미세중력에서도 물체 꽉 쥐는 우주비행사…뇌는 여전히 지구 모드

우주비행사들이 무중력에서도 물체를 지구에서처럼 세게 쥔다는 연구 결과가 나왔다. 사진은 국제우주정거장(ISS) 모습. NASA 제공

우주비행사들은 미세중력 상태에서도 물체를 지구에서만큼 무거운 것처럼 잡는 경향이 있다는 연구 결과가 나왔다. 미세중력에서의 운동 능력을 이해하는 것은 미래 우주 탐사에 도움이 될 전망이다. 

필리프 르페브르 벨기에 루뱅가톨릭대 교수팀은 국제우주정거장에서 5개월 이상 생활한 우주비행사 11명을 대상으로 실험한 결과를 국제학술지 ‘신경과학저널’에 20일 발표했다.

실험 방식은 간단하다. 우주비행사들이 미세중력 상태에서 물체를 잡고 움직일 때의 물건을 쥐는 힘과 하중력을 측정하고 속도·가속도·이동 궤적 같은 움직임의 물리적 특성도 함께 분석했다. 같은 실험을 지상과 우주 환경에서 각각 수행해 결과를 비교했다.

물체를 손으로 다룰 때 뇌는 끊임없이 계산을 한다. 손이 움직이면 물체에 가해지는 하중력이 달라지고 뇌는 물체가 손에서 빠져나가지 않도록 쥐는 힘을 실시간으로 조절한다. 두 힘이 얼마나 정밀하게 맞물려 움직이는지를 보면 뇌가 상황을 얼마나 정확하게 예측하는지 가늠할 수 있다.

실험 결과 우주비행사들은 미세중력 상태에서 움직임이 느려지고 물체를 필요 이상으로 꽉 쥐는 경향을 보였다. 연구팀에 따르면 뇌가 물체가 지구에서만큼 무거울 것이라 예측하고 그에 맞춰 힘을 조절했기 때문이다.

연구팀은 이를 ‘반베이지안 현상’으로 해석했다. 새로운 환경에 노출될수록 뇌가 예측을 그에 맞게 수정하는 것이 일반적이지만 우주비행사들의 뇌는 오히려 반대 방향으로 반응했다는 것이다.

물체가 빠르게 움직일수록 이 경향은 더욱 두드러졌다. 수십 년간 중력 속에서 형성된 뇌의 운동 기억이 5~6개월의 우주 생활로도 지워지지 않은 셈이다.

지구 귀환 후 적응 속도는 놀라울 만큼 빨랐다. 귀환 하루 만에 물건을 쥐는 힘과 움직임의 속도 등이 모두 지구 중력에 맞게 회복됐다.

르페브르 교수는 "수십 년간 중력에 적응해 온 덕분에 우주에서는 완전히 바뀌지 않고 지구로 돌아오면 빠르게 되돌아온다"고 말했다.

연구팀은 이번 연구가 미래 우주 탐사에도 중요하다고 강조했다. 달이나 화성에는 중력이 일부 존재한다. 뇌가 이를 감지하고 무의식적으로 지구에 있을 때처럼 힘을 조절하면 문제가 생길 수 있다. 르페브르 교수는 "우주비행사가 중력을 느끼면 지구에 있을 때와 똑같이 반응할 수 있는데 화성에서는 그것이 적절하지 않다"고 말했다. 

<참고자료>
doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2036-25.2026

[조가현 기자 gahyun@donga.com]