페삭 벤슨 기자 • 2025년 6월 4일

예루살렘, 2025년 6월 4일 (TPS-IL) — 이스라엘 과학자들이 쥐가 환경을 인식하는 방식에 대한 놀라운 사실을 발견했습니다. 쥐는 콧수염을 통해 “듣고” 있을 수 있으며, 이 과정은 보철물, 시각 장애인을 위한 도구, 재활 기법을 개선할 수 있는 새로운 센서 개발의 길을 열 수 있습니다.

와이즈만 과학 연구소의 연구에 따르면 쥐의 콧수염이 표면에 스칠 때 발생하는 미세한 소리는 실제일 뿐만 아니라 뇌의 청각 시스템에 의해 적극적으로 처리되는 것으로 나타났습니다.

연구를 이끈 와이즈만 과학 연구소 신경과학과 일란 람펠 교수는 “이 콧수염은 너무 섬세해서 쥐가 들을 수 있는 소리를 내는지 아무도 확인하지 않았습니다. 하지만 이 희미한 소리가 쥐에게 들릴 뿐만 아니라 의미가 있다는 것이 밝혀졌습니다.”라고 말했습니다.

오랫동안 순전히 촉각 센서로만 기능한다고 여겨졌던 콧수염이 이제 복잡한 다중 감각 시스템의 일부로 작용한다는 것이 입증되었습니다. 동료 검토를 거쳐 발행된 학술지 *Current Biology*에 발표된 이 연구는 감각이 독립적으로 작동한다는 일반적인 통념에 도전합니다.

람펠 교수는 “교과서와 달리 감각 사이의 명확하고 날카로운 구분은 현실에 반드시 존재하지는 않습니다. 사실, 인식은 종종 다른 출처, 이 경우 촉각과 청각을 결합합니다.”라고 설명했습니다.

벤 에프론 박사, 아타나시오스 나탈조스 박사, 조나단 카츠 박사를 포함한 연구팀은 콧수염이 알루미늄 호일이나 마른 잎과 같은 표면에 문질러질 때 발생하는 거의 들리지 않는 소리를 녹음하는 것으로 시작했습니다. 콧수염 끝에서 쥐 귀까지의 일반적인 거리인 2센티미터 떨어진 곳에 고감도 초음파 마이크를 배치하여 이전에 간과되었던 음향 신호를 포착했습니다.

그런 다음 쥐가 콧수염으로 다양한 물체를 만질 때 쥐의 청각 피질에서 신경 활동을 측정했습니다. 촉각 신경 경로가 차단된 경우에도 청각 시스템은 소리에 반응했으며, 이는 뇌가 이를 별도의 감각 입력 형태로 취급함을 나타냅니다.

더 깊이 파고들기 위해 연구원들은 인공 지능을 사용했습니다. 그들은 청각 피질의 신경 활동 또는 콧수염에서 생성된 소리 녹음 중 하나를 기반으로 물체를 식별하도록 기계 학습 모델을 훈련했습니다. 놀랍게도 두 모델 모두 거의 동일한 성능을 보였으며, 이는 뇌가 촉각이나 냄새와 같은 다른 단서가 아닌 소리에만 반응하고 있음을 시사합니다.

하지만 쥐가 이 정보를 사용하여 세상을 탐색할 수 있을까요? 이를 알아내기 위해 연구팀은 행동 실험을 수행했습니다. 촉각이 무력화된 쥐는 콧수염이 알루미늄 호일에 스치는 소리만을 사용하여 알루미늄 호일을 인식하도록 훈련받았습니다. 결과는 명확했습니다. 쥐는 소리와 특정 물체를 안정적으로 연관시킬 수 있었습니다.

람펠 교수는 “결과는 쥐의 콧수염이 통합적이고 다중 감각적인 감각 시스템임을 나타냅니다. 먹이를 찾거나 포식자로부터 자신을 보호하는 데 도움이 되도록 이렇게 진화했을 수 있습니다.”라고 말했습니다. 예를 들어, 그는 “환경을 탐색하고 발각되는 것을 두려워하는 쥐는 콧수염에서 나오는 약한 음향 신호를 사용하여 마른 가시밭길과 부드러운 초원 사이에서 선택할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

이 발견은 더 나은 보철물, 재활 기법, 시각 장애인을 위한 도구 개발에 영향을 미칠 수 있는 광범위한 실용적인 의미를 가지고 있습니다.

보철 분야에서 이 연구는 표면에 닿을 때 특정 소리나 진동을 방출하는 센서가 장착된 고급 인공 사지 개발로 이어질 수 있으며, 사용자는 질감이나 저항을 “들을” 수 있습니다. 촉각 장애를 겪는 뇌졸중 또는 부상 회복 환자의 경우 소리 기반 피드백 시스템은 뇌가 대체 감각 채널을 통해 환경 자극을 해석하도록 재훈련하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 연구 결과는 시각 장애인을 위한 보조 기술에도 새로운 방향을 제시합니다. 콧수염 시스템에서 영감을 받은 스마트 지팡이는 표면을 감지하고 청각 또는 진동 신호를 통해 정보를 전달할 수 있습니다. 메아리 탐지와 마찬가지로 이 접근 방식은 사용자가 소리 단서만 사용하여 물체 유형을 식별하거나 복잡한 환경을 탐색하는 데 도움이 될 수 있습니다.

로봇 공학에서 콧수염을 모델로 한 소리 감지 촉각 센서를 통합하면 연기, 안개 또는 파편과 같이 가시성이 낮은 조건에서 기계가 작동하는 방식을 혁신할 수 있습니다. 로봇은 표면 접촉에서 음향 피드백을 해석하여 장애물을 피하거나 인간의 존재가 위험한 수색 및 구조 임무에서 결정을 내릴 수 있습니다.

쥐 모델에서 얻은 통찰력은 뇌-컴퓨터 인터페이스 설계에 영향을 미치거나 복잡한 감각 데이터를 생물 유기체처럼 해석하도록 AI 시스템을 훈련하는 데 영향을 미칠 수도 있습니다.

에프론 박사는 “서로 다른 유형의 감각 입력을 통합하는 것은 로봇 시스템 설계의 주요 과제입니다. 콧수염 감지 시스템은 가시성이 제한된 환경에서 항해 및 충돌 방지를 위한 조기 경보 기술 개발에 영감을 줄 수 있습니다.”라고 말했습니다.