개는 단어를 어떻게 받아들일까?

2020년 2월 25일
개가 인간의 단어를 차별화하고 처리하는 데 사용하는 뇌 메커니즘을 탐구하는 연구 분야가 있다.

개는 종종 사람이 하는 말을 이해하는 것처럼 보인다. 하지만 어떻게 사람이 말하는 단어를 받아들이고 처리할까?

최근 미국 에모리 대학의 과학자들이 수행한 연구 결과에 따르면, 개는 적어도 자신이 배운 단어의 의미에 대한 초보적인 신경 표현을 가지고 있다. 이 연구는 또한 개가 전에 들어본 단어와 그렇지 않은 단어들을 구별한다는 것을 암시한다. 연구 결과는 2018년 10월 중순 신경과학 분야의 프런티어 지에 발표되었다.

이 연구는 개가 단어를 어떻게 사물들과 연관시키고, 배운 단어들을 어떻게 처리하는지를 시험하기 위해 뇌 이미지를 사용한 최초의 연구이다.

개는 단어를 어떻게 처리할까?

연구원들은 ‘다람쥐’라는 단어를 들으면 흥분하는 개를 예로 든다. 개는 창문으로 뛰어간다. 이 단어는 개에게 어떤 의미일까? ‘주의하라, 무슨 일이 일어나고 있다’라는 뜻인가? 아니면 개는 실제로 다람쥐를 마음속으로 그려볼까?

연구원들은 많은 개 보호자들이, 개들이 단어가 무엇을 의미하는지 안다고 생각한다고 설명한다. 하지만, 그것을 뒷받침할 과학적 증거가 실제로 많지 않다. 그래서, 이 연구의 경우, 보호자의 말만이 아니라 개로부터 데이터를 얻기 위해 사용했다.

우리는 모두 개들이 언어 명령을 배울 수 있다는 것을 안다. 연구원들은 개가 최소한 인간 언어의 몇몇 측면을 처리할 수 있는 능력을 갖추고 있다는 사실을 인정한다. 하지만 이전 연구에서는 개가 구두 명령을 따르기 위해 다른 단서들을 사용할 수 있다는 것도 시사하고 있다.

예를 들어, 표정, 몸짓 그리고 심지어 보호자의 감정적인 표현까지 가능하다. 그래서 이번에는 개가 어느 정도까지 말을 처리하는지 알고 싶었다.

연구원들은 개가 단어들을 구별하기 위해 사용하는 뇌 메커니즘을 둘러싼 질문들에 초점을 맞췄다. 또한, 실제로 그 개에게 어떤 단어가 실행 가능한지 살펴보았다.

훈련받은 개

기능성 자기공명영상촬영(fMRI)에 자발적으로 들어가도록 훈련받은 개를 이용할 필요가 있었다는 점에 유의해야 한다. 이때 개는 묶이거나 진정시키지 않아도 스캔 과정 동안 움직이지 않아야 했다.

개에 대한 자기공명 연구

이 연구를 위해, 연구원들은 서로 다른 종의 12마리의 개를 훈련해 두 개의 다른 물건을 가져오도록 했다. 그들은 그 물건들의 이름을 기반으로 사용했다. 그 물건 중 하나는 박제 동물처럼 부드러운 질감을, 다른 하나는 고무처럼 다른 질감의 물건을 사용하여 차별화했다.

훈련하는 동안, 개들은 그 물건 중 하나를 가져오라는 지시를 받았고 보상으로 음식이나 칭찬을 받았다. 개가 두 물체를 구별할 수 있다는 것을 보여주자 훈련을 마쳤다. 개는 두 물건에 맞닥뜨렸을 때,  보호자가 명령한 것을 일관되게 가지고 와서 보여 주었다.

같은 연구의 목적으로 실험 시에, 개는 보호자가 바로 앞에 서 있는 동안 fMRI 스캐너에 누워 있었고, 보호자는 정해진 간격으로 개의 장난감 이름을 말하곤 했다. 그러고 나서, 보호자는 개에게 상응하는 장난감을 보여주곤 했다. 통제의 한 종류로서, 주인도 또한 터무니없는 말을 발음하곤 했다. 그러고 나서 보호자는 개에게 모자나 인형 같은 새로운 물건들을 보여주곤 했다.

그 결과는 뇌의 청각 영역에서 그들이 훈련받는 단어와 비교하여 단어를 구성하는 데 더 큰 활성화를 보였다.

놀라운 결과

연구원들은 개들이 알고 있는 단어와 알지 못하는 단어를 구별하는 것을 볼 수 있을 것이라고 말했다. 그러나 그들은 그 결과가 인간에게 행해진 유사한 연구 결과와는 정반대인 것을 보고 놀랐다. 여기서 우리가 의미하는 것은 사람들이 익숙한 단어에 대해 새로운 단어들보다 더 큰 뉴런 활성화를 보이는 경향이 있다는 것이다.

개는 단어에 반응한다.

연구원들은 개가 새로운 단어에 더 큰 뉴런 활성화를 보인다는 가설을 세웠다. 왜냐하면 보호자가 말하는 것을 개가 이해하기를 원하며 그렇게 하려고 노력하기 때문이다. “결국, 개는 주인을 기쁘게 하고 싶으며, 또한 간식이나 칭찬을 받고 싶어 할 수도 있다”고 연구원들은 말했다.

개는 단어에 반응한다

실험에 참여한 개의 절반은 그들의 정수리- 측두부 -후두부 (PTO) 에 있는 새로운 단어로부터 더 큰 활성화를 보였다. 연구원들은 뇌의 이 부분이 인간의 각회와 유사할 수 있다고 믿는다. 여기서 우리의 뇌는 어휘적인 차이를 처리한다.

하지만, 절반 이상의 개는 뇌의 다른 부분에서 새로운 단어로 더 큰 활동을 보였다. 여기에는 좌측두엽 피질과 편도체, 미상핵, 시상이 포함된다.

이러한 차이는 연구의 한계, 개 품종 및 크기의 가변 범위 때문일 수 있다. 그것은 또한 개의 인지 능력의 변화 가능성 때문일 수 있다. 그래서 연구원들은 다양한 품종의 개의 뇌 모양과 크기의 다양성이 뇌의 인지 과정을 매핑할 때 중요한 도전을 일으킨다는 것을 인식한다.

다른 능력을 가진 개

이와 관련하여 연구원들은 개가 인간의 단어를 배우고 이해하는 능력과 동기에 따라 다른 방식으로 처리한다고 말한다. 그러나 “개들은 배운 단어의 의미를 신경적으로 표현하고 있는 것 같은데, 그것은 낮은 단계의 파블로프 응답보다 더 크다.”

그렇다고 해서 보호자가 개와 의사소통하는 가장 효과적인 방법이 말이라는 것을 의미하지는 않는다. 실제로, 같은 연구팀이 실시한 또 다른 연구는 개의 신경 보상 체계가 언어적 신호보다는 시각적 신호와 후각적 신호에 더 부합한다는 것을 보여 주었다.

Prichard, A., Cook, P. F., Spivak, M., Chhibber, R., & Berns, G. S. (2017). Awake fMRI Reveals Mechanisms of Language Comprehension in Dogs. BioRxiv. https://doi.org/10.1101/178186