뇌에서 수의 위치를 배열하는 지도 발견…정수와 분수는 어떻게 한 줄에 놓일까?

정수와 분수는 생김새가 다르지만, 뇌는 두 종류를 하나의 ‘마음속 수직선’ 위에 놓고 크기를 비교하는 것으로 나타났다. 프랑스 국립보건의학연구원(INSERM)과 원자력·대체에너지청(CEA) 산하 연구팀은 이 수치 지도의 신경 활동을 확인해 연구 결과를 국제학술지 ‘플로스 바이올로지’에 10월 22일(현지시간) 발표했다.

연구팀은 성인 20명의 뇌를 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 촬영했다. 참가자에게 정수와 분수를 차례로 보여주고, 새로 제시된 수가 앞선 수보다 큰지 작은지 판단하게 했다. 연구진은 혈류와 산소 공급량 변화를 반영하는 BOLD 신호를 측정해 과제를 수행할 때 뇌의 어느 부위가 활성화되는지 살폈다.

두정내구 등 수학 정보를 처리하는 부위에서는 수의 크기에 따라 달라지는 활성 패턴이 관찰됐다. 앞뒤로 제시된 두 수의 차이가 클수록 신경 반응의 차이도 뚜렷했다. 예컨대 6을 볼 때는 5에 대응하는 구역 가까이가 활성화되고, 60처럼 크기 차이가 큰 수에서는 활성 부위나 신호 세기가 달라졌다.

숫자가 크기 순서대로 이웃해 배열된다는 설명과 맞닿는 결과다.

다만 같은 수직선에 놓인다고 해서 정수와 분수를 뇌가 똑같은 방식으로 처리하는 것은 아니다. 분수는 분자와 분모라는 두 정수로 이뤄져 있어 계산 부담이 더 컸고, 참가자들은 분수가 포함된 과제에서 정수만 비교할 때보다 더 자주 판단을 틀렸다. 특히 두 분수의 크기 차이가 작을수록 반응 속도가 느려졌다.

연구팀은 표기 형태가 다른 수들도 양적 크기를 비교할 때는 공유된 신경망 안에서 정렬된다고 설명했다. 추상적인 분수까지 마음속 수직선에 놓인다는 점을 보여주는 한편, 그 위치를 판별하는 일은 정수보다 까다로울 수 있음을 드러낸다.