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시각과 청각으로 뇌를 속인다

By 이웃집과학자
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이웃집과학자 작성일자2018.11.29. | 1,198 읽음

우리의 감각은 시각, 소리, 냄새와 같은 지속적인 자극을 뇌에 보내 우리가 세상을 인식하게 만듭니다. 그러나 때때로 우리의 감각은 우리를 속일 때도 있는데요. 이를 '지각적 착시(perceptual illusions)'라고 부릅니다.


뇌 안에서는 무슨 일이?

출처 : fotolia

미국 캘리포니아 공과대학에서는 감각끼리 서로 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 '소리가 시각적 착시를 일으킬 수 있는지' 보여주는 테스트를 개발했습니다. 이 착시는 너무 빠르게 발생해 '사후예측(postdiction)'이라 불리는 착시 현상이 일어납니다. 사후예측이란 예측(prediction)과 반대되는 개념으로 나중에 발생하는 자극이 이전 사건의 지각에 영향을 미치는 것을 말합니다.

자, 그러면 연구팀이 개발한 테스트를 이웃님도 해보실까요? 참고로 이는 청각이 시각적 착시를 일으킬 수 있는가에 대한 실험이므로 꼭, 스피커를 켜주시기 바랍니다. 준비 되셨나요? 

어떠셨나요. 정말로 청각이 시각적 착시를 일으키는 것 같지 않으십니까? 이 연구의 두 착시는 나중에 발생하는 자극이 이미 발생한 자극의 인식에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 설명합니다. 새로운 착시 발생의 핵심 정보는 200밀리초 내에 오디오 및 시각적 자극이 빠르게 발생했다는 점입니다. 뇌에서는 사후 예측을 통해 빗발치는 정보들을 이해하기 위해 노력하는데요. 우리의 뇌가 두 감각에서 발생한 자극을 합친 후 발생한 사건에 관해 알아내려 하기 때문에 착시가 발생한다는 해석입니다. 

환상적 토끼(Illusory Rabbit)...?

출처 : fotolia

첫 번째 착시는 'Illusory Rabbit'이라고 부릅니다. 착시를 만들어내기 위해서는 먼저 짧은 경고음과 빠른 플래시가 거의 동시에 재생돼야 합니다. 그리고 그때, 화면의 왼쪽에 플래시가 나타납니다. 첫 번째 경고음이 울린 후, 58밀리초가 지난 후 한 번의 경고음이 울리게 됩니다. 마지막으로 두 번째 경고음이 울린 후 58밀리초가 지나면 경고음과 플래시가 거의 동시에 발생합니다.


그러나 이때 플래시는 화면의 오른쪽 상단에서 나타납니다. 사실, 경고음의 위치는 항상 가운데 위치하고 있고 움직이지 않습니다. 단, 대부분의 사람들은 실제로는 두 개의 플래시가 재생됐지만 착시를 인지해 세 개의 플래시가 나온 것으로 착각합니다. 그리고 인지적 착시로 보이는 세 번째 플래시는 두 번째 경고음과 거의 동시에 발생하며, 화면 중앙에 위치한 플래시를 보게 됩니다.


사실, 착시적 플래시는 왼쪽 플래시와 오른쪽 플래시 사이에서 감지되는데, 이는 뇌가 사후 예측적인 처리를 하고 있다는 핵심적인 증거라고 합니다. 이 연구에 참여했던 Noelle Stiles는 "마지막 경고음과 플래시가 발생했을 때, 두뇌는 짝을 이루지 않고 발생했던 경고음 소리와 관련된 플래시를 틀림없이 놓쳤을 거라고 가정했기 때문에 착시적 플래시가 발생한 것"이라고 설명합니다.


두 번째 착시는 'Invisible Rabbit'이라고 합니다. 이와 관련된 착시는 세 개의 플래시가 화면에 보입니다. 첫 번째 플래시는 왼쪽에, 두 번째 플래시는 가운데에, 그리고 마지막 세 번째 플래시는 오른쪽에 위치하니다. 첫 번째와 세 번째 플래시는 경고음과 함께 발생합니다. 이 경우 대부분의 사람들은 두 번째 플래시를 전혀 보지 못합니다. 왜냐하면 두 번째 플래시는 경고음 없이 발생하며, 이때 뇌는 실제로 플래시가 있었음에도 사실상 아무것도 없다고 결정하게 되는거죠. 

테스트 결과.

출처 : 유튜브/caltech

연구팀은 소리가 시각적 착시를 일으킬 수 있음을 보여줌으로써 공간과 시간에 대한 감각을 뇌가 결합해 인식의 통합적인 감각을 만들어내는 방법에 대한 새로운 단서를 밝혀냈습니다. 이 연구에 참여했던 Shimojo 박사는 "단일감각과 다중감각의 지각처리가 사후예측을 일반화시키는 중요한 과정이다"라며 "소리가 시각에 영향을 미치는 매우 드문 경우 중 하나이며 공간과 시간에 대한 신경 처리의 동적인 측면을 나타낸다"고 전했습니다.


우리는 여전히 뇌의 안에서 어떤 작용이 일어나는지 다 알지 못합니다. 이 모든 연구는 과학자들이 뇌에서 세상을 어떻게 이해하고 우리에게 정보를 주는지 알아내는데 도움이 될 것입니다. 이 연구는  <PLOS One>에 게재됐습니다.


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