심리학 공부를 위한 청각기관, 소리, 귀, 음고 변별

심리학을 위해 오늘은 청각기관에 대해서 말하려고 한다. 우리가 무서운 영화를 볼 때 귀를 막으면 무서운 느낌이 많이 줄어든다. 이 것만으로도 우리 생활에서 청각이 얼마나 중요한 역할을 담당하는지를 쉽게 이해 할 수 있다. 때문에 이러한 청각 경험이 이루어지는 기본적인 과정만이라도 알고 있는 것이 심리학도의 목적인 인간 행동 및 정신과정을 이해하는데 도움이 될 것이다.

소리

청각 경험을 가능하게 하는 자극을 소리라고 한다. 소리라는 물리적 에너지는 대게 성대나 첼로의 현 같은 물체의 진동에서 생겨난다. 물체가 진동을 하면 그 물체를 둘러싸고 있는 공간 내 공기 분자의 밀도가 높아졌다 낮아졌다를 반복하게 되는데, 공기 분자의 반복적 밀집과 분산을 소리 또는 음파(soud wave)라고 한다. 공기 분자의 밀집과 분산이 초당 몇 회 반복되는지를 나타내는 주파수(frequency)는 헤르츠(Hz)로 표시된다. 음파가 초당 1,000번 반복되는 소리는 1,000Hz 음, 5,000번 반복되는 소리를 5,000Hz 음이라고 한다. 귀를 자극하는 소리의 주파수에 따라 음고(pitch)가 달라진다. 주파수는 소리의 물리적 변화를 나타내며, 음고는 주파수 변화에 상응하는 심리적 변화를 나타낸다. 우리의 청각기관이 반응하는 주파수의 번위는 약 20~20,000Hz까지로 알려져 있으며, 이를 가청범위라 한다. 주파수가 이 가청범위를 벗어나기 때문에 들을 수 없는 소리도 많다. 또한 소리의 또 다른 속성은 공기 분자가 최대로 밀집된 상태에서 최대로 분산된 상태까지의 폭인데 이폭을 진폭(amplitude)라고 한다. 라디오의 볼륨을 높인다는 것은 라디오에서 나는 소리의 진폭을 키운다는 뜻이다. 따라서 소리의 강약(loudness)은 주로 음파의 진폭에 의해 결정되며, 진폭은 대게 데시벨(dB)단위로 측정된다. 진폭은 소리의 물리적 변화를 나타내며 강약은 그 물리적 변화에 상응하는 심리적 변화를 나타낸다. 

귀

귀는 크게 세 부분으로 나뉜다. 해부학자들은 귓바퀴와 귓구멍 고막을 합해 바깥 귀라고 하며, 고막 안쪽에 위치한 세 개의 연골 추골, 침골, 등골을 통틀어 중간 귀(middle ear)라 한다. 그리고 와우관, 반규관, 전정관을 합해 속귀(inner ear)라 한다. 속 귀에서 청각 자극인 소리에 반응하는 청각 수용기 세포를 담고 있는 것은 와우관(cochlea)뿐이다. 반규관(semicircular canals)에는 목을 축으로 한 머리의 회전 움직임을 탐지하는 수용기 세포가 들어있고, 전정관(vestibule)에는 머리의 수직 및 수평 움직임을 탐지하는 수용기 세포가 담겨 있다. 물체의 진동에 의해 생성된 소리, 즉 공기 분자의 진동은 귓구멍을 통과해 맨 안쪽에 있는 고막을 진동시킨다. 고막의 진동은 고막에 부착되어 있는 추골에 밀고 당기며, 추골은 침골을, 침골은 등골을 각각 밀고 당긴다. 등골의 움직움은 그에 부착된 난원창을 진동시키며, 난원창의 진동은 와우관 내부에 차 있는 액체에 압력을 가하고, 이 액체에 가해진 압력의 변화는 코르티 기관(Organ of Corti)을 구성하는 기저막(basilar membrane)을 진동시킨다. 기저막 위에 자리 잡고 있는 모세포(hair cells)는 기저막의 진동을 신경 반응으로 바꾸어 놓는다. 모세포에 의해 생성된 신경반응이 청신경을 따라 청각피질에 도착하면, 청각피질에서는 청신경의 반응을 기초로 소리 속에 담겨 있는 여러 가지 의미를 분석하고 종합한다. 우리는 청각피질에서 벌어지는 이러한 정보 처리의 결과만을 경험한다.

음고 변별

누구나 음의 고저를 구별할 수 있다. 음고는 소리의 주파수에 의해 결정된다. 이는 우리의 뇌가 귀를 자극하는 소리의 주파수를 찾아냄으로써 음의 고저를 구별한다는 뜻이다. 그러면 우리의 뇌는 귀를 자극하는 소리의 주파수를 어떻게 찾아낼까? 장소 이론(place theory)에 따르면, 우리의 뇌는 기저막에서 가장 활발하게 반응하는 모세포, 그리고 그 모세포와 연결된 청신경이 위치한 장소를 찾아냄으로써 귀에 들리는 소리의 주파수를 찾아낸다. 실제로 우리의 귀를 자극하는 소리는 기저막에 파동을 일으키며, 그 소리의 주파수에 따라, 생성된 파동에서 파고가 가장 높은 최고 파의 기저막 상 위치가 달라지는 것으로 밝혀졌다. 주파수가 높은 소리에 의해 생성된 파동의 최고 파는 기저막의 난원창 쪽에서 발견되었고, 주파수가 낮아질수록 최고 파의 위치가 난원창에서 멀어지는 것으로 드러났다. 뇌에서는 바로 이 최고 파의 기저막 상 위치를 찾아냄으로써 귀를 자극하는 소리의 주파수를 찾아낸다는 뜻이다. 그러나 약 4,000Hz 이하의 저음에 의해 생성되는 최고 파의 위치는 구별이 어려운 것으로 밝혀졌다. 두 가지 이론이 다 필요하므로 음고 변별 능력은 주파수가 낮은 소리의 음고 변별은 주파수 이론의 원리에 따라 이루어지고, 주파수가 높은 소리의 음고 변별은 장소 이론의 원리에 따라 이루어진다고 하겠다. 그리고 주파수가 중간 쯤(약 500Hz에서 5,000Hz 사이)에 속하는 소리의 음고를 구별할 때는 모세포의 기저막 상 위치 및 발화율이 모두 이용된다는 것이 가장 정확한 설명이다.

이처럼 감각기관에 대해서 알아보았는데, 심리는 여러분야에 다 영향을 미치므로 꼭 이 부분에 대해서도 간과해서는 안된다. 따라서 꼭 이 부분에 대해서 이해 하고 심리학에 대해서 공부하는 것을 추천한다. 다음에는 지각에 대해서 소개하도록 하겠다.