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- 꿀벌은 사람이나 새처럼‘정신적 수열: mental number line’으로 숫자를 배열
- 곤충은 공간적으로 작은 숫자를 왼쪽과 큰 숫자를 오른쪽과 연관시켜
- "숫자의 정신적 수열은 신경의 복잡성에 관계없이 모든 신경계에서 숫자 감각을 가진 진화한 수치적 표현의 한 형태"

꿀벌은 왼쪽에서 오른쪽으로 숫자를 배열한다
곤충에서도 증명된 정신적 수열

작은 것에서 큰 것까지:
꿀벌은 사람이나 새와 마찬가지로 실험에서 알 수 있듯이 ‘정신적 수열: mental number line’으로 숫자를 배열한다. 곤충은 공간적으로 작은 숫자를 왼쪽과 연관시키고 큰 숫자를 오른쪽과 연관시킨다. 이것은 무척추동물도 우리와 비슷한 방식으로 정신적으로 일련의 숫자를 처리한다는 것을 암시한다. 오랫동안 생각했던 것과는 달리 이러한 일련의 숫자는 문화적 현상이 아니라 종간 생물학적 현상일 수 있다. 

▲ 꿀벌은 왼쪽에서 오른쪽으로 센다. © Shaiith / 게티 이미지

멘탈 넘버 라인은 작은 숫자를 왼쪽에 연결하고 큰 숫자를 오른쪽에 연결하는 공간 수 표현의 한 형태다. 오랫동안 연구는 우리 인간만이 이런 방식으로 숫자를 다루며 먼저 그 방법을 문화적으로 배워야 한다고 가정했다. 그러나 정신적 번호 수열이 ​​신생아와 결국 새에서 발견됨에 따라 이론은 흔들리기 시작했다.

그러나 동물의 왕국에서 일련의 숫자가 얼마나 널리 퍼져 있을까? 곤충도 그런가? 이 질문은 꿀벌을 테스트하여 답할 수 있다. 동물들은 이미 이전 실험에서 뛰어난 수학 감각을 보여주었다. 집합을 추정하고, 0의 개념을 이해하고, 간단한 산술 문제를 풀고, 집합에 추상 기호를 할당할 수 있다.

셋은 설탕 주스로 이어져

꿀벌도 멘탈 넘버 시퀀스를 가지고 있을까? 이를 알아내기 위해 프랑스 툴루즈에 있는 동물 인지 연구 센터의 Martin Giurfa가 이끄는 연구팀이 꿀벌에게 새로운 도전 과제를 제시했다. 첫째, 과학자들은 그들에게 3이라는 숫자를 설탕 주스의 보상과 연관시키도록 훈련했다. 그들은 이 숫자를 동일한 모양의 집합으로 표현했습니다(예: 세 개의 삼각형 또는 세 개의 원).

다음 단계에서 동물들은 학습한 내용을 특별한 Y자 모양의 나무 상자에 적용해야 했다. 그들이 테스트 박스로 날아가자마자 더 먼 길을 위해 두 개의 출구 중에서 선택할 수 있었다. 하나는 3점 기호가 있는 출구이고 다른 하나는 다른 수의 기호가 있는 출구다. 대부분 꿀벌은 3 기호를 성공적으로 인식하고 설탕 주스를 기대하며 그쪽으로 향했다.

▲ 실험 설정: 특별한 나무 상자에서 벌은 포크 중 하나를 선택해야 한다. © Giurfa et al./PNAS/CC-by 4.0

꿀벌들의 분류

도대체 동물은 다른 숫자와 비교하여 3을 어떻게 인식할까? 이에 답하기 위해 과학자들은 나무 상자를 다시 만들었다. 이제 동물들이 날아왔을 때 두 개의 동일한 기호 중에서 선택해야 했다. 라운드에 따라 이것은 두 번 1 심볼 또는 두 번 5 심볼이었다. 이론적으로 동물이 선택한 출구는 아무 차이가 없었을 것이다.

그럼에도 불구하고: 하나의 기호가 있는 상자에서는 93%의 꿀벌이 왼쪽 기호를 선택했으며 5개의 기호가 있는 상자에서는 79%가 오른쪽으로 날아갔다. 하지만 왜? 연구자들은 이것이 숫자 값의 정신적 순위와 관련이 있을 수 있다고 생각했다. 벌은 세 가지를 하도록 훈련되었기 때문에 더 낮은 숫자가 왼쪽에, 더 높은 숫자가 오른쪽에 있어야 하는 것이 가장 논리적이었다.

이 해석을 테스트하기 위해 Giurfa와 그녀의 팀은 수정된 형태로 실험을 반복했다. 예를 들어 처음에 꿀벌이 3개의 상징 대신 1을 사용하도록 훈련시키는 방식으로. 그러나 결과는 항상 같았다. 두 번째 실행에서 동일한 기호가 학습된 비교 값보다 크면 대부분의 꿀벌은 오른쪽으로 날아가고 더 작으면 왼쪽으로 날아갔다.

숫자 감각을 가진 모든 존재의 정신적 숫자 시리즈

연구팀에 따르면 이것은 벌들도 멘탈 넘버 시리즈를 사용하여 숫자를 배열한다는 것을 증명한다. 일련의 숫자의 좌우 방향은 많은 동물 종들이 비대칭 대뇌 반구를 가지고 있다는 사실과 관련이 있을 수 있다고 생물학자들은 설명한다. 예를 들어 인간을 대상으로 한 초기 실험에서 왼쪽 반구는 주로 작은 숫자를 처리하고 오른쪽 반구는 큰 숫자를 처리한다는 것을 보여주었다.

그러나 그것이 전부는 아니다. Giurfa와 그의 동료들은 "숫자의 정신적 수열은 신경의 복잡성에 관계없이 모든 신경계에서 숫자 감각을 가진 진화한 수치적 표현의 한 형태"라고 생각한다. 이전에 가정했던 것보다 더 광범위하고 일반적이다.
종합하면, 이러한 결과는 오랫동안 생각되어 온 것과는 반대로 좌우 지향이 아마도 문화적이기보다는 생물학적일 수 있음을 시사한다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022, doi: 10.1073/pnas.2203584119)
출처: Proceedings of the National Academy of Sciences

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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