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- 외이도의 바깥쪽 연골과 안쪽 뼈는 외이도가 열린 상태 유지해 음파가 고막에 도달
- 마침내 소리는 측두엽의 청각 피질에 도달, 음색, 소음 또는 목소리로 인식돼
- 음향증가: 따뜻한 지역 언어는 추운 지역 보다 소리가 더 크거나 "울림이 더 강한" 경향
- 따뜻한 기후에서 전반적으로 더 높은 음향성을 가진 언어 구조가 발달

우리는 어떻게 듣고 말하는가

소리를 듣는 과정은 놀라울 정도로 복잡하다. 귀뿐만 아니라 뇌도 관여한다. 먼저, 음파는 위성 안테나처럼 외이에 포착되어 외이도로 전달된다. 외이도의 바깥쪽 연골과 안쪽 뼈는 외이도가 열린 상태를 유지하도록 하여 음파가 고막에 도달할 수 있도록 한다. 

▲ 귀의 여러 부분이 청각에 관여한다.

외이도 끝에서 음파는 고막에 부딪혀 진동을 일으킨다. 이 진동은 중이의 세 개의 이소골로 전달되어 증폭된다. 그런 다음 진동은 내이, 더 정확히는 달팽이관으로 전달된다. 달팽이관 벽에는 유모세포가 박혀 있는데, 이 유모세포는 기계적 진동에 반응하여 움직인다. 이러한 진동은 감각 세포에 전기생리학적 변화를 일으켜 전기 신경 신호를 생성한다. 귓구멍 끝에서 음파는 고막에 부딪혀 진동을 일으킨다. 

 

귀는 어떻게 조용한 소리와 큰 소리에 적응할까?

인간의 가청 범위는 매우 넓다. 바늘 떨어지는 소리처럼 아주 작은 소리부터 제트기가 이륙하는 소리처럼 아주 큰 소리까지 들을 수 있다. 이는 내이의 적응 메커니즘 덕분에 가능하다. 핵심은 달팽이관에 있는 유모세포의 유연하게 조절되는 감도다. 유모세포는 아주 작은 소리를 최대 40데시벨까지 증폭시키는 반면, 큰 소리에는 덜 민감하게 반응하고 소리를 전기 신경 신호로 변환하는 효율도 떨어진다. 이는 적어도 큰 소음이 장시간 지속되지 않을 때는 귀가 과부하되는 것을 방지한다.

신경 신호에서 청각까지

유모세포에서 발생한 신경 자극은 청신경을 통해 뇌로 전달되어 뇌간과 시상 등 여러 처리 기관을 거친다. 마침내 소리는 측두엽의 청각 피질에 도달하여 음색, 소음 또는 목소리로 인식된다.

이러한 처리 과정의 상당 부분은 우리가 무언가를 듣고 있다는 사실을 의식하기 전에 일어난다. 뇌는 신호를 걸러내고 평가하여 어떤 소리에 주의를 기울일지 결정한다. 이 과정에서 뇌는 주파수와 음량과 같은 특정 음향적 특성을 강조하고 다른 특성은 억제한다. 이를 통해 우리는 특정 목소리에 집중하고 방해되는 배경 소음을 차단할 수 있다. 결과적으로, 이명이나 환청과 같이 외부 음원이 없는 경우에도 소리를 인지할 수 있다.

말하는 방식

그렇다면 말하는 것은 실제로 어떻게 이루어질까? 심리학자이자 음성학 전문가인 크리스티아네 키제-힘멜(Christiane Kiese-Himmel)은 "소리는 내쉬는 숨, 즉 진동하는 공기의 움직임으로, 복잡한 과정을 거쳐 만들어진다"고 설명했다. 모든 것은 내쉬는 숨에서 시작된다. 폐의 공기가 성대가 있는 후두를 통과한다. 이 두 개의 탄력 있는 조직 띠는 공기 흐름에 의해 진동하여 최초의 소리를 만들어낸다.

이 과정에서 생성된 공기의 진동은 발성 기관, 즉 인두, 구강, 비강에서 변형되고 증폭된다. 혀, 입술, 안면 근육의 움직임은 소리를 변화시켜 모음과 자음을 다르게 발음할 수 있게 한다.

온도가 소리에 미치는 영향

환경 또한 발화 과정에서 어떤 소리가 생성되는지에 영향을 미칠 수 있는데, 이는 오랫동안 연구에서 과소평가되어 온 측면이다. 킬 대학교의 소렌 비히만(Søren Wichmann)교수는 "오랫동안 연구자들은 언어 구조가 사회적 또는 자연적 환경의 영향을 받지 않는 독립적인 것으로 가정해 왔다"고 설명했다.

그러나 최근 연구에 따르면 특정 지역의 평균 주변 온도가 특정 음성 소리의 크기와 관련이 있는 것으로 나타났다. 예를 들어, 수천 개의 언어와 방언을 분석한 결과, 따뜻한 지역의 언어는 추운 지역의 언어보다 소리가 더 크거나 "울림이 더 강한" 경향이 있다는 것이 밝혀졌는데, 이러한 현상을 전문 용어로 "음향 증가(concrete sonor)"라고 한다.

오랫동안 연구자들은 언어 구조가 사회적 또는 자연적 환경의 영향을 받지 않고 독자적으로 형성된다고 가정해 왔다. 즉, "특정 음성의 크기"가 언어 구조의 특성이라는 것이다. 그 이유는 차갑고 건조한 공기에서는 성대를 충분히 강하게 진동시켜 큰 모음을 발음하기가 상대적으로 어렵기 때문이다. 반면 따뜻한 공기는 유성음을 잘 전달하지만, 고주파 무성 자음은 약화시킨다. 이러한 차이가 여러 세대에 걸쳐 따뜻한 기후에서 전반적으로 더 높은 음향성을 가진 언어 구조가 발달하게 된 원인일 수 있다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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