미래를 예측한다고?...테니스 선수가 광서브 받아치는 비밀

프로테니스 선수들의 서브는 시속 200km를 쉽게 넘나든다. 2026년 윔블던 챔피언십 첫날, 티아고 아구스틴 티란테 아르헨티나 선수는 시속 약 148마일(약 238km)에 달하는 강력한 서브를 넣으며 이번 대회 최고 속도를 기록했다. 그러나 그는 파비안 마로잔 헝가리 선수에게 스트레이트로 패했다. 이 같은 광서브라도 프로 세계에서는 '받아칠 수 없는 공'이 아니라는 의미다. 실제로 2025년 윔블던에서는 지오반니 음페치 페리카드 프랑스 선수가 시속 153마일(약 246km)의 역대급 서브를 했지만, 미국의 테일러 프리츠 선수는 이를 가볍게 받아넘겼다. 이어 랠리 끝에 결국 프리츠 선수가 점수를 따냈다. 라켓을 떠난 공이 상대방 수중에 도달하기까지 걸리는 시간은 0.3초 미만. 이 찰나의 순간, 인간의 뇌에서는 어떤 일이 일어나 눈으로 쫓기도 힘든 고속 서브를 정확히 받아 치는 걸까. 영국 브리스톨 대학 해부학 교수 미셸 스피어 박사가 그 원리를 설명, 이를 '더컨버세이션' 등 외신이 지난 8일(현지시간) 보도했다. 보고 움직이면 이미 늦는다 스피어 교수는 먼저 고속 서브를 봤을 때 기본적인 생리학적 메커니즘을 설명했다. 공 표면에서 반사된 빛이 눈의 망막에 도달하면 전기 신호로 바뀌고, 이 신호가 시신경을 통해 뇌로 전달된다. 뇌의 시각야(대뇌 겉질 가운데서 시각과 직접 관계가 있는 부분으로, 뒤통수엽에 있다)는 이 신호를 바탕으로 공의 색상, 모양, 속도, 방향 등을 분석해 상황을 파악한다. 문제는 시간이다. 스피어 교수에 따르면, 이상적인 조건에서도 이 모든 분석 과정을 마치는 데 약 0.1초가 소요된다. 시속 240km로 날아오는 공이라면 그 0.1초 동안 이미 약 6.7m를 날아온 상태다. 테니스 코트 베이스라인 사이 거리(23.77m)의 4분의 1이 넘는 거리다. 이를 받아쳐야 하는 선수가 공을 완벽히 인식한 후 서브가 날아오는 방향으로 이동해 라켓을 잡고 적절한 타이밍과 각도로 스윙하기에는 턱없이 부족한 시간이다. 즉, 공을 인식한 후 움직이기 시작해서는 결코 제 타이밍에 맞춰 리턴(서브를 받아쳐서 상대편 코트로 공을 넘기는 행위)할 수 없다는 계산이 나온다. 비밀은 '뇌의 미래 예측 능력' 육체적인 반사신경만으로는 설명할 수 없는 이 리턴의 비밀에 대해 스피어 교수는 '뇌의 미래 예측 능력'을 꼽았다. 리시버는 서버가 서브를 넣기 위해 준비하는 동작부터 이미 정보 수집에 들어간다. 공을 던져 올리는 토스의 높이와 위치, 서버의 자세, 어깨와 팔의 움직임, 라켓 면의 각도, 스윙 속도 등 아주 미세한 포인트들까지 실시간으로 관찰한다. 뇌 뒤쪽 아래에 위치한 소뇌는 수집된 이 방대한 정보들을 처리한다. 소뇌는 단순히 들어오는 감각 정보에만 반응하는 것이 아니라, 수집된 데이터를 바탕으로 '어떻게 행동해야 할지에 대한 내부 모델'을 계산해낸다. 즉, 경험과 현재 정보를 종합해 공이 어디로 올지 미리 예측하고 몸에 명령을 내리는 것이다. 이 과정에서 뇌의 시각 영역 중 움직임에 매우 민감한 '움직임 전용 시각 영역(V5)'이 결정적인 역할을 한다. 이 영역은 공이 플레이어의 시야를 가로지를 때의 속도와 방향을 정밀하게 계산한다. 계산된 정보는 '뇌의 위치 파악 경로(배측 시각 경로)'를 통해 뇌의 다른 부분으로 전달되고, 여기서 다시 공의 위치가 플레이어 자신의 신체 위치 정보와 통합된다. 정보가 통합되면 운동 준비 영역들이 가능한 동작을 준비하고 정리하며, 마침내 운동 명령 영역이 몸통, 어깨, 팔, 손목 근육에 명령을 전달해 스윙 동작을 이끌어낸다. 더 놀라운 점은 안구 움직임이다. 전두안야와 중뇌의 상구는 아주 잠깐 전까지 공이 '있던' 장소가 아니라, 다음에 공이 '올 것'으로 예상되는 장소를 향해 안구를 빠르게 이동시킨다. 눈 역시 단순히 현재의 공을 쫓는 것이 아니라 예측된 미래를 향해 움직이는 셈이다. 스피어 교수는 "테니스에서 가장 빠른 리턴은 단순히 반사신경이 경이적이기 때문만이 아니다"라고 말했다. 이어 그는 "그것은 항상 예측을 세우고, 검증하고, 다듬는 뇌 작용에 의한 것"이라며 "코트 위에서 시간적 여유가 있어 보이는 선수는 다음에 무슨 일이 일어날지 예측하는 능력이 매우 뛰어난 선수"라고 덧붙였다. 스피어 교수가 설명한 뇌의 예측 시스템은 현재 신경과학 연구에서 중요한 주제로 다뤄지고 있다. 이 연구 결과는 신경 손상 후 재활 치료 개선, 운동 및 협조 운동 장애 이해는 물론, 예측 불가능한 현실 세계와 보다 자연스럽게 상호 작용할 수 있는 로봇을 설계하는 데에도 기여하고 있다.