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- 사람과 고양이는 같은 방식으로 소리 내. 숨을 내쉬면 공기가 후두를 거쳐 성대를 통과.
- 뇌에서 보내는 신호, 의도한 소리에 따라 성대 긴장시키고, 지나가는 공기가 성대 진동
- 고양이 성대의 독특한 '조직 쿠션'이 작은 동물이 20-30 Hz 낮은 주파수 만들어
- 사람의 "보컬 프라이(vocal fry)" 현상, 단어를 비강으로 진동해 발음하는 방식과 유사

고양이는 어떻게 가르랑거리는 소리를 내는 걸까요?

소파에서 보내는 아늑한 저녁 시간:
고양이는 당신 무릎에 누워 애무를 받으며 만족스럽게 가르랑거린다. 마치 폭신폭신하고 조용히 윙윙거리는 엔진 같다. 이 작은 집고양이가 어떻게 그렇게 깊고 웅웅거리는 소리를 낼 수 있는지는 오랫동안 과학적 미스터리였다. 

▲ 고양이는 어떻게 그들의 특징적인 그르렁 거리는 소리를 낼까?

사실 사람과 고양이는 같은 방식으로 소리를 낸다. 숨을 내쉬면 공기가 후두를 거쳐 성대를 통과한다. 뇌에서 보내는 신호는 의도한 소리에 따라 성대를 긴장시키고, 지나가는 공기가 성대를 진동하게 한다. 그러면 성대는 초당 수백 번씩 서로 부딪히며 다양한 음높이와 크기의 소리를 낸다. 우리는 말을 하고, 고양이는 야옹거리거나, 쉿쉿거리거나, 꽥꽥거린다.

하지만 이 시점에서 고양이의 가르랑거리는 소리는 평범하지 않다. 그 주파수는 20~30헤르츠에 불과하다. 이론적으로 고양이의 성대는 초당 20~30회만 서로 부딪혀야 하는데, 이는 코끼리처럼 성대가 훨씬 긴 훨씬 큰 동물에게서만 가능한 일이다. 그렇다면 우리 무릎에 앉아 있는 4kg짜리 집고양이는 어떻게 그렇게 낮은 주파수를 낼 수 있을까?

 

이론에 이론을 더하다

실제로 과거에는 고양이의 가르랑거리는 소리를 설명하기 위한 수많은 이론이 있었다. 어떤 이론은 혈액 순환, 어떤 이론은 설골, 또 다른 이론은 횡격막의 수축으로 설명했다. 지금까지 가장 널리 알려진 과학적 설명은 고양이가 뇌에서 끊임없이 신경 신호를 받아 후두 근육을 교대로 긴장시켰다 이완시켜 가르랑거린다는 것이다.

 

이와 대조적으로 고양이가 야옹하고 싶을 때는 처음에 단 한 번의 신경 신호만 필요하며, 이후에 소리를 유지하라는 뇌의 명령은 더 필요하지 않다. 반면, 이 이론에 따르면 가르랑거림은 이러한 신경 신호를 필요로 한다.

그르렁거리는 후두

비엔나 대학교의 크리스티안 허브스트(Christian Herbst)가 이끄는 연구진은 이 이론을 검증했다. 고양이가 가르랑거리는 데 이러한 신경 입력이 정말 필요한지 확인하기 위해, 연구진은 불치병으로 안락사된 집고양이 여덟 마리의 후두를 제거했다. 이 고양이들의 주인은 이전에 실험에 동의했다.

살아 있는 고양이의 후두와 유사한 환경을 조성하기 위해, 허브스트와 그의 동료들은 먼저 성대를 서로 연결하고 따뜻하고 습한 공기를 불어넣었다. 마치 살아있는 고양이가 소리를 낼 때처럼 말이다. 이렇게 하여 연구진은 분리된 후두에서 가르랑거리는 소리를 내도록 했다. 만약 가르랑거리는 소리가 성공적으로 들린다면, 분리된 후두는 더 신호 전달 뇌와 연결되어 있지 않기 때문에 지속적인 신경 입력은 가르랑거리는 소리의 원인에서 제외될 것이다.

▲ (A) CT 데이터, 횡단면 절단(노란색 선은 막성 성대 길이를 7.5mm로 측정). (B) 후두 #7의 조직학적 표현, 성대의 복측-배측 중심에서 관상면 절단. (C) 패널 B의 이미지에 대한 개략도. 패널 B와 C의 얇은 수직 점선은 성문 중앙선을 나타낸다. (출처:Domestic cat larynges can produce purring frequencies without neural input / November 06, 2023 / Current Biology)

조직 쿠션, 퍼즐의 해답

실제로 허브스트와 그의 동료들은 지속적인 신경 입력 없이도 낮은 주파수의 그르렁거리는 소리를 내는 데 성공했다. 하지만 어떻게 그럴 수 있었을까? "해부학 연구에 따르면 고양이 성대의 독특한 '조직 쿠션'이 이처럼 작은 동물이 어떻게 이처럼 낮은 주파수의 소리를 규칙적으로 낼 수 있는지 설명할 수 있다"고 허브스트는 보고했다.

연구진은 이 쿠션이 성대의 밀도를 인위적으로 높여 성대가 서로 더 느리게 부딪히도록 하여 20~30헤르츠 정도의 낮은 주파수의 소리를 낼 수 있을 것으로 추정한다. 이는 그르렁거리는 소리가 사람의 "보컬 프라이(vocal fry)" 현상, 즉 단어를 비강으로 진동하며 발음하는 방식과 유사하다는 것을 보여준다.

참고: Current Biology, 2023; doi: 10.1016/j.cub.2023.09.014

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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