출생 전 태아의 언어구별 능력은 어느 정도일까?

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=237199&cont_cd=GT

 

프랑스 연구진의 뇌 영상 분석 결과, 출생 3개월 전의 태아들은 아직 뇌가 완성되지 않았음에도 불구하고, 이미 성인과 비슷한 방식으로 발화된 음절(spoken syllables)을 구별하는 능력을 보유하고 있는 것으로 밝혀졌다(참고논문 1).

정상분만아(임신 37개월 이후에 태어나는 아기)는 태어나는 즉시 매우 세련된 언어능력(linguistic sophistication)을 나타낸다. 그들은 엄마의 목소리를 인식하고(참고논문 2), 출생 전에 들은 2가지 언어를 구별할 수 있고(참고논문 3), 자궁 속에 있을 때 엄마가 읽어 준 동화들을 기억한다(참고논문 4). 그러나 이러한 언어처리 능력이 발달하는 정확한 메커니즘은 지금껏 밝혀지지 않았다. 문제의 핵심은 "선천적인 부분이 어느 정도이고, 출생 직후 학습되는 부분이 어느 정도인가?"라는 것이었다.

프랑스 피카르디 쥘 베른 대학(UPJV: University of Picardy Jules Verne)의 파브리스 왈로이스 박사(신경과학)가 이끄는 연구진은 이 문제를 해결하기 위해, 태아의 신경 처리과정(neural processes)을 분석해 보기로 결정했다. 그러나 자궁 속의 태아를 연구한다는 것은 매우 어려운 일이므로, 그들은 차선책으로 정상분만아들보다 2~3개월 먼저 태어난 조산아들을 대상으로 연구를 진행하기로 방침을 변경했다. [이 시기(출생 2~3개월 전)는 신경이 최후의 종착점을 향해 아직 이동하는 때로, 뇌 상부영역들(upper brain areas) 간의 연결성이 확보되고, 내이(inner ear)와 대뇌피질의 연결성이 구축된 직후의 시기다.]

연구진은 조산아들의 신경경로를 테스트하기 위해, 출생한 지 며칠 후 인큐베이터에서 잠자고 있는 조산아들에게 부드러운 음성을 들려준 다음, 그들의 뇌 활동을 기능성 근적외선분광법(fNIR: functional near-infrared spectroscopy)이라는 비침습적 광학영상화 기법(non-invasive optical imaging technique)으로 모니터링하였다. 모니터링 결과, 연구진은 조산아들의 뇌가 보여주는 명백한 신호를 포착할 수 있었다. 예컨대, 연구진이 조산아들에게 오랫동안 여성의 목소리만을 들려주다가 갑자기 남성과 여성의 목소리를 섞어서 들려주자, 그들의 뇌는 움찔하는 반응을 나타냈다(첨부그림 참조).

조산아들의 뇌는 남성과 여성의 목소리를 구분하는 것은 물론, 이보다 어려운 가(ga)와 바(ba) 소리도 구분할 수 있는 것으로 나타났다. (`가`와 `바` 소리를 구분하려면 보다 신속한 신경처리 과정이 필요하다.) 더욱 놀라운 것은, `성인들이 미묘한 언어를 이해할 때 사용하는 대뇌피질의 특정 영역을 조산아들도 사용하는 것으로 밝혀졌다`는 점이다. "이번 연구는 `대뇌피질 내부의 언어적 연결성(linguistic connections)은 출생 전에 이미 확립되어 있을 뿐만 아니라 기능적으로도 잘 작동하고 있어서, 소리에의 반복적 노출을 통해 점차 획득될 필요가 없다`는 것을 의미한다. 다시 말해서, 인간의 언어처리 능력은 - 최소한 부분적으로 - 선천적인 것으로 보인다"고 연구진은 말했다.

이번 연구는 가장 취약한 뇌(조산아의 뇌 포함)를 분석하는 새로운 기법을 제시했다는 점에서도 큰 의의가 있다. "이번 연구는 주목할 만한 가치가 있다. 태아가 출생하기 전에 어려운 자음을 구별할 수 있다는 사실이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 이는 태아의 뇌가 종전에 생각했던 것보다 훨씬 더 민감하다는 것을 의미한다(참고논문 5)"고 캐나다 브리티시 콜럼비아 대학교의 재닛 워커 박사(발생심리학)는 논평했다. 그러나 이번 연구는 「언어의 선천성 vs 후천성 문제」를 완전히 해결했다고 볼 수는 없다. "조산아들은 출생과 동시에 일련의 신경 처리과정이 촉발되어 - 엄마의 뱃속에 있는 같은 연령대의 태아(same-aged fetus)와는 달리 - 언어에 반응하는 능력을 보유하게 될지도 모른다"고 워커 박사는 지적했다.

※ 참고논문:
1. Mahmoudzadeh, M. et al., "Syllabic discrimination in premature human infants prior to complete formation of cortical layers", Proc. Natl Acad. Sci. USA http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1212220110 (2013).
2. DeCasper, A. J. & Fifer, W. P. Science 208, 1174?1176 (1980).
3. Byers-Heinlein, K., Burns, T. C. & Werker, J. F. Psychol. Sci. 21, 343?348 (2010).
4. DeCasper, A. J. & Spence, M. J. Infant Behav. Dev. 9, 133?150 (1986).
5. Weikum, W. M., Oberlander, T. F., Hensch, T. K. & Werker, J. F. Proc. Natl Acad. Sci. USA 109, 17221?17227 (2012).

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http://www.nature.com/news/babies-brains-may-be-tuned-to-language-before-birth-1.1248 

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효...경이로운 사실들..