"이어폰끼고 달릴 때 음악이 잘 안들리는 이유 있었다"

IBS, 뇌가 행동 상태 따라 감각정보 다르게 통합하는 기전 규명

(지디넷코리아=박희범 기자)이어폰을 끼고 달리기를 할 때 우리는 음악 소리를 제대로 인지하지 못할 때가 많다.

이같은 이유를 기초과학연구원(IBS) 시냅스 뇌질환 연구단 연구팀이 과학적으로 규명했다.

IBS는 이승희 시냅스 뇌질환 연구단 부연구단장(KAIST 생명과학과 부교수) 연구팀이 동물실험을 통해 뇌가 행동 상태에 따라 감각 정보를 다르게 통합하는 기전을 규명했다고 26일 밝혔다.

IBS 연구진. 왼쪽부터 시냅스 뇌질환 연구단 이승희 부연구단장(교신저자), 최일송 박사후연구원(제1저자).(사진=IBS)

연구팀에 따르면 쥐가 달릴 때는 시각 정보를 우선 처리하고, 가만히 있을 때는 청각 정보를 우선 처리한다는 것이다.

논문 제1저자인 최일송 박사후연구원은 "실험을 통해 감각 정보를 효과적으로 통합하는 과정이 행동 상태에 따라 변화한다는 것을 확인했다"고 말했다.

연구팀은 시각·청각 정보가 통합되는 뇌 영역을 찾기 위해 실험 쥐 특정 뇌 부위를 인위적으로 비활성화하는 약물주입실험과 이를 조절하는 광유전학 실험을 진행했다.

이 결과, 후두정피질(PPC)이 시각 정보 처리에 중요한 역할을 하며, 이 영역이 비활성화되면 청각 정보를 우선 처리한다는 것을 발견했다.

연구팀은 뉴런의 활성 정도를 측정하는 칼슘 이미징 실험을 통해 후두정피질 뉴런들이 어떻게 반응하는지 분석했다.

가만히 있는 경우, 후두정피질의 시각 뉴런은 청각 신호에 의해 억제돼 쥐가 청각 정보를 우선 처리했다. 반면, 쥐가 달리면 청각 신호가 후두정피질로 전달되지 않아 시각 정보가 우선 처리됐다.

그러나 청각 피질 자체는 달리는 동안에도 안정적으로 작동해 청각 정보 처리가 유지됨도 확인했다.

행동 상태에 따른 시청각 정보 처리의 유연성을 나타내는 실험결과. 그림 가는 시청각 정보 기반 의사결정 테스트를 시행한 결과, 그림 나는 자극에 반응하는 방식을 분석했다.(그림=IBS)

최일송 박사후연구원은 "개별 감각 처리 능력은 달라지지 않았다"며 "시각 정보와 청각 정보가 뇌에서 통합되는 과정이 행동 상태에 따라 조절됨을 시사한다"고 말했다.

연구를 이끈 이승희 부연구단장은 “이번 연구는 감각 정보가 뇌에서 처리될 때 개별 감각 자체는 안정적으로 유지되지만, 이를 통합하는 방식은 행동 상태에 따라 유연하게 조절됨을 밝힌 중요한 발견”이라고 말했다.

이 부연구단장은 "이 연구가 앞으로 감각처리장애 치료를 목표로 하는 특정 뇌 신경회로의 작동 방식을 제시하는 데 기초적인 토대가 될 것"으로 기대했다.

연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈의 3월 7일자 온라인으로 게재됐다.

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)