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[강석기의 과학카페] '푸른' 종소리 '보는' 공감각의 비밀 풀렸다


 
자서전 ‘말하라, 기억이여’의 2장 ‘내 어머니의 초상’에는 이 글 앞에 인용한 문구가 나온다. 즉 나보코프는 알파벳을 ë³´ë©´ 어떤 색이 떠오르는 ‘색채 환각’을 느꼈는데 ê·¸ 색조가 너무 생생해 ‘올리브색 광채가 나는 놋쇠 같은 느낌’이라고 표현하고 있다. 그는 일곱 살 때 우연히 어머니도 같은 환각을 느낀다는 사실을 알게 됐고 흥미롭게도 철자와 색의 매치가 다른 경우가 많았다. 그리고 어머니는 특정 음표에서 특정한 색이 느껴진다고도 말했는데 자신은 ê·¸ë ‡ì§€ 못하다고 얘기하고 있다.
 
오늘날 심리학 용어로 두 사람은 공감각(synesthesia) 소유자들이다. 공감각이란 한 감각 자극이 ê·¸ 감각의 지각뿐 아니라 다른 감각의 지각까지 불러일으키는 현상이다. 두 사람 모두 ‘철자-색 공감각’(이 경우 시각의 다른 양상)을 지녔고 나보코프의 어머니는 여기에 더해 ‘음표(소리)-색 공감각’까지 경험했다. 1925년 결혼한 아내 베라도 공감각 소유자였고 1934년 태어난 아들 드미트리도 공감각을 느꼈다. 한마디로 공감각 집안이었던 셈이다.
 
나보코프는 작가이므로 그가 멋지게 묘사한 공감각이 ‘은유적 표현’이었을 거라고 생각할 수도 있다. 실제로 한 세대 전까지도 공감각은 상상력의 소산이라고 생각돼 과학계에서 무시됐다. 1881년부터 1931년까지 50년 동안 공감각 관련 논문이  74편이었던 반면 1932년부터 1982년까지는 23편에 불과했다.
 
그러나 1980년대 미국의 신경학자 리처드 사이토윅(Richard Cytowic)이 공감각의 신경생리학 연구를 시작하며 공감각이 과학의 영역으로 들어왔다. 사이토윅은 1989년 교재 ‘Synesthesia: a union of the senses(공감각: 감각의 융합)’을 출간했고 1993년 교양과학서 ‘The man who tasted shapes(형태의 맛을 보는 남자)’를 펴냈다. 이를 계기로 공감각은 대중매체의 관심거리가 됐고 여러 심리학자와 신경학자들이 공감각 연구에 뛰어들었다.
 
1980년대 공감각에 대한 신경생리학 연구를 시작해 공감각의 르네상스를 이끈 리처드 사이토윅. - 위키피디아 제공
 
ê·¸ ê²°ê³¼ 공감각은 착시처럼 우리의 의지와 무관한 생리현상이라는 사실이 분명해졌다. 그리고 이를 뒷받침하는 강력한 증거 가운데 하나가 공감각 소유자 가운데 다수가 가족 중에도 그런 사람이 있다는 것이다. 즉 공감각이 유전되고 따라서 ‘공감각 유전자’도 있을 가능성이 크다는 말이다.
 
2009년 사이토윅은 19세 연하인 신경과학자 데이비드 이글먼(지난해 번역출간된 베스트셀러 ‘더 브레인’의 저자다)ê³¼ 공저로 ‘Wednesday is indigo blue(수요일은 인디고블루)’를 출간했는데, 여기서 공감각의 유전학을 다루며 나보코프의 ‘말하라, 기억이여’를 인용하고 있다. 즉 나보코프가 책에 적은 자세한 묘사는 그의 탁월한 문학적 상상력을 보여주는 게 아니라 생생한 공감각의 체험이라는 것이다. 참고로 책 제목은 ‘요일-색 공감각’의 한 예에서 따왔다.
 
아울러 나보코프와 어머니의 철자-색 대응이 대부분 어긋나는 것도 공감각 유전학을 정확히 보여주고 있다. 즉 공감각이라는 현상이 유전되는 것이지 대응 패턴까지 동일한 것이 아니다. 실제 일란성쌍둥이라도 공감각을 똑같은 대응관계로 느끼지는 않는다. 또 나보코프처럼 한 가지 공감각만 느낄 수도 있고 그의 어머니처럼 두 가지 이상을 느끼는 사람도 있다. 예를 들어 책에는 한 자극에 다섯 감각이 동원되는 공감각 소유자의 체험담이 있다.
 
“전화벨이 울리는 소리를 들었을 때... 작고 둥근 물체가 내 눈앞에 구르고... 손가락엔 밧줄처럼 촉감이 거친 뭔가가 느껴지고... 소금물의 맛과... 흰색의 뭔가를 경험한다.”
 
공감각은 유전되지만 체험방식은 다르다 - 사진 GIB 제공
 
 
 
사이토윅이 공감각 연구를 시작한 1980년대만 해도 공감각 소유자가 2만5000명 가운데 한 명꼴로 아주 드문 현상이라고 추정됐지만 그 뒤 비율이 점점 올라가 2005년 정밀조사 결과 23명에 한 명꼴로 공감각을 경험하는 것으로 밝혀졌다. 어떻게 20년 사이 비율이 1000배나 높아졌을까. 이에 대해 저자들은 과거에는 공감각자 대다수가 자신의 감각 체험이 특이하다는 걸 깨닫지 못했기 때문이라고 설명했다. 즉 다른 사람들도 그런 줄 알았는데 대중매체에서 공감각을 다루면서 점차 자신이 특이한 능력을 지닌 걸 알게 됐다는 것이다.
 
그럼에도 필자는 솔직히 공감각 소유자가 그렇게 흔하다는 게 믿기지 않는다. 지금까지 살면서 주변에서 공감각이 있다는 사람은 본 적이 없기 때문이다. 다만 10년 전 수소문해서 공감각 소유자를 한 명 만난 적은 있다. 당시 ‘과학동아’에 특집으로 공감각을 다루면서 논문만 정리해 기사를 쓰는 ê±´ 재미없다고 판단한 필자는 동아사이언스 홈페이지에 공감각 경험자를 찾는다는 글을 올렸고 이를 ë³´ê³  카이스트의 한 학생이 이메일을 보낸 것이다.
 
숫자나 글자(주로 자음)를 ë³´ë©´ 색이 떠오르는 공감각자였는데 색의 묘사가 ‘노란색’ ‘파란색’ 수준이 아니고 나보코프처럼 꽤 구체적이었다. 특정 숫자나 글자에 대한 색을 얘기할 때 가장 적합한 표현을 찾으려고 얼굴을 살짝 찡그리며 생각하던 모습이 지금도 눈에 선하다. (‘과학동아’ 2008년 6월호 54쪽 ‘오감의 네트워크 공감각’ 바로가기 )
 
“13은 흰색과 노란색이 겹쳐진 바나나 같은 이미지고요, 24는 초록색과 수박색이 합쳐진 ‘청치마에 다홍저고리’ 같은 느낌입니다. 그래서 그냥 4와 24의 4의 느낌이 같지는 않아요.”
 
당시 공감각 경험자가 수채화 물감으로 그린 글씨. 숫자나 문자를 인식할 때 떠오르는 색을 재현했다.- 과학동아 2008년 6월호 '오감의 네트워크 공감각' 편
 
 
 
2000년대 들어 게놈분석기술이 눈부시게 발전하면서 몇몇 연구자들이 공감각 유전자 사냥에 뛰어들었지만 이렇다 할 성과를 내지는 못했다. 그런데 학술지 ‘미국립과학원회보’ 3월 5일자 온라인판에 공감각과 관련된 유전자 변이를 찾았다는 연구결과가 실렸다.
 
막스플랑크심리언어학연구소를 비롯한 네덜란드와 영국의 공동연구자들은 ‘소리-색 공감각’을 보이는 세 가계를 분석해 공감각자들만 지니고 있는 변이 유전자 37개를 찾았다고 밝혔다. 연구자들은 각 가계에서 공감각이 있는 사람들과 없는 사람들의 게놈(정확히는 유전자에 해당하는 엑솜)을 비교해 두 집단 사이에 차이가 있는, 즉 공감각 소유자들만이 지닌 유전자 변이를 찾았다.
 
최근 ‘미국립과학원회보’에는 소리-색 공감각 관련 유전자 변이를 찾았다는 연구결과가 실렸다. 위는 공감각을 보이는 세 집안의 가계도로 회색이 공감각 소유자, 흰색이 비소유자이고 동그라미가 여성, 네모가 남성이다. 파란색 테두리선이 게놈을 해독한 사람이다. 아래는 소리-색 공감각을 확인하는 테스트로, 공감각자는 세 차례에 걸친 검사에서 특정 높이의 음에 거의 같은 색을 대응시킨 반면(왼쪽) 비공감각자는 일관성이 없다(오른쪽) - ‘미국립과학원회보’ 제공
 
그 결과 가계11의 공감각자들에서 변이 유전자 12개, 가계16에서 8개, 가계2에서 17개를 찾았다. 놀랍게도 이 가운데 단 하나도 겹치지 않아 세 가계의 변이 유전자가 37개에 이른다. 즉 소리-색 공감각을 유발하는 유전자 변이가 한 가지가 아니라는 말이다.
 
연구자들은 이 가운데 축삭생성(axonogenesis)에 관여하는 6개 유전자의 변이가 공감각 발생과 직접적인 관련이 있을 것으로 추정했다. 공감각은 뇌에서 감각정보를 처리하는 네트워크의 배선 이상에서 비롯된다. 즉 소리정보가 소리지각을 담당하는 부위로만 가는 게 아니라 색을 처리하는 부위로도 연결돼 소리자극을 색상으로 지각하게 되는 것이다. 이런 배선의 전선은 신경세포(뉴런)에서 나온 축삭(axon)을 의미하므로 축삭생성과 관련된 유전자 변이가 공감각을 일으킬 가능성이 크다.
 
예를 들어 가계11의 경우 공감각자들은 SLIT2와 ROBO3, COL4A1, SLC9A6 유전자의 변이를 공유했다. 이 가운데 앞의 세 유전자에서는 염기가 하나 바뀌면서 아미노산도 바뀌게 돼 변이 단백질이 만들어진다. SLC9A6 유전자 변이는 아미노산으로 번역되지 않는 부분의 염기가 바뀐 것으로 만들어지는 단백질은 똑같지만 발현량이 다를 것이다. SLIT2와 ROBO3는 축삭이 자라는 길을 안내하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
 
가계16의 공감각자들은 MYO10 유전자의 변이를 공유하는데 염기가 바뀌어도 만들어지는 단백질은 동일하지만 역시 발현량이 줄어들 것으로 추정된다. MYO10은 액틴이라는 단백질 섬유를 따라 이동하는 모터단백질로, 신경돌기성장원뿔(neurite growth cone)에서 작용한다.
 
가계2의 공감각자들은 ITGA2 유전자의 변이를 공유해 아미노산이 하나 바뀐 변이 단백질이 만들어진다. 이 단백질은 인테그린수용체의 일부를 이루는데, 축삭성장원뿔에 있는 인테그린수용체는 뉴런이 세포 밖의 화학적 유도신호를 감지해 반응하는 데 중요한 역할을 한다.
 
결국 이런 유전자들의 변이로 변이 단백질이 만들어지거나 단백질은 동일하더라도 양이 달라져 뉴런의 축삭이 뻗어 나가는 방향이 바뀌면서 다른 감각 영역으로 넘어가 배선되면, 즉 시냅스가 연결되면 공감각이 나타나는 것으로 보인다.
 
‘수요일은 인디고블루’에서 저자들은 공감각 소유자와 비소유자의 차이는 이ë

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