같은 소리를 왜 사람마다 다르게 인식할까? - 우리의 뇌가 소리를 받아들이는 과정

뇌는 신경회를를 통해서 바깥의 소리를 이해합니다. 소리는 기본적으로 공기의 파동으로, 이 움직임을 음높이 음색이라는 구성요소들의 혼합물로 변환하여 뇌의 전기 신호로 이해할 수 있게하는 것입니다. 소리가 귀로 들어가면 뼈의 움직임, 화학물질의 분비 등이 연이어 일어납니다. 그 신호가 뇌로 넘어가서 활용할 수 있도록 처리되는 것입니다. 그렇다면 공기의 움직임을 뇌의 전기로 변환하고, 실제로 우리가 그 소리를 완전히 '받아들이기' 까지 어떤 일들이 일어나는지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

 

공기의 움직임이 뇌로 이동

 

 

공기의 움직임이 전기신호로 변환

 

 

공기의 움직임으로 발생한 압력파가 귀로 들어오면 고막에 도달합니다. 고막은 북처럼 팽팽하게 잡아당겨진 가죽으로 비유할 수 있는데, 실제의 모양도 이와 닮아 있습니다. 압력파가 팽팽한 가죽에 부딫히게 되면 가장 작은 세개의 뼈, 이소골이 움직이게 됩니다. 뼈들이 차례대로 다음 뼈를 쳐서 또 다른 막에 부딫히게 됩니다. 고막과 다음 막 사이에는 체액이 가득 차 있어서 작은 공기의 움직임을 보다 큰 자극으로 증폭시키는 것입니다. 지렛대와 같이 뼈이 보다 큰 진폭으로 진동을 만들어 두번째 막을 때리게 되는 것입니다. 여기까지도 물리적인 힘으로 볼 수 있는데, 이후에 막이 흔들리면서 발생하는 진동이 체액을 흔들리게하고, 달팽이 관의 세포들이 움직이게 되면서 덮개를 당기게 됩니다. 이때 덮개막이 열리면서 전하를 띤 화학물질이 세포 안으로 들어오고 이를 통해 청각신겨 사이의 스냅스에 신경전달물질을 생성하게 되는 것입니다. 달팽이관의 이름에서 알 수 있들이 달팽이처럼 생긴 모양의 이 기관은 중앙의 높은 곳이 아랫부분보다 더욱 유연한 세포한 위치하게 되는데, 소리의 높이에 따라서 각각 자극하는 세포의 위치가 달라지게 됩니다. 이때 주파수가 낮아질수록 소리는 더 유연한 꼭대기에 가까운 세포를 자극하여 해당 부분의 덮개를 열어 각각 다른 소리를 다른 화학전 신호로 변환하는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

전기신호가 귀에서 뇌로 이동

 

아직까지는 우리가 소리를 알아듣는 것과는 다른 자극이 변환되는 과정이라면, 이제 그 화학, 전기신호가 뇌로 들어가는 과정을 겪게 됩니다. 섬유다발인 청각신경은 귀 양쪽에 3만 개씩 있는데, 달팽이관에서의 신호위치에 따라 그 주파수를 결정하게 되는 것입니다. 그리고 달팽이핵이라는 구조물을 만나게 됩니다. 그곳에서 특정한 주파수들을 정해서 처리합니다. 이후에 양쪽 귀로 들어온 전기신호가 뇌로 이동하게 됩니다. 소리는 양쪽 귀에 도달할 때의 타이밍과 세기가 다릅니다. 정면에서 들려오는 소리가 아니라면 아주 미세한 정도의 차이로 왼쪽이나 오른쪽에 먼저 도달할 것입니다. 이 차이는 10만 분의 1초에 불과할 수도 있다는 것이 놀라운 점입니다. 상올리브복합체 덕분에 이 차이를 알 수 있고, 그로 인해서 우리는 소리가 어떤 방향에서 왔는지 판단할 수 있게 되는 것입니다. 청각 구조물에서 오는 모든 신호는 뇌의 다른 부위에서 오는 신화와 함께 양쪽 귀에서 청각중뇌로 모이게 됩니다. 청각중뇌는 청각 처리의 매개체이며 뇌 신호가 모이는 곳으로 핵심적인 역할을 하는 곳입니다. 최종적으로 청각피질로 들어간 신호는 전담 뉴런에 의해 정교하게 처리가 됩니다. 소리를 높낮이, 패턴에 맞춰 처리하고, 실제로 우리가 인식하는 것에 관여하게 되는 기간이 바로 청각피질입니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

같은 소리를 왜 사람마다 다르게 인식할까? - 소리를 듣는 것에 관여하는 많은 요소들

 

 

 

같은 소리를 왜 사람마다 다르게 인식할까? - 소리를 듣는 것에 관여하는 많은 요소들

 

보는 것이 듣기에 영향을 미치며 반대도 동시에 일어나게 됩니다. 좋은 예시로 매거크 효과 (McGurk Effect) 가 있습니다. 오디오로 'va'를 들려주면서 'fa'를 발음하는 입모양을 보여주면 'fa' 로 듣게되는 것입니다. 소셜미디어의 영상으로 발음이 분명하게 들리지 않지만 입모양을 보고 추측한 글을 보고서 한 번 그렇게 보고나니 계속 그렇게 들리더라하는 경험을 해보신 적이 있으실 겁니다. 그래서 시각적 자극이 듣기에도 분명한 영향을 준다는 것입니다. 더불어 촉각과 냄새도 우리의 듣기에 영향을 미칩니다. 

 

놀랍게도 움직임도 듣기에 영향을 주는 것입니다. 듣기와 음직임 사이에는 확실한 연관성이 있습니다. 이는 둘의 진화적인 기원이 같기 때문입니다. 귀는 중력을 감지하고 다른 생명체의 위치를 감지하여 움직임을 얻고자 하는 기관입니다. 움직이지 않고 말을 하는 것만으로도 근육과 운동을 담당하는 뇌의 부분이 활성화되는 것입니다. 반대로 소리가 없지만 사람의 입모양을 보면 청각 중추가 활성화됩니다. 

 

우리가 아는 것도 듣기에 관여합니다. 위의 예시에서 처음에는 이해할 수 없었던 문장을 누군가 알려준 후에 다시 들으면 그렇게 들리는 것도 이와 유관합니다. 처음에는 몰랐지만 알고나서 들으면 얼마나 분명했는지 깨닫고 놀라게 됩니다. 우리가 아는 것은 듣는 것에 큰 영향을 미치는 것입니다.

 

또한, 감정이 듣는 것에 영향을 미칩니다. 좋아하는 사람의 목소리를 들으면 기분이 좋아지는 것과 같이 소리와 감정은 연관성이 아주 깊습니다. 사람이든 원숭이, 문어, 조개를 할 것없이 가장 깊은 감정에 동반되는 생리적 변화는 동일하다는 연구가 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

시각, 운동, 감정, 지식에 의해 소리가 처리되는 방식에는 영향을 줍니다만, 당연히도, 가장 큰 영향은 바로 소리 그 자체입니다. 우리가 접하는 소리는 같지만 그 경험에 따라 다르게 처리되기도 합니다. 소리적 경험은 뉴런에 흔적을 남기기 때문입니다. 특정 소리에서 의미를 끌어내는 경험이 반복적으로 쌓이면 자동적으로 처리하는 방식도 바뀝니다. 따라서 같은 소리를 개인은 다른 반응을 보이게 되는 것입니다.