[양현정의 뇌활용연구실 13편] 지구의 자기장을 감(感)한다

양현정의 뇌활용연구실

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오피니언 | 양현정 기자 |입력 2018년 03월 28일 (수) 13:10   

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지난 칼럼에 이어 인간감각 인지에 대하여 이야기를 하고자 한다. 먼 거리를 이동하는 새, 물고기 등의 동물들의 대다수가 지구 자기장을 감지하는 능력이 있음이 밝혀져 왔고, 최근에는 바닷가재, 벌레, 달팽이, 개구리, 도룡뇽 등도 이러한 감각을 가진다는 것이 발견되어왔다. 그런데 포유동물 또한 지구자기장에 반응하는 것 같다.

소는 풀을 뜯을 때 그들의 몸의 방향을 지구 자기장에 맞추어 일련의 방향을 선호하여 풀을 뜯는다고 한다. 이러한 현상은 사슴에서도 나타난다. 개들도 소변이나 배변을 할 때 지구자기장에 맞추어 어떠한 방향 선호도가 나타난다고 한다. 숲쥐나 뒤쥐는 그들의 둥지를 만드는데 지구 자기장을 사용한다.

물론 이것은 지구 자기장이 방해받지 않고 안정되어 있을 때 나타나는 현상이다. 과학자들은 이제 동물들이 자기장을 감지한다는 것을 알지만, 세포레벨에서 신경레벨에서 어떻게 그것이 작동하는 지에 대해서는 아직 확실히 알려진 바는 없다.

하지만 여기에서 두 가지 서로 필적할 만한 가설이 있다. 하나는, 망막에서 발견되는 크립토크롬이라 불리는 단백질 (인간의 눈에도 존재한다!)안에서 일어나는 양자 화학 반응에 의해 자기장을 인식하게 된다는 아이디어이다. 하지만 이 크립토크롬이 어떻게 신경전달을 컨트롤 하는지는 정확하지 않다.

다른 가설은, 동물의 코 뒤 삼차신경근처, 또는 내이 안의 수용체 세포 안에 작은 자철석이라 할 수 있는 물질이 있으며 이들이 자기장에 의해 배열되는 방식에 따라, 신경전달 경로가 열리거나 닫히게 된다.

어쩌면 생물은 이 두 가지 경로 모두를 자기장 감지에 이용하는지도 모른다. 그리고 인간도 이러한 자기장 감지 능력이 있는지에 대해서 관심이 모아지고 있다.

캘리포니아 공과대학의 지구 물리학자인 조 카슈빙(Joe Kirschvink)은 동물계의 생물체가 어떻게 지구 자기장을 감지하여 항해하는지에 대하여 관심을 가져왔다. 그는 2016년 영국에서 수년에 한 번씩 개최되는 Royal Institute of Navigation에서 이 궁금증에 답을 줄만한 획기적인 연구결과를 발표하였다.

20여명의 사람을 대상으로 한 소규모 연구이긴 하였지만, 그 효과는 반복되었고, 같은 실험이 그의 실험실이 있는 미국에서 만이 아니라 일본의 동경에서도 반복되어 같은 결과를 얻었다.

자기장이 차단된 벽을 가진 클린 룸에서 실험은 행하여 졌고, 이 방은 인위적으로 자기장을 만들 수 있도록 전기코일로 둘러쌓여 있으며, 이 방안에 앉아있는 사람의 뇌파가 방에서 만들어지는 자기장에 의해 변화하는지를 측정한 실험이다.

그 결과 커슈빙은 자기장이 반시계방향으로 회전될 때 알파파에서 급락이 있음을 발견하였고, 이는 일련의 신경세포들이 이 실험의 유일한 변인인 자기장에 반응하여 발화하고 있음을 의미하는 것이었다.

인간이 실제로 기능하는 자기수용체를 가지고 있다는 것이 시사되어지는 획기적인 결과이다. 많은 후속연구가 필요하겠지만, 스스로 “의식”하지는 못하지만, 무의식 레벨에서 자기장을 감지하고 있다는 것은 아주 흥미로운 결과가 아닐 수 없다.

어쩌면, 인간의 “감”, “직감”으로 표현되는 인간이 정확히 의식하지 못하는 레벨의 현상에 대한 생물학적 메커니즘을 현대과학이 조금씩 풀어내어 가고 있는 듯하여 관련 후속연구가 기대되는 분야이다.


글. 양현정 국제뇌교육종합대학원대학교 뇌교육학과/융합생명과학과 교수

참고문헌
“Polar explorer” Eric Hand, Science 352 (6293), 1508-1513.

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