'인내는 쓰고 열매는 달다'지만, 단맛을 기억하는 뇌는 인내의 순간에도 강하게 활성화된다. '단타 천국'은 분명 존재하지만, 저평가받던 가치주가 기다림 끝에 적정 가치에 도달하는 순간 찾아올 기쁨도 기대해볼 수 있다는 이야기다. 과학자들은 먹이를 찾는 영장류의 뇌를 분석해 인내에 대한 보상이 있을 때 뇌가 어떻게 순간의 의사결정을 제어하는지 규명했다.
독일 괴팅겐 영장류센터(DPZ) 라이프니츠 영장류 연구소 연구팀은 붉은털원숭이를 대상으로 먹이 실험을 진행한 결과 인내에 대한 보상이 있을 때 뇌 속 뉴런들이 기대감으로 강력하게 활성화됨을 확인했다. 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 뇌과학'에 5일(현지 시각) 공개됐다.
'인간이 어떻게 최선의 결정을 내리는가'는 뇌신경과학계의 주요 관심사다. 이번엔 인내에 따른 보상이 다를 때 영장류가 어떤 과정을 거쳐 선택하며, 선택의 순간엔 뇌 속 뉴런이 어떻게 활성화되는지 알기 위해 붉은털원숭이의 행동을 관찰했다.
먼저 붉은털원숭이 두 마리를 먹이 상자 2개가 설치된 실험실에 넣고 실험실을 마음껏 돌아다니며 주변 환경을 탐색하게끔 했다. 원숭이들은 탐색 결과 먹이 상자의 버튼을 누를 때마다 먹이를 얻는다는 걸 학습했다. 원숭이 두 마리는 상자 2개를 오가며 버튼을 누를 수 있다. 상자 하나에서 먹이를 얻고 나서 다음 상자로 이동해 버튼을 누르면 또다시 먹이를 얻는다.
연구팀은 실험을 진행하면서 각 상자에서 먹이가 나오는 시간의 간격을 점점 넓혔다. 실험 초반엔 첫 번째 상자에서 두 번째 상자로 이동해 바로 먹이를 얻을 수 있었다면, 실험 중반에 이를수록 두 번째 상자에서 먹이를 얻기 위해 기다리는 시간이 길어졌다. 대기 시간이 길어지는 만큼 먹이의 양 점점 늘렸다. 버튼을 누르기까지 기다리는 시간이 길수록 버튼을 바로 누를 때보다 먹이를 더 많이 얻을 수 있다.
시간이 지나자 원숭이들은 자신이 버튼을 누른 시간의 간격과 각 상자에서 얻은 먹이의 양을 비교하기 시작했다. 버튼을 누르기까지 오래 기다릴수록 얻는 양이 많아진다는 걸 인지했다. 그러자 원숭이들은 두 번째 먹이 상자 버튼을 누르기 전까지 시간을 더 두고 기다렸다.
한참 기다린 뒤 버튼을 눌렀을 때 기대했던 것보다 먹이의 양이 적으면 바로 옆 상자로 이동했다. 연구팀은 이에 대해 "기다릴 가치가 없어 다른 상자를 찾는 게 더 낫다고 판단한 것"이라고 설명했다.
연구팀은 동시에 원숭이들의 전전두엽 피질에 있는 뉴런 96개가 어떤 활동을 보이는지 무선으로 관찰했다. 전전두엽 피질은 목표지향적 활동을 통제하는 데 관여한다. 선택지의 가치를 평가하고 보상을 기대한다. 기대감에 따른 행동을 준비하고 행동에 따른 결과를 인식할 때 활성화된다.
그 결과 원숭이들의 뉴런은 긴 기다림 끝에 버튼을 누른 뒤 '기다리길 잘했다'는 식의 보람을 느낄 때 강력하게 활성화됐다. 그뿐만 아니라 먹이 버튼을 누르기 전까지 더 오랜 시간을 두고 기다리는 와중에도 강하게 활성화됐다. 연구팀은 "버튼을 누를 때마다 얼마만큼의 보상을 받을지 알 수 없는 환경에서 기다리는 동안 뉴런이 활성화됐다는 건 원숭이의 기대감이 크다는 걸 보여준다"고 설명했다.
연구팀은 "전전두엽 뉴런의 활동을 측정하는 것만으로도 원숭이가 더 많은 보상을 위해 얼마나 오래 기다릴 의향이 있는지, 다른 선택지를 선택하는 순간이 언제인지 예측할 수 있다"며 이번 실험을 통해 "영장류의 자기 주도적 행동에 대한 이해도를 높였다"고 의의를 밝혔다.
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