"스텝이 엉키면, 그게 바로 탱고예요!" 1993년 개봉한 영화 '여인의 향기'에서 시력을 잃은 퇴역 장교(알 파치노 분)가 실수가 두려워 탱고를 추기 어렵다고 말하는 여인에게 한 말이다. 여인은 두려움을 극복하고 장교가 이끄는 동작에 맞춰 멋진 춤을 춘다.
앞이 보이지 않아도 실력이 없어도 마음만 맞으면 누구나 멋지게 탱고를 출 수 있다는 말이 사실로 밝혀졌다. 미국 볼더 콜로라도대 아틀라스(ATLAS) 연구소는 "두 사람이 탱고 춤을 출 때 서로 뇌가 동기화돼 마치 한 몸처럼 움직일 수 있다"고 지난 4일(현지 시각) 발표했다.
◇뇌파 일치하며 0.2초 안에 동작 맞아
탱고는 19세기 말 아르헨티나 부에노스아이레스 하층민과 이민자들의 애환에서 유래한 4분의 2박자의 관능적인 춤이다.서로 가슴을 맞댄 채 한 사람이 춤을 이끌고 상대가 그에 맞춰 즉흥적으로 춤을 만든다. 아틀라스 연구소의 루오자 쑨(Ruojia Sun) 연구원은 5년 전부터 배운 탱고가 다른 춤과 달리 안무가 거의 정해져 있지 않다는 점에 매료됐다고 했다.
탱고를 추는 사람들은 순간순간 즉흥적으로 동작을 만들고, 손을 살짝 쥐거나 상체를 움직이는 등 미묘한 신호를 통해 상대에게 다음 동작을 알린다. 그 짧은 시간에 동작이 맞춰지는 것을 보고 두 사람의 뇌가 같이 작동한다고 가정했다. 연구진은 탱고 댄서 5쌍이 춤을 추는 동안 발목에 장착한 동작 센서로 발걸음을 추적하고 머리에 씌운 뇌파 캡으로 뇌 활동을 조사했다.
뇌에서 신경세포(뉴런)가 작동하면 파동 형태의 전기 신호인 뇌파가 생성된다. 캡의 뇌파 센서는 다양한 주파수의 이러한 파동을 측정한다. 집중하거나 깊이 생각하면 베타파라고 알려진 빠른 펄스가 나오고, 휴식할 때는 더 느린 세타파가 생성된다. 연구진은 남녀가 박자에 맞춰 함께 움직일 때, 두 사람의 뇌 활동이 놀라울 정도로 비슷해지는 것을 발견했다.
예를 들어 춤을 이끄는 사람이 한 걸음 앞으로 나가고 상대가 0.2초 안에 한 걸음 뒤로 물러나면, 두 사람의 뇌파는 거의 동시에 상승하고 하강하며 일치하는 경향을 보였다. 발걸음이 맞지 않을 때는 뇌파도 맞지 않았다. 이러한 경향은 베타파와 세타파를 포함한 다양한 뇌파에서 나타났다. 과학자들은 이 현상을 '뇌 간 결합(interbrain coupling)' 또는 '신경 동기화(neural synchronization)'라고 부른다. 앞서 악기 연주나 다른 사회적 활동에서 이런 현상이 발견됐지만 춤에서는 처음 확인됐다.
이번 연구는 컴퓨터과학과의 엘렌 이-루앤 도(Ellen Yi-Luen Do) 교수와 음대 그레이스 레슬리(Grace Leslie)가 이끌었다. 연구진은 지난 3월 시카고에서 열린 국제 학회에서 연구 결과를 발표했다. 실험을 주도한 박사과정의 티아고 로케(Thiago Roque) 연구원은 "춤을 출 때 우리 뇌는 실제로 서로 연결된다"며 "행동을 통해 뇌를 동기화하고 있는 것"이라고 설명했다.
◇기타 연주, 스포츠에서도 뇌 동기화
신경 동기화 현상은 앞서 기타 이중주에서 처음 발견됐다. 독일 막스플랑크 인간 발달 연구소의 빅토르 뮐러(Viktor Müller) 박사 연구진은 2009년 두 사람이 함께 기타를 칠 때 뇌파가 같은 주파수에서 서로 맞물려 돌아가는 현상을 발견했다. 마치 오케스트라에서 두 연구자가 메트로놈 속도에 맞춰 연주하며 박자를 맞추는 것과 같았다. 연구진은 '동일 주파수 결합(Within-Frequency Coupling, WFC)'이라고 불렀다.
기타 연주에서 나타나는 신경 동기화는 더 다양했다. 막스플랑크 연구진은 2012년에 두 연주자가 정확히 같은 음을 연주하지 않을 때도 뇌파의 동기화가 일어나는 것을 확인했다. 탱고를 추듯 한 사람이 리더 역할을 맡아 연주를 시작하거나 속도를 유지하도록 하면, 이에 맞추는 상대와 뇌파가 일치했다.
뇌파가 일치하는 것은 이중주에 그치지 않았다. 막스플랑크 연구진은 2024년 기타 4중주에서도 같은 현상을 발견했다. 이제는 단순히 박자를 맞추는 수준을 넘어 뇌들이 훨씬 복잡하고 유기적으로 연결돼 있음을 보여줬다.
특히 신경 동기화에서 뇌파가 똑같은 속도일 필요가 없었다. 4중주 중 한 사람의 느린 뇌파가 다른 사람의 빠른 뇌파를 조절하고 정보를 주고받는 현상인 교차 주파수 결합(Cross-Frequency Coupling, CFC) 현상도 나타났다. 뇌파 중 느린 주파수가 전체 네트워크를 하나로 묶고 조율하는 일종의 심박 조율기 역할을 한다는 것이다.
신경 동기화 현상은 춤이나 악기 연주에 그치지 않고 다른 인간 활동에도 적용될 수 있다. 막스플랑크 연구진은 "사람들이 스포츠를 하거나 서로 소통하는 등 다른 방식으로 행동을 상호 조율할 때도 서로 뇌파가 동기화될 것"이라고 말했다. 이를 이용하면 사회 활동을 더 적극적으로 발전시킬 수 있다.
콜로라도대 연구진은 신경 동기화를 유도하는 바이오피드백 장치를 개발했다. 이 장치는 뇌파가 일치하면 강하게 진동했다. 일단 신경 동기화 순간을 확인했지만, 진동이 춤 동작을 방해했다. 연구진은 앞으로 작동 방식을 거꾸로 해서 진동하다가 뇌파가 일치하면 소리가 나지 않게 할 계획이다. 이는 스포츠 훈련에 활용될 수 있다. 콜로라도대의 로케 연구원은 "스포츠에서는 동료가 무엇을 할지 알아야 한다"며 "축구나 사이클 같은 단체 스포츠에서 서로 행동을 배우고 이해하는 데 도움을 줄 수 있다"고 말했다.
참고 자료
Proceedings of the Twentieth International Conference on Tangible, Embedded, and Embodied Interaction(2026), DOI: https://doi.org/10.1145/3731459.3773332
Frontiers in Human Neuroscience(2024), DOI: https://doi.org/10.3389/fnhum.2024.1416667
Frontiers in Human Neuroscience(2012), DOI: https://doi.org/10.3389/fnhum.2012.00312
BMC Neuroscience(2009), DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2202-10-22