동공의 크기가 클수록 지능이 높다?…육안으로 차이를 확인할 수 있는 정도

사람의 동공은 빛에 반응하여 크기가 변화하는 것 외에도 '흥분 상태', '흥미와 관심', '정신의 피로' 등의 요소에 따라 달라집니다. 새로운 연구에서는 인간의 동공 크기가 지능수치와 관련있을 가능성이 나타났습니다.

Is baseline pupil size related to cognitive ability? Yes (under proper lighting conditions) - ScienceDirect
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010027721000627?via%3Dihub

Is baseline pupil size related to cognitive ability? Yes (under proper lighting conditions)

Pupil Size Is a Marker of Intelligence - Scientific American
https://www.scientificamerican.com/article/pupil-size-is-a-marker-of-intelligence/

Pupil Size Is a Marker of Intelligence

연구를 진행 중인 조지아공과대학의 연구팀은 당초 '사람이 기억작업을 완료할 때 필요로 하는 정신적 노력의 차이'를 연구하고 있었고, 정신적 노력의 지표로 '동공의 크기'를 이용했습니다. 이 방법은 경제학과 인지과학을 통합한 인물로 알려진 대니얼 카너먼 씨가 1960~1970년대에 보급시킨 방법이라는 것. 그리고 연구 중 '지능에 따라 기준이 되는 동공의 크기가 다르다'는 가능성을 발견했다고 합니다.

동공 크기와 지능의 관계에 확신을 가질 수 없었던 연구팀은 18~35세의 피실험자 500명을 대상으로 실험을 실시하기로 했습니다. 우선 연구팀은 휴식 상태인 피실험자의 눈앞에 새하얀 스크린을 놓아두고 4분 동안 아이트래커로 피실험자의 눈의 상태를 파악했습니다. 그리고 아이트래커 기록에서 각 피실험자의 평균 크기가 구해졌습니다. 이 연구에서 동공의 정의는 '눈의 중앙의 검은 색 원형 조리개 부분의 직경'이었고 그 크기는 2~8mm의 범위였습니다. 동공은 빛에 반응하여 크기를 바꾸므로 실험에서는 모든 피실험자가 어두운 방을 통과하는 과정을 거쳤다고 연구팀은 설명합니다.

학생의 평균 크기를 측정한 후 새로운 문제를 생각하는 지능인 '유동성 지능'과 일정 시간 동안 정보를 기억하는 '워킹메모리 용량' 그리고 방해와 관계없이 집중을 지속하는 능력인 '주의 제어능력'에 대한 테스트를 실시했습니다.

이 결과, 기준이 되는 평균 동공 크기가 클수록 유동성 지능과 주의 제어능력이 높은 것으로 나타났습니다. 또 워킹메모리 용량도 다른 두 가지에 비해 작지만 상관성을 가지고 있는 것으로 나타났습니다.

연구팀은 '동공 크기는 나이와 반비례 관계를 보인다'라는 발견을 흥미로운 점으로 꼽았습니다. 즉, 나이가 들수록 동공의 크기는 작아져 갔습니다. 한편, 나이를 고려하여 실험데이터를 재조정해도 역시 동공 크기와 인지능력의 관계를 보여준다고 합니다. "인지테스트에서 최고점이었던 사람과 최저점이었던 사람의 기준이 되는 동공 크기의 차이는 육안으로 알 수 있을 정도"라고 연구팀은 설명합니다.

연구팀은 지능이 높아지면 동공의 크기가 커지는 이유에 대해, 청반핵이라는 뇌 부위의 기능과 동공 크기 사이에 관계가 있다고 봅니다. 청반핵은 신경핵이라는 신경세포군의 하나로 상부뇌간에 위치하고 뇌의 광범위한 영역에 신경연결을 합니다. 청반핵은 신경전달물질이면서 호르몬의 역할을 하며 인식 ·주의 · 학습 · 기억을 제어하는 노르아드레날린의 분비에 관계합니다. 또 사람이 과제를 달성하기 위해 뇌의 떨어진 부위끼리 함께 작업하도록 뇌활동을 조직하는 것도 청반핵의 역할입니다. 청반핵의 기능이 상실되면 뇌활동을 통합하지 못하게 되고, 알츠하이머나 ADHD 등의 병증 상태의 원인이 된다는 것. 뇌에게 활동의 조직화는 매우 중요한 것이며, 에너지를 많이 소모한다고 연구팀은 말합니다.

인지기능과 동공 크기의 관계는 연구 단계이며 결론은 아직 나와있지 않습니다. 그러나 연구팀은 하나의 가설로서 '동공 크기가 큰 사람은 청반핵에 의한 뇌활동의 제어력이 크다'고 추정합니다. 뇌의 활동을 정리하는 힘이 큰 까닭에 성능이 높고, 안정일 때의 뇌 기능에 혜택을 제공하는 것일 가능성이 있다고 연구팀은 보고 있습니다.