실제 손 있던 자리서 고무 손 만지면 촉감 느껴
문어도 고무 다리 건들면 회피 반응 보여
신체 감각 연구, 아바타 로봇에 도움 줄 듯

문어는 실제 다리 위에 놓인 가짜 다리를 자기 몸으로 착각한다./일 류큐대

미국 프린스턴대 신경과학연구소장인 조너선 코헨(Jonathan Cohen) 교수와 구글 딥마인드의 매슈 보트비닉(Matthew Botvinick) 수석연구책임자는 현재 신경과학 연구를 선도하는 석학이다. 두 사람은 술자리에서 인기를 끌만 한 재미있는 실험으로 유명세를 치렀다. 1998년 네이처에 발표된 이른바 ‘고무 손 착각(rubber arm illusion)’ 실험이다.

원리는 간단하다. 두 손을 탁자 위에 나란히 놓은 다음, 오른손이 보이지 않게 칸막이를 세운다. 왼손 옆에는 눈에 보이도록 고무 손을 둔다. 그런 다음 붓으로 왼손과 고무 손을 번갈아 간질이면 놀랍게도 왼손은 물론 오른손까지 가렵다는 느낌을 받는다. 뇌가 고무 손을 오른손으로 착각하는 것이다.

일본 과학자들이 문어도 인간과 마찬가지로 고무 손 착각에 빠진다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 다리가 있는 자리에 복제품을 두고 건들면 문어가 회피 반응을 보였다. 고무 다리를 자기 다리로 착각한 것이다. 고무 손 착각 현상이 포유류가 아닌 동물에서 확인되기는 이번이 처음이다.

◇포유류 밖에서 고무 손 착각 첫 관찰

이케다 유즈루(Yuzuru Ikeda) 류큐대 교수 연구진은 “문어도 고무 손 속임수에 속는다는 사실을 실험으로 확인했다”고 22일 국제 학술지 ‘커런트 바이올로지’에 발표했다. 연구진은 문어가 인간과 같은 신체 감각을 가졌다고 설명했다. 앞으로 인간이 자신의 신체를 인지하는 과정을 연구할 때 문어가 좋은 실험동물이 될 수 있다는 의미다.

연구진은 실험실 수조에서 문어(학명 Callistoctopus aspilosomatis)를 키우며 문어판(版) 고무 손 착각 실험을 진행했다. 사람에게는 한 손이 보이지 않게 칸막이를 두고 보이는 곳에 있는 고무 손을 건드렸다. 이번에는 문어 다리 하나를 판으로 가리고 그 자리에 젤로 만든 가짜 다리를 뒀다.

연구진은 플라스틱 도구로 문어의 실제 다리와 가짜 다리를 동시에 쓰다듬었다. 8초 후 이번에는 가짜 다리를 핀셋으로 집었다. 그러자 문어는 다리를 수축하거나 색을 바꾸고 도망갔다. 24번 실험에서 문어 6마리는 모두 가짜 다리를 자극하면 이같이 회피 반응을 보였다. 고무 손 착각 효과는 문어의 가짜 다리만 만지거나 가짜 다리가 실제 다리와 다른 위치에 있을 때는 사라졌다.

연구진은 “이번 결과는 무척추동물인 문어가 인간 같은 포유류 수준의 신체 소유감을 인식한다는 점을 시사한다”며 “다리 여덟 개의 이 무척추동물이 복잡한 인지능력을 갖고 있다는 의미”라고 설명했다. 이케다 교수는 이 점에서 문어가 신체 소유감의 진화를 연구하는 데 좋은 실험동물이 될 수 있다고 했다.

아바타 로봇 실험. 자료=IEEE/조선DB

◇아바타 로봇 개발에 도움 줄 수도

뇌가 고무 손을 실제 손으로 여긴다는 사실은 이미 실험으로 입증됐다. 이탈리아 토리노대 연구진은 2016년 국제 학술지 ‘이라이프(eLife)’에 고무 손 착각 실험 중 뇌가 진짜 손으로 보내는 운동신호를 측정했더니 마치 제 몸이 아닌 듯 그 신호가 급격히 줄어든 것으로 나타났다고 발표했다.

연구진은 손의 움직임을 제어하는 뇌 영역에 미세한 전기 자극을 줬다. 이 신호는 척수를 따라 손으로 이동해 근육을 움직인다. 근전도 검사(EMG)를 했더니 고무로 만든 오른손을 제 몸의 일부로 착각한 참가자에서는 진짜 오른손으로 전달되는 뇌의 운동신호가 급격히 떨어졌다. 연구진은 뇌가 눈앞의 고무 손을 진짜 손으로, 가려진 진짜 손은 몸에서 분리된 존재로 다루고 있음을 보여주는 생리학적 증거라고 해석했다.

과학자들은 고무 손 착각 현상이 원격 조종 로봇에 적용될 수 있다고 본다. 고무 손처럼 로봇을 자신의 몸으로 착각하면 행성이나 재난 현장에서 아바타(분신)로 활용할 수 있다는 생각이다. 영화 ‘아바타(Avatar)’에서 하반신이 마비된 주인공이 나비족(族) 전사의 몸으로 걷고 뛰는 것과 같다.

이스라엘 바일란대 연구진은 2012년 실험에서 그 가능성을 보였다. 대학생은 fMRI(기능성 자기공명영상) 장치 안에 누워 눈앞에 보이는 화면에 나오는 가상 인간을 움직이는 연습을 했다. 연구진은 이때 뇌의 운동중추에서 어떤 영역이 작동하는지 확인했다. 어떤 행동을 하면 뇌에 그에 해당하는 부위로 피가 몰린다. fMRI는 해당 영역을 마치 불이 켜진 것처럼 보여준다.

다음에는 가상 인간 대신 이스라엘에서 2000㎞ 떨어진 프랑스 연구소에 있는 로봇을 움직였다. 프랑스 연구진이 로봇을 부르자 대학생은 앞으로 가려고 생각했고, 이때 발생한 뇌 신호가 인터넷으로 전달돼 로봇을 움직였다. 훈련 결과 이스라엘 대학생은 일본 후지쓰가 만든 인간형 로봇 ‘HOAP-3’의 카메라로 세상을 볼 수 있었다.

단순히 원격 조종만 한 게 아니었다. 이스라엘에 있는 대학생은 프랑스 연구진이 로봇을 들고 살피자 자신이 움직이는 듯한 느낌을 받았다. 로봇을 몸의 일부로 느낀 것이다. 술자리 안주로 즐겼던 인간의 작은 착각이 나중에 로봇의 몸을 빌려 화성 탐사를 해줄 길을 열지 모른다.

참고 자료

Current Biology(2025), DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.05.017

eLife(2016), DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.1497

IEEE(2012), DOI: https://doi.org/10.1109/BioRob.2012.6290866

Nature(1998), DOI: https://doi.org/10.1038/35784

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