자연의 보편적인 리듬
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2026-06-03 12:20:39
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- 반딧불이의 깜빡임, 귀뚜라미 울음소리, 팝 음악의 박자까지,초당 약 2박자 리듬 공유
- 뇌는 약 0.5초 간격, 즉 2Hz(헤르츠) 간격으로 신호 전달될 때 가장 효율적으로 처리
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2022년 태국에서 현장 연구를 진행하던 중, 일리노이주 노스웨스턴 대학교의 가이 아미차이(Guy Amichay) 교수가 이끄는 연구팀은 놀라운 발견을 했다. 연구팀은 반딧불이의 일종인 프테로픽스 말라카에(Pteropyx malaccae)를 관찰하려던 참이었다. 아미차이는 "반딧불이를 촬영하던 중, 근처의 귀뚜라미들이 반딧불이와 동시에 울고 있는 것을 발견했다"고 말하며, "서로 아무런 관련이 없는 두 종이 이런 식으로 상호작용한다는 사실이 놀라웠다"고 덧붙였다.
같은 속도로
그래서 연구팀은 이 현상을 더 자세히 조사했다. 녹화된 영상을 자세히 분석한 결과, 귀뚜라미들이 반딧불이의 빛과 정확히 같은 속도로 울고 있는 것은 아니라는 사실을 알아냈다. 귀뚜라미들은 반딧불이의 빛과 같은 속도, 즉 초당 2.4Hz, 다시 말해 초당 두 번 정도 반복해서 울고 있었던 것이다. "원칙적으로는 수많은 속도 중에서 선택할 수 있는데, 왜 이 두 종이 그렇게 비슷한 속도로 움직이는 걸까?" 연구진은 의문을 품었다.
이 질문에 답하기 위해 아미차이와 그의 동료들은 다양한 동물 종의 의사소통에 관한 수많은 연구 논문을 조사했다. 그 결과, "상대적으로 좁은 속도 범위 내에서 신호를 보내거나 의사소통하는 생물이 상당히 많다는 것을 알게 되었다"고 아미차이는 보고했다. "이들은 모두 2Hz 또는 3Hz 정도의 속도를 유지하는 것으로 보인다." 반딧불이와 귀뚜라미뿐만 아니라 갑각류, 개구리, 새, 바다사자, 원숭이 등도 마찬가지였다. "원칙적으로는 다른 리듬으로도 의사소통할 수 있다"며, "물리적으로는 예를 들어 10Hz로 의사소통하는 것을 막을 수 있는 것은 아무것도 없지만, 실제로 그렇게 하지는 않는다"고 아미차이는 말했다.
신경 리듬
이러한 템포는 인간의 대중음악에서도 널리 나타난다. 대부분의 히트곡은 분당 약 120비트, 즉 초당 2비트 정도다. 아미차이는 "이 리듬은 우리 몸, 특히 사지에 잘 맞는다. 우리는 초당 약 두 걸음으로 걷기 때문에 2Hz의 음악에 맞춰 춤을 추는 것이 쉽다"고 말했다. 반면 동물들은 크기에 따라 걷는 속도가 매우 다르다. 그렇다면 왜 2Hz가 동물들에게도 가장 자연스러운 리듬으로 여겨지는 것일까?
그 이유는 아마도 뇌에 있을 것이다. 우리뿐만 아니라 반딧불이, 새, 바다사자의 신경 세포도 신호를 받은 후 다시 활성화되기까지 일정 시간이 필요하다. 신호가 너무 빠르게 연속적으로 전달되면 추가적인 효과가 나타나지 않는다. 뇌는 약 0.5초 간격, 즉 관찰된 주파수인 2Hz 간격으로 신호가 전달될 때 가장 효율적으로 처리한다. 아미차이의 동료인 다니엘 아브람스는 "우리는 반송파 신호의 속도 범위가 효율적인 의사소통에 매우 중요하다고 생각한다"며, “속도 자체가 정보를 전달하는 것이 아니라, 단지 주의를 끄는 토대 역할을 하고, 실제 내용은 마치 음악의 박자를 따라가는 음표처럼 그 위에 덧씌워지는 것일지도 모른다”고 설명했다.
연구진은 이러한 발견이 다양한 종의 동물 간 의사소통과 사회적 행동을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 생각한다. 아미차이 교수는 “이것 사이에 더 깊은 연결고리가 있을지도 모른다는 생각이 든다. 우리 모두가 같은 파장에 있는 것일 수도 있다는 것이다”고 말하며, “하지만 그것이 무엇을 의미하는지는 아직 연구 중이다”고 덧붙였다.
출처: Guy Amichay (Northwestern University, Illinois, USA) et al., PLOS Biology, doi: 10.1371/journal.pbio.3003735
- 반딧불이의 깜빡임, 귀뚜라미 울음소리, 팝 음악의 박자까지,초당 약 2박자 리듬 공유
- 뇌는 약 0.5초 간격, 즉 2Hz(헤르츠) 간격으로 신호 전달될 때 가장 효율적으로 처리
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자연의 보편적인 리듬
반딧불이의 깜빡임, 귀뚜라미 울음소리, 심지어 인간이 만든 팝 음악의 박자까지, 이 모든 소리는 초당 약 2박자의 기본적인 리듬을 공유한다. 최근 연구에 따르면 이 리듬은 종을 초월하여 인간과 동물 간의 소통을 형성하는 보편적인 주파수라고 한다. 이 연구는 이러한 반복률이 뇌의 신경 세포가 신호를 최적으로 처리할 수 있는 리듬과 정확히 일치한다고 주장한다.
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| ▲ 자연의 리듬을 발견하게 된 계기는 반딧불이를 관찰한 데서 비롯되었다. |
2022년 태국에서 현장 연구를 진행하던 중, 일리노이주 노스웨스턴 대학교의 가이 아미차이(Guy Amichay) 교수가 이끄는 연구팀은 놀라운 발견을 했다. 연구팀은 반딧불이의 일종인 프테로픽스 말라카에(Pteropyx malaccae)를 관찰하려던 참이었다. 아미차이는 "반딧불이를 촬영하던 중, 근처의 귀뚜라미들이 반딧불이와 동시에 울고 있는 것을 발견했다"고 말하며, "서로 아무런 관련이 없는 두 종이 이런 식으로 상호작용한다는 사실이 놀라웠다"고 덧붙였다.
같은 속도로
그래서 연구팀은 이 현상을 더 자세히 조사했다. 녹화된 영상을 자세히 분석한 결과, 귀뚜라미들이 반딧불이의 빛과 정확히 같은 속도로 울고 있는 것은 아니라는 사실을 알아냈다. 귀뚜라미들은 반딧불이의 빛과 같은 속도, 즉 초당 2.4Hz, 다시 말해 초당 두 번 정도 반복해서 울고 있었던 것이다. "원칙적으로는 수많은 속도 중에서 선택할 수 있는데, 왜 이 두 종이 그렇게 비슷한 속도로 움직이는 걸까?" 연구진은 의문을 품었다.
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| ▲ 다양한 규모, 분류군, 양식 및 매체에 걸친 신호 속도 비교. (A) 1분 동안 울어대는 귀뚜라미의 스펙트로그램. (B) 1분 동안 깜빡이는 근처 반딧불이의 스펙트로그램(N=21). 두 히트맵의 색상 막대는 전력/주파수(dB/Hz)를 나타낸다. (C) 다양한 동물의 신호 발화 속도와 각 동물의 평균 체중을 로그 스케일로 나타낸 그래프(N=24). 이 그래프는 곤충, 양서류, 조류, 어류, 갑각류(마지막 네 종은 체중이 비슷하여 겹치는 영역에 있음 - 여기서 레이블은 특정 지점과 반드시 일치하지는 않음), 포유류의 여섯 가지 주요 그룹으로 구성된다. 아이콘(전구, 스피커, 움직이는 사람)은 신호의 형태(빛, 소리 또는 몸짓)를 나타낸다. 신호는 대부분 공기를 통해 전달되며, 두 가지 예(모두 물고기, 파란색으로 표시)는 물을 통해 전달된다. 이 그림의 기반이 되는 데이터와 코드는 https://doi.org/10.5281/zenodo.19069908 에서 확인할 수 있다. (출처:A widespread animal communication tempo may resonate with the receiver’s brain / Published: April 14, 2026 / PLOS Biology) https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003735.g001 |
이 질문에 답하기 위해 아미차이와 그의 동료들은 다양한 동물 종의 의사소통에 관한 수많은 연구 논문을 조사했다. 그 결과, "상대적으로 좁은 속도 범위 내에서 신호를 보내거나 의사소통하는 생물이 상당히 많다는 것을 알게 되었다"고 아미차이는 보고했다. "이들은 모두 2Hz 또는 3Hz 정도의 속도를 유지하는 것으로 보인다." 반딧불이와 귀뚜라미뿐만 아니라 갑각류, 개구리, 새, 바다사자, 원숭이 등도 마찬가지였다. "원칙적으로는 다른 리듬으로도 의사소통할 수 있다"며, "물리적으로는 예를 들어 10Hz로 의사소통하는 것을 막을 수 있는 것은 아무것도 없지만, 실제로 그렇게 하지는 않는다"고 아미차이는 말했다.
신경 리듬
이러한 템포는 인간의 대중음악에서도 널리 나타난다. 대부분의 히트곡은 분당 약 120비트, 즉 초당 2비트 정도다. 아미차이는 "이 리듬은 우리 몸, 특히 사지에 잘 맞는다. 우리는 초당 약 두 걸음으로 걷기 때문에 2Hz의 음악에 맞춰 춤을 추는 것이 쉽다"고 말했다. 반면 동물들은 크기에 따라 걷는 속도가 매우 다르다. 그렇다면 왜 2Hz가 동물들에게도 가장 자연스러운 리듬으로 여겨지는 것일까?
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| ▲ 모델링 방법론의 개략도. 본 모델링 접근 방식에서 다루는 질문에 대한 설명: 우리는 개체에서 회로 수준으로 주파수가 "유전"되는지 여부(그리고 이것이 연결성/구조의 특성에 따라 어떻게 달라지는지)와 외부 자극을 시스템에 가하여 "신경 공명 곡선"을 구성할 수 있는지 여부를 질문했다. (회로 수준의 반응(R)을 측정하므로, 이는 "회로 공명"으로도 해석될 수 있다.) https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003735.g003 |
그 이유는 아마도 뇌에 있을 것이다. 우리뿐만 아니라 반딧불이, 새, 바다사자의 신경 세포도 신호를 받은 후 다시 활성화되기까지 일정 시간이 필요하다. 신호가 너무 빠르게 연속적으로 전달되면 추가적인 효과가 나타나지 않는다. 뇌는 약 0.5초 간격, 즉 관찰된 주파수인 2Hz 간격으로 신호가 전달될 때 가장 효율적으로 처리한다. 아미차이의 동료인 다니엘 아브람스는 "우리는 반송파 신호의 속도 범위가 효율적인 의사소통에 매우 중요하다고 생각한다"며, “속도 자체가 정보를 전달하는 것이 아니라, 단지 주의를 끄는 토대 역할을 하고, 실제 내용은 마치 음악의 박자를 따라가는 음표처럼 그 위에 덧씌워지는 것일지도 모른다”고 설명했다.
연구진은 이러한 발견이 다양한 종의 동물 간 의사소통과 사회적 행동을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 생각한다. 아미차이 교수는 “이것 사이에 더 깊은 연결고리가 있을지도 모른다는 생각이 든다. 우리 모두가 같은 파장에 있는 것일 수도 있다는 것이다”고 말하며, “하지만 그것이 무엇을 의미하는지는 아직 연구 중이다”고 덧붙였다.
출처: Guy Amichay (Northwestern University, Illinois, USA) et al., PLOS Biology, doi: 10.1371/journal.pbio.3003735
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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