아기 뇌, 태어날 때부터 박자를 탈 수 있다: 새로운 연구 결과 발표

미국 - 이크바리 뉴스 통신사

아기 뇌, 태어날 때부터 박자를 탈 수 있다: 새로운 연구 결과 발표

한 세기 이상 동안, 윌리엄 제임스(William James)가 유명하게 묘사한 '활기차고 웅웅거리는 혼돈'(blooming, buzzing confusion)으로서의 유아기에 대한 지배적인 심리학적 이해는 신생아에게 있어 차별화되지 않은 감각 입력의 세계를 시사했습니다. 그러나 최근의 과학적 노력은 이러한 개념을 해체하고 있으며, 아기가 놀랍도록 정교한 신경 장치를 갖추고 태어난다는 증거를 제시하고 있습니다. 새로운 연구는 아기가 시각 세계를 명확한 범주로 분류할 뿐만 아니라, 음악의 기본 리듬을 구별할 수도 있다는 것을 보여주는데, 이는 발달의 놀랍도록 초기 단계에서 나타나는 능력입니다.

최근 Nature Neuroscience에 발표된 두 가지 핵심 연구 중 첫 번째는 아기의 시각 처리 능력에 초점을 맞추었습니다. 신경 과학자들은 드문 성과를 달성했는데, 이는 100명 이상의 두 달 된 아기를 대상으로 기능적 자기 공명 영상(fMRI) 촬영을 수행한 것입니다. 목표는 아기의 뇌가 시각적 객체를 어떻게 분류하는지 관찰하는 것이었습니다. fMRI 기술은 거의 절대적인 고정을 요구하므로, 아기를 스캔하는 것은 극도로 어려운 작업입니다. 아기들이 스캐너 안에 누워 있는 동안, 연구자들은 동물, 음식, 가정용품 및 기타 친숙한 물체를 묘사하는 이미지의 빠른 연속을 제시했습니다. 더블린 트리니티 칼리지에서 이 연구를 이끈 스탠퍼드 대학교의 발달 신경 과학자 클리오나 오'도허티(Cliona O’Doherty)는 아기들의 경험을 '아기들을 위한 IMAX'로 비유했습니다.

fMRI의 기술적 어려움은 지침을 따르고 조용히 있을 수 있는 성인에게도 상당합니다. 연구에 참여하지 않은 UCLA의 발달 심리학자 스콧 존슨(Scott Johnson)은 "연구 참가자가 조용히 있으라는 지시를 따를 수 있을 때 '이상적인' 조건에서도 MRI는 어렵습니다"라고 말했습니다. "아기들은 지시를 따를 수 없으므로, 이 연구자들은 성인과 같은 인내심을 가져야 합니다." 이러한 어려움에도 불구하고, 영상 데이터는 주목할 만한 통찰력을 제공했습니다. 스캔 결과, 우리가 보는 것을 인식하는 데 책임이 있는 특정 뇌 영역인 복측 시각 피질(ventral visual cortex)이 성인에서 관찰된 것과 유사한 반응 패턴을 보였다는 것이 밝혀졌습니다. 오'도허티와 그녀의 동료들은 Nature Neuroscience에서 성인과 두 달 된 아기 모두에서 복측 시각 피질이 서로 다른 객체 범주에 대해 뚜렷한 활동을 보인다고 보고했습니다. 이 발견은 뇌가 발달 과정에서 점진적으로 범주를 구별하는 법을 배운다는 오랜 믿음에 직접적으로 도전하며, 더 타고난 조직 구조를 시사합니다.

이 연구에 관여하지 않은 스탠퍼드 대학교의 인지 심리학자 마이클 프랭크(Michael Frank)는 이러한 발견이 "시각적 범주 표현의 느리고 하향식 발전에 반대한다"고 언급했습니다. 그는 또한 이 연구가 도발적인 질문을 제기한다고 강조했습니다. 즉, 이 조직 능력은 생후 첫 8주 동안의 빠른 학습의 결과인가, 아니면 아기 뇌의 타고난 특징인가?

이러한 시각적 통찰력을 보완하기 위해, PLOS Biology에 발표된 두 번째 연구는 청각 처리에 관련된 신생아의 더욱 초기 인지적 성과를 보여줍니다. 연구원들은 출생 후 48시간 이내에 잠자는 신생아의 뇌가 이미 음악의 리듬 패턴을 따라가고 예측할 수 있다는 것을 발견했습니다. 헝가리에서 수행된 실험에서 과학자들은 거의 50명의 신생아에게 요한 제바스티안 바흐(Johann Sebastian Bach)의 피아노 곡을 연주하면서 뇌 활동을 뇌전도(EEG)를 사용하여 모니터링했습니다. 연구팀은 바흐의 원곡 녹음과 리듬 또는 멜로디가 의도적으로 뒤섞인 수정된 버전을 모두 제시했습니다.

연구원들은 계산 모델을 사용하여 '놀라움' 패턴에 대한 신경 기록을 분석했는데, 이는 아기가 음악 구조를 배웠고 기대가 위반되었음을 나타냅니다. 결과는 놀라웠습니다. 수정된 리듬은 확실하게 신경적 놀라움 반응을 유발한 반면, 뒤섞인 멜로디는 아기 뇌에 의해 거의 인지되지 않았습니다. 본질적으로, 신생아의 뇌는 박자를 따라갈 수 있지만, 아직 멜로디를 따라갈 수는 없습니다. 이 처리 비대칭성은 직관적인 의미를 갖습니다. 연구를 이끌었던 피사 대학교(University of Pisa)의 신경 과학자 로베르타 비안코(Roberta Bianco)는 로마 이탈리아 기술 연구소에서 일하던 당시 "자궁 안에서, 리듬적 특징은 이미 아기의 청각 환경에서 매우 두드러집니다"라고 설명했습니다. "어머니의 [심장 박동], 어머니의 걸음걸이, 그리고 모든 종류의 리듬 정보가 양수를 통해 전달됩니다." 반대로, 양수는 특정 음의 높이를 약화시키는 경향이 있어, 태아가 임신 중에 멜로디 패턴에 덜 노출된다는 것을 의미하며, 이는 잠재적으로 뇌의 리듬 처리 경향성을 설명합니다.

그러나 전문가들은 이러한 발견을 너무 광범위하게 해석하는 것에 대해 신중할 것을 촉구합니다. 이 연구에 참여하지 않은 라스베이거스 네바다 대학교(University of Nevada, Las Vegas)의 심리학자 에린 해넌(Erin Hannon)은 "음악의 주기성을 신경적으로 추적하는 능력은 풍부한 음악적 박자 또는 박자 인식과 반드시 동일하지는 않다"고 강조했습니다. 그녀는 "많은 연구에서 아이들이 춤을 추거나 음악에 맞춰 움직이는 것, 또는 드럼이나 메트로놈을 음악에 정확하게 맞추는 데 능숙해지기까지 오랜 시간이 걸린다는 것을 시사한다"고 지적했습니다. 이는 리듬 감지를 위한 기본적인 신경 메커니즘이 출생 시 존재하지만, 더 복잡한 음악적 인지의 발달은 시간이 오래 걸리는 과정임을 시사합니다.

두 연구 모두 신경 활동에 초점을 맞추기 위해 고급 뇌 영상 기술을 사용했지만, 관찰 가능한 초기 인지 또는 행동에 대한 직접적인 영향은 추가 조사의 영역으로 남아 있습니다. 신생아 신경 과학 분야는 아직 초기 단계이며, 인간 지능과 인식의 가장 초기 기초에 대한 우리의 이해를 심화시킬 풍부한 미래 발견을 약속합니다.

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