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2025-12-05 (금)

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[퓨처 Eyes(113)] 의식은 인간의 특권 아냐⋯생존 위해 진화한 '고대의 알람'

오랫동안 인류는 거대한 착각 속에 살아왔다. '나'를 느끼고, 고통을 인지하며, 과거를 반추하고 미래를 고민하는 '의식(Consciousness)'은 오직 인간만이 가진 고유한 성역(聖域)이자 진화의 최종 목적지라고 믿었다. 인간의 언어로 설명되지 않는 동물들, 특히 대뇌피질이 쭈글쭈글하게 발달하지 않은 조류나 파충류는 그저 유전자에 입력된 본능의 알고리즘대로 움직이는 기계적 존재로 치부되곤 했다. 그러나 현대 과학이 이 인간중심적인 오만을 정면으로 반박하고 나섰다. 독일 보훔 루르 대학교(Ruhr University Bochum)의 알버트 뉴엔(Albert Newen) 교수와 오누르 군투르쿤(Onur Güntürkün) 교수가 이끄는 연구팀은 최근 '영국 왕립학회 철학회보 B(Philosophical Transactions of the Royal Society B)'에 게재한 두 편의 연구를 통해 의식에 대한 새로운 정의를 내렸다. 그들의 결론은 명확하다. 의식은 인간의 전유물이 아니라, 척박한 야생 환경에서 살아남기 위해 생명체가 아주 오래전부터 발달시켜 온 유연한 '생존 도구'라는 것이다. 연구팀은 이를 입증하기 위해 철학적 이론 모델을 제시하는 한편, 까마귀와 비둘기의 뇌를 정밀 분석해 새들도 우리처럼 세상을 '주관적'으로 경험하고 있다는 신경생물학적 증거를 찾아냈다. 생존을 위한 3단계 진화…'ALARM' 시스템 철학자 알버트 뉴엔과 카를로스 몬테마요르(Carlos Montemayor)는 의식이 왜, 어떤 목적으로 생겨났는지를 설명하기 위해 'ALARM 이론'을 정립했다. 이들은 의식이 단일한 능력이 아니라, 생존 확률을 높이기 위해 단계적으로 진화한 세 가지 층위의 복합체라고 분석했다. 첫 번째 단계는 '생존의 사이렌(기초적 각성)'이다. 뜨거운 불에 손이 닿았을 때를 상상해 보라. 뇌가 "뜨겁다"고 판단하기도 전에 신체는 반사적으로 손을 뗀다. 이때 느껴지는 강렬한 통증은 신체가 손상되고 있다는 것을 알리는 가장 강력하고 효율적인 경보음이다. 뉴엔 교수는 "진화적으로 가장 먼저 발달한 이 기초적 각성은 생명 위협 상황에서 신체를 즉각적인 '경보(ALARM)' 상태로 만든다"며 "이는 생명체가 포식자 앞에서 즉시 도주하거나, 그 자리에서 얼어붙는(freezing) 것과 같은 생존 반응을 유발한다"고 설명했다. 이 원초적인 의식은 대뇌피질이 아닌 뇌의 가장 깊은 곳, 시상이나 뇌간에서 작동하며 생명 유지를 위한 필수불가결한 기제로 작용한다. 두 번째 단계는 '집중의 스포트라이트(일반적 기민성)'다. 생명체는 매 순간 시각, 청각, 후각 등 감각 정보의 홍수 속에 놓여 있다. 이 모든 정보를 다 처리하려면 뇌는 과부하에 걸린다. 그래서 필요한 것이 '선택적 집중'이다. 시끄러운 파티장에서도 내 이름은 들리고(칵테일 효과), 대화 중에 연기가 피어오르면 하던 말을 멈추고 연기의 근원을 찾는다. 이 단계의 의식은 수많은 자극 중 생존에 직결되는 핵심 정보에만 조명을 비춘다. 이를 통해 생명체는 단순한 반응을 넘어 인과관계를 학습한다. "연기가 나면 불이 있다"는 사실을 깨닫고, 더 나아가 복잡한 환경적 상관관계까지 파악하게 해주는 것이 바로 이 일반적 기민성이다. 세 번째 단계는 '거울 속의 나(반성적 자의식)'다. 인간과 침팬지, 돌고래, 그리고 일부 조류가 도달한 고차원의 영역이다. 단순히 외부 세계를 지각하는 것을 넘어, 시선을 내부로 돌려 '나'를 인식한다. 과거의 실수를 기억하고 미래를 계획하며, 거울 속의 이미지를 자신으로 인지하는 능력이다. 뉴엔 교수는 "이 단계의 의식은 사회적 동물에게 필수적"이라고 강조한다. 타인과 나를 구분하고, 나의 이미지를 행동 계획에 통합함으로써 복잡한 사회적 상호작용과 협력이 가능해지기 때문이다. 이는 단순한 생존을 넘어 '사회적 생존'을 위한 도구인 셈이다. '아이폰'과 '갤럭시'의 차이…구조는 달라도 기능은 같다 그렇다면 여기서 의문이 생긴다. 인간과 같은 포유류는 거대한 '대뇌피질(Cerebral Cortex)'이 있어 이런 복잡한 사고가 가능하다지만, 뇌 용량이 호두 알만 하고 매끈한 뇌 구조를 가진 새들은 어떻게 의식을 가질 수 있을까? 신경생물학자 오누르 군투르쿤 교수는 이를 '운영체제(OS)의 차이'라는 명쾌한 비유로 설명한다. 인간의 뇌가 '아이폰(iOS)'이라면, 새의 뇌는 '갤럭시(안드로이드)'와 같다는 것이다. 하드웨어의 구조와 배선 방식은 완전히 다르지만, '카카오톡'이나 '유튜브' 같은 앱(의식)을 구동하는 기능적 결과는 놀랍도록 유사하다는 의미다. 새에게는 인간의 전전두엽 피질에 해당하는 6개 층의 쭈글쭈글한 구조가 없다. 대신 '니도팔리움 코도라터랄(NCL-Nidopallium Caudolaterale)'이라는 고도로 연결된 특수 뇌 영역이 그 역할을 완벽히 대신한다. 연구팀은 까마귀를 대상으로 한 정교한 실험을 통해 이를 입증했다. 연구진은 까마귀에게 시각적 임계점에 있는 아주 희미한 빛을 보여주고, 빛을 봤으면 고개를 움직이도록 훈련시켰다. 이때 까마귀의 NCL 신경세포 활동을 실시간으로 기록했다. 결과는 충격적이었다. 신경세포들은 빛이 물리적으로 존재하느냐 마느냐에 반응한 것이 아니었다. 까마귀가 "나 빛을 봤어"라고 주관적으로 '판단'하는 순간에만 정확히 반응했다. 빛이 있었어도 까마귀가 못 봤다고 판단하면 세포는 잠잠했고, 빛이 없었어도 봤다고 착각하면 세포는 활성화됐다. 이는 조류의 뇌가 눈(감각기관)이 보내는 신호를 기계적으로 처리하는 것이 아니라, 정보를 통합하고 해석하여 '주관적 경험'을 만들어내고 있다는 결정적 증거다. 이를 과학용어로 '수렴 진화(Convergent Evolution)'라고 한다. 서로 다른 진화의 경로를 걸어왔지만, 생존이라는 같은 목적을 위해 서로 다른 뇌 구조로 '의식'이라는 동일한 해결책을 찾아낸 것이다. 거울 속 '나'를 아는 수탉 새들이 자의식을 가졌다는 행동학적 증거는 수탉 실험에서도 드러났다. 수탉은 본능적으로 하늘에 매(포식자)의 그림자가 나타나면 "꼬끼오" 하고 큰 소리로 경고음을 내 동료들을 피신시킨다. 반면 혼자 있을 때는 포식자가 나타나도 소리를 내지 않고 숨는다. 소리를 내면 자신의 위치가 들키기 때문이다. 연구팀은 이 본능을 이용해 수탉에게 거울을 보여주며 천장에 매의 그림자를 비췄다. 만약 수탉이 거울 속 자신을 '다른 닭(동료)'으로 착각했다면, 동료를 구하기 위해 경고음을 냈을 것이다. 하지만 수탉은 침묵했다. 거울 속 이미지가 지켜줘야 할 동료가 아니라, 그저 자신의 반영임을 인지했기 때문이다. 반대 검증을 위해 투명 유리 너머에 진짜 다른 수탉을 두었을 때는, 매의 그림자를 보자마자 즉시 경고음을 냈다. 군투르쿤 교수는 "이 실험은 수탉이 거울 속 이미지를 '타인'이 아닌 것으로 인지하고, 상황적 맥락에 맞춰 자신의 행동을 조절할 줄 안다는 것을 보여준다"고 설명했다. 비록 침팬지처럼 거울에 비친 자신의 이마에 묻은 얼룩을 손으로 닦아내는 수준의 완벽한 자의식 테스트를 통과하지는 못하더라도, 생태계에서 필요한 수준의 '상황적, 기초적 자의식'을 갖추고 있음을 증명한 것이다. 의식은 특권이 아닌 '오래된 적응' 이번 연구는 의식을 바라보는 과학적 패러다임을 근본적으로 전복시켰다. 의식은 인간이라는 종(種)만이 도달한 진화의 결승점이 아니다. 그것은 수백만 년 전, 척박한 환경에서 살아남기 위해, 위험을 감지하고 먹이를 찾으며 무리와 소통하기 위해 생명체가 발달시켜 온 유연한 '생존 무기'다. 우리가 길가에서 마주치는 까마귀가 고개를 갸웃거리며 문제를 해결하려 할 때, 비둘기가 복잡한 도심에서 길을 찾을 때, 그들의 작은 머릿속에서도 우리와 똑같은 '의식의 불꽃'이 타오르고 있다. 대뇌피질이 없어도, 언어가 없어도, 그들은 세상을 느끼고 경험하며 판단한다. 인간은 지구상의 유일한 지성체가 아니다. 그저 조금 더 복잡하고 성능 좋은 '알람'을 가진, 진화의 수많은 결과물 중 하나일 뿐이다.
- 포커스온
2025-12-04 14:33:00
[우주의 속삭임(30)] 까마귀자리에서 새로운 저질량 은하 발견

천 천문학자들은 까마귀자리(Corvus)에서 새로운 은하가 발견됐다고 물리학 전문 PHYS가 전했다. 까마귀자리는 봄철 남쪽 하늘에 보이는 별자리로, 아폴론을 화나게 한 거짓말쟁이 까마귀 카라스의 신화에서 지어졌다. 새로 발견된 은하는 ‘까마귀 A’로 명명됐는데, 상대적으로 질량이 낮고 가스가 풍부하며 고립되어 있다. 은하 발견과 관련된 연구 논문은 이달 초 arXiv에 발표됐다. 낮은 질량의 은하를 다수 발견한 프로젝트 중 하나는 '저해상도 은하에 대한 반자동 기계학습 탐색(SEAMLESS: 심리스)'이라는 이름의 프로젝트였다. 이 프로젝트는 별과 밝은 은하에서 나오는 밝은 빛의 방출을 가리고 다양한 이미지를 필터링함으로써 희미하게 확장된 광원을 식별해 냈다. 까마귀 A 은하는 DESI(암흑에너지 분광장비) 영상 조사에서 처음으로 확인됐다. 최근 투산에 소재한 애리조나 주립대학교의 마이클 존스 천문학자 팀은 마젤란 클레이 망원경(Magellan Clay Telescope) 또는 칼 G. 얀스키 VLA(초거대배열) 시설을 이용해 이 은하에 대한 후속 관찰을 진행했고, 이를 통해 까마귀 A의 저질량 은하 상태를 확인할 수 있었다. 연구진은 논문에서 "까마귀 A는 심리스 프로젝트의 초기 단계에서 확인된 새로 발견된 저질량 은하"라고 썼다. 관측 결과 까마귀 A 항성체는 불규칙한 구조를 가지고 있었으며, 발산하는 빛은 동쪽의 젊은 푸른 별들의 영역에 의해 지배되고 있다는 사실이 밝혀졌다. 연구팀은 까마귀 A 은하의 푸르고 덩어리진, 불규칙한 모습이 '사자자리 P'를 연상시킨다고 말했다. 사자자리를 구성하는 불규칙 은하인 사자자리 P는 약 56만 태양질량(태양 1개의 질량값)으로, 국부 은하에서 가장 질량이 작은 은하로 추정된다. 논문에 따르면 반광 반경이 834광년인 까마귀 A는 사자자리 P보다 질량이 몇 배 더 크고, 나이가 2억 년을 넘지 않는 젊은 별들을 많이 포함하고 있다. 연구에 따르면 까마귀 A는 이온화된 성간 원자 수소 영역(소위 H II 영역)이 없는, 가스가 풍부한 은하라는 사실이 밝혀졌다. 까마귀 A까지의 거리는 약 1130만 광년으로 측정되었다. 또한 까마귀 A로부터 약 330만 광년 이내에는 다른 은하가 없다는 것도 밝혀졌다. 까마귀 A는 주변으로부터 고립된 은하였던 것이다. 천문학자들은 까마귀 A가 전파 및 광학 파장 모두에서 고해상도 후속 관찰의 훌륭한 대상이 될 수 있다고 지적했다. 특히 새로 발견된 저질량 은하의 운동학에 대한 더 많은 정보를 제공해 줄 것이라고 기대했다.
- IT/바이오
2024-07-18 09:41:00
똑똑한 까마귀…숫자까지 알아보고 큰 소리로 센다고?

까마귀가 창의적이고 지능적인 새라는 사실은 이미 비밀이 아니다. 여러 연구를 통해 까마귀가 대단히 똑똑하다는 결과가 발표됐다. 그런데 이번에 새로 발견된 까마귀의 숫자를 세는 능력은 사람들을 더욱 놀라게 하기에 충분하다고 PHYS, 사이언스얼러트 등이 전했다. 독일 튀빙겐 대학 신경생물학 연구소의 안드레아스 니더 교수와 다이애나 A. 리아오 박사가 주도하고 카타리나 F. 브레히트 박사, 레나 베이트 교수 등이 참가한 연구팀이 행동 실험을 통해 까마귀가 소리를 내 숫자를 셀 수 있다는 사실을 보여주었다. 꿀벌 등 다른 동물이나 곤충이 숫자를 이해하는 능력을 보인 경우는 있지만, 이번 까마귀 실험에서처럼 인간 이외의 다른 종이 구체적인 숫자를 읽을 수 있는 능력을 발휘한 경우는 없었다고 한다. 까마귀에게 숫자로 3이 써진 판을 보여주면 까마귀는 10초 이내에 "깍, 깍, 깍" 하고 세 번을 외친다. 그 다음 그 판으로 다가가 부리로 판을 쫀다. 그렇게 하면 성공으로 간주하는 데, 이를 까마귀가 수행했다는 것이다. 연구팀은 "어떤 목적을 가지고 특정한 숫자를 외치려면 숫자 인식 능력과 발성을 제어하는 정교한 조합이 필요한데 까마귀는 그 조합이 가능한 것으로 보인다"라고 썼다. 보고서는 "이러한 능력이 인간 이외의 동물에 존재하는지 여부는 아직 알려져 있지 않다. 그런데 행동 실험에서 까마귀는 숫자에 반응해 1~4개의 다양한 발성을 정확하게 만들어 낼 수 있음을 보여주었다"고 밝혔다. 큰 소리로 셀 수 있는 능력은 숫자를 이해하는 능력과 다르다. 숫자의 이해뿐만 아니라 의사소통을 목적으로 하는 의도적인 발성 조절도 필요하다. 인간은 말을 사용해 숫자를 세고 전달하는데, 이는 어릴 때부터 배우는 능력이다. 기호 계산의 생물학적 기원은 알려져 있지 않지만 까마귀는 0과 같은 어려운 수치 개념을 이해하는 것으로 알려져 있다. 이에 착안해 연구팀은 세 마리의 캐리온 까마귀(중간 정도 크기의 까마귀 종류)를 대상으로 연구를 수행했다. 까마귀들에게는 1~4까지의 임의의 아라비아 숫자를 보거나 오디오 신호를 듣고 숫자에 해당하는 만큼의 소리를 외치도록 훈련했다. 까마귀들은 필요한 수 만큼 울고 숫자판을 쪼아 작업이 끝났음을 스스로 선언해 마무리해야 했다. 놀랍게도 까마귀 세 마리 모두 신호에 반응해 정확한 수의 소리를 외쳤다. 간헐적으로 오류가 발생했는데 숫자가 너무 많거나 너무 적을 때 발생했다. 숫자 발성은 쪼거나 머리를 움직이는 것보다 훨씬 어렵고 반응 시간이 더욱 길다. 그래서 까마귀가 이 정도의 성취를 보여 준 것은 대단히 인상적이라는 분석이다. 연구팀은 어린 유아가 숫자를 세는 방식과 유사하다고 말했다. 연구팀은 까마귀의 이런 능력은 야생 조류 세계에서 지금까지 알려지지 않았던 의사 소통 채널일 수도 있다고 추정했다. 예를 들어 특정한 숫자나 독특한 외침은 자신들을 위협하는 포식자가 접근하고 있음을 경고할 때 내는 소리일 수 있다는 것이다. 연구진은 논문에서 "우리의 행동 실험 결과는 까마귀가 인간과 동물이 공유하는 비기호 숫자 추정 시스템을 사용해 지시된 수의 발성을 유연하고 의도적으로 생성할 수 있음을 보여준다“라고 썼다. 이 연구는 '사이언스(Science)' 지에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-05-27 14:42:00