[강석기의 과학카페] '푸른' 종소리 '보는' 공감각의 비밀 풀렸다
초록색 무리에는 오리나뭇잎의 f, 덜 익은 사과의 p, 피스타치오의 t가 있다. 약간 보라색이 섞인 듯한 흐린 초록색이 w를 두고 생각할 수 있는 최고의 색이다. 노란색의 경우 다양한 e와 i가 있으며, 크림색의 d, 밝은 황금색의 y, 그리고 철자의 가치를 ‘올리브색 광채가 나는 놋쇠 같은 느낌’이라고 밖에는 표현할 수 없을 u가 있다.
(중략)
이 일(공감각)이 논의된 것은 내가 일곱 살이던 해의 어느 날, 탑을 쌓기 위해 낡은 알파벳 토막들의 더미를 사용하고 있을 때였다. 나는 불쑥 어머니에게 나무토막들의 색깔이 전부 잘못됐다고 말했다. 그리고 나서 우리는 어머니의 글자들 중 몇 개가 내것과 같은 색깔을 가지고 있음을 발견했고, 또 어머니의 경우엔 음표들로부터 시각적인 영향을 받았다는 사실을 알게 되었다. 음표들의 경우 나에겐 아무런 색채 환각도 불러일으키지 않았다.
- 블라디미르 나보코프, ‘말하라, 기억이여’ 중에서 -
세계에서 가장 유명한 인시류(나비와 나방) 연구가는 누구일까? 우리나라에서라면 석주명이 떠오르지만 세계로 넓히니 오히려 모르겠다. 사실 필자를 포함해 대다수 사람들은 석주명 외에는 떠오르는 이름도 없을 것이다.
미국 플로리다주립 절지동물컬렉션의 인시류학자 커트 존슨과 저널리스트 스티브 코츠는 1999년 출간한 책 ‘나보코프 블루스’에서 블라디미르 나보코프(Vladimir Nabokov)가 그 주인공이라고 답했다. 소설 ‘롤리타’를 쓴 작가와 동명이인이 아니라 동일인 말이다. 나보코프는 1942년부터 1948년까지 하버드 비교동물학박물관에서 연구원으로 일했고 평생 동안 모두 22편의 나비 관련 글을 발표했다. 오늘날의 관점에서 기인이라고 볼 수밖에 없는 나보코프의 삶은 그의 소설보다도 더 소설적이다.
1899년 러시아제국의 부유한 귀족 가문에서 태어난 나보코프는 모국어인 러시아어보다 영어를 먼저 배웠을 정도로 서구문화에 익숙했다. 1916년 독신이었던 외삼촌이 마흔다섯에 파리에서 협심증으로 죽자 상속자인 나보코프가 막대한 재산을 물려받았다. 그러나 이듬해 혁명이 일어나 러시아는 내전상태에 빠졌다. 나보코프 가족은 1919년 소비에트 군에 쫓겨 그리스로 망명했고 재산은 모두 국유화됐다.
그 뒤 나보코프와 동생은 영국에서 유학했고 나머지 가족은 독일 베를린에 머물렀는데 아버지는 1922년 암살됐다. 러시아 문학과 프랑스 문학을 공부한 나보코프는 독일에서 시와 소설을 쓰면서 러시아어와 영어, 과거 소일거리로 배운 테니스를 가르치며 생계를 꾸렸다. 그러나 나치가 집권하자 1937년 파리로 이주했고 전쟁이 나자 1940년 미국으로 향했다. 어머니는 2차세계대전 발발 하루 전 사망했다.
낯선 미국에서 생계가 막막했지만 이듬해 웰즐리대에서 비교문학 강사 자리를 얻고 1942년 박물관 연구원으로 취직하면서 한시름 놓았다. 일곱 살 때부터 나비채집을 하고 인시류 학술지를 탐독한 나보코프는 부전나빗과에 속하는, 블루(blue)라고 통칭되는 나비의 전문가로 남미에 자생하는 블루 나비 연구의 선구자다. 같은 해 주간지 ‘뉴요커’에 단편을 실었고 1948년부터 1950년까지 자전 에세이를 12편 발표했다. 1951년 여기에 세 편을 더해 자서전 ‘Conclusive Evidence(결정적 증거)’를 발표했다. 그리고 15년이 지난 1966년 ‘Speak, Momory(말하라, 기억이여)’로 제목을 바꾼 개정증보판을 내놓았다.
1948년 코넬대 러시아와 유럽문학 교수가 되면서 나보코프는 인시류 연구에서 손을 놓았는데 훗날 “나는 과학 연구와 강의, 순수문학 그리고 ‘롤리타’를 더 이상 체력적으로 병행할 수 없다는 것을 알았다”고 회상했다. 그의 대표작 ‘롤리타’는 1955년 파리에서 먼저 나왔고 1958년 뉴욕에서 출판돼 베스트셀러가 되면서 상당한 인세가 들어왔다. 경제적 여유가 생긴 나보코프는 이듬해 그리던 유럽으로 돌아와 아들 드미트리가 오페라 가수로 활약하는 이탈리아에서 가까운 스위스에 정착했고 1977년 78세에 세상을 떠났다
유전되지만 체험 방식은 달라
자서전 ‘말하라, 기억이여’의 2장 ‘내 어머니의 초상’에는 이 글 앞에 인용한 문구가 나온다. 즉 나보코프는 알파벳을 보면 어떤 색이 떠오르는 ‘색채 환각’을 느꼈는데 그 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 그렇지 못하다고 얘기하고 있다.
오늘날 심리학 용어로 두 사람은 공감각(synesthesia) 소유자들이다. 공감각이란 한 감각 자극이 그 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.
그 결과 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)과 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.”
자신이 공감각 소유자인지 모르는 경우 많아
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 건 재미없다고 판단한 필자는 동아사이언스 홈페이지에 공감각 경험자를 찾는다는 글을 올렸고 이를 보고 카이스트의 한 학생이 이메일을 보낸 것이다.
숫자나 글자(주로 자음)를 보면 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.”
축삭생성에 관련된 유전자에 변이 있어
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.
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 이런 뇌회로의 교차(cross talk)가 있느냐 없느냐의 여부가 아니라 정도의 문제라고 주장했다. 예를 들어 공감각을 느끼지 못하는 사람도 안대를 한 채 48시간을 보내면 손가락에 물체가 닿거나 소리를 들을 때 번쩍하는 뭔가를 본다고 한다. 즉 시각피질이 시각자극을 전혀 받지 못하면 그동안 눌려 있던 미미한 공감각 네트워크가 모습을 드러낸다는 것이다.
특이하게도 이 책은 발문(afterword)으로 마무리되는데 나보코프의 아들 드미트리가 쓴 글이다. 여기서 그는 공감각과 관련된 아버지와의 일화를 몇 가지 얘기하는데 그 가운데 하나가 특히 흥미롭다. 확실히 나보코프는 과학자로서 기본이 돼 있는 사람이라는 생각이 든다.
“공감각 소유자의 색 연결은 일생을 통해 일관되게 남아있는 것으로 보인다. 우리의 경우 이에 대해 상당한 정도로 엄격하게 확인할 수 있었다. 아버지는 내가 여덟 살 때 테스트를 했고, 내가 삼십 대 때 다시 검사했다. 알파벳에 상응하는 색을 비교하자 원래 색조를 유지하고 있었다.”
※ 필자소개
강석기 과학칼럼니스트 (kangsukki@gmail.com)
LG생활건강연구소에서 연구원으로 근무했으며, 2000년부터 2012년까지 동아사이언스에서 기자로 일했다. 2012년 9월부터 프리랜서 작가로 지내고 있다. 지은 책으로 『강석기의 과학카페』(1~6권),『생명과학의 기원을 찾아서』 등이 있고, 옮긴 책으로 『반물질』, 『가슴이야기』, 『프루프: 술의 과학』 등이 있다
[강석기 과학 칼럼니스트 kangsukki@gmail.com]
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