[사이언스 데일리] 과학자들이 뇌에서 언어의 진화적 뿌리에 대한 실마리를 찾았다.

(2015년 11월 17일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 뉴캐슬 대학

원숭이. 인간과 원숭이의 뇌를 스캔하여 연구팀은 사람과 원숭이 모두의 뇌 앞쪽에 연속적인 소리가 정해진 순서로, 혹은 예상치 못하게 정해진 순서를 따르지 않고 났을 때 이를 인식하는 영역이 있다는 것을 확인했다. (stock image) Credit: © giadophoto / Fotolia

영국 뉴캐슬 대학의 연구팀이 뇌에서 언어의 진화적 뿌리에 대한 실마리를 찾았다.

‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 에 출판된 논문에서 벤 윌슨 박사와 크리스 페트코브 교수가 이끈 연구팀은 사람과 원숭이의 뇌 활동을 탐구하기 위해 이미징 기법을 이용한 것이 어떻게 언어의 바탕이 되며 연속적인 소리에서 질서도를 평가할 수 있게 해주는 뇌 인지기능의 진화적 기원을 확인하게 해주었는지를 설명하고 있다.

이 새로운 지식은 우리가 어떻게 언어를 배우는지, 그리고 치매나 뇌졸중으로 인한 실어증에서 볼 수 있는 것처럼 어떻게 언어를 잃게 되는지를 이해하는 데 도움을 줄 것으로 보인다.

연구팀은 사람과 마카크원숭이의 뇌를 스캔하여 사람과 원숭이 모두 뇌의 앞쪽에 연속적인 소리가 정해진 순서로, 혹은 예상치 못하게 정해진 순서를 따르지 않고 났을 때 이를 인식하는 영역이 있다는 것을 확인했다.

페트코브 교수의 말이다. “어린 아이들은 언어를 말할 수 있게 되기 이전이라 할지라도 성장을 하는 과정에서 언어의 규칙을 배우게 됩니다. 따라서 처음에는 유아들을 연구하기 위해 만들어진 ‘인공’ 언어를 사용했는데, 우리 연구실에서 원숭이도 이 언어를 배울 수 있다는 것을 보였습니다. 그리고는 사람과 원숭이의 뇌가 이 인공 언어의 연속적인 소리들을 어떻게 평가하는지를 알아보았습니다.”

연구팀은 먼저 사람과 원숭이가 인공 언어로부터 추출한 예를 듣게 하여 연속적인 소리에서 어떤 것이 올바른 순서인지를 들을 수 있게 해주었다. 그리고 나서 연구팀은 올바른 순서를 가지고 있는 연속적인 소리, 혹은 인공 언어에서 만들어질 수 없는 순서를 가지고 있는 연속적인 소리를 듣게 하면서 두 종 모두의 뇌 활동을 스캔했다.

기능성자기공명영상 (fMRI) 를 통해 두 종이 예상하도록 학습된 순서로 소리가 들렸을 때 두 그룹 모두에서 뇌의 상응하는 부위 — 배쪽이마겉질 (ventral frontal cortex) 과 덮개겉질 (opercular cortex) — 가 반응한다는 것이 밝혀졌다.

이 결과는 사람 언어에서 문장에 담긴 단어의 순서를 처리하는 데 사용되는 영역 중 하나인 이마엽 부위의 기능을 사람과 영장류가 공유하고 있다는 의미이며 그 진화적 기원을 밝혀주고 있다. 뇌의 이 부위는 귀에 들리는 소리의 순서, 혹은 조직화된 정도를 지켜보고 있는 것으로 생각되는데 이것은 사람이 가진 더 복잡한 언어 능력의 기초를 제공하는 중요한 인지적 기능이다.

이 결과는 사람이 언어를 이해하는 능력을 포함하여 뇌의 이 부위의 기능들 중 일부를 다른 동물들과 공유하고 있다는 최초의 증거를 제공해 준다.

페트코브 교수가 덧붙였다. “이 결과는 우리가 어떻게 언어를 학습하는가, 그리고 예를 들어 뇌를 다치거나 뇌졸중, 혹은 치매 등으로 인해 언어를 잃어버렸을 때 무엇이 잘못되는가 하는 등의 질문에 답할 수 있도록 도와줄 것입니다.”

이번 발견에 기초하여 뉴캐슬 대학 연구팀은 캠브리지와 레딩 대학의 신경학 연구자들과의 협력을 통해 이 뇌 부위의 기능과 뇌졸중으로 인한 실어증 환자의 언어 장애에서 이 부위가 어떤 역할을 하는지 연구하기 위한 프로젝트를 시작했으며, 이를 통해 언어 장애의 진단 및 예후를 더 잘 할 수 있게 되리라고 기대하고 있다.

페트코브 교수의 설명이다. “원숭이와 사람 뇌의 이런 유사성을 확인하는 것은 언어를 가능하게 해주는 뇌의 부위를 이해하는 데 열쇠가 될 뿐 아니라 이 부위가 우리에게만 있는 것이 아니기 때문에 최신 신경과학 기술을 이용하여 모델 동물에서 이를 연구할 수 있게 되었다는 점에서 중요합니다.”

참고문헌

Benjamin Wilson, Yukiko Kikuchi, Li Sun, David Hunter, Frederic Dick, Kenny Smith, Alexander Thiele, Timothy D. Griffiths, William D. Marslen-Wilson, Christopher I. Petkov. Auditory sequence processing reveals evolutionarily conserved regions of frontal cortex in macaques and humans. Nature Communications, 2015; 6: 8901 DOI: 10.1038/ncomms9901
http://dx.doi.org/10.1038/ncomms9901

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