소음 걸러내고 음성 인식 ‘칵테일 파티 효과’, 뇌에선…

음향처리와 말소리 인식관련 청각피질 활성패턴 관찰

의미 모를 땐 활성 없음→ 알아듣는 순간 재빠른 활성
음향 특성 추적해가는 뇌의 “신속하고 자동적인 변화”


00partyeffect_Neuron.jpg » 출처 / Neuron, Zion-Golumbic et al.


를 통해 들어오는 온갖 소리들, 그중에서 한 갈래 소리에 귀를 쫑긋해 배경소음이 없는 듯이 여기면서 알아듣는 것은 우리가 늘 쉽게 경험하는 일이지만, 사실 이런 지각이 어떻게 일어나는지를 설명하기는 쉽잖다. 이른바 ‘칵테일 파티 효과’라는 연구주제다.


많은 사람들이 모여 시끌시끌, 웅성웅성 하는 파티나 회식 자리 같은 환경에서도 자신과 대화하고 있는 이의 목소리나 옆자리에서 들려오는 자신과 관련한 말소리를 집중해 들을 수 있는 뇌의 정보처리 비결에 관해서는 여러 설명이 제시되고 있다. 이런 칵테일 파티 효과에서는 그저 청각을 통해 입력되는 모든 음향만이 아니라 다른 감각기관에서 오는 정보, 그리고 이미 알고 있거나 겪은 사전 정보나 경험도 중요한 요소라는 해석이 많다. 이와 관련해 시끄러운 환경에서 이들이 서로 뇌파를 맞추면서, 뇌의 청각피질 영역에선 집중하려는 목소리의 감각 신호가 증폭되고 무시하는 목소리의 감각 신호는 거의 검출되지 않음을 보여주는 뇌 미세전극 기록의 연구결과가 제시되기도 한다. 대체로 집중, 사전정보, 예측은 칵테일 파티 효과에서 중요한 요소로 꼽힌다.


최근에 배경소음 중에 이해할 수 있는 말이 나오는 순간 이후에 청각피질의 활성이 어떻게 변하며 들으려는 목소리에 맞추는를 보여주는 새로운 뇌 활성 패턴의 분석결과가 나왔다.


미국 버클리 캘리포니아대학의 연구진(책임저자 크리스토퍼 홀드그래프/Christopher Holdgraf)은 웅성거리는 소리를 그저 소음으로 들을 때와 달리 소음 중에서 어떤 말을 이해하는 순간 이후에 뇌 청각피질의 활성 패턴이 매우 빠르고 유연하게 변함을 뇌 미세전극 기록에서 관측했다고 밝혔다. 연구에 쓰인 뇌 미세전극 기록물은 간질 치료를 위해 신경외과 처치를 받고자 뇌에 여러 미세전극들을 꽂은 환자 7명(22-51세)한테서 자발적 실험참여 동의를 받아 얻었다고 한다. 이 연구는 과학저널 <네이처 커뮤니케이션즈>에 실렸다.


연구진은 실험참여자들의 뇌 전극 신호를 통해 뜻을 알아듣기 힘든 웅성거리는 소리를 들려주었을 때의 뇌 활성을 관찰했으며, 이와 별개로 먼저 쉽게 알아들을 문장을 들려주고서 그 문장이 들어 있는 웅성거리는 소리를 들려주었을 때의 뇌 활성 패턴을 관찰하고서 서로 비교 연구했다. 연구진은 사전에 웅성거림에 섞인 이야기의 뜻을 아는 실험참여자들이 뒤이어 웅성거리는 소리 속에서 말소리를 알아들었으며 그 순간에 나타난 뇌 청각피질의 활성 패턴을 관찰했다.


영국 방송 <비비시>의 보도를 보면, 연구진은 소음에서 말소리를 걸러내어 지각하는 순간에 음향을 처리하고 말소리를 이해하는 데 관여하는 뇌의 특정 영역에서 활성 패턴이 일어났다고 밝혔다. 활성 패턴은 실험참여자들이 배경소음을 계속 듣는 동안에 변화했다. 이런 관찰은 청각피질이 의미 없는 소음을 듣다가 이해할 수 있는 말소리를 알아듣는 순간에 매우 빠르고 유연하게 변화하여, 소음에 담긴 말소리를 쫓아가는 역동적인 변화 과정을 보여주는 것으로 풀이된다. 연구진은 “그동안의 신경과학 연구들은 ‘뇌의 어느 영역에서 활성이 증가하나 감소하나’ 같은 물음을 던지곤 하는데, 우리 연구는 뇌가 어떻게 시간이 흐르면서 음향의 특성을 찾아가는지와 같은 더 복잡한 문제를 다루고자 했다“고 말했다 (<인터내셔널 비즈니스 타임즈>의 보도).


‘칵테일 파티 효과’는 스마트폰을 비롯해 전자제품의 음성인식 기술을 향상하려는 연구개발 분야에서, 주의력이 떨어져 대화를 잘 하지 못하는 장애를 치료하는 분야에서 흥미로운 연구대상이 된다.


오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr  

@한겨레 과학웹진 사이언스온  



   [사이언스온의 길목]

페이스북 페이지   https://www.facebook.com/scienceon

트위터   https://twitter.com/SciON_hani

한겨레 스페셜 http://special.hani.co.kr

  • 구글
  • 카카오
  • 싸이월드 공감
  • 인쇄
  • 메일
오철우 한겨레신문사 과학담당 기자, 사이언스온 운영
1990년 한겨레신문사에 입사해 편집부, 사회부, 문화부, 생활과학부 등을 거쳤으며 주로 과학담당 기자로 일했다. <과학의 수사학>, <과학의 언어>, <온도계의 철학> 등을 번역했으며, <갈릴레오의 두 우주체제에 관한 대화>를 썼다.
이메일 : cheolwoo@hani.co.kr      

최신글




최근기사 목록

  • ‘과학을 위한 행진’ 목소리, 지구촌에 울려퍼지다‘과학을 위한 행진’ 목소리, 지구촌에 울려퍼지다

    뉴스오철우 | 2017. 04. 24

    트럼프의 반환경·반과학 정책 비판국내 광화문에서도 800여 명 모여※ 이 글은 미국 워싱턴 집회를 중심으로 보도된 한겨레 4월24일치 기사에다 국내에서 열린 과학행진 소식을 추가하여 작성한 것입니다. ‘지구의 날’을 맞은 4월22일(현지시각) 미국...

  • 바다동물 넷 중 셋은 스스로 빛을 낸다바다동물 넷 중 셋은 스스로 빛을 낸다

    뉴스오철우 | 2017. 04. 19

    ※ 이 글은 한겨레 4월19일치 ‘사이언스온’ 지면에 실렸습니다. 온라인 사이언스온에도 옮겨 싣습니다. 지면 편집 과정에서 달라진 부분이 있습니다. 해파리는 스스로 빛을 내는 바다동물로 널리 알려져 있다. 그런데 최근 바다동물을 촬영한 대량의...

  • 광화문 등 지구촌 500곳, 과학이 행진한다광화문 등 지구촌 500곳, 과학이 행진한다

    뉴스오철우 | 2017. 04. 19

    ※ 이 글은 한겨레 4월19일치 ‘사이언스온’ 지면에 실렸습니다. 온라인 사이언스온에도 옮겨 싣습니다. 지면 편집 과정에서 달라진 부분이 있습니다. 증거 기반 정책 수립, 열린 과학 커뮤니케이션, 공익에 기여하는 과학 등을 옹호하며 지구촌 과학...

  • 세포 닮은 거대 바이러스, 제4생명인가? 유전자 도둑인가?세포 닮은 거대 바이러스, 제4생명인가? 유전자 도둑인가?

    뉴스오철우 | 2017. 04. 19

    ※ 이 글은 한겨레 4월19일치 ‘사이언스온’ 지면에 실렸습니다. 온라인 사이언스온에도 옮겨 싣습니다. 지면 편집 과정에서 달라진 부분이 있습니다. 세포 닮은 거대 바이러스제4생명? 유전자 도둑?   잇단 발견에 정체 수수께끼  ...

  • 4월22일 지구촌 ‘과학행진’…서울 광화문에서도 열려4월22일 지구촌 ‘과학행진’…서울 광화문에서도 열려

    뉴스오철우 | 2017. 04. 06

    ‘환경, 건강, 안전, 정책들에서 증거기반 과학 역할 지키자’트럼프 정책에 항의 워싱턴DC서 본집회, 세계 480곳 함께왜과학과 과학자, 그리고 증거 기반의 정책 결정이 공격 받고 있습니다. 예산 삭감, 연구자 검열, 데이터 실종, 그리고 정부 ...