인간의 동공은 빛에 반응해 크기가 변화하는 것 외에도 흥분 상태나 흥미와 관심, 정신 피로 등 요소에 따라 달라진다. 새로운 연구에선 인간 동공 크기가 지능 수준과 관련이 있을 가능성이 제시됐다.
조지아공대 연구팀은 원래 인간은 기억 작업을 완료할 때 필요로 하는 정신적 노력 차이를 연구하고 있으며 정신적 노력 지표로 동공 크기를 이용했다. 이 방법은 경제학과 인지 과학을 통합한 것으로 알려진 대니얼 카너먼(Daniel Kahneman)이 1960∼1970년대 보급시킨 방법이다. 연구 중 지능 높이에 따라 기준이 되는 동공 크기가 다른 것 아니냐는 가능성을 발견했다고 한다.
동공 크기와 지능간 관계에 확신을 가질 수 없었던 연구팀은 18∼35세 피험자 500명을 대상으로 실험을 실시하기로 했다. 먼저 연구팀은 휴식 상태에서 눈앞에 새하얀 스크린을 놓고 4분간 아이트래커로 피험자 눈 상태를 파악했다. 아이트래커 기록에서 과목별 학생 평균 수준을 추렸다. 이 연구에선 동공 정의는 눈 중앙 검은색 원형 조리개 부분 직경으로 정의하고 크기는 2∼8mm 범위에 들어간다. 또 동공은 빛에 반응해 크기를 바꿔 실험에선 어두운 방을 이용했다.
학생 평균 크기를 측정한 뒤 새로운 문제를 생각하는 지능인 유동성 지능, 일정시간 동안 기억하기, 작업 메모리 용량, 방해에 관계없니 집중을 지속하는 능력인 주의 제어 능력 등에 대해 테스트를 실시했다.
그 결과 기준이 되는 평균 동공 크기가 클수록 유동성 지능과 주의 제어 능력이 높은 것으로 나타났다. 또 작업 메모리 용량도 다른 2가지에 비해 정도는 작지만 상관성을 갖고 있는 거승로 확인됐다. 연구팀은 동공 크기가 나이와 반비례 관계를 보여준다는 발견을 한 것도 흥미로운 점으로 꼽았다. 다시 말해 나이가 들수록 동공 크기는 작아진다. 한편 나이를 고려해 실험 데이터를 재조정해도 동공 크기와 인지 능력간 관계를 보여준다고 한다. 인지 테스트에서 최고점이던 사람과 최저점인 사람의 기준이 되는 동공 크기 차이는 육안으로 봐도 알 정도였다고 밝히고 있다.
연구팀은 왜 지능이 높아지면 동공 크기가 커질지에 대해 철색질소(locus ceruleus)라는 뇌부위 기능과 동공 크기 사이에 관계가 있는 게 이유라고 설명하고 있다. 철색질소는 신경핵이라는 신경세포군 중 하나로 상부 뇌간에 위치한 뇌 광범위한 신경을 연결한다. 철색질소는 신경전달물질이면서 호르몬 역할을 인식, 주의, 학습, 기억을 제어하는 노르아드레날린(noradrenaline) 분비에 관계한다. 또 사람이 과제를 달성하기 위해 뇌 부위끼리 함께 일하는 뇌 활동을 조직하는 것도 철색질소의 역할이다. 철색질소가 기능을 상실하면 뇌 활동을 연결하지 못하고 알츠하이머나 ADHD 등 건강 상태 원인이 된다. 뇌 활동 조직화는 중요하며 에너지를 많이 쓰게 된다.
인지 기능과 동공 크기 관계는 아직 연구 단계이며 결론은 아직 나와 있지 않다. 하지만 연구팀은 가설 중 하나로 동공 크기가 큰 사람은 철색질소 활동 제어력이 크다고 보고 있다. 뇌 활동을 정리하는 힘이 큰 덕분으로 풀이하고 있는 것이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.