는 부동산을 전용(轉用)하는 능력을 갖고 있다. 즉, 한 가지 감각(예: 시각)이 상실될 경우, 그 감각을 담당하던 영역은 새로운 유형의 입력(예: 청각이나 촉각)을 처리하도록 적응할 수 있다는 말이다.

이제 반향정위—입이나 장치를 이용하여 째깍 소리를 냄으로써, 반사되는 소리를 이용하여 물체의 위치를 판단함—를 사용하는 맹인을 대상으로 한 새로운 연구에서, 역대급—지금껏 언급된 적이 없는 수준—의 신경전용(neural repurposing) 사례가 발견되었다. 연구진에 따르면, 통상적으로 시각처리의 초기단계에 할애되던 뇌영역이, 눈에서 입력된 신호를 해석할 때 사용하던 구성원리(organizing principle)와 동일한 원리를 이용하여 반향(反響)을 해석하는 것으로 나타났다고 한다.

눈이 보이는 사람들의 경우, 망막에서 입력된 메시지는 후두엽에 존재하는 1차시각피질(primary visual cortex)로 보내진다. 과학자들은 이 영역의 배치도(layout)가 우리 주변에 있는 물리적 공간의 배치와 상응한다는 사실을 알고 있다. 즉, 우리의 환경에서 서로 이웃하는 지점들은 망막의 이웃지점에 투사되어, 1차시각피질의 이웃지점을 활성화한다.

이번 연구에서, 연구진은 반향정위를 사용하는 맹인들이 1차시각피질에 존재하는 공간지도(spatial mapping)를 이용하여 반향을 처리하는지 여부를 알고 싶었다. 연구진은 기능적자기공명영상장치(fMRI) 속에 누워있는 맹인과 '눈이 보이는 사람'들에게, 방(房)의 상이한 위치에 놓여있는 물체에 반사되어 나오는 째깍 소리를 들려줬다. 그랬더니, 반향정위를 능숙하게 사용하는 맹인들은—'눈이 보이는 사람'이나 '반향정위를 사용하지 않는 맹인'들과 달리—1차시각피질이 활성화되었으며, 그 패턴은 시각자극을 바라보는 '눈이 보이는 사람'들의 1차시각피질이 활성화되는 패턴과 유사했다.

그리고 참가자의 뇌활성이 공간지도와 보조를 같이할수록, 반향을 이용한 물체의 위치 판단 능력이 향상되는 것으로 나타났다. 이번 연구결과는 10월 1일 《Proceedings of the Royal Society B》에 발표되었으며(참고 1), 시각피질이 자신의 공간매핑 능력을 상이한 감각에 적용할 수 있음을 시사한다.

"이로써, 지금껏 알려지지 않은 수준의 신경가소성이 드러났다. 눈을 통해 공간정보가 입력되지 않더라도, 뇌는 훈련을 통해 공간정보를 능숙하게 사용할 수 있는 것으로 보인다"라고 저자들은 말했다.

※ 참고문헌
1. http://rspb.royalsocietypublishing.org/lookup/doi/10.1098/rspb.2019.1910

※ 출처: Science http://www.sciencemag.org/news/2019/10/echolocation-blind-people-reveals-brain-s-adaptive-powers



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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로...
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