뇌의 청각시스템은 움직이는 소리의 속도와 위치를 추적합니다.

 

연구원들은 소리의 위치와 움직임을 추적하는 데 사용되는 두 개의 신경회로를 식별한다.

어떤 물체가 여러분의 시야를 가로질러 움직일 때, 여러분의 눈과 뇌는 그 물체의 움직임을 부드럽게 추적할 수 있다. 하지만 움직이는 소리는 어떨까? 지금까지, 우리는 그 시나리오에 직면했을 때 뇌와 귀가 어떻게, 혹은 심지어 같이 작용하는지 알지 못했다.

 

네덜란드 니메겐에 있는 랏부드 대학의 신경과학자인 존 반 오프스탈은 "연구자들은 움직이는 음원을 추적할 수 있는 인간의 능력을 무시했다"고 말했다.

 

과학자들은 우리가 움직이지 않는 소리의 위치를 결정하는 데 매우 능숙한 경향이 있다는 것을 알고 있었지만, 이전의 몇몇 연구들은 우리의 뇌가 실제로 움직이는 소리를 추적하지 않았다는 것을 시사했다. 그 대신 우리가 시각적 단서에 더 의존한다고 생각되거나, 혹은 일련의 정적 청각적 '스냅샷'을 찍어 음원이 어떻게 움직이는지 추론하는 데 사용했다고 생각되었다.

 

그러나 최근 eNeuro에 발표된 Van Opstal과 그의 동료들의 새로운 연구는 우리의 청각 시스템이 눈에 보이는 물체를 가지고 하는 것처럼 소리의 위치와 속도를 모두 원활하게 추적할 수 있다는 것을 보여준다.

 

반 오프스탈은 피실험자들에게 머리 움직임을 녹음할 수 있는 특수 헤드기어를 착용한 채 어둡고 방음된 방에 앉게 하고, 이를 따라가기 위해 고개를 돌려 무작위로 앞뒤로 움직이고 있는 소리의 경로를 추적해 달라고 부탁했다. 그는 피실험자들이 그 움직임을 정확하고 부드럽게 추적할 수 있다는 것을 발견했다. 만약 그들이 소리 위치의 정적 스냅 사진을 샘플링하고 있었다면 불가능했을 것이다. 그리고 실험하는 동안 그들은 그것을 더 잘하게 되었다.

 

"이것은 이 시스템이 또한 영리하다는 것을 보여준다. 그것은 동작 패턴에 대한 정보를 추출하고 그것의 반응을 조절할 수 있다는 것을 보여준다"라고 Van Opstal은 말했다.

 

 

반 오프스탈은 "이번 연구결과는 뇌가 음향을 추적하기 위한 신경회로를 두 개 갖고 있다는 것을 보여준다"고 말했다.다두 귀 사이의 도착 시간과 소리 수준의 차이가 시간에 따라 어떻게 변화하는지 비교함으로써 속도를 추적한다. 차이점들은 소리의 위치에 대한 정보를 제공하는 반면, 이러한 차이점들의 변화는 소리의 속도와 관련이 있다. 연구자들이 아직 모르는 것은 그 과정을 지배하는 소리의 타이밍이나 강도의 변화인지 여부다.

 

이 연구는 또한 머리를 움직이는 것이 귀에 들어가는 소리를 변화시키기 때문에 소리를 정확하게 추적하는 데 중요하다는 것을 보여준다. 당신의 눈 속의 망막들이 가장 명확한 초점인 포베아(fovea)라고 불리는 곳을 가지고 있는 것과 같은 방법으로, 당신의 뇌는 당신의 머리 바로 앞에서 일종의 가상의 "오디오 포베아(auditory fovea)"를 생성하며, 당신은 그것을 추적하면서 그 부위에 움직이는 소리의 근원을 유지하려고 한다. "항상 움직이는 소리에 코를 맞추려고 할 것이다."라고 반 오프스탈이 말했다.

 

연구에 참여하지 않은 네덜란드 위트레흐트 대학의 실험 심리학자 나단 반 데르 스탑은 이것이 역동적인 청각 인식을 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 작업이 많이 필요하다고 말했다.

 

그는 "우리가 공간 청력에 대해 알고 있는 대부분의 것은 정적인 소리를 사용하는 연구들에서 비롯되는데, 이는 관련성이 있지만 아마도 우리가 일상 생활에서 접하는 소리의 역동적인 성격과는 상당히 다를 것"이라고 말했다.

 

영국 옥스포드 대학의 신경과학자인 앤드류 킹은 우리 뇌에 음향과 속도를 측정하는 신경 회로가 있다는 것은 놀라운 일이 아닐지 모르지만, 아주 다른 도전들을 고려할 때, 근본적인 신경학적 과정이 시각적 사물을 추적하는 방법을 지배하는 과정들과 어떻게 비교하는 지에 관심이 있을 것이라고 말한다.

 

반 오프스탈과 그의 팀은 청각 장애가 있거나 한쪽 귀가 들리지 않는 피험자와 보청기 또는 달팽이관 이식 수술을 사용하는 피험자를 대상으로 실험을 반복하는 것이다. 그는 청력이 어려운 사람과 의료용 청력기기를 사용하는 사람 모두 속도 추적이 어렵겠지만 앞으로 이 작업이 청력기기를 개선하고 다듬는 데 도움이 될 것으로 기대하고 있다.

 

그는 "이를 통해 뇌에서 무슨 일이 일어나고 있는지 파악하고, 환경에서 어떤 정보가 추출되는지 파악하고, 청각 장치의 알고리즘을 개선해 더 많은 정보를 제공할 수 있을 것"이라고 말했다.

 

원본 출처 : Inside Science

 

 

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