'나(I)'는 어디서 끝나고 '세계(World)'는 어디서 시작되는가.

손을 뻗어 컵을 잡을 때, 우리는 그 손이 '내 것'임을 의심하지 않는다. 피부라는 물리적 장벽이 나와 세계를 가르는 절대적 기준이라 믿기 때문이다. 하지만 최신 뇌과학은 이 견고한 믿음에 균열을 낸다. 우리가 느끼는 자아의 경계는 고정된 실체가 아니라, 뇌 속에서 1초에 수십 번 진동하는 '전기 신호의 리듬'이 만들어낸 아슬아슬한 합의라는 사실이 밝혀졌다.

스웨덴 카롤린스카 연구소(Karolinska Institute)와 프랑스 연구진이 최근 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표한 연구는 인간의 자아 감각이 뇌의 특정 주파수, 즉 '알파파(Alpha waves)'의 속도에 종속되어 있음을 최초로 규명했다.

◇ 뇌가 속는 순간, 자아의 빗장이 풀린다

연구진은 106명의 참가자를 대상으로 뇌과학의 고전적 실험인 '고무 손 착각(Rubber Hand Illusion)'을 현대적으로 재설계했다.

실험 참가자는 자신의 실제 손을 가림막 뒤에 숨기고, 눈앞에 놓인 고무 손을 바라본다. 연구진은 로봇 팔을 이용해 참가자의 실제 손가락과 고무 손의 손가락을 붓으로 동시에 건드린다. 시각(고무 손을 건드리는 장면)과 촉각(실제 손의 느낌)이 정확히 일치하는 순간, 뇌는 혼란에 빠진다. 그리고 곧 타협한다. "아, 저 고무 손이 내 손이구나."

이때 뇌는 시각 정보와 촉각 정보를 하나로 통합(Integration)해 '나의 것'이라는 도장을 찍는다. 그런데 연구진은 여기서 '시간차'라는 변수를 던졌다. 로봇 팔이 붓질하는 타이밍을 미세하게 어긋나게 한 것이다.

◇ 알파파, 자아를 지키는 '보안 검색대'

여기서 흥미로운 현상이 발견됐다. 어떤 사람은 0.1초의 미세한 오차만 있어도 "이건 내 손이 아니다"라며 환각을 거부했다. 반면, 어떤 사람은 자극이 0.5초 가까이 늦게 도착해도 고무 손을 자신의 손이라고 굳게 믿었다.

무엇이 이 차이를 만들까. 연구진이 뇌파(EEG)를 분석한 결과, 답은 두정엽(Parietal cortex)의 '알파파 주파수'에 있었다. 두정엽은 시각, 청각, 촉각 등 감각 정보를 통합해 '신체 지도'를 그리는 뇌의 관제탑이다.

이 현상을 이해하기 위해 '공항 보안 검색대'를 떠올려보자.

알파파가 빠른 사람은 보안 검색대의 스캐너가 아주 빠르게 돌아가는 것과 같다. 시각 정보와 촉각 정보가 들어오는 시간차가 아주 조금만 벌어져도 "불일치! 이것은 외부 물체임"이라고 판정해 낸다. 자아의 경계가 엄격하고 촘촘한 것이다.

반대로 알파파가 느린 사람은 스캐너가 느긋하게 돌아가는 셈이다. 시각과 촉각 정보 사이에 틈이 벌어져도 이를 눈치채지 못하고 "일치함. 이것은 내 몸임"이라며 통과시킨다. 자아의 문턱이 낮아지면서 외부 사물인 고무 손까지 '나'의 영역으로 편입시키는 것이다.

◇ "뇌파 조절했더니 '나'의 범위가 바뀌었다"

이번 연구가 학계의 주목을 받는 진짜 이유는 단순한 관찰(상관관계)을 넘어 인과관계를 증명했기 때문이다.

연구진은 '경두개 교류 전기 자극(tACS)' 기술을 이용해 참가자들의 두정엽에 미세한 전류를 흘려 알파파의 속도를 인위적으로 조절했다. 결과는 놀라웠다. 외부 전류로 알파파를 빠르게 만들자, 평소라면 고무 손에 속아 넘어갔을 사람들조차 "내 손이 아니다"라며 자아의 경계를 좁혔다. 반대로 알파파를 느리게 만들자, 깐깐하던 사람들도 고무 손을 자신의 신체로 쉽게 받아들였다.

이는 '나'라는 감각이 영혼이나 정신의 영역이 아니라, 조절 가능한 생물학적 메커니즘임을 시사한다. 카롤린스카 연구소의 헨릭 에르손 박사는 "뇌가 신체에서 오는 수많은 신호를 어떻게 하나로 묶어 '자아'라는 일관된 감각을 만드는지 보여주는 결정적 증거"라고 설명했다.

◇ 조현병 치료부터 '메타버스 자아'까지

이 발견은 미래 의학과 기술 분야에 거대한 파장을 예고한다.

첫째, 정신 질환의 새로운 치료법이다. 조현병(Schizophrenia) 환자들은 종종 자신이 외부의 조종을 받고 있다고 느끼거나, 자신의 신체를 타인처럼 느낀다. 이는 자아의 경계를 짓는 알파파 리듬이 깨졌기 때문일 수 있다. 뇌파를 튜닝(Tuning)해 무너진 자아의 벽을 다시 세울 수 있는 길이 열린 것이다.

둘째, 환상지(Phantom Limb) 통증 해결이다. 팔다리가 절단된 환자가 없는 손발에서 통증을 느끼는 것은 뇌의 신체 지도가 업데이트되지 않았기 때문이다. 뇌파 조절을 통해 뇌가 새로운 신체 경계를 받아들이게 도울 수 있다.

셋째, 가상현실(VR)과 로보틱스의 진화다. 메타버스 속 아바타나 로봇 의수(Prosthetics)를 착용할 때, 사용자의 뇌파를 일시적으로 느리게 조절한다면 어떨까. 차가운 기계 팔이나 가상의 몸을 거부감 없이 즉각적인 '내 몸'으로 인식하게 만들 수 있다. 몰입감의 차원이 달라지는 것이다.

결국 '나'란 무엇인가. 이번 연구는 자아가 고정불변의 실체가 아니라, 뇌라는 하드웨어 위에서 작동하는 '소프트웨어적 합의'임을 보여준다. 10헤르츠(Hz) 안팎으로 진동하는 알파파의 리듬. 그 미세한 떨림 속에 우리가 '나'라고 부르는 존재의 경계선이 그려지고 있다.