까마귀는 235밀리초 만에 결정한다, 사람과 원숭이보다 두 배 빠르다

반짝이는 점들로 가득 찬 화면을 지켜보는 송장까마귀는 대부분의 점이 어느 방향으로 움직이는지 알아내고 사분의 일 초도 안 되는 시간에 쪼아서 답을 낼 수 있다. 이는 같은 종류의 과제에서 원숭이와 인간이 해내는 속도의 약 두 배에 해당하며, 까마귀는 정확도를 희생하지 않고도 이 속도를 달성했다.

이 발견이 중요한 이유는 이 점(dot) 테스트가 결정 과학(decision science)의 표준 실험이기 때문이다. 수십 년 동안 영장류의 뇌가 어떻게 증거를 수집하고 선택을 결정하는지 보여주는 데 사용된 실험이다. 독일 튀빙겐 대학(University of Tübingen)의 신경과학자들은 이제 포유류가 의존하는 층상 피질(layered cortex)이 전혀 없는 새의 뇌가 동일한 논리로 이 과제를 해결하고 가장 먼저 답에 도달한다는 것을 입증했다.

필립 슈미드바우어(Philipp Schmidbauer)와 안드레아스 니더(Andreas Nieder)는 저널 사이언스(Science)에 두 마리의 까마귀가 점들이 나타난 순간부터 머리를 돌려 쪼기 시작할 때까지 평균 235밀리초가 걸렸다고 보고했다. 거의 동일한 조건의 과제에서 원숭이는 세 개의 이전 연구에서 각각 약 410, 490, 600밀리초가 걸렸으며, 이전 연구에 따르면 인간 지원자도 비슷한 시간이 걸린다.

새들의 뇌 내부에서는 선택이 더 일찍 나타났다. nidopallium caudolaterale이라는 영역의 뉴런은 점들이 나타난 후 약 70밀리초 만에 까마귀가 선택할 방향을 신호하기 시작했으며, 이는 머리가 움직이기 약 170밀리초 전이다.

니더는 Ars Technica에 “우리는 까마귀에게 가능한 한 빨리 반응하도록 강요한 적이 없다”며 “그냥 스스로 속도를 정하는 결정을 내리게 했을 뿐이다. 그런 상황에서도 그들은 내가 아는 어떤 원숭이나 인간보다 2배 빨랐다”고 말했다.

원숭이용으로 만들어진 테스트를 받은 두 마리의 까마귀

손으로 키운 두 마리의 까마귀는 검은 배경에 흰 점이 표시된 터치스크린 앞에 앉았다. 각 시행에서 일부 점은 함께 왼쪽이나 오른쪽으로 움직이고 나머지는 무작위로 움직였으며, 새는 디스플레이 옆에 있는 두 개의 표적 중 하나를 쪼아 전체 방향을 보고했다. 정답을 맞히면 밀웜을 보상으로 받았다.

연구진은 의도적으로 원숭이 버전의 실험을 그대로 따랐다. 니더는 “유일한 차이점은 까마귀는 쪼아서 결정을 표시한 반면, 원숭이는 눈 움직임으로 표시했다는 것”이라고 말했다. 난이도를 조절하기 위해 함께 움직이는 점의 비율을 81%에서 3%까지 변경했다. 81%는 매우 쉬운 수준이고, 3%는 노이즈와 거의 구별되지 않는 수준이다. 일부 시행에서는 일관된 움직임이 전혀 없어 정답이 없었다.

슈미드바우어는 대학 발표에서 “움직임 패턴을 알아보기 어려울 때도 까마귀의 결정은 무작위 선택보다 나았다”며 “신호가 명확할 때는 거의 100%에 가까운 정확도를 달성했다”고 말했다.

새들이 과제를 수행하는 동안 연구팀은 248개의 개별 뉴런의 활동을 기록했다. 그중 58개는 까마귀가 결국 선택할 방향에 따라 다르게 반응했다. 이 뉴런들의 활동은 증거가 들어옴에 따라 점진적으로 증가했고, 움직임의 명확성에 따라 규모가 달라졌으며, 새가 쪼는 행동을 결정하는 순간 공통된 수준으로 수렴했다.

같은 규칙, 두 배의 속도

이렇게 증가하는 패턴은 신경과학자들이 ‘결정 변수(decision variable)’라고 부르는 것이다. 즉, 임계값을 넘을 때까지 증가하는 증거의 누적 합계다. 마이클 섀들렌(Michael Shadlen)과 윌리엄 뉴섬(William Newsome)이 이끄는 실험에서 붉은털원숭이의 두정엽 피질에서 유명해졌으며, 이후 동일한 무작위 점 과제는 인간 실험에서도 핵심 도구가 되었다.

새와 포유류는 3억 년 이상 전에 진화적으로 갈라졌다. 포유류의 피질은 세포 층으로 쌓여 있는 반면, 새의 해당 조직은 층 없이 밀집된 덩어리로 뭉쳐 있다. 니더의 팀은 새의 버전이 동일한 계산을 수행한다는 것을 발견했다. 니더는 “이 발견은 조류 뇌의 신경 역학이 인간과 비인간 영장류의 의사 결정에 대한 기존 모델과 일치한다는 것을 보여준다”고 말했다.

진화는 같은 해결책을 두 번 도달한 것으로 보인다. 니더는 Live Science에 “더 큰 시사점은 뇌가 포유류의 신피질 없이도 정교한 계산을 수행할 수 있다는 것”이라고 말했다.

시간 예산이 놀라운 부분이다. 영장류의 경우 어려운 버전의 점 과제는 결정을 수백 밀리초까지 늘릴 수 있다. 까마귀의 경우 반응 시간은 가장 쉬운 시행에서 약 220밀리초, 가장 어려운 시행에서 254밀리초로 차이가 34밀리초에 불과했다. 니더는 까마귀가 여전히 증거를 축적한다고 주장한다. 점의 움직임이 유일한 단서였기 때문이다. 그러나 모든 단계가 너무 빨라서 느려짐이 거의 사라진다.

새의 뇌가 더 빠른 이유

연구팀은 속도를 하나의 과정으로 단정할 수 없다. 니더는 움직임에 민감한 새의 시각에서 운동 반응까지 이어지는 작은 이점들의 연쇄를 의심하며 두 가지 물리적 특성을 지적한다.

첫 번째는 크기다. 비행은 엄격한 무게 제한을 부과하므로 새는 작은 뇌에 엄청난 수의 매우 작은 뉴런을 채우고, 뉴런 사이의 신호를 전달하는 섬유는 짧다. 니더는 “긴 선은 시간이 걸린다. 짧은 선은 모든 것을 빠르게 한다”고 말했다. 저널 PNAS의 이전 연구에 따르면 명금류와 앵무새의 뇌는 영장류 뇌보다 그램당 훨씬 더 많은 뉴런을 보유하고 있다.

두 번째는 열이다. 인간의 몸은 약 36.6도이지만 새는 41도 또는 42도까지 올라가며, 더 따뜻한 조직은 신경계의 화학 반응을 빠르게 한다. 니더는 “모든 이온 채널이 더 빨리 열리고 닫힐 것이다. 모든 신경전달물질이 시냅스 틈을 더 빨리 통과할 것”이라고 말했다.

대학 발표에서 그는 이 이점을 새의 생활 방식과 연결했다. “새는 비행 중 정확하고 빠른 기동을 수행하고 먹이를 찾을 때 부리를 물체로 안내하기 위해 시력에 의존한다”고 말했다.

이 연구가 해결하지 못한 것

이 연구는 두 마리의 새에 기반을 두고 있다. 작은 표본이지만, 니더는 단일 뉴런 기록과 행동을 결합한 원숭이 실험의 표준 숫자라고 지적한다.

까마귀는 같은 실험실에서 원숭이나 인간과 나란히 테스트되지 않았다. 비교는 거의 동일한 버전의 과제를 사용한 기존 영장류 연구에 의존하므로 장비, 반응 방법, 훈련의 작은 차이가 격차를 만들 수 있다. 쪼는 행동과 눈 움직임은 다른 행동이며, 연구진은 까마귀의 첫 머리 움직임을 기준으로 시간을 측정했다.

숫자도 이 과제에 국한된다. 점 테스트는 뇌가 움직임이 드러날 때까지 기다리도록 요구하므로 까마귀의 235밀리초와 영장류의 400밀리초 이상은 둘 다 생각할 수 있는 보편적인 한계가 아니다.

그런 다음 이것이 새의 특성인지 까마귀의 특성인지에 대한 질문이 있다. 까마귀과(corvids)는 가장 지능적인 새 중 하나이며, 니더는 덜 똑똑한 종을 같은 과제에 훈련시키는 것이 어려울 것이라고 인정한다. “다른 많은 새들의 문제는 까마귀과나 까마귀만큼 똑똑하지 않다는 것이다. 이 과제를 정확히 수행하도록 훈련하려면 똑똑한 새가 필요하다”고 말했다. 현재로서는 비둘기가 같은 속도를 낼 수 있을지 아무도 말할 수 없다.

까마귀의 사고에 대한 일반적인 질문

까마귀는 얼마나 빨리 결정을 내릴 수 있나요?

이 실험에서 송장까마귀는 움직이는 점 구름의 주요 방향을 판단하고 평균 약 235밀리초 만에 반응을 시작했다. 동일한 조건의 과제에서 원숭이는 약 410~600밀리초가 걸렸다.

까마귀가 원숭이보다 더 똑똑한가요?

이 연구는 전체 지능이 아닌 하나의 시각적 과제에서의 속도를 측정한다. 까마귀는 정확도에서 영장류와 비슷했고 시간에서는 앞섰다. 까마귀과는 문제 해결 능력이 영장류에 필적하기 때문에 ‘깃털 달린 유인원’이라고 불리지만, 한 테스트에서 빠른 답이 전체 종의 순위를 매기지는 않는다.

새에게 대뇌 피질이 있나요?

층상 구조의 피질은 없다. 새는 포유류의 6층 신피질이 없지만, nidopallium caudolaterale이라는 영역이 영장류의 전전두피질과 유사한 역할을 하며, 뉴런이 층 대신 덩어리로 배열되어 있다.

새의 뇌는 왜 그렇게 빠른가요?

니더는 짧은 연결을 가진 작고 밀집된 뉴런과 우리보다 몇 도 높은 체온을 지적한다. 체온이 높으면 모든 신경 신호의 화학 반응이 빨라진다. 이 연구는 이러한 설명을 직접 테스트하지는 않았다.

다음 단계

슈미드바우어와 니더는 2026년 10월 22일 저널 사이언스 394권에 이 연구를 게재했다. 니더는 새에게 시간적 이점을 주는 정확한 메커니즘을 결정하기 위해 추가 연구가 필요하다고 말했다. 포유류의 뇌를 지능의 청사진으로 취급하기보다는, 모든 뇌가 공유하는 계산과 지역적 적응을 찾기 위해 종을 비교하고 싶다고 말했다. 호두 크기의 뇌를 가진 새가 그 비교가 가치가 있다는 것을 방금 보여줬다.

참고문헌: Schmidbauer P, Nieder A, “Ultrarapid decision-making in an avian brain,” Science 394, 445-449, 2026. DOI: 10.1126/science.aed6459

태그: 신경과학, Andreas Nieder, Corvus corone, University of Tübingen, 까마귀, 동물 인지