우리 대부분에게 말이나 기억을 기반으로 정신적 이미지를 만드는 것은 매우 쉽습니다.
“큐브”라고 말하면 아마도 이미 마음속에 그려지고 있는 것입니다(망상 장애가 있는 사람들은 정신적 이미지가 거의 또는 전혀 없지만).
당신은 그것을 깨닫지 못할 수도 있지만, 아마도 당신은 신체적 감각을 정신적 이미지로 변환하는 데 매우 능숙할 것입니다. 당신이 완전한 어둠 속에서 입방체 모양의 물체를 들고 있다고 상상해 보십시오. 이 촉각 정보를 정신적 이미지로 변환할 수 있는 좋은 기회가 있습니다.
수세기 동안 과학자들과 철학자들은 이것이 우리가 배우는 일인지 아니면 우리의 신경계가 그렇게 하도록 설계된 것인지에 대해 논쟁을 벌여왔습니다. 갓 태어난 병아리를 대상으로 한 우리 팀의 최근 연구는 이 질문에 답하는 데 새로운 통찰력을 제공했습니다.
이 주제는 아일랜드 철학자 William Molyneux가 동료 철학자 John Locke에게 편지를 썼던 적어도 1688년으로 거슬러 올라가며 수세기 동안 철학자와 학자들의 흥미를 끌었습니다. 편지에서 Molyneux는 촉각으로 입방체와 구를 구별하는 법을 배우는 시각 장애인이 시력을 얻은 후에 이러한 물체를 인식할 수 있을지 궁금했습니다. 이 질문은 몰리뉴에게도 개인적인 질문이었습니다. 그의 아내는 결혼 직후 시력을 잃었습니다.
사람들의 생각과 신념을 형성하는 데 있어서 경험의 역할을 강조하면서, 로크와 같은 경험주의자들은 촉각 정보와 시각 정보 사이의 대응을 배우거나 이해하려면 감각 경험이 필요하다고 믿습니다.
그러나 신경과학자들과 철학자들 모두 이 견해에 도전하기 시작했습니다. 어떤 사람들은 감각 정보가 일반적이고 추상적인 방식으로 처리되어 세부 사항이 어떤 수준에서는 관련이 없다고 주장합니다.
다른 사람들은 사람들이 한 감각(예: 청각)에서 자극을 느끼고 다른 감각(시각)에서 유사한 경험을 경험하는 감각 상관과 같은 현상을 지적합니다. 예를 들어, 소리를 듣는 경험이 색상 경험을 생성하는 “색상 청각”에서 이러한 현상이 발생합니다.
이전에 과학자들은 오직 인간만이 다른 수단을 통해 감각 특징을 연관시킬 수 있다고 믿었지만, 연구에 따르면 다른 동물도 같은 일을 하는 것으로 나타났습니다.
예를 들어, 개는 작은 그림에는 높은 소리를, 큰 그림에는 낮은 소리를 연결합니다. 우리 팀의 2023년 연구에 따르면 거북이도 같은 일을 하는 것으로 나타났습니다.
크리스 브리닐/Shutterstock
그러나 과학자들은 동물이 감각 간 정보를 일치시키는 방법을 경험을 통해 배우는지, 아니면 이러한 능력이 경험을 필요로 하지 않는 신경계의 특징인지 여부를 여전히 확신하지 못합니다.
과학자들은 촉각 감각이 신경계의 특성으로서 자동으로 시각적 표현을 불러일으킬 수 있다는 가능성에 매료되었습니다. 그러나 이러한 질문을 조사하는 것은 쉽지 않습니다. 특히 인간의 경우에는 더욱 그렇습니다.
실제로 선천적으로 실명한 일부 환자의 경우 백내장을 제거하면 시력이 회복될 수 있습니다. 그러나 시력을 완전히 회복하려면 며칠이 걸립니다. 2011년 연구에서, 수술 후 48시간 이내에 테스트를 받은 환자들은 원래 촉각 방식으로 제시된 모양의 시각적 식별 과제를 해결할 수 없었지만 단 5일 이내에 과제를 마스터했습니다.
일부 연구자들은 이 질문에 답하기 위해 유아를 대상으로 연구를 수행했습니다. 1979년 워싱턴 대학 연구진이 실시한 연구에서 신생아들은 다양한 모양의 막대사탕을 보여주었습니다.
2004년의 또 다른 연구에서는 신생아에게 원통이나 톱과 같은 다양한 모양의 물체를 주어 만질 수 있도록 했습니다. 아이들은 자신이 만졌던 것과 혼합된 새로운 물체와 모양을 보여주었을 때 새로운 물체를 더 오랫동안 보는 경향이 있었습니다. 이는 그들이 새로운 형태에 놀랐다는 것을 의미한다.
그러나 여러 팀이 연구를 재현하려고 시도했을 때 결과가 엇갈렸습니다. 또한 아이들이 학교에 가기 전에 감각이 박탈된 상태에서 키우는 것은 매우 비윤리적이기 때문에 아이들이 어떤 사전 감각 경험을 얻었는지 확실하게 말할 수 없습니다.
또한 인간의 시력은 시간이 지남에 따라 발달합니다.
우리가 찾은 것
우리 팀은 국내 병아리를 사용하는 대체 접근 방식을 선택했습니다. 이 새들은 부화 시 잘 발달된 운동 및 감각 시스템을 가지고 있습니다. 우리의 실험에서 우리는 완전한 어둠 속에서 병아리를 부화시켰고 병아리가 촉각 자극에 노출되는 동안 이러한 환경을 유지했습니다.
각 병아리는 곱슬곱슬한 큐브나 매끄러운 큐브가 들어 있는 개별 챔버에 배치되었습니다. 24시간 동안 병아리들은 각각 거친 환경과 부드러운 환경에 익숙해졌습니다. 이 설정은 병아리가 일반적으로 암탉의 따뜻함 아래 어둠 속에 숨어 첫날을 보내는 자연 조건을 모방합니다.
병아리는 처음 접하는 자극에 대해 애착 반응(각인)을 발달시키는 경향이 있기 때문에 우리는 병아리가 촉각 물체에 대한 일종의 애착을 발달시킬 수 있다고 생각했습니다.
촉각 노출 후 우리는 병아리를 첫 번째 시각적 경험으로 데려왔습니다. 부드러운 큐브와 곡선의 두 개체가 있는 조명이 있는 영역에 배치했습니다.
부드러운 자극에 노출된 병아리는 울퉁불퉁한 자극에 노출된 병아리에 비해 매끄러운 큐브에 훨씬 더 가까이 이동했습니다.
이 결과는 우리가 세상을 직접 경험하기 전에 뇌가 세상의 복잡성을 이해하도록 설계되어 있음을 보여주기 때문에 몰리뉴와 로크(그리고 아마도 동시대 경험론자들도 마찬가지)를 놀라게 할 것입니다.
이는 갓 태어난 동물의 뇌가 자극에 대한 기대를 가지고 태어난다는 연구 결과와도 일치합니다. 예를 들어, 우리 팀이 2023년에 발표한 논문에 따르면 병아리는 시각적 경험이 없어도 중력에 대한 이해를 나타내는 위아래 움직임을 기대합니다.
우리는 또한 초기 발달 과정의 감각과 어린 시절 환경에 대처하는 데 도움이 되는 기타 성향 사이의 연결 뒤에 있는 신경 메커니즘을 조사하는 데 관심이 있습니다.
이는 감각 표현, 상상, 현실 인식 사이의 관계를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
