신경과학자들이 코요테와 여러 해양포유류의 사후 뇌를 비교해 일부 포유류가 발성을 의식적으로 조절하고 모방할 수 있는 신경 기반을 조사했습니다. 연구는 학술지 Science에 실렸으며 Emory University와 New College of Florida가 주도했습니다. 비생체 뇌에 대한 확산 자기공명영상(diffusion MRI)을 사용해 발성 조절에 관여하는 신경 경로를 지도화했습니다.
표본 구성은 다음과 같습니다.
- 캘리포니아 바다사자 4마리
- 항구물범 4마리
- 북방 코끼리물범 3마리
- 코요테 4마리
방법은 University of Oxford의 Karla Miller가 개발한 확산 MRI 기법을 활용했고, Gregory Berns와 Peter Cook가 이를 적용해 15개 발성 관련 뇌 영역을 연결망으로 그려냈습니다. 코요테에서는 자동적 생존 행동을 제어하는 중뇌가 뇌간의 발성 근육 구동 세포와 연결되어 있었습니다. 반면 해양포유류에서는 발성 운동 피질이 중뇌를 거치지 않고 직접 뇌간으로 가는 경로를 보여주었습니다. 이 우회로는 후두를 의식적으로 조절할 수 있게 해 발성 학습을 가능하게 할 수 있습니다.
데이터는 또한 항구물범과 북방 코끼리물범에서 시상과 발성 운동 피질 사이 연결이 특히 강하다는 점을 보여주었고, 이는 앵무새와 인간에서 볼 수 있는 모방 관련 패턴과 유사합니다. 연구진은 이러한 우회로가 바다에서 호흡과 삼킴을 정밀하게 조절하도록 진화하는 과정에서 생겼을 가능성을 제시했습니다. Sea lions는 평균 10-20분 동안 잠수할 수 있고 일부 물범 종은 두 시간까지 잠수할 수 있다는 점이 진화적 압력과 관련될 수 있습니다.
Cook은 "우리는 포유류가 어떻게 발성에 유연한 뇌를 진화시킬 수 있는지에 대한 생태학적 레시피를 발견했다"고 말했고, Berns는 더 많은 종을 비교하면 언어의 진화 계통도를 구축하는 데 도움이 될 수 있다고 덧붙였습니다. 연구팀은 고래, 돌고래, 백경(porpoises)에서도 유사한 연구를 진행할 계획입니다.
어려운 단어·표현
- 발성 — 소리나 음성을 만들어 내는 행동발성을
- 확산 자기공명영상 — 뇌 내부 섬유 구조를 촬영하는 영상기법
- 발성 운동 피질 — 발성 동작을 뇌에서 조절하는 뇌 부위
- 중뇌 — 뇌간 위쪽에 있는 운동과 행동 조절 부분
- 뇌간 — 뇌에서 기본 반사와 신체 기능을 담당하는 부분
- 우회로 — 일반 경로를 건너뛰는 다른 연결 통로
- 시상 — 감각 정보를 중계하는 뇌의 중심 부분
- 진화적 압력 — 종의 특징을 바꾸는 환경적 요인
팁: 글에서 강조된 단어에 마우스를 올리거나 포커스/탭하면, 읽거나 들으면서 바로 간단한 뜻을 볼 수 있습니다.
토론 질문
- 더 많은 종을 비교하면 언어의 진화 계통도를 이해하는 데 어떤 도움이 될지 설명해 보세요.
- 잠수 시간 같은 생태적 특성이 발성 조절 신경 회로의 진화에 어떤 영향을 줄 수 있는지 논의해 보세요.
- 사후 뇌에 확산 자기공명영상을 사용하는 연구 방법의 장점과 한계는 무엇일지 이야기해 보세요.
