"감각 운동계 키우는 중이예요" 뱃속 발차기 비밀 풀렸다

도쿄대 모션캡처 기술 활용 연구결과
근육 상호작용·순차적 움직임 도와

산모의 뱃속에서 아기들이 왜 발차기를 하는지에 대한 미스터리가 풀렸다. 이 같은 행동으로 근육이 상호작용하며 감각 운동계가 발달하는 것으로 파악됐다.

26일(현지시간) 'Study Finds' 등에 따르면 일본 도쿄대학의 한 연구팀은 신생아와 영아가 팔다리를 무작위로 흔드는 행동을 분석한 결과를 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표했다. 아이들은 임신 중부터 영아 시기까지 외부 자극 없이 발차기하고 꿈틀거리며 한시도 가만히 있지 않은 것처럼 보인다. 대부분의 임산부는 16주에서 24주 사이에 태동을 느끼기 시작한다. 과학자들은 오랜 시간 이 행동의 원인을 규명하기 위해 노력했는데, 드디어 실마리가 제공된 것이다.

이번 연구에서 연구팀은 동작을 포착할 수 있는 모션 캡처 기술을 이용해 태어난 지 열흘이 안 된 신생아 12명과 생후 3개월이 된 영아 10명의 관절 움직임을 기록했다. 연구팀은 신생아와 영아 몸에 맞게 만든 근골격계 컴퓨터 모델을 활용해 이들의 근육 활동과 감각 입력 신호를 측정하고, 컴퓨터 알고리즘을 이용해 근육 활동과 감각 입력신호 간 상호작용의 시공간적 특성을 분석했다. 그동안 감각 운동 발달에 관한 연구는 관절이나 신체 일부를 움직이게 하는 근육 활동 등과 같은 운동학적 속성에만 초점을 맞춰왔는데, 이번 연구에서는 몸 전체의 감각과 근육 간의 소통을 주목한 것이다.

연구 결과, 신생아와 영아가 팔다리를 이리저리 흔들며 '배회(wandered)' 행동을 할 때 다양한 감각 운동 간 상호작용의 패턴이 나타나는 것으로 확인됐다. 연구팀은 아기들의 무작위적인 탐사 행동에 기초하여 근육 상호작용 패턴을 발달시키고, 이것이 나중에 순차적인 움직임을 할 수 있도록 돕는 것으로 분석했다. 연구를 맡은 정보과학기술대학원의 호시노리 가나자와 박사는 "근골격계 모델과 신경과학적 방법을 결합해 뚜렷한 과제나 목적이 없어 보이는 자발적 움직임이 감각 운동의 조화로운 발달에 기여한다는 사실을 발견했다"고 밝혔다.

신생아에게 모션캡처를 부착한 장면 ＜사진=2022 Kanazawa et al. 제공＞

연구팀은 이 같은 행동을 '감각 운동 배회'라고 명명했다. 이에 대한 이해를 넓히면 인간 움직임의 출발점에 대한 통찰력을 얻을 수 있고, 다수의 신경퇴행성 질환에 대한 치료법을 만드는데 기여할 것으로 보인다. 경련과 다발성 경화증, 척수 손상, 운동 뉴런증, 뇌성마비에 이르기까지 다양하다. 가나자와 박사는 "감각 운동계 발달은 보통 감각 운동의 상호작용이 반복될 때 이뤄지기 때문에, 똑같은 행동을 많이 할수록 이를 학습하고 기억하게 되는 것으로 여겨졌다"며 "하지만 이번에는 아기들이 똑같은 행동을 반복할 뿐 아니라 '다양한 행동'을 반복하는 결과가 나왔다"고 설명했다. 그는 "아기들이 탐구적 행동 또는 호기심을 바탕으로 감각 운동계를 발달시킨다는 것"이라고 덧붙였다.

이번 연구 결과에서는 또 '감각 운동 배회'를 통해 전체적인 몸의 조율된 움직임이 증가하는 것으로 나타났다. 아울러 영아 그룹이 신생아 그룹의 무작위 움직임과 비교해 공통된 양상이나 순차적 움직임을 더 많이 보이는 것으로 파악됐다. 연구팀은 앞으로 '감각 운동 배회'가 걷는 것과 손 뻗기 등 이후의 발달 단계는 물론, 더 복잡한 행동과 인지 기능에 미치는 영향을 분석할 예정이다.

김성욱 기자 abc123@asiae.co.kr