우리 뇌에 노래를 인식하는 고유한 영역이 있다.
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2022-02-23 14:24:58
3'00" 읽기
- 측두엽 상부 특정 영역은 음악과 언어 조합에만 반응
- 뉴런은 노래할 때만 발화
- 음악의 신경 코드를 풀기 시작하고 추가 연구를 위해 많은 질문 제기
음악은 우리의 본성에 깊숙이 자리 잡고 있다.
뱃속에 있는 아이들도 선율적인 사운드 시퀀스에 반응하며 몇 가지 감각적 인상만이 음악만큼 깊은 감정을 불러일으킬 수 있다. 그러나 우리의 뇌가 음악을 인식하는 방법과 위치는 지금까지 부분적으로만 밝혀졌다. 뇌 스캔과 뇌파 유도는 측두엽의 청각 피질에 음악 처리를 위한 자체 회로와 영역이 있음을 시사한다. 이 반응이 얼마나 구체적인지는 아직 풀리지 않는 의문이다.
음악 청취자의 두뇌 들여다보기
"지금까지 우리는 음악의 신경 코드에 대해 아는 것이 거의 없다"고 뉴욕 컬럼비아 대학의 Samuel Norman-Haigner와 그의 동료들은 설명한다. 이 코드를 추적하기 위해 그들은 음악을 듣는 15명의 뇌전증 환자의 뇌를 관찰할 기회를 얻었다. 이는 환자의 뇌 표면에 미세한 전극을 이식해 질병을 보다 정확하게 진단했기 때문에 가능했다.
연구를 위해 연구원들은 말, 음악, 소음 및 노래를 포함해 이러한 주제에 165가지 다른 소리를 연주했다. 두개골 아래에 있는 전극을 사용하여 뇌의 청각 피질에서 이러한 음향 자극을 생성하는 뇌 전류를 유도할 수 있었다. 동일한 165개의 오디오 트랙과 fMRI(기능적 자기 공명 영상)를 사용한 뇌 스캔을 사용한 이전 연구에서 팀은 이미 음악에 반응하는 영역이 어디인지 대략적으로 알고 있었다.
뉴런은 노래할 때만 발화
새로운 뇌파 데이터는 이제 퍼즐의 누락된 조각을 찾아줬다.
"데이터에서 노래할 때만 발생하는 신경 반응 패턴이 두드러졌다"고 Norman-Haignere는 보고 했다. "보컬이 있는 모든 음악은 이 영역에서 강한 반응을 이끌어냈지만, 연설과 기악을 포함한 다른 모든 소리는 거의 또는 전혀 활동을 일으키지 않았다. 예상하지 못했다.“
추가 분석은 이 노래 특유의 반응이 측두엽 상부에 있는 작은 뉴런 그룹에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 따라서 이 "노래하는 영역"은 청각 피질에 있으며, 언어 중추와 연구자들이 이전에 일반 음악 영역을 식별했던 영역에 바로 인접해 있다.
Norman-Haigner는 "노래에 반응하는 뉴런 집단이 있고 모든 종류의 음악에 반응하는 매우 가까운 또 다른 집단이 있다. 분해능이 높은 전기 피질 뇌파 측정만이 이 영역을 구별하는 것을 가능하게 했다.
뇌는 어떻게 노래를 인식할까?
이것은 우리 뇌에 들은 노래를 처리하는 별도의 영역이 있음을 분명히 한다.
이러한 뉴런이 들어오는 음향 자극이 노래하는 음악에서 비롯된 것임을 인식하는 방법은 여전히 불분명하다. "노래는 선율적인 억양과 리듬에서 연설과 다르며, 보컬 공명 및 기타 음성 특정 구조에서 기악과 다르다"고 팀은 설명했다.
그러나 연구원들은 노래를 식별하기 위해 뇌가 이러한 특성 중 정확히 무엇을 평가하는지 아직 모른다. “음악과 보컬 특유의 반응이 음높이와 음색과 같은 음표의 구조를 반영할까? 아니면 음표가 서로 이어지는 방식, 즉 멜로디와 리듬일까?”라고 Norman-Haigner와 그의 동료들은 묻는다. 이에 대한 답은 아직 열려 있다.
그럼에도 불구하고 연구자들은 노래 영역의 발견에서 우리의 음악적 두뇌를 해독하는 데 중요한 진전을 보고 있다. "노래에 선택적으로 반응하는 뉴런 집단을 발견함으로써 우리는 음악의 신경 코드를 풀기 시작하고 추가 연구를 위해 많은 질문을 제기한다."
(Current Biology, 2022; doi: 10.1016/j.cub.2022.01.069)
출처: 매사추세츠 공과 대학
- 측두엽 상부 특정 영역은 음악과 언어 조합에만 반응
- 뉴런은 노래할 때만 발화
- 음악의 신경 코드를 풀기 시작하고 추가 연구를 위해 많은 질문 제기
우리 뇌에는 고유의 노래 센터가 있다.
측두엽의 영역은 음악과 언어의 조합에만 반응한다.
노래 부르기:
연구원들이 우리 뇌에 노래를 인식하는 고유한 영역이 있음을 발견했다.
우리 측두엽에는 음악과 말의 조합에만 반응하는 뉴런 그룹이 있다. 반면에 순전히 도구적인 조각의 경우 이러한 뇌 세포는 비활성 상태로 남아 있다. Current Biology 저널에 게재된 내용에 따르면 이것은 우리의 두뇌가 이전에 생각했던 것보다 더 선택적이고 협력적인 방식으로 음악을 처리한다는 것을 나타낼 수 있다.
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▲ 우리의 뇌는 듣고 있는 노래를 고유의 영역에서 처리한다. 거기에 있는 뉴런은 노래하는 것에만 특별히 반응한다. © imagejungle/ thinkstock |
음악은 우리의 본성에 깊숙이 자리 잡고 있다.
뱃속에 있는 아이들도 선율적인 사운드 시퀀스에 반응하며 몇 가지 감각적 인상만이 음악만큼 깊은 감정을 불러일으킬 수 있다. 그러나 우리의 뇌가 음악을 인식하는 방법과 위치는 지금까지 부분적으로만 밝혀졌다. 뇌 스캔과 뇌파 유도는 측두엽의 청각 피질에 음악 처리를 위한 자체 회로와 영역이 있음을 시사한다. 이 반응이 얼마나 구체적인지는 아직 풀리지 않는 의문이다.
음악 청취자의 두뇌 들여다보기
"지금까지 우리는 음악의 신경 코드에 대해 아는 것이 거의 없다"고 뉴욕 컬럼비아 대학의 Samuel Norman-Haigner와 그의 동료들은 설명한다. 이 코드를 추적하기 위해 그들은 음악을 듣는 15명의 뇌전증 환자의 뇌를 관찰할 기회를 얻었다. 이는 환자의 뇌 표면에 미세한 전극을 이식해 질병을 보다 정확하게 진단했기 때문에 가능했다.
연구를 위해 연구원들은 말, 음악, 소음 및 노래를 포함해 이러한 주제에 165가지 다른 소리를 연주했다. 두개골 아래에 있는 전극을 사용하여 뇌의 청각 피질에서 이러한 음향 자극을 생성하는 뇌 전류를 유도할 수 있었다. 동일한 165개의 오디오 트랙과 fMRI(기능적 자기 공명 영상)를 사용한 뇌 스캔을 사용한 이전 연구에서 팀은 이미 음악에 반응하는 영역이 어디인지 대략적으로 알고 있었다.
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| ▲ 일차 청각 센터(빨간색)와 음악 및 노래 영역은 측두엽의 상부에 있다. © Database Center for Life Science(DBCLS) /CC-by-sa 2.1 jp |
뉴런은 노래할 때만 발화
새로운 뇌파 데이터는 이제 퍼즐의 누락된 조각을 찾아줬다.
"데이터에서 노래할 때만 발생하는 신경 반응 패턴이 두드러졌다"고 Norman-Haignere는 보고 했다. "보컬이 있는 모든 음악은 이 영역에서 강한 반응을 이끌어냈지만, 연설과 기악을 포함한 다른 모든 소리는 거의 또는 전혀 활동을 일으키지 않았다. 예상하지 못했다.“
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| ▲ 표준 음향 기능에 대한 선택적 구성 요소 (A 와 B) 응답이 표준 음향 기능에 대한 선택성을 제안한 6개 구성요소의 응답과 해부학적 분포 (출처: 관련논문 A neural population selective for song in human auditory cortex) |
추가 분석은 이 노래 특유의 반응이 측두엽 상부에 있는 작은 뉴런 그룹에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 따라서 이 "노래하는 영역"은 청각 피질에 있으며, 언어 중추와 연구자들이 이전에 일반 음악 영역을 식별했던 영역에 바로 인접해 있다.
Norman-Haigner는 "노래에 반응하는 뉴런 집단이 있고 모든 종류의 음악에 반응하는 매우 가까운 또 다른 집단이 있다. 분해능이 높은 전기 피질 뇌파 측정만이 이 영역을 구별하는 것을 가능하게 했다.
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| ▲ 데이터 기반 분해와 달리 여기에서는 범주 레이블을 사용해 음성, 음악 또는 노래에 대한 선택성을 나타내는 구성 요소를 명시적으로 검색했다. 특히, 우리는 연설(영어 또는 외국어), 음악(기악 또는 노래 음악) 또는 노래 음악에 대한 이진 응답에 최대한 근접한 전극의 가중치 합(정규화된 회귀를 통해)을 배우려고 시도했다. 과적합을 방지하기 위해 사운드에 대한 교차 검증이 사용되었다. 성악은 중간 정도의 음성을 포함하고 있기 때문에 음성 선택 성분에 대한 전극 가중치를 추정할 때 제외했다. (출처: 관련논문 Fig. 3) |
뇌는 어떻게 노래를 인식할까?
이것은 우리 뇌에 들은 노래를 처리하는 별도의 영역이 있음을 분명히 한다.
이러한 뉴런이 들어오는 음향 자극이 노래하는 음악에서 비롯된 것임을 인식하는 방법은 여전히 불분명하다. "노래는 선율적인 억양과 리듬에서 연설과 다르며, 보컬 공명 및 기타 음성 특정 구조에서 기악과 다르다"고 팀은 설명했다.
그러나 연구원들은 노래를 식별하기 위해 뇌가 이러한 특성 중 정확히 무엇을 평가하는지 아직 모른다. “음악과 보컬 특유의 반응이 음높이와 음색과 같은 음표의 구조를 반영할까? 아니면 음표가 서로 이어지는 방식, 즉 멜로디와 리듬일까?”라고 Norman-Haigner와 그의 동료들은 묻는다. 이에 대한 답은 아직 열려 있다.
그럼에도 불구하고 연구자들은 노래 영역의 발견에서 우리의 음악적 두뇌를 해독하는 데 중요한 진전을 보고 있다. "노래에 선택적으로 반응하는 뉴런 집단을 발견함으로써 우리는 음악의 신경 코드를 풀기 시작하고 추가 연구를 위해 많은 질문을 제기한다."
(Current Biology, 2022; doi: 10.1016/j.cub.2022.01.069)
출처: 매사추세츠 공과 대학
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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