0. 들머리
우리는 과학혁명을 통해 세상과 인간을 이해하고 있습니다. 하루에 발표되는 과학논문은 몇 건이나 될까요? 십 년 전 통계를 보니 하루 3000건 정도였습니다. 최근엔 뇌과학에 관한 연구와 저술이 끝없이 많이 나오고 있습니다. 국내에 번역된 뇌과학 관련서적만 하더라도 오백 권을 넘기고 있습니다. 날마다 우린 뉴스를 보면서 우리가 살고 있는 환경에 대한 업데이트를 합니다. 날마다 새로운 뇌과학 지식을 습득하면서 자신의 능력과 운명에 대해 되돌아봅니다. 수많은 데이터를 모으고 새로운 이론을 만들어내고 교육과 학습과 광고를 통해 소통되고 전파되고 공유됩니다. 그러면, 우리는 더 좋은 세상을 후손들에게 물려줄 수 있을까요? 최소한 어제보다 나은 오늘을 살고 있습니까? 오늘보다 나은 내일을 꿈꾸고 있습니까? 아직 우리는 자연재해를 정확히 예측하지 못합니다. 아직 우리는 작은 벌레의 두뇌도 이해하지 못합니다. 아직도 조현병의 기전을 모릅니다. 기술의 발전은 과학과 인식의 지평을 넓혀줍니다. 많은 문명의 이기들이 세상과 인간 자체에 대한 이해를 선도 합니다. 사회에선 뇌과학적 지식에 대한 열망과 수요가 많은데학교에서는 제대로 가르쳐주지 못하고 있습니다. 많은 정보가 온라인으로 발표되고 공유되고 있다고 일반인들이 그것을 이해하고 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 네비게이션(GPS navigation, 길도우미)이 운전을 편하게 해주고 있지만 반대급부로 우리의 해마는 더 위축되고 있습니다. 정보와 지식의 외연(명시적 의미 denotation)은 수요자의 지적 능력에 따라 편한 내포(함축적 의미 connotation)을 가지며 신화화됩니다. 일찍이 롤랑 바르트가 문화에 대한 신화연구(신화론 1957)에서 그 파헤쳤던 것처럼 뇌과 학의 성과에도 불구하고 뇌에 관한 진실은 더 은폐되고 있습니다. 그래서 이런 작업이 필요합니다. 뇌과학의 성과를 처음부터 차근차근 알기 쉽게 설명하면서 기본 개념들을 숙지시키고 앞으로 나올 새로운 정보들에 대해 냉정하게 판단할 수 있는 능력을 가지게 하려면 어떻게 해야 할까요? 그런 마음으로 이 책을 쓰게되었습니다. 인간의 뇌는 우주에서 가장 복잡한 구조물입니다. 뇌에 대한지식과 정보가 많이 쌓이고 있습니다만 아직 시작에 불과하다고 다들 말하고 있습니다. 모든 생물은 에너지원을 찾아서 그것을 자신의 신체 일부에 넣어 쓸 수 있는 에너지로 전환하며 자신의 신체 내부의 화학적 균형 상태를 유지하며 조직의 훼손과 노화를 수리하고 재생하며 살고 있습니다. 인간의 경우는 뇌가 바로 그러한 작업을 수행합니다.
우리의 뇌가 우리의 생명이 의존하고 있는 수많은 신체 기능을 조율하기 위해서는 다양한 신체 기관들을 매 순간 표상하는 지도 들이 필요하겠지요? 그것은 통시적인 진화 과정 상에 DNA에 새겨져 있기도 하지만 공시적인 환경 속에서 하향적으로, 그리고 상향적으로 되먹임하며 구축되고 정교화됩니다. 감각기관의 수용체로 들어온 정보는 마음의 행위자(Agent 혹은 뉴런집합체)들의 발달 단계에 맞게 전달되고 해석되어 정서를 이루고 그것은 또 다른 행위자의 조율을 통해 ‘느낌’으로, 그리고 복합적인 느낌들은 상위의 행위자로 넘어가 ‘생각’의 영역에서 조율되며 삶의 문제들을 해결한다고 우리는 가정하고 있습니다.
첫 장은 두뇌의 기원과 두뇌의 진화를 설명해주는 두 가지 가설을 다룹니다. 요리가설과 사회성가설이 그것입니다. 제2장은 인지심리학과 진화심리학적 배경이 오늘의 인간 뇌를 설명하는 뿌리라고 주장합니다. 인간은 동물입니다. 동물의 뇌를 연구함으로써 인간의 뇌를 추론합니다. 초기 동물의 신경계를 연구한 선각자들을 소개합니다. 3장은 인공지능과 기계지능의 가능성을 약술합니다. 4장은 두뇌의 구조와 기능을 이해하는데 필요한 일차적 지식들을 점검합니다. 5장은 뇌 속에서 화학적으로 일어나 는 일들을 기술합니다. 뇌 구조와 기능은 이들 물질을 빼고는 생각할 수 없습니다.
뇌라는 하드웨어가 어떻게 상상력과 창의성을 가지게 되었을 까? 6장에서 그 실마리를 제시합니다. 많은 뇌과학 교양서적들이 간과하고 있는 정신통합이론을 소개합니다. 7장은 6장까지의 기본 원리들을 파악한 후 감정과학을 다룹니다. 감정은 감각에서 비롯한 정서를 뇌가 문화적으로 구성한 결과물이라는 구성주의 를 정설로 받아들입니다. 시각, 후각, 청각, 촉각 등등의 감각정보 가 어떻게 뇌에서 프로세스되며 감정을 형성하는가? 환각을 설명하면서 뇌의 본질적인 목표가 세상의 진실된 기록이 아니라 생존과 번식을 위한 그럴듯한 세계상을 만드는 데 있다는 점을 강조합니다. 8장은 우리의 뇌 건강을 위해 운동이 얼마나 중요한지 를 설명합니다. 뇌는 운동을 위한 기관이며 우리는 무엇보다도 자신의 뇌를 위하여 운동을 꾸준히 죽을 때까지 해야한다는 점을 세뇌시킵니다. 9장은 색청과 같은 감각능력의 혼선을 뇌과학은 어떻게 설명하는가를 상술합니다. 모든 사례는 예외적인 것이 아니라 오히려 일반적인 경우를 더 잘 이해하게 해줍니다. 10 장은 인간만의 능력인 읽기능력이 전통적인 진화의 산물이 아니라 뉴런의 재활용이란 관점에서 해석될 수 있다는 밈 이론을 소개합니다.
마지막으로 뇌과학적 지식을 공부하면서 명상을 하는 것이 여러분이 가지고 있는 궁극적인 질문에 답을 주리라는 희망적인 메시지로 결론을 대신합니다.
우리는 뇌가소성을 믿고 항상 새로운 뇌과학적 지식을 업데이트하면서 그것을 마음챙김이나 명상으로 느끼는 것이 좋겠습니다.
1. 두뇌란?
1. 두뇌란?
인류는 문화적으로 항상 자연과 인간의 상호관계 속에서 갈등을 해결하기 위한 방편으로 문명의 이기를 만들고 사회적 관계망을 확산시키기 위한 기술적 제안을 해왔다. 호모 사피엔스(homo sapiens)1가 인지혁명으로 언어를, 농업혁명으로 식량을 확보하고 산업혁명으로 오늘의 풍요를 누리게 되면서 신화의 세계는 자연스레 종교의 제국을 건설했고 르네상스 이후 천문학과 과학에 눈을 뜬 다음 모든 인간의 의문점들은 인간성의 근원적인 정보, 즉 인간은 무엇이며, 인간은 어떻게 인간이 되었나, 인간은 앞으로 어떻게 될 것인가를 과학적으로 탐구하게 되었다.
뇌과학의 연구 대상은 인간의 뇌이다. 뇌과학은 시작부터 복합융합 학문이었다. 뇌과학의 성과를 이해하기 위해 인류학과 생물학 그리고 심리학적 기본 사실과 가정들을 짧게 언급할 필요가 있다. 두뇌의 진화와 인지심리학의 기본 개념들을 살펴보자.
1.1 두뇌의 진화
21세기 인류의 문명과 문화는 위대한 호모 사피엔스의 두뇌에 서 나온 결과이다. 오늘의 인간 두뇌는 어떻게 해서 오늘의 모습이 되었나? 뇌과학연구의 기본 가정에 대한 이해를 할 필요가 있다. 인간의 두뇌의 구조와 기능에 대한 지식은 크게 요리 가설과 사회화 가설에 의존하고 있다.
인류 역사에서 가장 중요하고 가장 위대한 발명은 무엇일까? 도구, 농경, 언어 등등 많은 것들을 거론할 수 있겠지만 하바드 대학의 인간진화생물학자인 리처드 랭험은 ‘요리’였다고 주장한다.
현대인과 침팬지 그리고 석기시대를 살고 있는 오지의 원주민들의 식생활을 깊이 연구한 랭험은 식습관의 진화가 종 수준에서 의 해부학적 구조변화를 그것도 빠른 속도로 불러온다는 것을‘요리본능 (불 그리고 진화, 조현욱 역 2011, Catching Fire, 2009)’이 란 책을 통해 자세히 서술하고 있다.
불의 발견은 결국 화식이란 요리 형태를 통해 뇌의 변화를 가져왔다. 실제로 먹을거리를 불에 익히게 되면 녹말은 젤라틴화하고, 단백질인 콜라겐은 젤리 상태로 변화되어, 식물성이든 동물성이든 단단하고 질긴 섬유질이나 육질이 부드럽고 연해진다. 이는 씹고 소화시키는 데 걸리는 시간은 줄이고 흡수할 수 있는 에너지의 양은 증가시켜 전체적으로 소화율을 높이는 역할을 한다. 랭엄 박사에 따르면, 음식을 불로 익혀 먹는 덕분에 인간은 음식을 씹는 데 걸리는 시간을 하루 약 4시간씩 절약할 수 있게 되었으며, 소화에 드는 에너지 소모량의 10퍼센트를 절약할 수 있게되었다고 한다. 결국 부드럽고 연한 먹을거리를 먹게 되면서 크고 날카로운 이빨과 강한 턱, 부피가 크고 긴 소화계 대신 작고 무딘 이빨과 약한 턱, 상대적으로 작고 짧은 소화 기관이 나타나게된 것이다. 소화율을 높여 소화에 드는 시간과 에너지를 절약하게 만드는 이점 외에도 가열 조리는 세균이나 각종 병원균을 제거하여 더욱 안전하게 먹을거리를 섭취할 수 있게 하며, 여분의 시간과 에너지를 품이 많이 드는 사냥을 포함한 다른 활동에 투자할 수 있게끔 만들었다. 게다가 날것에 비해 익힌 음식에서 추가로 얻는 에너지가 발생하면서 소화 기관이 줄어들며 절약하게된 에너지와 합쳐져 지구상 그 어떤 동물보다 신체 대비 큰 뇌 용량을 자랑하는 크나큰 뇌를 발달시키게 된 것이다.
고고학적인 발굴은 항상 새롭게 인간의 역사를 쓰지만 지금까 지의 정설은 이렇다. 인류가 침팬지와의 공통 조상에서 갈라져나온 시기는 약 600만 년 전이다. 그 후 인류의 조상이 진화해 온계보는 오스트랄로피테쿠스 → 호모 하빌리스 → 직립원인(호모에렉투스) → 호모 사피엔스이다. 호모 하빌리스 이후 화식을 함으로써 뇌의 용량은 점점 커졌고 호모 사피엔스 초기는 육식을 함으로써 최대의 뇌용량을 가지게 되었다. 그러나 만 오천년 전신석기시대 호모 사피엔스들은 농업혁명으로 정착하며 곡물 위주의 식사를 하게 됨으로써 뇌의 용량은 줄어들었다. 그러나 문화적 발전은 새로운 밈(meme)2의 전파를 촉진하면서 줄어든 뇌용량을 뉴런의 밀도와 전도를 올리는 효과적인 배선으로 보상받으며 오늘의 두뇌를 가지게 된 것이다. 두 번째로 두뇌 진화의 비밀을 푸는 동인은 사회성이다.3 영장류 가족은 포식자로부터 자신을 보호하기 위해 집단생활을 하게
되는데 여기서부터 모든 일들이 시작되었다고 보는 것이 사회성가설의 입장이다. 영장류 중에서도 호모 사피엔스는 화식과 육식으로 물리적인 뇌가 커졌지만 더 큰 뇌로의 진화는 그렇게 쉽게얻어지는 것이 아니다. 더 큰 뇌를 선호하는 강한 선택압이 있었던 것으로 생각한다. 여기서 우리는 로빈 던바의 주장을 지지한다. 로빈 던바는 두뇌 진화의 비밀을 푸는 열쇠로 사회성을 꼽았다.
사회성이란 집단생활을 하는 개체들이 사회공동체 안에 존재하는 타인을 수용하기 위해 몸과 마음을 길들이는 기술을 말한다. 원시 수렵채집민들의 집단의 규모를 면면히 연구한 로빈 던바는 이른바 ‘던바의 수‘를 발견했다. 인간의 뇌가 관리할 수 있는 최대의 인간관계는 150명이라는 것은 현대인의 소셜네트워킹에서도 여실히 증명되고 있다. 원시 부족들은 긴밀한 관계의 소올메이트 5명을 가지며 (수렵) 지원집단으로 절친한 친구는 15 명, 하룻밤을 같이 보내는 야영집단은 50명, 잘 아는 친구집단은 150명, 결혼이나 교환을 하는 가까운 지인은 500명, 한 언어를 사용하는 먼 지인의 부족은 1500명, 그렇게 3의 배수로 집단의 크기를 키워왔고 오랜 세월 속에 그러한 집단 내에서 정보를 받아들이고 기억하는 정신적 수용능력, 즉 인지부하를 표상할 수 있는 크기와 구조를 갖춘 두뇌를 발달시켜왔다.
물리적 뇌의 팽창을 이끈 원동력은 인간의 사회생활이었다는 이 가설은 웃음과 음악이라는 매우 구체적인 행동양식을 실질적증거로 제시한다. 그 논리를 조금만 따라가 보자.
인간은 항상 남을 의식한다. 남은 내 마음에 들어와 내면의 목소리로 나의 행동을 지배한다. 그야말로 사회성은 우리의 뇌에 어떤 본능적인 회로를 새긴다. 그 사회성을 촉발하고 자극하고 전염시키는 기제로서 웃음을 생각해보자. 웃음이란 행위 자체는 위협과 반항과 승복과 저항의 맥락에서 발생했겠지만 (원숭이나 침팬지의 경우에는 아직도 그렇다.) 일단 웃게 되면 우리는 들숨없이 연속된 날숨으로 폐가 비고 숨이 가쁘게 되면서 스트레스 상황이 연출된다. 몸이 지치는 이런 때에 엔도르핀(endorphin)4이 란 물질이 나와서 그 상황을 극복시켜 준다. 집단적 웃음 상황은 엔도르핀을 배가시켜줌으로써 웃음은 전염되며 구성원들의 인지부하력은 늘어난다.
음악은 노래부르기로 설명할 수 있다. 노래부르기는 일상적인말하기보다 훨씬 힘이 든다. 역시 숨을 오래 참아야 하고 섬세하게 조절해야 하기 때문이다. 스트레스 상황이다. 던바는 여기에 다가 털다듬기(grooming)이란 메카니즘도 첨가한다. 원숭이나 유인원은 여가시간에 서로를 그루밍해줌으로써 엔드르핀을 방출하며 사회유대감을 형성했던 것이다. 집단이 커지면서 언어가 그루밍의 역할을 대신하게 되었다는 언어기원설을 제안하기도 한다. 일리가 있다. 언어는 다수를 상대로 말로 해주는 그루밍이
었던 것이다. 이런 것들이 앞뒤 관계가 선명한 것은 아니다. 서로 가 서로를 동인하고 되먹임하면서 진화 발달한 결과일 것이다. 분명한 것은 우리가 이렇게 큰 뇌를 가지게 된 진화론적인 배경에는 불로 고기를 익혀 먹은 것과 집단을 이루며 서로가 서로의 마음을 광고하고 읽으며 인지적 능력을 확장하려는 노력이 오늘의 우리 두뇌의 확장과 능력을 가져다 준 것이라는 사실이다.
1.2 인지심리학
인지심리학은 인간의 인지능력과 수행을 과학적 방법론으로 연구하는 분야인데 여기에 진화론적인 해설이 더해지면서 우리는 인간에 대해 더 폭넓은 이해를 하게 되었다. 그러면 인간의 두뇌에 대한 공시적인 해부와 이해를 하기 앞서 기본 가정이나 배경지식이라고 할 수 있는 인지 심리학적 개념들을 살펴보자 (cf. 진화심리학 Evolutionary Psychology 딜런 에번스 지음 이충호 옮김 김영사 2001 하룻밤의 4 지식여행).
인지심리학에는 두 가지 주요 개념이 있다. (1) 행동은 마음의 과정에 의해 야기된다. (2) 마음은 컴퓨터이다. 논의를 위해 우선인지심리학의 직전 단계부터 살펴보자. 사람의 행동을 그 사람의 신념이나 욕구 등의 정신적 과정이 촉발시켜 그러한 행동을 일으킨다고 하는 식의 설명은 수천 년 동안 보편적으로 많은 인류 사회가 제시해왔다. 이른바 민간심리학이나 상식심리학이라고 부르는 것이 그것이다. 1920년대에 들어서서 행동주의 심리학자들은 그것이 비과학적이라고 주장하면서 그 정신적 과정들이 사실은 실체가 없으며 그러한 비실체를 논하는 것은 과학적 의미가 없다고 잘라 말했다. 오로지 관찰할 수 있는 자극과 그 반응의 인과관계를 논리적으로 설명해야 진정한 과학으로 심리학이 성립될 수 있다고 주장했다. 그들은 ‘마음’이라는 존재를 부정했다. 마음이 무엇인가? ‘나는 생각한다 고로 나는 존재한다’5)는 데카르트의 선언 이후 우리는 인간을 몸과 마음이 분리 가능한 실체라고 믿고 있었다. 게다가 이분설을 넘어서 민간심리학은 몸과 마음과 영혼이 분리가능하고 실체가 있다고 삼분설까지 끈질기게 믿고 있지 않는가? 오랫동안 인간은 무상한 자연환경 속에서 불변의 어떤 요소를 발견하려고 노력해 왔다. 인간은 무엇인가?
인간의 두뇌는 특별한 것인가? 인간의 본성은 타고난 것인가? 이성과 감정은 분리가능한 것인가? 자아는 존재하는가? 의식은 무엇인가? 자연과학이 발달하고 뇌과학이란 분야가 새롭게 각광받으면서 우리는 이제 이런 질문들에 대해 답을 할 수 있게되었다.
진화심리학은 진화생물학적 성과들을 인간 행동에 응용함으로써 해결의 실마리를 찾는다. 우리가 어떤 문제의식을 가지고 문제의 본질에 접근할 때는 기본 가정을 하고 그 가정을 일종의 색안경으로 삼아 이해의 모델을 만든다. 그 모델은 새로운 이론이 나올 때까지 잠정적으로 우리가 만족하는 설명이 된다. 그 모델에서 오류가 발견되거나 새로운 데이터를 그 모델이 수용할 수없거나 반증되는 사례가 발견되면 모델은 수정되고 새로운 이론의 출현을 예상하게 된다. 이렇듯 인간이 하는 일은 완전히 새로 운 것은 없으며 환경과 유행에 따라 수정되거나 변형되는 생물학적 진화와 마찬가지인 운명을 지닌다. 세상에 영원히 변하지 않는 진리 같은 것은 허망한 판타지나 신기루 같은 것이다.6
인지심리학은 행동은 마음(두뇌) 속에서 여러 단계의 작업을 거쳐서 일어난다고 가정하기 때문에 마음에 대한 복잡한 구조를 상정했으며 그 안에서 일어나는 과정을 일종의 연산(computation)이
라고 봤다. 그러한 생각은 자연스레 마음은 컴퓨터라는 주장을 하게 되었고 인간의 마음을 모방하고 재현할 수 있는 이른바 인공지능과 기계지능의 발전을 가속시키게 된다.
1.3 인지진화심리학
우리는 진화심리학적 관점에서 인간의 뇌를 바라본다. 우리의 행동은 우리의 뇌가 외부와 내부의 자극을 인지하고 내부적 명령을 내린 결과인데 그것의 설명이 간단한 흐름도(flow chart)의 알고리듬으로 일관성 있게 제시될 수 없는 이유는 그 뇌 자체가 길고도 긴 시간적 진화의 산물이며 복잡하고 복합적인 뉴런 집합체들의 민주적인 ‘웅성거림’ 뒤의 합의된 산물로서 임기응변식의 땜질에 의해서 구축된 시스템이며 가소성7을 양날의 검으로 사용하는 아날로그 양자역학 커넥템이기 때문이다. (이 모든 새로 운 용어들은 앞으로 소개될 것이다.)
1.3.1 두뇌는 모듈(module)8로 구성되어 있다 진화심리학의 기본 가정은 다음과 같다. (1) 인간이라고 특별한 것은 하나도 없다. (2) 인간의 두뇌도 마찬가지다. (3) 인간 본성은 타고난 것이다. (4) 인간 행동은 타고난 인간 본성과 환경이 함께 낳은 산물이다. 다윈이 인류의 진화를 과학적으로 증명해 낼 수 있었던 메카니즘의 핵심은 ‘자연선택’이었다. 생물은 생존과 번영(짝짓기)을 위하여 내부와 외부 경쟁에 시달리며 환경에 적응함에 따라 자연적으로 도태되거나 선택당함으로써 진화해 왔다. 이는 모든 현존하는 생물 종에게 공통된 사항이지만 다른 생물의 관점은 우리가 진정으로 이해할 수 없다.9 인간에게는 언어라는 마법지팡이가 있고 그것으로 메타인지가 가능하기에 다음과 같은 역설계가 가능한 것이다. 뇌가 운동을 위해 진화한 것이라고 가정할 때 몸은 뇌의 보호막이자 터미널 운동 수행 기관이 된다. 뇌의 뉴런 집합체들은 그개체의 생존과 번영을 위해 가장 원초적인 탐지기를 개발하였으니
그것은 (1) 패턴 탐지기와, (2) 인과성 탐지기이다. 이러한 탐지기들은 접근(+)이나 회피(-)이라는 이항 대립으로 작동하기 시작해서 시간이 흐르고 개체가 커가면서 복합적인 길항 체계를 만들어하나의 독립적인 모듈들을 형성한다. 물론 그 모듈들은 유기적으로 연결되어 있다.
논의의 편의를 위해 뇌가 여러 부분적인 하위 모듈로 조직되어있다고 가정하자. 행동의 근원이 되는 부분을 모듈이라고 부르는 데 이는 일종의 소프트웨어로 각각의 기능을 가진 단위를 말한다. 말하자면 아이폰에 게임 앱, 검색 앱, 금융 앱, 메신저 앱, 날씨 앱 등이 각각의 특화된 기능을 수행하듯이 인간에게도 배우자선택 모듈, 포식자 회피 모듈, 먹이 선호 모듈 등이 특화된 기능을 담당한다. 이렇게 특정 목적을 위해 설계된 모듈이 수백 개, 수천개가 모여 마음을 구성하기 때문에 모듈 복합체인 마음은 아이폰의 개별 앱이나 포토샵처럼 단 하나의 목적을 가진 프로그램보다 훨씬 복잡해질 수밖에 없다. 그런데 문제는 각 모듈이 서로 소통하기도 하면서 정보를 처리하기도 하지만 각기 독자적으로 판단을 내리고 그에 따라 움직이기도 한다는 점이다. 즉 서로 구별되는 모듈들이 동시에 상호 모순적인 견해를 가질 수 있기 때문에 인간 행동의 모순이 나타나게 된다 (cf. 왜 모든 사람은 나만 빼고 위선자인가, Why Everyone (else) Is A Hypocrite, 2010 by Robert Kurzban, 한은경 역 을유문화사 2012).
로버트 커즈번(Robert Kurzban)은 모듈성에 대한 관점을 이해하고 나면, 자아(self) 나 나(I)에 대한 개념도 얼마나 쓸모없는 것인지 알게 된다고 말한다. 우리가 흔히 저지르는 착각은 뇌 속에 중추적 역할을 하는 부분이 있어서 우리의 감정을 통제하고, 생각하고, 판단하여 행동하도록 지시를 내린다고 생각하는 것이다. 그렇다면 우리는 과연 무엇을 ‘나 자신’이라고 오해하고 있는지 의구심을 가져볼 수 있다. 여기서 커즈번은 그 실체를 ‘언론 담당관 모듈’이라 밝히고 있다. 마음 전체를 하나의 국가에 비유한다 면, ‘나 자신’은 모든 문제를 통괄하고 지배하는 대통령이라기보 다 정부 대변인이나 언론 담당관이라고 볼 수 있다. 이 언론 담당관 모듈은 다른 사람들에게 말을 거는 역할을 담당한다. 이에 따라 현실의 정부 대변인이 국민에게 신설되는 세금을 ‘세입 증가’ 로, 전쟁에서의 후퇴를 ‘전략적 재배치’로, 고문을 ‘강화된 심문기법’으로 표현하듯이 언론 담당관 모듈(우리)이 다른 사람과의 소통에서 이득을 얻기 위해 거짓말하는 것은 당연한 것처럼 느껴진다. 심지어 머릿속의 어떤 모듈이 진실을 알고 있어도 좋은 배우자, 좋은 친구, 좋은 직장 등을 얻는데 이득이 된다면 일부러 잘못된 믿음을 유지하도록 언론 담당관 모듈에게 진실을 알려주지 않을 수도 있다. 사람들은 겉모습만으로 다른 사람들의 성격, 지성 등을 판단할 수밖에 없기 때문에 자신을 과대 포장하거나 실제 모습보다 더 멋지고, 능력 있고, 좋은 사람이라고 착각함으로 써 자신에게 유리한 방향으로 정보를 조작한다. 이런 상황은 도덕성에 관해서도 마찬가지다. 도덕성에 관해 여러 모듈의 의견이 일치하지 않으면 모순이 생기고 이는 곧 위선으로 드러난다. 따라서 섹스, 약물, 낙태, 신장 매매와 같은 불법 거래 등에 대해 우리 자신은 부도덕해 보이는 행동을 저지르고 싶고, 심지어 저지 르기도 하지만 자신에 대해서는 침묵하고 다른 사람의 그런 행동은 비난하는 것이다.1.3.2 사바나 원칙과 미신
진화생물학적 관점에서 앞에서 소개한 모듈이 진화할 수 있었던 근거를 가정해 보자. 고등 동물로서 영장류는 사건이나 사태의 원인과 결과에 대한 인식이 생존과 번영의 열쇠였다.
(1) 홍적세든 현대든, 이 세상에서 순탄하게 살아가려면 원인-결과의 지각은 꼭 필요하다.10 (2) 인과관계는 눈에 보이지 않는 다. 우리는 논리적 연결을 알지 못하며 단지 일어난 일로부터 추론할 뿐이다. (3) 그러한 인과관계를 능숙하게 찾아낸 우리 조상들은 그렇지 않은 사람들보다 번식우위를 누렸다. 즉 과소평가보 다는 과대평가가 낫다. (4) 그러한 지각적·인지적 능력은 두뇌 구조의 일부가 되고, 다음 세대에 유전적으로 전달된다.
과학이 인간의 무지와 비이성의 늪에서 우리를 구원해주었음에도 불구하고 우리는 왜 여전히 잘못된 인식과 판단을 하며 비이성적인 믿음을 가지고 있는가? 홍적세 말기의 원시 인류는 사바나에 살면서 그간 진화시켰던 패턴과 인과성 탐색기를 지금의 세상에서도 고수하고 있다. 이것을 사바나 원칙이라고 한다. 인간의 비이성적인 행위 (사회적 행위 속에서 발현되는 모든 비논리적이거나 맹목적인 자아 인식이나 믿음 세계관 등)은 그러한탐지기가 과잉 해석한 원시 논리이다. 우리는 뒷장에서 뇌의 어느 부분에 그러한 모듈의 회로가 작동하고 있는지 자세히 살필것이다.
2. 동물과 신경체계
인간은 동물이다. 신경과학에 관한 연구는 동물의 연구에서 비롯한다. 여기서는 신경과학의 발전에 공헌한 동물 연구, 그중에 서도 특히 두뇌의 연구에 기초적인 통찰을 제공한 동물의 몇몇대표적 사례를 들어본다. 멍개(우렁쉥이)는 신경체계(뇌)의 존재이유에 관한 통찰을 제공했고, 개구리, 오징어는 신경 전달 체계의 원리를 파악하는데 중요한 혜안을 제공했다. 쥐나 고양이, 개의 연구는 너무나 많아서 이루 헤아릴 수조차 없다.
2.1 개구리
18세기부터 인류는 전기현상에 대해 과학적으로 이해하기 시작했다. 1791년 볼로냐 대학의 해부학 교수였던 갈바니(Luigi A.Galvani, 1737-1798)는 실험실에서 개구리의 뒷다리가 정전기에 움찔거리는 것을 보고 동물전기를 발견했다고 주장했다. 곧 볼타(Alessandro Volta, 1745-1827)가 나타나 동물전기를 부정하며 볼타전지를 발명하고, 전기, 전지의 기본 용어가 되는 영광을 독차지했지만 개구리(동물)의 근육신경세포가 전기적으로 소통을 한다는 것을 (자신도 모르게) 발견한 공로 자체는 갈바니에게 있다. 개구리의 심장에도 전기충격을 가하는 실험을 해서 다시 움직이게 한 갈바니에게 오늘날 응급조치 환자나 심장박동기 시술환자들은 고마워해야 할 것이다. 개구리는 뉴런의 작동 원리를 처음으로 가르쳐준 동물이라고 말할 수 있다.
2.2 우렁쉥이 (멍개, 해낭海囊, ホヤ, sea squirt)
뇌과학의 세계적인 석학 로돌프 이나스(1934-)는 마음이라고 하는 것이 생명체가 발달하는 과정에서 생겨난 진화의 산물이라고 주장하면서 뇌의 신비를 단일 신경세포 단위에서 독창적으로 설명한다. I of the Vortex (2002, 꿈꾸는 기계의 진화, 김미선 역 2019)란 책에서 멍개의 일생을 드라마틱하게 이야기한다.
우렁쉥이는 등뼈의 기원인 척색을 가진 동물로 인간의 생물학적 진화 연구에 있어 중요한 단서를 제공한다. 이 생물의 성체 형태는 고착성으로 바다 속에 있는 안정된 물체에 뿌리를 내린다.300개 정도의 세포를 가진 뇌와 유사한 신경절(ganglion)을 가진유생 형태 시절에는 잠깐동안 자유 유영을 하다가 적당한 물체를 찾으면 머리를 박고 척색을 포함한 자신의 뇌 대부분을 소화시킨다. 자신의 꼬리와 근육조직들까지 먹어 치운 다음 원시적인 성충 단계로 후퇴하는 것이다. 이것을 관찰한 후 그는 신경계의 진화적 발달이 활발하게 움직이는 생물의 전유물이라고 가정하고 동물이 감각의 조정을 받는 내부 계획 없이 활동하고 움직이는 것은 (생존에) 위험하기 때문에 원시 동물에서 뇌는 감각이 이끄는 유도 운동(guided movement)이 일어나기 위한 진화적 선행조건이라고 결론을 내린다. 우렁쉥이의 교훈은 뇌가 전적으로 운동을 위한 기관이라는 것을 깨닫게 해준다. 뇌는 감각을 이용해서 운동을 계획하고 실행하는 기계라는 개념이 여기서 탄생하게 된다.
2.3 두족류 (오징어, 문어 등)
오징어란 해양 연체동물 중 하나로 두족강 십완상목에 속하는 생물들의 총칭이다. 두족강은 오징어나 문어와 같이 몸통이 머리의 위에 붙어있고 머리의 밑에 바로 다리가 존재하는 동물들을 분류한 기준이며, 십완상목은 이 중 10개의 다리를 가지고 있는 동물을 분류한 기준이다. 이 10개의 다리는 8개의 팔과 2개의 촉수로 나눌 수 있다. 오징어의 거대 축삭(axon, 직경 0.5mm)은 최초로 연구된 축삭의 하나이다. 1952년에 Alan Hodgkin과 Andrew Huxley가 활동전위(action potential, AP)11를 전파하는 이온성 기전을 이해하기 위해 오징어 (유럽창골뚜기)의 거대 축삭을 사용했다. 이로써 그들은 신경섬유의 활동으로 섬유 내부의 칼륨 이온과 섬유 외부의 나트륨 이온이 농축되어 이루는 균형이 좌우한다는 사실을 밝혀 노벨생리의학상을 수상했다. 오징어와 문어의 두뇌는 인간의 두뇌와 비슷하게 자란다는 것이 연구되었으며 무척추 동물이면서도 그들이 놀라운 지능을 가지고 있다는 점은 앞으로 더욱 많은 연구를 할 필요를 제기 한다.12 두족류의 눈이 카메라나 인간의 눈과 유사하다거나 성능이 더 월등하다는 점 이외에 최근에는 청각에 관한 보고도 있다. 눈이 먼 문어가 선박이 내는 소리의 위치도 감지한다는 연구 결과 도 있다. 오징어나 문어 모두 600Hz의 주파대 소리를 가장 잘 듣는다고 하는데 그들은 그 주파수 정보에 어떤 의미를 부여하며 그들의 뇌는 어떻게 반응하는가에 대해서는 배울 점이 많다(https://www.sciencetimes.co.kr/?p=72263).
2.4 전기 물고기와 전기 뱀장어
갈바니가 주장한 동물전기를 볼타는 부정했지만 볼타도 전기뱀장어가 스스로 전기를 만들 수 있다는 사실은 알고 있었다. 그가 이해하지 못한 것은 전기뱀장어 자신은 어떻게 자기가 만든전기에 감전이 안 되는가였다. 그 의문점이 뇌과학적으로 풀렸다. 전기뱀장어의 뇌는 상황에 맞게 전기를 생성시키라는 명령을 자신의 발전소 세포들에게 내린다. 그리고 그 뇌의 한 모듈은 그정보를 모니터하는 것이다. 그 전기의 양과 지속 시간이 자신이 내린 명령의 스펙과 일치하면 그 모듈은 그 정보를 무시한다. 마치 우리가 우리 자신을 간지른다면 우리는 그 간지럼을 느낄 수없는 것과 마찬가지로 전기 뱀장어는 자신의 전기에 감전당하지 않는 것이다.13 아프리카 강에 사는 한 전기 물고기는 전기 신호를 방출하여 환경을 탐색하는데 자기가 내는 전기 신호와 다른전기 물고기가 내는 전기 신호를 어떻게 구분할까? 이놈은 밖으로 전기 신호를 낼 때 안(뇌)으로도 그 전기 신호의 복사본을 보내는데 그것을 수반 방출(corollary discharge)라고 한다. 명령 사본을 접수한 감각계는 곧 전기 신호를 감각하고 비교해서 자기것인지 아닌지 판단하는 것이다. 일치하면 자신의 것이니까 아무
것도 느끼지 못하고 무시한다. 우리 인간의 경우 자신이 자신을 간질일 때는 아무런 느낌이 없는 것과 마찬가지다 (cf. 뇌가 지어낸모든 세계, 상처 입은 뇌가 세상을 보는 법 엘리에저 스턴버그 지음 조성숙 역 2019 NeuroLogic 2016). 이렇게 동물의 뇌와 신경 전달 연구는 인간의 두뇌와 신경체계에 시사하는 점이 많다. 인간은 결국 동물의 한 종류이기 때문이다.
2.5 예쁜꼬마선충 (C. Elegans) 예쁜꼬마선충은 선형동물의 일종이다. 썩은 식물체에서 서식
하며 투명한 몸을 가지고 있고 몸의 길이는 1mm 정도이다. 다세포 생물의 발생, 신경생물학 등의 연구에서 모델 생물로 많이 연구되고 있다. 이 가장 단순한 다세포 유기체에도 기초적인 보상체계가 있다. 302개의 뉴런과 2,300개의 시냅스를 가지고 도파민으로 먹이를 찾는 행동을 유도한다. 이들의 전체 신경연결도(커넥톰 connectom)14도 완성되었다. 이 작은 생물의 모든 연결고 리를 우리가 눈으로 볼 수 있고 그 모델을 이용하여 인간의 두뇌
커넥톰을 이해하려는 시도를 하고 있다. 그러나 인간의 커넥톰을 완성하는 것은 요원한 일로 보인다. 최근의 연구에서는 예쁜꼬마 선충의 신경세포들끼리 시냅스를 통한 유선 연결이 아니라 신경펩티드를 이용한 원거리 무선통신을 한다는 연구가 나왔다. 인간두뇌의 뉴런에게 적용한다면 어떤 결과가 나올 수 있을까?
2.6 쥐
인간의 이해를 위해서 희생된 가장 많은 수의 동물 중의 하나 인 쥐를 살펴보자. 1954년 캐나다 맥길 대학 소속 두 명의 신경과 학자 제임스 올스와 피터 밀러는 쥐의 머리에 전극 바늘을 심고 쥐의 반응을 살피는 실험을 했다. 쥐의 뇌나 인간의 뇌의 정확한지도가 없었던 시절이었다.
약한 전류를 흘리자 쥐들은 먹는 것과 마시는 것은 물론 짝짓기 행위도 일절 멈추고 황홀감에 빠져서 우리(cage) 구석에 꼼작않고 있다가 며칠 지나서 모두 죽어버렸다. 사인은 갈증이었으나 수십 년이 지난 연구 끝에 우린 안다. 쥐들의 전극은 측좌핵(nucleus accumbens, NAc)에 꼽혔고 전기자극을 받은 그 부위는 도파민을 과다 분비했으며 그들은 쾌락에 절어 중독되어 죽어갔던 것이다. 이러한 일련의 실험을 통해 우린 중뇌의 측좌핵이란신경세포군집의 구조와 기능을 이해하게 되었다. 도파민의 특성과 기능은 뇌 연구에서 매우 중요한 분야이다.
2.7 토끼와 장기 강화 (long-term potentiation, LTP)
동물은 어떻게 경험을 기억하는가? 헨리 몰레이슨의 사례(해마를 포함한 측두엽절제술로 인한 기억의 소멸)에서 영감을 받은 에릭 켄들(Eric R. Kandel, 1925-)은 1960년대 말 동료들과 세포신경생물학을 연구주제로 삼고 바다민달팽이(군소, aplysia)의 자극에 대한 암묵적 학습을 연구했다.15 이러한 연구는 1966년오슬로 대학교 테레 뢰모(Terje Lomo)의 토끼 실험으로 기억의 과학적 메카니즘이 밝혀진다. 그는 토끼의 해마로 향하는 축삭돌기에 전기충격을 가해서 해마세포들의 시냅스 뉴런들이 형태적으로 변하며 그 자극에 더 빠르고 강하게 반응하는 것을 관찰했다. 그 시냅스 상의 변화를 장기 강화라고 한다. 이 실험의 의의는 기억의 핵심은 경험으로 뇌(의 시냅스 형태)가 바뀌는 것이며 LTP라는 것이 뇌의 변화가 구조와 기능이라는 두 가지 측면에서 나타난다는 것을 보여주었다는 것이다.
3. 인공지능과 기계지능
산업혁명 이후 사람들은 기계를 이용한 노동력을 제공하면서 도 끊임없이 생각해 왔다. ‘이 일을 인간이 아닌 기계가 다 할 수없을까?’ 즉 로봇에 대한 갈망은 급기야 인간과 유사한 기계의 출현을 갈망하고 결국 컴퓨터의 탄생을 가져왔다. 컴퓨터의 기능이 날로 인간의 계산능력을 앞서가다가 전문가시스템들이 탄생했고 급기야는 체스나 바둑에서도 인간과 경쟁하여 인간을 능가하는 성과를 내고 있다. 정보를 모으고 정리하고 알려주는 AI(Artficial Intelligence)의 수준이나 그 AI와 결합한 로봇(기계) 이 특별한 업무를 수행하고 있지만 아직도 인간 아이나 조그만 벌레 수준의 생명체가 가지고 있는 일반능력을 그대로 따라할 수있는 수준의 프로그램이나 로봇은 아직도 요원한 상태이다. 이장에서는 뇌과학과 관련하여 그러한 발달의 시초를 제공한 연구를 요약하고 지금의 상황과 앞으로의 전개 양상을 전망해 본다.
3.1 마빈 민스키(Marvin Minsky, 1927-2016)의 ‘마음의 사회(Society of Mind)’(1986)
과학은 항상 가장 작은 최소한의 무엇에 집중하여 최대한의 무엇을 얻어낸다. 민스키는 그 작은 놈을 행위자(Agent)라 한다. 원자도 뉴런도 아니고 행위자라니! 탁견이다. 마음은 그 행위자들의 사회라는 게 민스키의 정의다. 생각은 누가 하는가? 머리 속의 두뇌가 한다. 두뇌는 생각을 어떻게 하는가? 행위자들이 모여서 의견을 내고 회의를 한다. 가장 최초의 이 아이디어가 지금 뇌과 학의 가장 마지막 아이디어다. 생각 없는 행위자들이 생각을 만들어내듯이 인공지능도 결국은 (감정을 포함한) 생각을 할 것이 라는 게 민스키의 꿈이다.
그는 간단한 기계를 상정한다. 콤(퓨터) A는 세상과 연결되어정보를 수집한다. 콤 B는 A에만 연결되어 A를 제어한다. 콤 C는 B에만 연결되어 B를 제어한다. 이것을 계속 확장한다. 그것이 우리의 두뇌라고 가정해 보자. 우린 감각기관을 통해 지각한다. 시상은 겉질로 연계시켜준다. 겉질은 인식하고 평가한다. 다시 뇌간을 통해 척수 말단까지 운동 명령이 떨어진다. 중간중간에 방추세포를 통한 제어와 통제가 일어난다. 행위자들이 긴밀히 포럼 을 개최한다. 양방향 다각도 오케스트라가 협연을 하고 우리는 그것을 생각이라, 의식이라, 삶이라고 한다.
전문가 시스템보다 일반상식이 더 많은 내적 표상과 행위자들을 수반하기 때문에 인공지능이 어렵다는 이야기는 수긍이 간다. 창의성이라는 것도 별것이 아니다. 대단한 것이 아니다. 우연한지름길의 발견이고 변칙일 뿐이다. 부러워하지 말고 너의 표상과 너의 행위자들을 잘 관리하라는 천재의 말씀이다. 마빈 민스키는 저세상으로 갔지만 그가 제시한 독창적인 생각들은 후학들에 의해 꺼지지 않는 등불이 되고 있다. 그런 세상이 오면 좋을까?
3.2 인공지능
인간의 마음과 뇌 연구는 컴퓨터나 로봇16의 연구개발과 맞물려서 서로가 서로를 보완하며 이끌어가고 있다. 지금은 오히려기술적 진보가 모든 가능성의 영역을 넓혀나가는 견인차가 되기도 한다. 인공지능은 인간의 두뇌가 가지는 학습, 추리, 적응, 논증 따위의 기능을 가진 컴퓨터 시스템을 의미한다. 두뇌에 대한
연구가 깊어질수록 그 연구성과를 기계적 알고리듬으로 구현한소프트웨어가 나오고 이를 실현시킬 수 있는 하드웨어의 개발까 지 가능하게 하는 과학과 기술 분야를 가리키는 용어로 쓰이기도 한다. 결국 마빈 민스키의 주장대로 생각하는 기계는 인간과 인터페이스 시대를 공유하다가 인간을 대체할 것인가? 인간과 공존할 것인가? 기술은 단순히 편익을 위한 견인차가 아니라 존재와 철학의 문제를 제기하고 있다. 이 분야는 앞으로의 과제에 맡길 수밖에 없다.
4. 두뇌의 구조와 기능
지금 우리는 상식적으로 다음과 같은 사실을 알고 있다. 모든것(물론 시간과 공간과 삼라만상을 포함하고 언급할 수도 없는 그 모든 것)인 우주가 137억 년 전에 빅뱅으로 탄생했다. 45억 6 천만 년 전 지구가 속한 태양계가 만들어졌다. 무기물은 유기물로 유기물에서 RNA, 그리고 DNA가 40억 년 전에 나타났다. 원핵세포는 진핵세포로 단세포는 다세포로, 동물이 출현하고 이어서 식물이 출현한다. 캄브리아기에 생명체의 폭발이 있었고 공룡의 시대가 지나가고 포유류의 시대가 왔다가 영장류가 번성하다 가 그중에 호모 사피엔스만 살아남아 최종 승자가 된다.
그 길고도 긴 시간 속에 일어났던 엄청난 일들의 내막을 다 알수는 없겠지만 오늘도 우리 인간은 두뇌를 가지고 지난 과학적업적들을 토대로 미래를 예측하기 위해 의문을 품고 가설을 제기하고 더 폭넓게 쉽게 이해할 수 있는 과학적 모델을 제시하려고 노력하고 있다.
이 모든 행위의 출발이자 궁극적 목표는 인간의 두뇌이다. 두뇌의 구조와 기능을 파악하는 것은 인류의 오랜 숙제였으며 열망이었다.
4.1 뇌의 통제 원리
뇌의 신경세포들은 전기화학적 원리에 의해 의사소통을 한다. 자극에 의해 뉴런에서 발생하는 신경전기는 일반 금속전기와 다른 원리와 속도로 전도된다. 우선 전깃줄에는 전자가 흐른다. 몸속에서는 이온이 흐른다. 몸(뇌)의 세포 안팎의 전위에 의해 나트륨 이온(칼륨이나 칼슘 등등)이 나갔다 들어왔다 하고 그것은 도미노 반응으로 흐르는 것처럼 보이는 것이다. 축삭말단에 이른활동전위는 소포체에서 신경전달물질들을 방사시키고 이 화학물질들은 시냅스를 너머 다음 신경세포의 수초를 자극해 이온전기가 쭉 이어지도록 한다. 이것은 뇌의 고유한 생리학적 약점이 될 수 있다. 문제는 뉴런을 따라 흐르는 이 전기의 흐름이 무척 느리다는 것이다. 전도의 최고 속도는 시간당 644 Km인데 이것은 시간당 약 10억 Km인 구리선의 전도 속도와 비교하면 매우 느리다. 이것은 본질적인 결합 문제(binding problem)를 야기시킨다. 시각과 청각과 내수용감각 등은 각기 다른 시간대에 개별적으로 뇌의 전두엽으로 전달되는데 뇌는 어떻게 이것을 동기화면서 하나의 통합된 세계상을 산출할 수 있을까?17)
뇌의 뉴런집합체들은 마빈 민스키가 비유했듯이 큰 블랙박스속에 든 컴퓨터들이라고 할 수 있다. 다수의 컴퓨터들은 바깥 세상과는 직접적인 접촉 없이 서로는 서로를 제어하는 구조로 되어있다. 이것은 진화 생물학적으로 파충류의 뇌, 포유류의 뇌, 그리고 인간의 뇌라는 비유와 맞물려 우리의 이해를 돕는다. 생명 유지와 신체예산조정 담당 프로그램, 감정프로그램, 그리고 사고프로그램의 에이전트가 하향식으로 그리고 상향식으로 되먹임 구조로 얽혀있다고 생각한다. 일반적으로는 무의식계의 모듈이 의식계의 모듈의 선택과 판단을 압도하지만 명상과 특별한 의지에 의한 경우라면 의식계가 무의식계를 지배하는 경우도 생긴다. 뇌신경학적으로는 전두엽에서 시상이나 척수 등으로 뻗어나간 신경다발이 그 반대의 경우보다 훨씬 더 많고 굵다. 그것은 하향식통제가 더 큰 힘을 발휘할 수 있다는 것을 의미한다.
4.2 신경세포 세포란 무엇인가? 식물세포는 태양을 받아 화학에너지 ‘탄수
화물’을 만들고 동물세포는 태양을 이용해 전기에너지를 만든다. 인간의 몸은 30조 안팎의 세포가 공동체를 이루며 살고 있다. 그중에 하루 평균 3300억 개의 세포를 갈아치운다. 1초당 380만 개꼴로 세포의 세대교체가 이루어지고 있다. 일찍이 철학자들은 우리가 같은 강물에 두 번 발을 담글 수 없다며 세상의 무상함을 지적했는데 이러한 몸의 세포적 변화를 알았다면 그 말을 이렇게고쳐야 할 것이다. “같은 강물에 같은 발을 한 번 이상 담글 수조 차 없다.”고 말이다. 세포의 눈으로 볼 때 하루가 다르게 달라진 나는 어떻게 나의 정체성을 유지할 수 있는가? 그것은 그러한 몸의 모든 세포와 소통하는 두뇌 세포 덕분이다. 뇌에는 약 1000억 개의 신경세포와 그것을 도와주는 더 많은 숫자의 글리아세포18가 있는데 뇌에 있는 신경세포들은 예외적으로 그 목숨이 길다. 많은 수가 사멸하
겠지만 그 개체와 거의 같은 수명을 가진다. 그렇기 때문에 우리는 과거의 나와 같은 정체성을 유지할 수 있는 것이다. 사람은 쉽게 변하지 않는다는 말은 뇌의 신경세포를 두고 하는 말이다.19
최근에서야 뇌의 신경세포도 적은 수이지만 한정된 곳에서 새롭게 생성(재생)될 수 있다는 사실이 밝혀졌다.
신경세포가 일반세포와 다른 두 가지 점은 첫째 지속성이 길다 는 점, 둘째는 정보를 전달하는 많은 수의 시냅스들을 신경세포들끼리 공유한다는 점이다. 여러 형태의 신경세포가 있지만 공통된 중요한 점은 그 세포막이 길게 늘어나 수상돌기와 축삭 등으로 연장된다는 점이다.
일찍이 현미경20이 발명된 이래 신경세포의 발견을 놓고 1906 년에 이탈리아의 해부학자 카밀로 골지(1843-1926)와 스페인의 신경조직학자 산티아고 라몬 이 카할(1852-1934)이 공동으로 노벨 생리의학상을 수상했다. 골지는 신경조직을 염색하는 방법을 개발하여 골지체와 골지세포의 이름을 얻는 영광을 누렸고 카할은 골지염색을 이용하여 다양한 형태의 신경세포체를 관찰하고
멋진 소묘를 남겼다. 그들은 뉴런이 연결되어 있다는 신경망(nerve net theory)과 연결되어 있지 않다는 신경원 독트린(neuron doctrine) 이론으로 대립하였으나 결국 카할이 정론으로 채택되었다. 카할은 현대신경학의 아버지란 명예를 가지게 된다.
4.3 시냅스 (synapse)
카할은 신경세포의 축삭과 수상돌기 사이의 미세한 간극이 있다는 것을 알았지만 확인할 수 없었다. 영국의 셰링톤(Charles Scott Sherrington, 1857-1952)은 카할과 같은 생각을 하며 연구를 거듭하여 그 간극을 그리스로 ‘악수하다’라는 뜻의 시냅스라고 명명하게 된다. 시냅스에는 비교적 단순한 전기적 시냅스와 복잡한 정보의 전달이 이루어지는 화학적 시냅스로 나눌 수 있다. 한 뉴런의 축색 말단 돌기와 다음 뉴런의 수상돌기 사이의 연접 부위를 말한다. 간격은 약 원자 수백 개가 들어갈 정도의 20 나노미터 정도이다. 여기서 신경전달물질이 나오고 흡수된다.
1960년에 일리노이대학교 윌리엄 그리너프(William Greenough,1944-2013)는 쥐들을 다른 성장환경 속에서 살게 한 뒤 뇌수술을 통해 그 차이점을 밝혔다. 풍부한 환경에서 성장한 쥐는 표준환경에서 자란 쥐보다 피질의 두께와 무게가 더 컸다. 그 쥐들은 더많은 시냅스를 만들어낸 것이다. 이 시냅스가 뇌과학이 강조하는 가소성의 핵심이며 개체의 경험과 학습, 기억과 정체성의 물리적실체이다.
4.3 기능성자기공명 (functional Magnetic resonance imaging, fMRI)
fMRI은 특정한 생각, 감정, 감각이 떠오를 때 뇌의 어느 부위가 활성을 띠는지 파악할 수 있다. 신경과학자들은 특정한 경험을 하는 동안 뇌의 어느 영역에 혈류량이 증가하는지를 살펴봄으로써 어느 신경세포가 발화하는지를 추론한다.21 fMRI는 이름그대로 거대한 자석을 써서 혈액에 든 철분의 흐름을 추적하여혈류량 변화를 검출한다. 뇌에 흐르는 피의 양을 측정한 이 데이 터를 복잡한 물리학 방정식을 써서 뇌 활성 영상으로 변환한다. 신경세포는 발화한 뒤 회복되려면 산소가 필요하므로 그 부위로 피가 몰린다. 어떤 정신적 사건이 일어날 때 특정한 신경세포가 발화한다. 이때 뇌의 어느 부위로 피가 몰리는지를 측정함으로써이 정신적 사건이 일어날 때 뇌의 어느 부위가 활성을 띠는지 알아낼 수 있다. 대조 과제를 할 때보다 관심 있는 정신적 사건이 일
어날 때 상당히 더 활성을 띠는 영역은 전체적으로 흑백을 띈 뇌영상에서 더 밝은 색깔을 띤 얼룩 형태로 표시된다. 밝은 색깔은 그 정신 기능을 맡은 뇌 영역으로 피가 산소를 더 많이 공급하고 있음을 나타낸다. 이때 뇌에 “불이 켜진다”라고 흔히 말하는데, 이 색깔은 뇌에 실제로 생기는 불빛이나 색깔이 아니라 그 영역이 활성을 뛸 가능성이 높다는 점을 컴퓨터 프로그램으로 표시한것일 뿐이다. 대부분의 신경 영상은 감산법을 이용한다.
먼저 조사하려는 정신 기능을 필요로 하는 과제를 고안한 뒤, 실험 참가자가 그 과제를 하는 동안 뇌 영상을 찍는다. 독서라는 정신 기능을 살펴보고 싶다고 하자. 그런데 뇌는 온갖 일을 하면 서 늘 활성을 띠고 있다. 사람이 책을 읽고 있을 때, 뇌는 신체 감각들을 받아들이고, 호흡을 하고, 일어나는 일을 기억으로 저장하는 등 다양한 일도 하고 있다. 감산법을 쓰기 위해서 연구자들은 대조 과제(control task)라는 과제도 개발한다. 대조 과제는 연구진이 살펴보려는 정신 기능을 제외한 다른 모든 면에서 첫 번째 과제와 동일하다. 실험 참가자들은 뇌 촬영이 이루어지는 가운데 두 과제를 차례로 한다.
독서의 대조 과제는 실험 참가자가 독서를 할 때 눈을 좌우로 움직이면서 모국어에 자주 나오는 글자들의 조합을 만든다는 사실을 고려해야 한다. 따라서 실험 참가자에게 모국어에 흔히 쓰이는 글자와 음절로 이루어져 있지만 아무 의미도 없는 단어들따라서 읽을 수 없는 단어들을 훑도록 하는 것도 대조 과제가 될수 있다. 컴퓨터는 양쪽 뇌 영상에서 독서 과제를 할 때와 대조 과제를 할 때 활성을 띠는 뇌 영역들을 찾아낸다. 독서 과제를 할 때활성을 뛴 영역 들 중에서 대조 과제를 할 때 활성을 뛴 영역들을 빼면, 남은 영역들은 독서라는 정신 기능에 중요한 부위들이라고 추론할 수 있다.
4.4 여기, 지금, 가까이
신경세포는 물리적으로 변한다. 같이 연결된 신경세포들은 다음에 함께 발화할 가능성이 더 높아진다. 1949년 캐나다 심리학자인 도날드 헵(Donald Hebb)이 두뇌의 신경세포들이 어떻게 사물을 인식하고 기억하게 되는가에 대한 아주 설득력 있는 이론을 주장하였다. 그는 그것을 조합이론(assembly theory)이라 했다. 여기서 뇌과학의 제일 유명한 주문이 탄생한다: “같이 발화하면 같이 묶인다 (wire together, fire together).” 자연에서 살아남기 위해서 동물은 ‘학습’해야 한다. 학습을 ‘세계와 상호작용하는 경험의 결과로 행동의 변화가 일어나는 과정’이라고 정의할 때 이 모든 과정은 뇌의 신경세포들의 시냅스 상에서 일어난 변화를 말하는 것이다. 이 가소성의 결과로 우리는 기억하고 느끼고 생각하는 것이다.
사회적 동물로서 인간은 살아남기 위해 삶의 환경 지도를 만들고, 언제 어디를 가야 (무엇을) 먹을 수 있는지 계산하고 기억할수 있어야 했다.
여기서 우리가 간과하기 쉬운 문제 하나를 각주처럼 첨언한다.2000년이 되면서 인류는 마침내 유전체의 실체를 파악했다. 그런데 실망한 점은 인간의 DNA가 식물인 쌀의 DNA보다 적은 수라는 점이었고, 놀랐던 점은 침팬지와 거의 98퍼센트를 공유한다 는 점이었다. 유전학의 교훈은 특정 형질과 유전자가 1:1의 인과 관계가 있는 것이 아니라 복수의 유전자가 한가지 특성의 발현을 위해 제한 시간적으로 실현된다는 점이었다. 거기에다가 후생유전학이란 학문의 등장도 유전자에 대한 이해를 넓혀주고 있다. 뇌과학에서도 비슷한 문제가 있다. 특정 신경세포집단(에이전트) 는 특정 임무만 수행하는가? 그럴 리가 없을 것이다.
물리학에서 축퇴 degeneracy 라는 개념이 있다. 두 개 이상의 물질이 같은 에너지를 가지고 있는 상태를 말하는데 뇌의 신경세포나 그 신경세포들의 연결회로도 축퇴적 성질을 가진다. 변성이 라는 용어를 쓰기도 한다. 선택적 체계에서는 하나의 출력값이 구조적으로 상이한 여러 가지 방식에 의해 발생할 수 있다. 이러한 독특한 기능적 속성을 우리는 ‘축퇴’라 부른다.
신경계에서 발견되는 축퇴의 사례는 그야말로 무궁무진하다. 시상피질계의 복잡한 그물망 구조에서는 다양한 신경집단이 특정 뉴런의 출력값에 대해 비슷한 영향을 줄 수 있다. 요컨대 여러신경회로가 동일한 운동 출력 혹은 행동을 일으킬 수 있다는 것이다. 뇌가 부분적으로 손상되더라도 꾸준한 재활을 통해 회복될수 있는 것은, 뇌가 비슷한 행동을 야기하는 새로운 회로를 찾아내기 때문이다. 이것이야말로 신경계가 축퇴적이라는 가장 확실한 증거다 (cf. 뇌의식의 우주: 물질은 어떻게 상상이 되었나 제럴드 M. 에델만, 줄리오 토도니 , 장현우 역한언 2020:139. A Universe of consciousness –How Matter becomes Imagination 2000).
5. 신경전달물질과 호르몬
신경전달물질과 호르몬은 본질적으로 다르지 않지만 신경전달물질은 중추신경계를 주요 이동통로로 사용하며 특정 부위에 서 생성되며 한정된 영역의 수용체에서 받아들여진다. 호르몬은 중추신경계를 제외한 보다 광범위한 부위에서 생성되어 혈관을 통해 이동하며 그 방송을 들을 수 있는 특정 부위에서 기능을 발휘한다. 이들이 없으면 생명은 그 기전을 운용할 수 없다. 이들의 화학적 특성이나 회로는 상당히 밝혀졌지만 아직 발견하지 못한물질들도 많고 진화생물학의 특성 상 굴절적용(exaptation)을 하기도 하기 때문에 새로운 기능이 발견될 여지도 있다.
신경전달물질 (neurotransmitter)22은 신경계에서 뉴런의 수용
체에 붙는 분자이다. 뉴런의 이온 통로를 열어 전압을 바꾸거나 뉴런 세포 내의 대사 작용을 일으킨다. 대부분의 신경전달물질은 작은 아민 분자이거나 아미노산이거나 신경펩티드이다. 지금까 지 알려진 주요 신경전달물질은 12개 정도이며 신경과학자들은 계속해서 이러한 물질들을 찾아내고 있다. 각각의 고유 성분들이 특정한 기능을 수행한다기보다는 신경계의 어느 위치에서 이 물질들이 어떤 회로를 결합시켜 주는가가 중요하다. 여기서는 간략하게 그 특징과 기능을 뇌의 특정 부위와 관련하여 밝힌다.
5.1 글루타메이트
중추신경계에서 중심적인 흥분성 신경전달물질이다. 몸의 세포 대사에서 자연 발생하는 글루타메이트는 신경세포 사이의 시냅스의 연결 반응을 촉진하는 물질이다. 과도하게 나오면 간질같은 이상 증후를 보이기도 한다. 우리가 음식으로 섭취하는 글경, 정신질환 치료제 개발에 기여했다. 도파민과 GABA는 신경전달물질 중의 하나로 도파민은 운동, 정서, 행동, 희노애락 등을 조절하는 것으로 이상분비될 때 파킨스씨병, 정신분열증, 우울증 등을 유발시킨다. GABA는 억제성 신경전달물질로 이상 분비 시 간질 등을 유발시킨다. 도파민과 GABA 의 분비는 시냅스 후(postsynapse) 수용체에서 그 기능이 조절된다. 그러나 마약성인 코카인, 헤로인, 모르핀, 암페타민 등 중 독성약물뿐만 아니라 일상생활에서 흔히 접할 수 있는 흡연, 술 등에 의해서도 그 분비 이상을 초래한다 (김명옥, 도파민과 GABA성 신경전달물질에 대한 연구 : 중독유발물질에 의한 이상 분비, 한국동물학회 뉴스레터 제18권 제2호 2001:12-20)”. 루탐산 나트륨(MSG)23은 인공감미류인데 이것은 화학적으로 같은 성분이나 사람에 따라서 알레르기 반응이 나타나기도 한다. 음식으로 섭취한 글루타메이트가 뇌혈류장벽(BBB)24를 통과해서 뇌의 신경전달체계에 문제를 일으킨다는 연구 보고는 아직 없으나 상식적으로 조심하는 것이 좋다.
5.2 가바 (GABA)
중추신경계에서 중심적인 억제성 신경전달물질이다. 가바는 뇌 혈류를 개선하여 스트레스 해소에 효과가 있다고 하여 뇌영양제로 출시되기도 한다. 식품을 통해 보충할 수 있다.
5.3 아세틸콜린 1915년에 처음 발견된 신경전달물질로 중추신경계에서 주의
집중과 관련된 인지기능에 중요한 역할을 한다. 말초신경계에서 도 근육이나 근막의 수축 등에 관여한다.
5.4 도파민 보상계25)에서 작용하는 신경전달물질로 좋은 기대와 성취감
으로 선순환되지만 과도하면 부정적인 결과를 초래하기도 한다. 부족하면 파킨슨이나 치매의 위험성이 증가한다. 신경화학물질중에서 세로토닌과 함께 가장 연구가 많이 되었다. 몇몇 신경과 학자들은 이런 경향에 대해 비판적인 목소리를 높인다. 다른 신경전달물질 100여 가지나 이온통로물질 200여 가지, 신호 전달분자 1,000여 가지들보다 조금도 더 중요하지 않다는 지적도 있다 (cf. 석세스 에이징 - 노화의 잠재력을 끌어올리는 뇌과학의 힘 대니얼 J. 레비틴 저, 이은경 역, 와이즈베리 2020. 원제: Success Aging: A Neroscientist Explores the Power and Potential of Our Lives, 2020년).
5.5 세로토닌
1930년대 이탈리아 화학자 비토리오 에르스파메르(Vittorio Erspamer)가 소화계 운동 기능의 조정력을 연구하다가 발견한이 물질은 여러 다른 이름으로 불리다가 1953년에 트와로그에 의해 뇌에도 존재한다는 것이 밝혀졌다. 세로토닌은 식욕, 수면, 공격성, 충동성, 성적욕구 등 매우 다양한 생리적 정신적 활동에 관여하지만 무엇보다도 불안 및 우울증과 관련해 중요한 역할을 한다. 장에서 75퍼센트 분비되며 나머진 중뇌의 솔기핵(raphe neyclei)에서 분비되어 인근 수용체에 확산된다. 의지력, 활동 의욕, 기분을 향상시킨다. 뉴런 사이의 재흡수를 막아 세로 토닌의 효율을 높여 우울증을 치료하는 SSRI(selective serotonin reuptake inhibitor, 세로토닌재흡수억제제)가 1980년에 출시된이후 다양한 형태의 SSRI가 항우울제로 시판되고 있다 (cf. 마음을 돌보는 뇌과학 한데르스 한센, 2023).
5.6 노르아드레날린(또는 노르에피네프린)
교감신경이 활성화되면 많이 분비되는 신경전달물질이자 호르몬이다. 뇌에서 집행기능을 촉진시켜 사고와 집중력, 스트레스대처 능력을 증강한다. 상황이 지속되면 스트레스성이 호르몬인코르티솔이 분비되면서 전신에 악영향을 미친다. 아드레날린은 nor-라는 접두사 (‘보통의’)가 빠진 형태이므로 특별한 부신피질호르몬이라 할 수 있겠지만 이들은 중추신경계와 전신을 두루두루 헤집고 다니면서 영향을 끼친다.
5.7 바소프레신
시상하부(뇌하수체 바로 위)에서 생산하는 호르몬으로 신장이 생성하는 소변의 양을 감소시키도록 신호를 보냄으로써 체내 수분량을 조절하는 데 도움을 준다.
5.8 베타안돌핀
인체가 자체 생산하는 최강의 마약이다. 알파, 베타, 감마의 세가지 엔돌핀이 있다. 인간은 보통 출산, 사망 직전, 그리고 급작적증상이 있을 때 분비된다.
5.9 옥시토신
20세기 초 분만을 촉진하는 호르몬으로 발견된 뒤 (oxytocin은‘빠른 출산’이란 뜻의 그리스어) 젖이 나오게 하는 역할이 밝혀졌는데 신뢰감, 사랑, 연대감을 증진하고 불안을 떨어뜨린다.
6. 상상의 신경과학
인간이 동물과 다른 점은 무엇일까? 많은 점을 지적할 수 있겠지만 결론은 항상 언어나 창의성에 대한 논의로 끝난다. 동물은 운동을 한다. 인간은 운동을 더 잘한다. 동물은 상상을 할까? 인간은 상상할 수 없는 것까지 상상한다. 인간의 창의성은 언어 사용에서 비롯했을까? 우리는 근원적인 의문점을 차근차근 좁혀가 며 답에 접근하고 있다.
뇌에 관심을 가지고 개별 뉴런의 발화와 그 선적인 전달로 인해 운동과 기억과 감정을 설명하면서 그 회로를 밝히는 노력을 하던 연구는 떨어져 있는 뉴런들의 동시적 발화가 갖는 의미를 이해하면서 비로소 인간 특유의 창조성에 눈을 뜨게 된다.
우선 언어의 다양한 측면들을 우리가 어떻게 이해하는지 생각해보자. 첫째, 주어와 목적어의 운명이 극명하게 달라지는 상황을 보자.
(1) My friend ate a fish. (내 친구가 생선을 먹었다.)
(2) A fish ate my friend. (물고기가 내 친구를 잡아먹었다.)
이 두 문장의 차이점을 이해한다는 것은 당신이 주어와 목적어각각의 이미지를 머리에서 떠올렸고 주동사에 의한 운명적 결합을 각각 다르게 그려내야 한다는 것이다 (누가 누구를 먹었지?). 예를 더 들어 보자. 더 선명한 그림을 그릴 수 있을 것이다.
(3) The cup is behind the dish. (컵은 접시 뒤에 있어.)
(4) The cup is in front of the dish. (컵은 접시 앞에 있어.)
전치사의 종류에 따라 여러분은 각각 다른 모양의 이미지들을 순간적으로 머리 속에서 합성해 낼 수 있어야 그 의미를 인지했다고 말할 수 있다 (컵이 앞에 접시가 뒤에 있는 세팅 혹은 컵이 뒤에 접시가 앞에 있는 세팅).
우리는 사물이나 사건들을 기억한다. 그것은 머리의 측두엽이 나 두정엽이나 후두엽 등에 분산되어 저장되어 있다. 물론 그것은 현실의 그것처럼 하나의 단일한 실체를 가지고 있는 것이 아니라 곳곳에서 암호화된 형태로 시냅스 상에 존재하는 그 무엇이 다. 그것을 학자들은 기억흔적(engram)26이라고 하기도 하고 앙상블(ensemble)이라도 한다. 논의의 편의를 위해 여기서는 그것을 하나의 신경적 앙상블이라고 하자. 그런 것은 동물도 인간도 다 가지고 있다고 본다. 그러면 인간이 인간인 이유는 무엇인가? 인간은 동물과 달리 목적을 가지고 의도적으로 그러한 다수의 앙상블을 동일 시간에 같이 동기화하여 발화시킬 수 있다는 점이다.27
평생 처음으로 어떤 이미지를 생각해보자. 돌고래가 머리 위에 사과를 올려놓고 있다. 이런 전에 본 적도 없고 앞으로도 볼 일이 없을 것 같은 이미지를 당신은 어떻게 마음의 눈으로 볼 수 있는 가? 당신은 먼저 돌고래의 이미지를 피질 어딘가(후두엽의 여러 V1-V6 등 포함)에 저장하고 있을 것이다 (돌고래 앙상블), 그리고 사과도 피질 어딘가에 저장하고 있을 것이다 (사과 앙상블). 그 두 개별적인 앙상블은 각기 다른 상황 속에서 개별적으로 발화될 수 있다.
이번에는 당신이 집행기능을 담당하는 전두엽에서 각기 다른먼 거리에 산재해 있는 두 앙상블을 하나의 정신적 창문 안에서 시간적으로 동시에 발화시켜야 한다. 그동안 당신은 오랜 학습
결과 그러한 앙상블 사이의 백색질을 미엘린28으로 감아왔고 그것이 오늘 그 동시발화라는 대업을 성공시킨 원동력이 된다. 당신은 인류 최초의 그림을 그린 것이다. 이것을 정신통합이론(mental synthesis theory)이라고 한다. 이 정신통합이론은 우리인지의 창의성과 언어의 발생에 대해 시사하는 바가 크다(Vyshedskiy A, Dunn R (2015), Mental synthesis involves the synchronization of independent neuronal ensembles, Reseach Ideas and Outcomes 1:e7642.). 인간이면 모두가 공유하는 본질적인 요소가 언어이기에 개별언어 사이에 소통의 문제가 있었지만 우리는 인간 언어의 속성을 간과한 측면이 많다. 언어는 단순히 의사소통의 한 가지 도구가 아니다. 인간이라는 종이 진화하는 과정에서 축적한 세상에 대한그림이며 감정과 사고를 사회적으로 알림으로써 생존과 번영을 약속받을 수 있는 증명서 같은 것이었다. 그래서 많은 원시 부족공동체에서 인간의 아이들은 말을 하기 전까지는 유정물이 아니라 무정물, 즉 사물의 취급을 받았으며 현대 사회에서도 치매나 여러 가지 이유로 병을 얻어 말을 못하게 되면 인간의 자격을 잃은 듯한 대접을 받는다.
언어의 제문제에 대한 과학적 설명을 추구하는 언어학도 새로 운 뇌과학적 성과에 따라 새롭게 해석되고 설명되는 부분이 많이 발생했다.
7. 감정과학
감정과학은 뇌가 생존과 번식을 위해 감각 입력 신호를 눈, 코, 귀, 피부 등의 주변기기를 통해 수집하고 과거의 경험을 반추하며 미래의 행동을 투사하는 일종의 신체예산조절 프로그램이라고 말한다. 여기서는 감정을 구성할 수 있는 기초 자료가 되는 감각 입력을 각각 어떤 기관들을 통해 입수하고 뇌의 어떤 경로를 통해 전달 해석되는지를 살펴본다. 뇌 덕분에 우린 현실의 실상을 그대로 인식하는 것이 아니다. 뇌는 생존과 번식을 위해 오지 각과 착각을 한다. 무엇이 소중한 것인가? 그것을 지키기 위해 뇌는 세상에 실재하는 것을 안 보여주기도 하고 실재하지 않은 것을 보여주기도 한다.
정상인에 대한 이해는 비정상인에 대한 연구에서 찾을 수밖에 없다. 환상사지29의 경우는 복합적인 감각의 작용으로 실재하지 않는 통증을 환상적으로 느끼는 신비한 경우인데 뇌의 구성과 기능에 대한 통찰을 제공한다.
캘리포니아 의대의 라마찬드란 박사는 가운데 거울이 있는 종이상자로 하나의 가상현실 장치를 만들었다. 치료 방법을 간단히설명하면, 환자에게 이 상자 앞쪽에 나 있는 좌우 구멍으로 건강한 오른손과 환상의 손 (환자에게는 보이지 않는 왼손)을 동시에 넣도록 지시한다. 그러면 환자의 뇌는 이렇게 생각한다. 어? 왼손이 멀쩡하잖아! 이와 동시에 왼손의 통증도 사라진다. 거울에 비친 오른손이 ‘건강한 왼손’으로 보인 것이다. 그리고 건강한 왼손이 머릿속에서 고통스러워하는 왼손의 ‘유령’을 단숨에 쫓아낸다. 즉 문제는 머리(마음)에 있었던 것이다 (다카키 미사유키, 이근아 역, 세로줄 방에서 자란 고양이는 왜 가로줄을 보지 못할까?, 2009:43).
7.1 시각
우리는 눈을 이용하여 세상을 지각한다. 과연 우리는 세상을 있는 그대로 수동적으로 받아들이기만 하는 것을까? 그렇지 않
다. 우리는 존재하는 세상을 그대로 인지할 수 없다. 우선 하드웨어의 문제점과 소프트웨어의 문제점을 나누어서 보자. 우선 인간은 다른 동물들과 다른 파장의 빛을 볼 수 있다. 가시광선30 중에 서 사물에 반사된 빛은 각막을 통과한 후 동공을 통해 이동하는 데 이때 홍채에 의해 빛의 양이 조절되고 수정체에 의해 초점이 망막에 맺힌다. 물론 뇌줄기에서 반사적으로 조절된다. 망막에는 원추세포와 간상세포란 시세포가 있어 색과 형태를 감지하고 망막에 그 이미지를 투영하며 망막에 퍼져있는 시신경은 망막 위에 서 전기신호를 발생시켜 신경선을 따라 뇌로 전달한다. 그런데바로 이곳은 시세포가 없어 빛을 전혀 감지할 수 없다. 이를 맹점31이라 한다.
맹점을 파악하는 방법은 오른쪽 눈을 감고 왼엄지를 세우고 손을 뻗어 정면에서 왼쪽으로 천천히 반호를 그리면서 이동해 보면 어느 순간(정면에서 약 15도 정도) 엄지가 보이지 않게 되는데 바로 그곳이 왼눈의 맹점이다. 물론 반대편에도 맹점이 하나 더 있다. 우리의 시각은 그 두 맹점을 적당한 주변 시각정보로 메워서
자연스레 완벽한 시각을 가진 듯한 착각을 일으킨다. 뇌과학자인 마크 챈키치는 ‘우리 눈은 왜 앞을 향해 있을까?“란 책에서 인간 시각의 특색을 뇌과학적으로 잘 풀이하고 있다. 인지진화심리학과 뇌과학을 이용한 그의 설명은 탁견이다 (cf. 우리 눈은 왜 앞을 향해 있을까, 마크 챈키치 저, 이은주 역, 뜨인돌 2012 T he Vision Revolution: How the latest research overturns everything we thought we knew about Human vision 2009 [https://blog.naver.com/nahrie/223226381664]). 인류는 다음과 같은 4가지 시각적 특색으로 인해 초능력자가 되었다고 그는 주장한다. 첫째, 피부색을 기본값(default) 색으로 지각하게 되었는데 그것의 변화로 몸 상태나 상대방의 감정을 읽게 되었고 그것은 일종의 테레파시 능력이라는 것이다. 민족이나 언어마다 피부색을 지칭하는 색깔이 없다는 점에 착안하여 그는 인간이 털이 없는 곳의 피부, 특히 얼굴의 피하 혈관 상태를 색으로 파악할 수 있는 사회적 능력을 가지게 되었다고 한다.32 둘째, 우리는 흔히 양안시각이 원근법을 위한 것으로 알고 있는데 사실은 그렇지 않고 양안시는 나뭇가지들 사이로 전방을 더 넓게 깊게 투시할 수 있는 거의 x선(x-ray)의 역할을 수행한다는 것이다.
그럼으로써 적이나 먹이의 동정을 잘 살피게 되어 성공적으로 진화할 수 있었다고 한다. 셋째, 운동상의 착시를 일으키게 되는데그것은 미래의 사태를 대비하기 위해 현재를 왜곡하는 생존전략이라는 것이다.33 마지막으로 겨우 5000년밖에 안 된 글자를 우리는 어떻게 그렇게 쉽게 잘 인식하게 되었나? 하면 그것은 글자가 오래동안 자연을 모방한 결과로 결국 우린 글자라는 문명을 통해 과거와 미래세대가 소통할 수 있는 독심술을 가지게 되었다고 말한다. 시각의 문제는 결국 시신경만의 문제가 아니라 뇌의 모든 다른 영역들과의 균형과 자극에 의해 무엇이 생존과 번식에 가장 유용한가를 두고 끊임없이 임기응변으로 진화해온 결과이다.
착시란 시각 이미지가 실제 사물의 모습과 다르게 보이는 것을 뜻한다. 여기선 널리 인용되고 있는 3가지 형태를 간략하게 살펴본다.
7.1.1 두 선분의 길이는 같은가?
게쉬탈트34 심리학에서 최초로 주장한 이런 성질의 그림들은 위 아래 두 선분이 주위 환경, 즉 안으로 꺽인 화살표인가 밖으로 꺽인 화살표인가에 따라 그 실체가 다르게 보인다고 주장한다. 같은 보름달도 수평선이나 지평선에 가까울 때는 상공에 떠 있을 때보다 커 보인다. 그러나 최근 연구에서는 그러한 것이 보편적이지는 않다는 보고도 있다.7.1.2 가운데 역삼각형이 보이는가? 여기에는 세 개의 팩맨과 세 개의 V가 존재할 뿐이다. 그러나 우리는 가운데에 역삼각형이 뚜렷하게 보인다. 어찌 된 일인가?
1955년 이탈리아 심리학자 가에타노 카니자 교수가 고안한 사고 실험인데 인간의 시각이 세상으로 향한 단순한 창이 아니라 세상에 대한 해석이라는 사실을 보여주는 대표적인 사례이다. 우리의 뇌는 익숙한 것을 보려고 하는 성향이 있다.7.1.3 A와 B의 밝기는 같은가?
얼핏 보기에 채커의 A면은 B면보다 어두워 보인다. 그러나 사실 물리적으로는 같은 밝기이다. 그러나 우리의 시각은 무의식적으로 채커들의 일관된 배열을 인식하며 추론과 보정을 거쳐 인지적인 착시를 연출한다. 현실과 실재가 중요한 것이 아니다. 진화와 경험을 통해 자연스러운 것이 당연하다는 오류에 젖어 그럴듯한 세상을 만들어 내는 것이다.7.1.4 보이지 않는 고릴라 효과
한 가지 사안에 몰두하다가 명백히 존재하는 다른 사안을 놓쳐버리는 현상이 종종 발생한다. 1999년 미국의 심리학자 다지엘사이먼스와 크리스토퍼 차브리스의 실험에서 학생들을 흰옷 팀과 검은 옷 팀, 두 팀으로 나누어 특정 팀원끼리의 패스 횟수를 세도록 했다. 패스하는 도중에 고릴라 의상을 입은 사람이 약 9초간등장했다가 사라진다. 피험자의 약 50%가 그 고릴라를 보지 못했다고 했다. 왜 50%의 사람들은 고릴라를 보지 못했을까? 우리의 뇌는 (시각체계는 특히) 전두엽의 기본 기능인 작업기억의 한계로 멀티태스킹35을 할 수 없다. 말 그대로 한 번에 하나의 정보 만 처리할 수 있다는 것이다. 이 실험의 의의는 뇌(바로 당신)의 목표가 세상의 객관적인 정확한 분석이 아니라 주관적인 유용한분석이라는 것을 명쾌하게 증명했다는 데 있다.7.1.5 안면실인증과 파레이돌리아
어린 아이의 경우는 보호자의 얼굴을 인식하는 것은 생존과 직결된 문제이다. 공동체 구성원들의 얼굴인식은 사회생활에 필수적인 선행조건이었을 것이다. 그런 이유로 우리 뇌엔 사람의 얼굴을 특별히 잘 인식하는 특화된 부위가 있다. 측두엽의 방추상얼굴영역(fusiform face area, FFA)라는 곳이다. 후두엽의 시각정보가 ’무엇 회로‘를 거쳐 이곳에 와서 종합적으로 특정 얼굴로 인식되는 부위이다. 인구의 2퍼센트는 이곳에 문제가 있어서 안면
실인증(얼굴인식불능증, prosopagnosia)에 걸린다. 사람의 얼굴이 뭉개지거나 없는 이미지로 인식되어 얼굴을 알아볼 수 없는 것이다. 이곳이 사람의 얼굴인식을 위해 특화되었기 때문인지 우리는 모호한 시각적 자극에서도 사람의 얼굴 같은 형상을 추구한다. 방추이랑이 과민반응하는 것이다. 이 현상을 파레이돌리아(변상증, pareidolia)라고 한다. 패턴을 과도하게 추구하는 결과이다.
7.2 청각
태초에 진동이 있었고 생명은 그러한 진동을 느끼며 세상을 알아간다. 청각은 소리→ 귓바퀴→ 외이도→ 고막→ 귓속뼈 (망치, 모루, 등자)→ 달팽이관→ 유모세포로 전달되며 말소리의 진동을 느끼고 그것을 전기신호로 변환하여 청각신경 회로를 통해 주로 좌반구의 피질에서 분석되고 해석된다. 여기에서도 일차적인한계는 하드웨어의 문제다. 인간의 가청주파수는 20-20000Hz이 다. 우리가 박쥐나 고래를 소통방식을 이해하지 못하는 것은 너무도 당연하다. 나이를 먹어감에 따라 고주파수를 감지하는 유모세포의 자연 소실로 난청화가 이루어진다. 자연히 의사소통에 문제가 야기된다.7.2.1 착청
청각의 착각으로 귀와 뇌가 소리를 인식하는 방식 때문에 실재나지 않은 소리가 들리는 것처럼 착각을 일으키기도 하고 잘못듣는 현상이 일어난다. 매스킹 효과와 매커그 효과가 대표적 사례이다.
마스킹 효과(masking effect)는 예를 들어 [안녕하세요]란 말에 서 임의로 어느 한 음절을 생략하고 백색 소음을 삽입한 후에 (예를 들어 [안녕*-세요]) 들려주면 피험자는 백색 소음이 아닌 결단코 [하] 소리를 들었다고 주장하게 되는데 그 이유는 피험자는 그발화의 시작을 듣자마자 머리 속에서 그 발화 전체를 온전하게하향식으로 (top-down) 다운로드시켰기 때문에 자신은 그 누락되거나 대치된 소리를 눈치채지 못한다. 심리언어학적으로 이것은 우리가 언어를 상향식 (bottom-up)뿐만 아니라 하향식으로 프로세스시킨다는 증거이다.
맥거크 효과(McGurk effect). 입모양은 [가]인데 [바]라는 소리를 들려주면 어떻게 될까? 1976년 해리 맥거크 (Harry McGurk) 는 과학저널 ‘네이처’에 “혀를 듣고 소리를 보다 (Hearing lips and seeing voices)”란 연구에서 피험자는 감각불일치로 인한 인지부조화를 느끼고 무의식적으로 절충안을 마련하게 되는데 [가] 도 아니고 [바]도 아니라 제3의 [다]로 인지한다고 보고했다. 청각피질이 있는 측두엽의 주장과 후두엽에서 측두엽 베르니케로 전송된 주장을 전두엽이 중재하여 생존에 유리한 판단을 내린 것이다.7.2.2 환청(auditory hallucination)은 무엇인가?
발생하지 않은 소리를 들은 것처럼 느끼는 현상을 말한다. 귀벌레나 이명, 핸드폰의 알림 같은 물리적 소리 말고 사람의 말소리에 대한 것이 중증이며 우리의 관심을 더 끈다. 가공의 목소리를 듣는다는 것은 조현병 환자의 50-80퍼센트가 경험한다. 여러기전이 있겠지만 우리가 주목하는 것은 그들의 언어발생이나 언어이해의 영역에서는 별다른 문제가 없는데 그 둘을 연결하는 축삭의 고속도로인 궁상다발(arcuate fasciculus, AF)의 미세구조가 손상되어 언어신경전달경로에 문제점이 있는 경우이다. 이론적으로 내적언어는 끊임없이 별다른 자극 없이도 만들어질 수 있을 것인데 그것을 억제시키고 소거시키는 어떤 기전을 발견하는 것이 이 문제의 해결책이라고 생각한다.7.2.3 베토벤 문제
말년에 청각을 상실한 베토벤은 어떻게 위대한 작품들을 남길수 있었을까? 속귀의 손상으로 청지각을 외부에서 끌어오지 못한 베토벤은 전두엽이나 기타 다른 피질에 저장되어 있던 청기억을 청피질로 불러들여 다시 해석하며 청각세포 조합을 엮어낼 수있었다. 청각회로가 오랜 훈련에 의해 고도로 발달되어 있었고 외부 자극 없이도 내적 기억을 새롭게 창의롭게 연결할 수 있었던 것이다. 상상은 기억의 줄기에 핀 꽃이란 말을 되새기게 한다.
7.3 후각
인간의 후각은 12 신경계36에서 첫 번째를 차지한다. 가장 오래되었고 가장 중요한 감각기관이라는 의미이다. 그럼에도 불구하고 인간은 심신이원론을 지지하면서 후각을 동물적 감각이며 본능적 감각이라고 치부하고 무시하였다. 과학적으로 주목받은 역사도 짧아서 연구성과도 많이 축적되어 있지 않다. 시각과 청각 촉각과 마찬가지로 신경전달이 이루어지고 대뇌피질에서 주관적인 해석을 받는다. 생존과 번식을 위한 진화는 쾌락과 보상을 위한 거침없는 질주를 한다.
신경과학계가 21세기에나 발견한 기억의 메카니즘을 마르셀프로스트는 1913년에 ‘잃어버린 시간을 찾아서’라는 소설에서 주인공을 통해 후각과 기억의 관계를 어느 신경과학자보다 더 잘묘사하고 있다. 이른바 프루스트 효과가 그것이다.
과자 부스러기와 섞인 그 따뜻한 액체가 내 입 안을 건드리자마자 온몸에 전율이 스쳤으며 나는 멈칫한 채 내게 일어나고 있는 그 놀라운 일에 정신을 집중했다. 미묘한 쾌감이 내 감각들에 밀려들었다. 무엇인가 고립되고 분리된, 그 기원을 알 수 없는 쾌감이. 그러자 문득 삶 우여곡절들이 무연하게 느껴졌고, 그 재난들은 별것이 아니며 그 덧없음은 착각인 것만 같았다. 그것은 나였다. 나는 더 이상 하찮고 우연한, 필멸의 존재가 아니었다. 이처 럼 막강한 기쁨은 대체 어디서 온 것일까? 나는 그것이 차와 과자의 맛과 연관되어 있다는 것은 느꼈지만, 그것은 그런 맛들을 무한히 넘어서는 것이며 정말이지 그런 맛들과 같은 것이 될 수 없음을 감지했다. 대체 어디서 온 것일까? 무슨 뜻일까? 어떻게 하면 내가 그것을 파악하고 이해할 수 있겠는가? 나는 두 모금째를 마셨다. 거기서도 첫 모금에서 맛본 이상의 것은 발견하지 못했다. 다시 세 모금째를 마시자 두 모금째보다도 느낌이 줄어들었다. 이제 그만할 때가 되었다. 차는 그 마법을 잃어가는 것이다. 내가 찾는 진실이 찻잔이 아니라 내 안에 있다는 것은 명백했다.
마들렌은 조개껍질 모양에 레몬즙으로 향을 낸 버터맛 나는 과자이다. 그것을 홍차에 찍어먹으면서 주인공이 회상하는 장면이 다. 기억의 영속성, 가변성 그리고 후각과 미각이 장기기억과 바로 연결되어 있음을 뇌과학적으로 묘사하고 있다. 냄새 정보는 촉각이나 청각, 시각과 달리 시상에 의해 가공되지 않고 코의 후각상피에서 전기신호로 환전되어 곧바로 후각망울을 거쳐 해마 와 편도체를 이웃한 측두엽의 후각피질로 직행한다. 후각회로는 감각피로를 잘 느끼며 신생 세포들의 지원을 많이 받으며 뇌가소성이 가장 활발히 진행되는 곳이다.
다른 감각의 경우와 같이 상실되거나 잘못 인지하는 경우가 발생한다. 후각상실은 알츠하이머의 초기 진행 예후이기도 하다. 냄새가 없는데도 이상한 냄새가 난다고 주장하는 환후각(환취증) 의 경우는 아직 정확한 메카니즘이 밝혀지지 않았다. 수많은 뉴런들의 네트워크로 발생하는 감각회로들은 대뇌피질에 의한 기억된 혹은 상상된 패턴(질서)을 현실과 미래에 투영하는 작업이 기에 오작동의 위험은 곳곳에 도사리고 있다.
훈련된 개는 폐암, 난소암, 유방암, 방광암, 전립선암 등의 발생여부를 냄새로 알아낸다. 인간의 경우는 후각은 과소평가된 면이 많다. 후각의 연구는 전자코의 개발로 이어지고 있다.
7.4 감정은 구성되는 것이다 (cf. 감정은 어떻게 만들어지는가? 리사 펠드먼 배럿 저, 최호영 역 생
각연구소 2017년. 원제: How Emotions Are Made)
이제 우리는 몸과 마음이 이성과 감성이 두 개가 아니라 하나 임을 안다. 우리의 두뇌가 오감을 통해 지각하고 생존과 번식을 위해 순간순간 선택한 결과로 만들어진 뇌의 내적 프로그램이란생각이 들 것이다. 감정이란 무엇인가? 뇌과학은 이 문제에 새로 운 답을 제시한다.
고전적으로 우리는 감정이 외부자극에 따라 필연적으로 일어나는 마음의 상태라고 애매하게 이해하고 있었다. 감정을 7가지 로 분류하며 각각의 특성을 보편적으로 나열할 수 있다고 믿었다. 그러나 현대 뇌과학은 감정의 기원에 대해 완전히 다른 해석을 내놓았다. 리사 펠드만은 우리의 신경계는 일차적인 생존과 번식 목표를 위해 몸의 에너지를 효율적으로 관리하는 호미오스타시스를 구축했으며 필요에 따라 뇌의 ‘내수용신경망’이 내 의지와 상관없이 ‘예측’을 통해 ‘신체예산(심장박동 조절, 포도당조절, 체온조절 등등)을 조절했는데 그것이 사회적 동물로서 사회적 뇌의 한 프로그램이 된 것이고 그것을 이름하여 ’감정‘이라고 하는 것이다.
감정은 일관된 생물학적 지문을 가지고 있지 않다며 우리가 지각하는 관점에 따라 적절히 구성된다는 것이다. 감정은 개별적일수밖에 없는데 그것은 사람마다 자신의 내부에서 느끼는 감정경험과 지각을 구별할 수 있는 능력이 다르기 때문이다. 사람마다 감정의 입자도(emotional granularity)37가 다르다고 한다. 감정
이 생존과 번식을 위한 신체예산관리라는 예측시스템의 다른 이름이라면 우리는 감정관리를 통해 건강과 장수를 예측할 수 있을 것이다. 그 방법은 무엇일까? 답은 의외로 간단하다. 운동이다. 몸을 움직이는 운동은 당신의 신체예산을 미래에 맞게 예측하고 조절하게 한다. 당연히 그것으로 당신의 경험은 바뀌며 당신은 새로운 기분과 감정을 느낀다. 그 감정은 실재하며 새로운 운명을 창조한다.
8. 두뇌를 구성하는 실질적인 에이전트들
감각은 느낌을 유발하고 느낌은 정서를 구성하며 정서를 통해우린 감정적 사고를 한다. 여기서는 감정과학의 핵심 요소들을 하나씩 검토해 나간다. 소뇌, 측두엽, 두정엽, 후두엽, 뇌섬엽, 전두엽, 뇌간, 편도체, 선조체, 시상하부-뇌하수체-부신축, 해마, 뇌량등 두뇌에서 해부학적으로 구별되는 한 단위를 이루며 모듈을 형성할 수 있으며 행위자로서 기능이 부각되는 요소들을 개관한다.
소뇌 (작은골, cerebellum)
소뇌는 후두밑 다리뇌(pons) 등쪽에 독립적으로 존재하는 것처럼 보이는 구조로 무게는 약 150g 정도이다. 감각 인지의 통합과 근육의 조정과 제어에서 중요한 역할을 담당한다. 운동피질이 척수를 경유해서 근육에 신호를 보낼 때 그 신호의 복사본이 소뇌에 전달된다. 물론 소뇌도 몸 전체를 통해 근육과 수용기로부 터 감각의 피드백을 받는다. 소뇌위축증 같은 운동실조증은 이러한 실시간 피드백 자동제어회로에 문제를 야기한다.
지금까지 과학자들은 소뇌는 파충류의 뇌에 속하므로 가장 기본적인 신체 움직임에만 영향을 미친다고 생각해왔다. 그러나 노르웨이 오슬로대학교의 카야 노르뎅엔이 지은 ‘내가 왜 이러나 싶을 땐 뇌과학 (your superstar brain)’(2018:56쪽)에 의하면 최근연구 결과, 소뇌도 성격 특성을 조절하는 데 중요한 역할을 한다 는 사실이 밝혀졌다. 만약 소뇌에 손상이 오면 머릿속에 떠오르는 대로 말하고 행동하게 된다는 뜻이다. 마치 전두엽이 손상되었을 때처럼 뒤를 생각하지 않고 머릿속에 떠오르는 대로 폭주하는 자신을 막을 방법이 없다. 감정도 롤러코스터처럼 오르락내리락하면서 조증과 울증 사이를 예고 없이 오가게 될 것이다. 하지 만 콕 집어서 이 감각은 반드시 어느 부분에서만 담당한다고 말하는 건 사실 정확하지 않다. 뉴런이 제대로 자기 역할을 수행하기 위해서는 단독이 아니 일종의 네트워크를 형성해야 하기 때문이다.
측두엽 (관자엽, temporal lobe)
대뇌피질의 양 옆 귀의 뒷부분이다. 청각피질과 연합영역이며 언어와 사물, 얼굴 인식 같은 고등지각기능을 수행한다. 편도체와 해마가 있어서 감정반응을 일으키고 기억과 관련하여 중요한기능이 많다. 뒤 윗부분에는 베르니케영역38이 있는데 이 부분이 아마도 인간의 특성을 가장 잘 보이는 곳이라 할 수 있다. 침팬지 보다 7배나 크다. 언어의 의미를 부여하고 해석하고 이해하는 부분이다.
두정엽 (마루엽, parietal lobe)
머리의 가운데부터 후방 실비우스열의 위쪽에 위치하는 대뇌피질로 자세나 촉각의 감각피질이 있고 여기에 문제가 발생하면 ‘입체인지불능’ 증상이 나타난다. 연상회(모서리위이랑 supramarginal gyrus)와 각회(모이랑 angular gyrus)가 있어서 감각성 언어중추영역인 베르니케영역의 한 부분을 이룬다. 하두정소엽(아래마루소엽 inferior parietal lobule)은 거울신경세포39가 자리잡고 있
다. 공감능력과 상대방의 의도를 파악하는 마음의 이론을 가질수 있는 것은 이 영역이 결정적인 역할을 수행하기 때문이다.
후두엽 (뒤통수엽, occipital lobe)40
대뇌피질 중에서 가장 작은 영역을 차지한다. 눈으로 들어온시각정보가 시각교차(optic chiasm)에 의해 좌우가 바뀌며 시상을 거쳐 시각피질 (V1, V2, V3, V4, V5, V6에 들어와서 분해되고 해석되고 코딩되어 시각인식이 이루어진다. 두 경로로 정보가 흘러가는데 위쪽 흐름 ‘무엇 경로’는 형태 인식과 대상 표현과 관련이 있으며 해마의 도움으로 장기기억된다. 아래쪽은 측두엽으로 가는 ‘어떻게 경로’이다. 나타나는 전위를 조사하던 중 우연히 인간 시험자의 (땅콩) 쥐기 운동에 피험자 원숭이의 전 운동 신경세포(pre-motor cortex, 운동피질이 아니다)가 발화됨을 확인하고, 이것을 거울신경세포(mirrow neuron)라고 명명했다. 이것은 공감과 연민의 상징 세포라고 일컬어지기도 한다.
뇌섬엽 (뇌도, insular)
뇌의 신피질 중에서 가장 작다. 겉으로 봐서 보이지 않고 측두엽의 안쪽에 작은 섬처럼 숨어있다. 뇌의 전반적인 기능을 이야기할 때 빠트리기 쉬우나 이제는 점점 더 주목받고 있다. 전방부 에 많이 포진한 방추세포를 이용해 몸의 감각을 통해 즉각적 자아를 형성하고 후방부에서 몸의 이상을 감지하거나 이를 감정으로 해석하고 중요한 정보를 피질로 연결하여 판단과 결정이 내려지도록 역할을 한다. 의식의 관문이라고도 하며 중독과 명상과 관련하여 많은 언급이 있다.
전두엽 (이마엽, prefrontal lobe)
인간을 인간답게 만드는 영역이다. 마지막 진화의 산물이라 할수 있겠다. 대뇌에서 가장 넓은 영역을 가진다. 운동중추와 언어중추41를 가지며 그야말로 중앙통제기관(집행기관 executive function)이라 할 수 있다. ‘전두엽이 무슨 일을 할까?’라는 질문은 ‘전두엽이 무슨 일을 하지 않을까?’로 바꿔야 할 정도로 많은
일에 관련되어 있다.
특히 전두엽의 앞부분을 전전두엽(이마엽앞겉질 prefrontal cortex, PFC)이라해서 더 중요한 부분으로 연구하고 있다. 전전두엽은 크게 두 부분으로 나눌 수 있는데 위쪽에 해당하는 부분을 배측전전두피질이라 하고 아래쪽을 복측전전두피질이라 한다. 전자는 이해하기 쉽게 차가운 인지, 즉 단기기억 중에서도 규칙성이 높은 사고(thinking)처리를 담당한다. 후자는 상대적으로 뜨거운 인지, 즉 단기기억 중에서 윤리적 판단이나 사회적 행동제어를 담당한다.
일찍이 1848년 미국 버몬트주의 철도회사 직원 피니어스 게이 지의 사례로부터 오늘날 노인성 전두엽치매 연구에 이르기까지 수많은 연구가 전두엽의 기능에 관해 재미있는 사실들을 보고하고 있다. 최근엔 복내측전전두피질의 활동저하와 관련한 사이코패스의 사례연구가 시사하는 점이 많다. 청소년들은 발달상 가장늦게 전두엽이 완성된다고 할 수 있는데 당연히 많은 이슈들이 연구의 주제가 될 수 있을 것이다.
뇌간 (뇌줄기 Brain stem)
뇌와 척수를 연결하는 두뇌의 가장 기본적인 부분이며 가장 깊숙한 곳에 위치한다. 중뇌(중간뇌 midbrain), 교뇌(다리뇌 pons), 연수(숨뇌 medulla oblongata)로 이루어져 있다. 우리가 의식하지 못하는 거의 모든 일을 담당하고 있다. 살아가는 데 필수적인 요소다. 여기에 집중되어 있는 신경세포체 중에서 그물체 또는 망상체(recticular activating system, RAC)는 의식(각성)과 깊은 관계가 있다.42 편도체 (amygdala) 대뇌변연계에 있는 아몬드 모양의 뇌 부위이다. 감정을 조절하고 공포 및 불안에 대한 학습 기억에 중요한 역할을 한다. 좌우 두
개가 있다. 편도체는 시상계와 전두엽과 긴밀하게 연결되어 불안공포 회로를 만든다. 공항발작 같은 편도체 위기 상황에서는 전두엽을 자극하여 안정시키면 안 된다. 특히 왼쪽 전두엽은 분석적인 노력으로 오히려 불안 회로를 가속화할 수 있다. 호흡기법이나 근육이완기법 등을 활용해 편도체를 직접 공략해야 안정할수 있다. 편도체가 제거된 경우는 공포나 불안감이 없어서 사고 로 일찍 사망한다.43
선조체 (Straitum)
기저핵(바닥핵, basal gangalia)은 척추동물의 전뇌의 기저에 있으며 대뇌피질, 시상, 뇌간 그리고 다른 뇌 부위들과 백질에 의해 강하게 서로 연결되어 있다. 선조체는 기저핵에서 가장 큰 부분이다. 선조체는 윗부분이 배측선조체 (dorsal straitum)이며 뇌의 습관 회로를 담당한다. 아래쪽은 측좌핵(neucleus accumbens) 인데 일명 ‘뇌의 파티광’이라는 부분이다. 보통 우울증 상태에서 극심한 피로감을 느끼는데 이것은 배측선조체에 도파민이 감소한 결과로 빚어진 현상이다. 도파민의 이상 분비에 따라 파킨스병이나 헌팅턴병 같은 병리 현상이 나타난다. 선조체는 시상과
피질과 강력하게 연결되어 있는데 최근 선조체와 대뇌피질 사이 의 연결 회로 사이에 균형의 문제점을 발견하여 강박증 환자의 치료 기전을 발견하기도 했다 (cf. 권준수, 나는 왜 나를 피곤하게 하는가, 올림 2020). 시상하부-뇌하수체-부신 축 (hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA axis) 우리는 생물학적 존재이고 생물학적 존재의 목표는 사실 행복이나 번영이 아니었다. 생존과 그것을 유지시킬 수 있는 번식이 우리의 일차적 목표였다. 자연계에서 멸종은 정해진 답이고 우리는 그 과정 중에 어떻게든 이렇게 뇌(우리)에 대해 공부하면서 그 답을 향한 시간을 벌고 있는 것이다.44 사바나 원칙을 기억하는가? 수십만 년 전의 호모 사피엔스와 우린 사뭇 달라진 환경속에서도 거의 같은 생존 메카니즘을 가지고 살고 있다는 사실말이다. 시상하부-뇌하수체-부신축은 스트레스에 대한 일반적인 반응을 조절하는 뇌와 몸의 신경 및 내분비 영역이 복잡하게 연결되어 있음을 알게 해준다. 예를 들어보자. 말초신경을 통해 ‘뭔가 잘못된 것 같아’ 느낌이 생긴다 (A, alarm 경고). ‘불안’이라는‘경고’가 시상하부에 접수된다. 시상하부는 즉시 뇌하수체라는
인체 호르몬 총본부에 연락하여 필요한 각종 호르몬을 준비시키고, 부신피질은 아드레날린을 즉각적으로 생성시켜 위기에 대응하게 한다. 이 회로는 각각이 중심이 되어 뇌와 몸의 여기저기로 되먹임되며 서로서로 제어하고 격려한다. 초기 회로는 전방대상피질에서 변화와 이상 유무를 파악하고 해마를 통해 기억을 확인하며 편도체의 반응을 평가한다 (B, belief, 믿음). 그리하여 일종의 ‘믿음’이 생겨난다. ‘뱀이다!’ 여기까지는 무의식적 반응이지 만 회로는 돌고 돌아 전전두엽의 복내측까지 갔다 오며 의식적믿음이 생기고 대처를 명령하게 되는 것이다 (C, coping 대처). 물론 이것은 진화 이래로 수천만 번 이상 된 일상적인 일이기에 선조체가 담당하게 된다. 이것을 설명하기 좋게 우린 불안의 ABC라고 한다.
해마 (hippocampus)
두뇌에서 이것을 처음 구분한 것은 1564년 베네치아의 해부학자 율리우스 카이사르 아란티우스였다. 그는 그 모양이 바다의 생물인 해마와 그 모습이 비슷하다는 점에서 그렇게 이름을 붙였으나 그 기능은 몰랐다 (해마를 찾아서- 인간의 기억에 대한 모든 것, 윌바 외스트뷔·힐데 외스트뷔 저, 안미란 역 민음사 2019. Diving for Seahorses 2016). 그러다가 몇백 년이 지난 1953년대에 일어난 한사건으로부터 모든 것이 밝혀지기 시작한다.
헨리 몰레이슨(Henry Molaison, HM, 1926-2008)은 7살 때 자전거에서 넘어져 뇌골절과 뇌진탕으로 뇌전증45을 시작한다. 뇌전증이 가족병력일 가능성도 배제할 수 없지만 나이를 먹음에 따라 소발작은 대발작으로 이어져 마침내 윌리암 스코빌(William Scoville, 1906-1984)이란 의사를 찾게 된다. 스코빌은 HM의 뇌전증이 좌우 내측측두엽에 집중되어 있음을 알고 그곳을 제거하기로 결정한다. 헨리의 경우는 간질 증상은 호전되었지만 전혀 예상치 못한 후유증이 있었다. 그것은 헨리가 새로운 기억을 전혀 만들지 못하게 되었다는 것이다. 헨리는 이후로 평생여러 학자들의 연구에 피험자로 봉사하다가 82세의 나이로 영면하였다.
헨리 덕분에 연구자들은 많은 사실을 알게 되었다. 우선 해마 가 새로운 기억을 만드는 데 핵심적인 역할을 한다는 점이 그것이다. 우리의 장기기억 중 서술기억은 해마에서 만들어져 피질곳곳에 저장되었다가 다시 회상에 의해 인출되며 다시 기억의 재응고화46가 일어난다. 기억은 고정된 산물이 아니며 역동적인 생물이라는 걸 헨리를 통해 알게 되었다. 단기기억이나 비서술기억
은 물론 해마를 통하지 않고 일어난다. 그런 점에서 헨리는 무의 식적으로 바닥핵이나 소뇌를 통해 비서술기억을 가질 수 있었다. 일찍이 파페츠에 의해 감정회로가 해마에서 시작하여 해마로 끝난다는 설이 있었으나 해마가 감정에 관여하는 것은 기억과 관련한 부분임으로 인간성과 감정을 해마의 유무로 판단할 수는 없겠다. 헨리는 해마와 그 주변이 없는 상태에서도 마냥 너그러운 마음으로 유머를 잃지 않았으며 마치 명상가나 스님같이 현재에만 머물다가 갔기 때문이다.
해마와 관련하여 기억할 점은 해마의 치상핵(치아이랑 dentate gyrus)과 그 근처의 후각망울에서 성체의 뉴런생성이 보고되었다는 점이다. 뇌의 가소성에 핵심적인 역할을 하는 뉴런생성은 정상적인 뇌 기능 수행뿐만 아니라 우울증이나 각종 정신병도 예방할 수 있다고 한다. 학습과 기억의 중요성을 망각하고 발달한여러 인지기능도움이 (예를 들면, 네비게이터, 검색 등)에 의존하는 삶은 정신건강에 좋을 리가 없다.
뇌량 (뇌들보 corpus callosum)
뇌량은 대뇌의 좌반구와 우반구를 연결하는 단순한 백질 케이 블이다. 뇌량을 통해 몸과 뇌는 오른쪽과 왼쪽으로 들어오는 모든정보를 서로 맞교환하여 통일된 하나의 이미지와 일관된 행동반응을 보인다. 1970년 후반 로저 스페리(Roger Sperry, 1913-1994) 박사는 간질환자의 좌우 발작 전이성을 끊어서 간질 유발 부위를 국소화시키려는 시도로 뇌량절제술(corpus callosotomy)를 시도 하였다. 이후에 마이클 가자니가 박사가 이 수술을 받은 환자군을 대상으로 한 여러 인지실험을 했다. 그로부터 뇌 기능의 좌반구 우반구 편재화에 대해 많은 이해가 생겼다.
분리뇌 환자들은 완전히 반대되는 행동을 하는 두 명의 독특한캐릭터인 양 행동하기도 한다. 대부분의 경우 좌뇌에 언어중추가 있기 때문에 우뇌에만 어떤 정보를 주고 질문을 하면 좌뇌는 그정보에 대한 직접적인 접근성이 없기 때문에 무의식적인 추론이 나 합리화한 거짓 답을 말한다.47
질볼트 테일러란 뇌과학자는 실제로 좌뇌 뇌졸증에 걸렸다가 기적적으로 살아남았고 좌뇌와 우뇌의 개별 특성에 대한 깊은 연구로 사람들을 4가지 타입으로 나누어 각각의 특성을 잘 요약해주었다. 뇌의 각각의 모듈들이 두뇌회담에 의해 우리의 감정과
운동, 그러니까 운명이 결정된다고 가정할 때 이러한 특성들은 매우 중요하고 알 필요가 있다 (cf. 나를 알고 싶을 때 뇌과학을 공부 합니다- 뇌가 멈춘 순간, 삶이 시작되었다, 질 볼트 테일러 저, 진영인 역윌북 2022년. Whole Brain Living: The Anatomy of Choice and the Four Characters That Drive Our Life Jill Bolte Taylor Hay House, 2022 년: 54쪽). 좌뇌 사고형 캐릭터 1 우뇌 사고형 캐릭터 4 (연속적 처리기) (병렬적 처리기) 언어적 비언어적언어로 사고 그림으로 사고 직선적으로 사고 경험적으로 사고 과거/미래에 기반 현재에 기반분석적 운동 감각적/신체적세밀한 부분에 집중 전체적으로 크게 살펴봄차이에 관심 공통점에 관심판단 지향 공감 지향시간 엄수 시간 감각 없음개인적 집단적간결/정확 유연/탄력고정된 가능성에 열려 있는 나 자신에게 집중 우리에게 집중바쁜 여유 있는 의식적 무의식적구조/질서 유동/흐름좌뇌 감정형 캐릭터 2 우뇌 감정형 캐릭터 3 위축되는 포용력 있는 융통성 없는 열린조심스러운 위험을 감수하는 공포에 기반 겁 없는 완고한 우호적조건적 사랑 무조건적 사랑 의심 믿음괴롭힘 지지 정당한 감사하는 조작적 흐름에 몸을 맡기는 믿을 만한 창조적/혁신적독립적 집단 중심적자기 중심적 공유하는 비판적 친절한우세/열등 평등옳음/그름, 좋음/나쁨 맥락에 의존
9. 운동과 뇌
뇌가 운동을 위해 진화했다는 이나스의 말을 기억하는가? 인간이 인간임을 자랑하는 언어와 사고 활동도 결국 자기수용감각을 내면화한 운동임을 깨닫는 것은 뇌과학을 공부하는 큰 보람이 다. 이 단락에서는 실제적인 운동이 몸과 뇌를 건강하게 유지하는 최선의 방법임을 뇌과학적 논리로 간략하게 풀어보자. 뇌의 전반적인 특성과 속성에 대한 이해는 알고 행동하는 참지식인의 상식이다.
뇌는 몸 전체에서 2퍼센트 정도를 차지하지만 호흡기관을 통해 만든 산소의 20퍼센트를 소비하는 매우 비효율적인 기관이다. 게다가 엄밀한 의미에서 쉬는 순간이 거의 없다. 우리가 운동을 잘 하지 않는 근본 이유는 여기에서 비롯한다. 뇌는 게으름을 선호하기 때문이다. 뇌의 에이전트들은 최소의 노력으로 최대의 성과를 바라는 경제학자라 할 수 있다. 진화심리학적인 이유로 뇌는 필요한 위기 상황을 위해 에너지를 비축하며 운동하기를 꺼린다. 본의 아니게 운동을 하게 되면 몸과 마음에 스트레스를 유발하게 되는데 이 스트레스는 물론 양날의 검으로 우리에게 돌아온다.48
우선 생체적응 (신항상성 alostasis)이란 개념을 알 필요가 있다. 이것은 우리 몸에 내장된 에너지 조절기제인데 기존의 항상성(homeostasis)49을 넘어서 환경의 요구에 적절히 반응하면서 새롭게 변하는 기준을 설정하고 변화를 통해 안정상태를 찾아가 는 자율적인 과정을 말한다. 물론 두뇌가 하는 일이다. 섬엽은 생체적응에서 가장 중요한 에이전트다. 섬엽은 운동에 따른 자각도 를 미주신경50을 통해 느끼며 쾌/불쾌라는 이진법으로 스케일을
조절하며 생체적응을 지휘한다. 그 과정을 자세히 살펴보자.
운동을 하면 몸의 자율신경계 중에서 부교감신경계가 힘을 받는다. 무엇보다 마음이 편안하게 안정되는 것을 느낄 수 있다. 도파민이 기준치보다 130퍼센트이상 나와서 기쁨을 주며 계속 운동하는 동기를 부여한다.51 여기서부터 모든 일이 잘 풀리기 시작한다. 정신력이 올라가면 교감신경계를 진정시키는 힘이 증가 하며 스트레스에 대처하는 능력이 증가된다. 삶은 스트레스의 연속이라 할 수 있고 스트레스는 만병의 근원이지 않는가. 일차적으로 스트레스는 뇌를 포함한 전신에 염증을 유발한다. 뇌에 염증이 증가하면 사람은 기진맥진해지면서 보호본능에 의해 사회적 거리두기를 하게 된다. 우울감이 오는 것이다. 심한 우울감은 정신질환은 물론 결국 죽음에 이르게도 한다. 운동은 소염효과가 있다. 뇌유래신경영양인자(Brain Derived Neuropedic Factor,BDNF)를 만든다. 이것은 뇌의 비타민이라고 불리는 물질인데해마에 직접적으로 작용해 뇌의 가소성을 증진시키고 우울증을 해소시키며 치매를 예방한다는 연구보고가 있다. 운동을 의식적으로 한다는 것의 기본적인 의미는 전두엽에 혈액과 영양분을 공급해서 전두엽의 실행기능을 높인다는 것이다. 실행기능은 작업나와 내장에 대한 신경지배를 하는 제10 뇌신경으로 부교감 신경계를 이룬다.
기억력과 억제조절력과 인지적 유연성으로 구성되는데 여기는 필요한 신경조절물질들의 공급이 적절히 이루어져야 한다. 운동은 생체적응에 능동적으로 반응하며 신체예산을 잘 집행하게 하는 동인이다. 운동은 근육을 통해서 이루어지는데 근육에서 일어나는 일은 바로 뇌에 선순환루프를 작동시킨다. 더 자세히 보자. 운동을 하면 근육은 젖산52과 마이오카인(myokine)을 생성한다. 마이오카인은 곧 사이토카인(cytokine)을 불러들이고 면역체계에 충고를 하게 된다. 그래서 몸에는 운동이 끝난 뒤에 놀라운 일이 발생한다. 운동 중에 발생한 이물질뿐만 아니라 잠재된 나쁜 것들까지 모조리 청소가 된다. 꾸준히 운동을 하면 몸은 이러한 일련의 프로세스를 더 완벽하게 수행하면서 몸과 마음의 건강을 유지시켜 준다. 집중적인 운동을 통해 마음을 비운다면 두뇌의 DMN(default mode network)53이 작동하게
되어 문제해결 능력이 향상되고 창의적인 사람으로 변모하는 것은 보너스이다.
운동이 뇌 건강에 좋은 점은 아무리 강조해도 지나침이 없다. 다시 한번 본다 라이트(Vonda Wright) 박사의 견해를 요약하면 서 되새겨 보자. 뇌에 대한 질문과 답을 통해 그녀는 이렇게 쉽게설명한다 (라이트 박사의 마흔 이후의 피트니스 - 뉴요커들의 인기 운동 컨설턴트 정형외과 의사 본다 라이트의 중년 맞춤 운동법, 본다 라이 트 저, 루스 윈터 저, 이덕임 역, 이두영 역, 에쎄 2018: 62).
∙ 뇌 기능을 제대로 유지하려면 어느 정도 운동을 해야 하는 가? 간단하게 대답하자면 매일, 남은 생애 내내 (강도는 완화되겠지만) 해야 한다는 것이다. 사람들의 탄식 소리가 들리는 듯하다.6개월 혹은 1년간 유산소 운동을 하면 뇌신경성장인자와 해마의 크기가 증가하고 그 결과 인지능력 또한 향상된다는 사실이 증명되고 있다. 또한 커크 에릭슨은 매년 해마의 용적이 증가하면, 나이에 따른 뇌 기능의 상실분을 반으로 줄일 수 있다는 사실을 구체적으로 제시하고 있다.
∙ 이미 건강한 상태인데도 운동을 하면 뇌 기능이 향상되는가? 그렇다. 두 달간 유산소 운동을 하면 기억력과 학습능력이 증가 한다. 3개월간 1주일에 90분씩 걷기 운동을 하면 실행기능, 운동기능이 향상된다. 이런 결과는 젊은이들뿐만 아니라 노인들에게도 마찬가지로 나타난다.
∙ 병을 앓고 있는데도 운동이 뇌 기능을 향상시킬 수 있는가? 운동이 시간을 되돌릴 수 있는가? 그렇다. 운동의 효과를 연구한자료를 보면, 4~6개월에 걸쳐 운동을 하면 나이와 관련된 신경질환 위험성이 줄어들고 알츠하이머 질병을 앓고 있는 환자들의 인지기능이 향상되는 것으로 나타났다.
본다 라이트 박사는 운동을 해야하는 이유를 우리가 이미 알고 있는 것과 모르고 있을 수도 있는 놀라운 사실들을 간단명료하게지적해 주고 있다. 그 내용을 요약한다.
운동을 해야 하는 이유: 이미 알고 있는 것. 건강을 바꿀 수 있는 단 하나의 가장 중요한 단계는 ‘움직이는 것’ (그 다음은 금연) 이다. 인간이라는 존재는 움직이게 되어 있다. 줄기세포부터 근골격, 뇌의 뉴런까지 우리의 몸은 운동을 원한다.
∙ 심혈관 건강을 향상시킨다. 운동해서 건강한 신체를 갖춘 사람들은 운동 부족인 사람들에 비해 사망률이 낮다. 운동하면 심장이 한 번 뛸 때 심장에서 분출되는 혈액량이 늘어나 근육이나 장기에 도달하는 산소의 양과 그 효율성이 증가한다. 운동은 또한 심장 근육이 산소를 더 효율적으로 사용하도록 하므로 요구되는 산소량을 낮추는 데 이바지한다.
∙ 당뇨병 위험을 낮춘다. 운동은 신체가 인슐린에 반응하는 방식을 개선하고 당뇨병으로 발전할 수 있는 위험을 30~40퍼센트까지 낮춘다. 또한 당뇨 합병증인 심장병으로 사망할 수 있는 위험을 40~ 50퍼센트 정도까지 낮춘다.
∙ 혈압을 낮춘다. 규칙적인 운동은 혈압을 낮추고 심장의 부담을 덜어준다는 것이 증명되었다. 이러한 효과는 나이나 체질량지 수 혹은 당뇨병의 여부와 상관없이 나타난다.
∙ 콜레스테롤 수치를 낮춘다. 운동은 옥시크린처럼 혈관을 깨끗하게 청소하기 때문에 혈액 속의 ‘착한 콜레스테롤’ 수치를 높여준다. 동시에 ‘나쁜 콜레스테롤’과 위험한 지방인 트리글리세리드의 수치를 낮추면서 혈관 벽에 이물질이 달라붙는 것을 예방한다. 또한 저지방 다이어트의 효과를 높이는 데 일조한다.
∙ 비활동적 사망 증후군 위험을 낮춘다. 농담처럼 들리겠지만, 비활동적 사망 증후군은 웃고 지나칠 문제가 아니다. 33가지 이상의 만성적 질환에서 발생하는 나쁜 증세들이 하루 30분 운동으로 곧바로 감소될 수 있다.
운동해야 하는 이유: 모르고 있을 수 있는 놀라운 사실. 이런 모든 이유가 운동에 충분한 동기부여를 하지 못했더라도, 다양한분야의 연구자가 신체의 모든 부분이 운동으로 이익을 볼 수 있다고 강조했다는 사실을 알게 된다면 흥미로울 것이다.
∙ 두뇌 기능을 향상시킨다. 운동은 두뇌에 미라클그로 (미국에 서 판매하는 식물재배 영양액)와 같은 역할을 해준다. 운동하면 두뇌는 ‘두뇌를 위한 영양소’의 한 종류인 뇌신경생장인자를 만들어낸다. 연구에 따르면 신체 운동이 활발한 사람은 상황 적응이 빠르고 인지기능이 더 높은 것으로 밝혀졌다. 과학자들은 운동이 두뇌에 영양분을 제공해주기 때문이라고 생각한다.
∙ 기분이 좋아지게 한다. 운동은 스트레스에 시달린 몸과 마음을 진정시키고 기분을 전환하는 데 도움이 된다. 미주리 대의 연구 결과에 따르면 중간 이상의 격한 운동을 30분 정도 하면 90분후에 최상의 기분을 맛보게 된다고 한다. 이는 운동하면 두뇌에 서 자연적으로 기분을 상승시키는 엔도르핀이 분비되기 때문이 다. 또한 우울증에 걸릴 위험이 운동하지 않는 사람에 비해 1.5배감소하며 자신감과 자존감도 높아진다. 기분을 상승시키는 효과 는 운동하는 동안은 지속될 수 있지만, 운동을 중단하면 전체적인 운동 효과와 함께 기분 전환의 효과도 사라질 수 있다. 또한 규칙적인 운동은 가슴이 두근거리거나 땀이 나고 신경이 곤두서는 등 정신적 스트레스로 인한 심장이나 호르몬의 반응을 낮춘다.
∙ 발기 기능을 향상시킨다. 운동하면 심장에 좋은 것과 같은 이유로 성 기능에도 긍정적인 영향을 미친다. 생리학적인 관점에서 볼 때 발기는 건강한 혈액이 흐르기 때문에 발생하는 것이며 운동을 규칙적으로 하는 남성은 소파에 앉아서 시간을 보내는 남성에 비해 발기부전일 확률이 41퍼센트나 적다.
∙ 병에 걸릴 가능성을 낮춘다. 운동선수, 일반인 모두를 대상으로 연구한 결과 매일 규칙적인 운동을 하는 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 병가를 내는 횟수가 절반가량 적은 것으로 나타났다. 또한 호흡기 감염 질환에 걸리는 횟수도 23퍼센트 적었다.
∙ 암을 예방한다. 운동은 유방암과 관련이 있는 두 가지 난소호르몬인 에스트라디올과 프로게스테론의 분비를 낮춰 유방암발생률을 60퍼센트까지 떨어뜨린다. 운동은 또한 결장암의 위험을 40퍼센트로 낮추고 전립선암으로 사망할 위험을 50퍼센트로 낮출 수 있다. 암에 걸렸다면 운동은 큰 도움이 된다.
10. 읽기와 뉴런 재활용
우리는 책을 어떻게 읽게 되었나? 진화는 ‘읽기’를 예견하지 않았다. 그런데 호모 사피엔스는 알타미라 동굴에 그림을 그리다 가 갑자기 어느 날 불현듯 ‘문자’를 발명했다. 원숭이도 그림을 그리고 수화도 하지만, 문자는 왜 못 배우냐고 묻는다면 드앤은 말한다. 그들은 타고난 뉴런을 재활용하지 못했다고. 그들은 어쩌다가 타고난 뉴런들을 재활용 못하고 메뉴얼대로만 사는가? 그건 또 긴 이야기가 되겠지만 전두엽이 아직 덜 발달해서, 또 전두엽과 후두엽을 연결하는 고속도로가 없어서 그렇다고 궁색한변명을 한다. 스타니슬라스 드앤, 최고의 뇌신경학자다. 특히 읽기에 대해선
지존이다. 교육자로서 아이들이 어떻게 문해자가 되는가에 대해관심과 연구가 많다. 애정 어린 충고도 한다. 유아 문해 교육에서 도 뇌과학을 고려한 실험 교육 정신이 요구된다.
글자는 뇌에서 이중경로모델로 문해된다. (1) 시각신경계에서 음운경로를 타고 음운재부호화 된 다음에 의미를 연합해 낸다.(2) 어휘경로를 타고 곧바로 의미부로 가서 해석된다. 대체로 신조어나 익숙하지 않은 어휘는 음운경로를 반드시 거치지만, 자주 쓰는 어휘는 음운경로를 거치지 않고 바로 어휘경로를 타고 의미화가 이루어진다. 그렇게 글자(어휘)에 따라 다른 경로를 우선적으로 택하기도 하지만 드앤에 따르면 우리는 모두 두 경로 를 무의식적으로 이용하며 이 둘은 독립적이지 않으며 서로를 강화한다.
뇌영상화를 통해 드앤이 밝힌 것은 읽기라는 과업은 인간이 기존의 뉴런들을 재배선하여 이룩한 문화적 업적이라는 것이다. 읽기과학의 최근 지식은 그 능력의 공통주소지가 브로드만(B) 37 지역, 일명 문자상자(letter box)를 포함하는 ‘무엇을 경로’와 ‘어디서 경로’ 축삭 연결에 있다고 한다. 그 문자상자나 그 연결에 문제가 있을 때 난독증이 생기고 그 연결의 정상성에는 이른바‘취소학습(폐기학습 unlearning)’55)도 포함된다고 한다. 아이들
의 거울오류에 대한 설명이 그러한 부분이다.
이야기의 시작은 1887년 10월 파리의 어느 박식한 세일즈맨인미스터 C(의사 조셉 쥘 데저린의 환자)으로부터다. 좌반구 뇌졸중으로 병원을 찾은 미스터 C는 자신의 이름을 쓸 수 있었으나 자신이 쓴 글씨를 읽을 수 없었다. 이게 무슨 일인가? 데저린은 1892년의 보고서에서 다음과 같은 이유로 미스터 C의 증상을 순수 단어맹(pure word blindness) 혹은 순수실독증(dyslexia without agraphia)이라 불렀다.
- 말하기는 손상되지 않았다.
- 글쓰기는 보존되어 있다.
- 물체, 얼굴, 그림, 그리고 숫자에 대한 시각적 재인은 거의 정상이다.
- 문자 모양에 대한 촉각적 지식 또는 운동 지식은 보존되어 있다.
데저린은 미스터 C가 사망한 후 부검하고 그의 좌뇌의 후두엽, 특히 후두극 그리고 설상소엽과 방추소엽에 걸친 병변을 보고하였다. 드앤은 그동안 쌓인 연구업적과 fMRI를 활용한 뇌영상이 미지 연구로 읽기회로를 발견하였다. 후두엽에서 코딩되어 온 시각정보는 방추이랑에서 해석을 위하여 소리정보를 부호화하는 상측두 영역으로, 또 의미 정보를 부호화하는 전측두 영역으로 투사된다. 이 방추이랑은 원래 얼굴을 인지하는 부분이었는데 문화적 산물인 글자를 표상하기 위해서 문화적으로 뉴런들이 재활용되었다는 것이 드앤의 가설이다. 이것은 우리가 마크 첸키치의 시각에 대한 뇌과학적 설명에서 언급했던 내용이다. 문자는 자연을 닮은 상형에서 극도로 추상화를 거쳐 하측두엽의 방추이랑의 뉴런들이 금방 재인될 수 있는 형태로 간략화되면서 최소한의 자소로 자리잡았고 아울러 보편성을 얻게 된 것이다.
이것은 신경-문화 작용 가설인데 진화적으로는 문자인식을 위한 신경세포가 아닌 것들이 문화적으로 문자 인식을 위해 학습에 의해 뉴런을 재활용했다는 것이다. 생물학적으로는 이것을 굴절적응이라고 한다.
11. 언어는 특별한가?
11. 언어는 특별한가?
우리는 지난 여러 장에 걸쳐 뇌의 기원과 발달에 진화인지심리학적인 배경을 약술했다. 뇌는 세상을 표상하고 뇌를 포함한 각종 장기의 항상성과 환경적 요구에 따라 에너지를 사용하고 조정하는 생리학적 조절 메카니즘(allostasis)을 수행하는 일차적 주체임을 알게 되었다. 그런데 행동을 계획하고 예측하여 실행하는 포유류의 뇌에게 예기치 않은 운동 능력이 생겼는데 그것은 그포유류의 운명을 완전히 다른 차원으로 바꿔 놓았다.
일찍이 촘스키가 보편적인 인간의 언어능력을 통사론에서 찾아내고 인간의 창의적인 문장 구성력은 인간의 DNA에 내재된어떤 능력이라고 암시를 한 뒤 많은 생물학자들이 언어유전자를 직접 찾으려고 노력했다. 그 노력은 옥스퍼드 대학 연구팀이 2001년 “네이처”에 FOXP2라는 것으로 처음 밝혀진다 ("A forkhead-domain gene is mutated in a severe speech and language disorder." Nature 413, 519–523 (2001) [PMID: 11586359 DOI:10.1038/35097076]).56 그런데 후속 연구들에서 이 유전자는 영장류는 물론 다른 포유류에서도 발견되고 그리고 무엇보다 이 유전자에 문제가 있음에도 불구하고 언어능력에 손상을 입지 않은 사례가 발견됨으로써 지금은 다수의 연구자들이 언어유전자라고 간주하지 않는다. 언어능력을 특정 유전형질의 발현이라고 생각하더라고 그것은 다른 유전 형질들과 마찬가지로 하나의 유전인자의 전담 특질이라기보다는 여러 유전자들의 공모에 의한 통제와 조절이 필수적일 것이다. 아직 우리는 그 과정에 대한 이해가 부족하다. 진화는 유전자의 돌연변이가 자연선택됨으로써 일어난다는 것이 상식이지만 아직 우리는 그 돌연변이의 출현에 대해서 과학적으로 만족할 만한 설명을 하지 못한다. 그러는 가운데 최근엔한국에서 놀라운 발견이 보고되었다. 언어능력을 결정짓는 유전
적 요인이 뇌의 신경세포 밖에도 있다는 것이다. 한국과학기술연구원과 이화여대 뇌인지과학연구소는 공동으로 뇌의 성상세포에서 특이적으로 발현되는 ‘아쿠아포린4’57) 유전자가 언어능력에 관여한다는 사실을 최초로 규명했다. 아쿠아포린4 유전자가 많이 발현된 사람일수록 언어능력과 관련된 뇌부위가 발달해 있고 말하기 능력(언어 유창성)과 기억력, 학습능력 등이 다른 사람들보다 우수하다는 사실을 새롭게 발견한 것이 다. 아쿠아포린4 유전자가 많이 발현된 사람일수록 언어능력과 관련된 뇌 부위가 발달하여 말하기, 기억력, 학습능력이 우수하다는 보고는 주목할 만하다. 그 사람들은 왼쪽 하후측 측두피질의 부피가 6퍼센트나 더 커졌다고 한다 (“언어능력 결정짓는 유전적 요인, 뇌신경세포 밖에도 있다”, 동아사이언스 https://m.don gascience.com › news 2017. 6. 28.). 언어능력은 기본적으로 문법 능력을 말하고 이 문법 능력은 초기 인류가 돌도끼를 오랜 기간 동안 순차적으로 구성해내는 알고 리듬이 측두엽에 시냅스 회로로 각인된 것을 재활용(neuronal recycling) 한 것이라고 가정한다면 문제를 풀 수 있는 실마리가 보이기도 한다.
언어는 언제 탄생했을까? 정확한 답은 “모른다”이지만 우린여러 정황을 제시하며 근사한 답을 제시해왔다. 20만 년 전에 아프리카에서 발원한 호모 사피엔스가 지금의 우리와 정확히 거의 같은 DNA와 뇌 골격을 가지고 있고 다른 영장류와는 달리 ‘언어능력’이 있어서 오늘의 지위를 가지게 되었다는 가설은 점점 지지를 잃어가고 있다. 언어능력을 유전적 돌연변이에 의해 갖게 되었다는 설은 ‘언어본능설’이라 할 수 있는데 그 유전적 돌연변이에 대한 과학적 근거를 아직 대지 못하고 있는 가운데 그러한 고유한 능력이나 본능이 없어도 그 긴 세월 동안 이미 진화된 커다란 뇌와 걷기와 달리기 헤엄치기 등으로 더욱 미세 조정된 호흡기는 자연의 사건소리를 몸으로 흉내 내는 과정을 통해 노래하기와 말하기를 쉽게습득하고 문화적으로 전파할 수 있었을 것이다라고 추정한다. 신경생물학자 마크 챈기지는 ‘자연모방 (2013)’58)이란 책에서 유인원이었던 우리 호모 사피엔스가 자연을 흉내 내는 과정 속에서 언어와 음악을 자득하게 되었고 그 언어와 음악이 오히려 우리인간을 인간답게 만들었다고 주장한다. 좀 더 자세히 보자.
생명의 탄생 이후 모든 사건은 자연의 진동에 의해 전달된다. 포유류는 후각과 시각 뿐만 아니라 청각도 매우 발달했는데 청각은 일차적으로 동작 감지시스템이라 할 수 있다. 바깥 세상에서 일어나는 일은 거의 고체 물리적인 사건으로 초기 영장류는 귀를 쫑긋 세우고 생존하기 위해서 그 고체 물리적 사건을 흉내 내려고 했을 것이다.
우리가 자연에서 듣게 되는 사건은 크게 세 가지 형태로 압축시켜 정리할 수 있다. ‘때리기(hit)’, ‘비비기(slide)’, ‘울리기(ring)’가 그것이다. 이러한 자연의 일차 음소는 각각 ‘때림’, ‘비빔’, ‘울림’이라 하겠는데 이것을 모방하는 과정 중에 인간은 각각 파열음([p, t, k]), 마찰음([s, h]), 공명음([R, m, m])을 문화적언어 음소로 뇌피질에 각인 시킬 수 있게 되었다. 물론 이러한 작업은 귀 바로 옆에 있는 측두엽에 특화되었을 것이다. 그것을 호흡기관을 이용해서 발화할 때는 음절 단위로 하게 되는데 한 음절의 발음 시간은 대략 1/10초로, 이것은 일상의 고체 물리적 사건의 시간 경과와 같다는 것이다. 그 외에 외부 소리의 특색인 음량, 음높이, 빠르기, 리듬, 박자 등은 바로 그 발생물의 정보를 내포하고 있고 이는 뇌피질에 자질의 형태로 각인되어 정보 변별이 나 검색에 도움을 주었을 것이다.
챙기지는 결론적으로 우리에게 언어본능(cf. 스티븐 핑커,1994)59 같은 것은 필요가 없으며 인간은 발달된 뇌와 진화된 호흡기관들을 이용해 자연의 소리 사건들을 분석하고 흉내 냄으로 써 음악과 언어를 자득하게 되었다고 주장한다. 그리고 자연음을 모방한 음악과 언어는 오히려 인간을 더욱더 인간답게 만드는 요소가 된 것이라는 가설을 받아들이면 우리는 다시 생각해야 한다. 인간이 다른 동물과 다른 유일한 점이 ‘언어’가 아니라면 무엇일까?
나가며
뇌가 우주에서 가장 복잡한 물질이라고 말할 때 우리는 도전의식을 느낀다. 21세기에 들어서면서 인류는 두뇌의 구조와 기능에 대해 모든 과학적 자원과 열정을 투자해서 연구하고 있다. 커넥톰이 완성되면 모든 의문이 다 풀릴 것 같지만 과연 그럴까? 뇌 자체에 과도하게 집중된 시각은 ‘뇌의 신비’를 신화화한다.
뇌만으로는 인간이라는 동물을 다 설명할 수 없다. 뇌는 피질의 40퍼센트 이상을 감각 정보를 처리하는 데 쓴다. 환경을 읽어내고 환경에 적응하고 운동으로 몸을 이끌어 간다. 사회적 뇌를 가진 사회적 동물인 호모 사피엔스는 이기적일 뿐만 아니라 이타적이기까지 하다. 자폐적인 뇌에 갇혀 자신을 잃은 채 살기도 하지만 자기를 잊고 오로지 남을 위해 헌신하기도 한다. 어떻게 하는 것이 잘 사는 것일까? 자연은 냉정하다. 생명은 사멸한다. 나는 무엇을 위해 사는가?
불교는 ‘나’라는 것이 없다고 가르친다. 실재라는 것 자체가 없다고 말한다. 모든 것이 없는 ‘나’가 우리의 뇌를 가지고 만들어낸, 뇌과학적 입장에서 볼 때 뇌의 에이전트들이 구성해낸 결과물이라는 것이다. 애초에 없는 것이니 그것에 매달릴 필요가 없다고 충고한다. 그러면 어쩌란 말인가? 고적한 산사에서 명상을 하면 모든 것이 명징하게 보이고 무아의 경지에서 해탈의 맛을 잠깐이나마 보겠지만 현실의 생활에서 그런 호강을 누릴 수있을까?
세속의 삶을 위해서 뇌과학은 많은 깨달음을 준다. 뇌가 어떻게 진화해서 나에게 주어진 것인지 알면 우린 파충류와 포유류와 영장류의 카르마를 이해할 수 있다. 어린 뇌가 성장하고 노인의 뇌가 되는 과정을 알면 뇌의 발달 단계에 맞는 계(戒)를 실천할수 있다. 언제든 마음챙김(명상)을 하면 시간을 잊은 영원한 혜(慧)를 맛볼 수 있다. 뇌과학에 대해 공부하고 대화하는 것은 보시행으로 깨달음의 길을 가는 것이다. 마음공부라는 것이 뇌와 몸과 환경이 어떻게 있지도 않은 나와 세계를 만드는가를 알아가는 과정이지 않은가. 정혜쌍수(定慧雙修)란 선정과 지혜를 따로 닦을 것이 아니라 병행해야 한다는 불교수행법이다. 뇌과학적 지혜를 익히고 운동과 선정(mindfulness)60으로 무아의 참나 를 점수(漸修)하다 보면 돈오(頓悟)하는 날이 올 것이다. 옴마니밧메훔.
참고문헌
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보충자료 — 심화 응용 학습
보충자료-심화 응용 학습[여기에는 뇌과학과 관련된 국내번역서들을 소개하는 저자의 (네이버) 블로그를 링크시킨다. 번역본과 원서의 핵심적인 부분이 인용되어 있고 관련 동영상이 소개되어 있어 그 주제의 이해를 돕는다. 하나하나 시간을 내어 읽고 보면 뇌과학의 전체 모습은 물론 각종 세부 사항에 대한 이해를 할 수 있을 것이다.] https://blog.naver.com/nahrie/223518065673 엄청나게 똑똑하고 아주 가끔 엉뚱한 뇌 이야기 딘 버넷 저/임수미 역/허규형 감수 미래의창 2018년 The Idiot Brain: A Neuroscientist Explains What Your Head is Really Up To 2016 https://blog.naver.com/nahrie/223495431978 선택의 과학 -뇌과학이 밝혀낸 의사결정의 비밀 리드 몬터규 저, 박중서 역, 사이언스북스 2011 Why choose this Book? 2006 https://blog.naver.com/nahrie/223484530972 사이코패스 정상의 가면을 쓴 사람들- 뇌과학이 밝혀낸 당신 주의의 사이코패스, 나카노 노부코 저 박진희 역 호메로스 2018 https://blog.naver.com/nahrie/223470041864 괴물의 심연 뇌과학자, 자신의 머릿속 사이코패스를 발견하다 제임스펠런 저 / 김미선 역 | 더퀘스트 | 2015 The Psychopath Inside https://blog.naver.com/nahrie/223462110079 불안할 땐 뇌과학 불안하고 걱정하고 예민한 나를 위한 최적의 뇌과학처방전 캐서린 피트만 엘리자베스 칼 저/ 이종인 역 | 현대지성 | 2023년 Rewire Your Anxious Brain: How to Use the Neuroscience of Fear to End Anxiety, Panic and Worry 2015 https://blog.naver.com/nahrie/223445327228 한국의 뇌과학자, 세계의 정상에 서다, 인체영상기기의 선구자 조장희박사가 젊은 과학도에게 들려주는 연구 외길 40년, 박방주 저 궁리 2008 https://blog.naver.com/nahrie/223437154694 무엇을 놓친 걸까 사람 심리에만 집착하고 뇌과학 따위는 무시할 때 마케팅이 놓치는 것들 필 바든 저 이현주 역 사이 2020 Decoded : The Science behind why we buy https://blog.naver.com/nahrie/223429711785 착각의뇌과학 - 뇌에서 벌어지는 생각의 시소 게임, 프리트헬름 슈바르츠 저 김희상 역 북스넛 2011 Verstehen Sie Ihren Verstand Fridhelm Schwarz https://blog.naver.com/nahrie/223428964723 Gregory Berns 에모리대 심리학 교수, 신경과학자, 정신과 의사 https://blog.naver.com/nahrie/223421405458 아름다움과 예술의 뇌과학 - 입문자를 위한 신경미학 이시즈 도모히로 저, 강미정, 민철홍, 김지수 역 북코리아 2023 https://blog.naver.com/nahrie/223420452233 놀라움의 힘- 내 삶을 바꾸는 놀라움의 비밀, 마이클 루셀 저 김지연 역상상스퀘어 2024 The Power of surprise: How your brain secretly changes your beliefs 2021 https://blog.naver.com/nahrie/223407622927 브레인스포팅 뇌과학 기반 트라우마 치료법 David Grand 저 / 서주희, 고경숙 공역 | 학지사 | 2021년| 원제 : Brainspotting: The Revolutionary New Therapy for Rapid and Effective Change https://blog.naver.com/nahrie/223406744184 제정신이라는 착각, 확신에 찬 헛소리들과 그 이유에 대하여 필리프 슈테르처 저 유영미 역 김영사 2023 https://blog.naver.com/nahrie/223394639102 행복을 끌어당기는 뇌과학 운과 인생이 좋아지는 비밀 이와사키 이치로 저/김은선 역 | 더난출판사 | 2022년 科學的に幸せになれる腦磨き人生の豊かさを決める島皮質の鍛え方/岩崎一郞https://blog.naver.com/nahrie/223389497961 일터로 간 뇌과학 테스토스테론 조직, 세로토닌 리더, 도파민 팀원 2023 The Brain-Friendly Workplace: Why Talented People Quit and How to Get Them to Stay Fabritius, Friederike / Kaufman, Scott Barry |Rowman & Littlefield Publishers | 2022년 https://blog.naver.com/nahrie/223385257057 자네, 좌뇌한테 속았네! 동양철학과 선불교를 위한 뇌과학 교과서, 크리스 나이바우어 저 김윤종 역 불광출판사 2019 No Self, No problem:How Neuropsychology Is Catching Up to Buddhism 2019 https://blog.naver.com/nahrie/223370688987 침입종 인간 the invaders https://blog.naver.com/nahrie/223364514096 왜 얼굴에 혹할까 -내면이 중요하다면서- 심리학과 뇌과학이 포착한 얼굴의 강력한 힘, 최훈 블랙피쉬 2021 https://blog.naver.com/nahrie/223329137585 착각하는 뇌- 일상의 심리작용을 지배하는 뇌의 비밀, 이케가야 유지 저김성기 역 리더스북 2008 https://blog.naver.com/nahrie/223320185576 공감제로- 분노와 폭력 사이코패스의 뇌과학, 사이먼 배런코언 저, 홍승효 역, 사이언스북스 201113 Zero Degrees of Empathy A New Theory of Human Cruelty By Simon Baron-Cohen. 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마음을 만드는 두뇌 속 과학 여행 다카기 마사유키 저 / 이근아 역 바다출판사 2009년 https://blog.naver.com/nahrie/223235458112 교양으로 읽는 뇌과학 이케가야 유지 (저), 이규원 (역) 은행나무 2015 원제: 進化しすぎた腦 中高生と語る｢大腦生理學｣の最前線 (2004년) https://blog.naver.com/nahrie/223230608746 나는 왜 일하는가- 심리학 뇌과학 진화생물학 양자물리학이 답하는 일과 삶의 모든 의문들, 헬렌 S 정 https://blog.naver.com/nahrie/223226381664 우리 눈은 왜 앞을 향해 있을까, 마크 챈키치 저, 이은주 역, 뜨인돌 2012 The Vision Revolution: How the latest research overturns everything we thought we knew about Human vision 2009 https://blog.naver.com/nahrie/223225562889 이타적 인간의 뇌- 지구의 미래를 상상하는 사람들을 위한 뇌과학 에릭호프만 저, 정현갑 역, 불광 2012, New Brain New World 2012 https://blog.naver.com/nahrie/223212092489 bs 뇌는 작아지고 싶어 한다 https://blog.naver.com/nahrie/223207240528 운동의 뇌과학- 불안장애에 시달린 뇌과학자가 발견한 7가지 운동의 힘, 제니퍼 헤이즈 저, 이영래 역, 현대지성 2023, Move the Body Heal the mind: Overcome anxiety, Depression, and Dementia and Improve focus, Creativity, and Sleep.https://blog.naver.com/nahrie/223201747480 마음을 돌보는 과학- 더 좋은 기분, 더 좋은 삶을 위한 뇌 사용법 안데르스 한센, 이수경 역, 한경 2023, tHE hAPPINESS cURE : Why You're Not built for constant Happiness, and How to find a Way Through https://blog.naver.com/nahrie/223198457627 사랑과 상실의 뇌과학- 사랑하는 이를 잃었을 때 뇌에선 무슨 일이 일어날까, 메리 프랜시스 오코너 저/이한음 역 학고재 2023, The Grieving Brain Mary-Frances O'connor 2022 https://blog.naver.com/nahrie/223195770128 운동화를 신은 뇌-뇌를 젊어지게 하는 놀라운 운동의 비밀, 존 레이티, 에릭 헤이거만 저 녹색지팡이 2009, 원제: Spark: The revolutionary new science of exercise and the brain https://blog.naver.com/nahrie/223194850439 bs 178 킵샤프 늙지 않는 뇌 https://blog.naver.com/nahrie/223193936100 몸 23 (10년 젊어지는 1분 뇌활동) https://blog.naver.com/nahrie/223193934337 장이 깨끗하면 뇌도 건강해진다 몸과 마음을 지배하는 腸의 놀라운 힘, 장뇌력을 갈고닦아 본디의 생명력을 회복하자! 나가누마 타카노리 저/배영진 역 | 전나무숲 | 2020년 https://blog.naver.com/nahrie/223192276923 우리는 왜 빠져드는가 인간 행동의 숨겨진 비밀을 추적하는 쾌락의 심리학 폴 블룸 2010 문희경 옮김 2011 How Pleasure Works https://blog.naver.com/nahrie/223191519600 쾌감 본능 - 우리는 왜 초콜릿과 음악, 모험, 페로몬에 열광하는가 진 월렌스타인 (지은이), 김한영 (옮긴이 ) 은행나무 2009 원제 : The Pleasure Instinct 2008 https://blog.naver.com/nahrie/223186899247 뇌과학의 비밀-나이에 상관없이 악기를 배울 수 있는, 게리 마커스, 김혜림 역, 니케북스 2018, Guitar Zero 2012 https://blog.naver.com/nahrie/223183391993 나는 뇌입니다, 캐서린 러브데이 저, 김성흔 역, 행성8이오스 2016 The Secret World of the Brain (Not found) 2016 https://blog.naver.com/nahrie/223169205852 몸은 기억한다 트라우마가 남긴 흔적들 [ 개정판 ] 베셀 반 데어 콜크 저/제효영 역 을유문화사 2020년 원제: The Body Keeps the Score: Brain,Mind, and Body in the Healing of Trauma A pioneering researcher transforms our understanding of trauma and offers a bold new paradigm for healing https://blog.naver.com/nahrie/223163940703 하버드 최고의 뇌과학 강의 사람은 어떻게 생각하고 배우고 기억하는 가 제레드 쿠니 호바스 저/김나연 역 | 토네이도 | 2020년 원서 : Stop Talking, Start Influencing: 12 Insights From Brain Science to Make Your Message Stick https://blog.naver.com/nahrie/223157415722 내 장은 왜 우울할까 장내미생물은 어떻게 몸과 마음을 바꾸는가 윌리엄 데이비스 저/김보은 역 | 북트리거 | 2023년 https://blog.naver.com/nahrie/223154116426 나를 알고 싶을 때 뇌과학을 공부합니다 뇌가 멈춘 순간, 삶이 시작되었다 질 볼트 테일러 저/진영인 역 | 윌북 | 2022년 Whole Brain Living:The Anatomy of Choice and the Four Characters That Drive Our Life Jill Bolte Taylor | Hay House | 2022년 https://blog.naver.com/nahrie/223145371380 나의 첫 뇌과학 수업 문어의 뇌부터 가상현실까지, 우리가 알고 싶은 일상과 상상의 뇌과학 미카 콜드웰, 앨리슨 콜드웰 저/김아림 역 | 롤러코스터 | 2023년 원서: Brains Explained https://blog.naver.com/nahrie/223142893928 소리의 마음들 우리가 저마다 소리를 유일무이하게 받아들이는 과정에 대한 과학적 탐구 니나 크라우스 저/장호연 역 | 위즈덤하우스 | 2023년원제 : OF SOUND MIND: How Our Brain Constructs a Meaningful Sonic World https://blog.naver.com/nahrie/223119389863 가장 뛰어난 중년의 뇌 뇌과학이 밝혀낸 중년 뇌의 놀라운 능력 바버라스트로치 저/김미선 역 | 해나무 | 2011년 | The Secret Life of the Grown-Up Brain: The Surprising Talents of the Middle-Aged Mind https://blog.naver.com/nahrie/223106268676 bs 169 remember (Lisa Genova) https://blog.naver.com/nahrie/223105721628 bs 168 (my stroke of insight) https://blog.naver.com/nahrie/223104582624 영원한 현재 HM - 헨리 몰레이슨이 세상에 남긴 것들과 뇌과학의 거대한 진보 수잰 코킨 (저), 이민아 (역) 알마 2019 원제 : Permanent Present Tense (2013년) https://blog.naver.com/nahrie/223100967735 석세스 에이징 - 노화의 잠재력을 끌어올리는 뇌과학의 힘 대니얼 J. 레비틴 (지은이), 이은경 (옮긴이) 와이즈베리 2020 원제: Success Aging:A Neroscientist Explores the Power and Potential of Our Lives (2020년) https://blog.naver.com/nahrie/223086745691 뇌는 답을 알고 있다 Making a good brain great 대니얼 지 에이멘 지음김승환 옮김 부키 2010 Making a Good Brain Great: The Amen Clinic Program for Achieving and Sustaining Optimal Mental Performance 2005 https://blog.naver.com/nahrie/223085631076 우리는 왜 음악에 빠져드는가? 크리스토프 드뢰서 저 전대호 역 원제 Der Musikverfuhrer 해나무 2015 https://blog.naver.com/nahrie/223084878133 뇌의식의 탄생- 생각이 어떻게 코드화되는가? 스타니슬라스 드앤 저 박인용 역 김영보 (감수) 한언출판사 2017. Consciousness and the Brain Deciphering How the Brain Codes Our Thoughts Dehaene, Stanislas |Penguin Group USA | 2014년 https://blog.naver.com/nahrie/223039848730 우울할 땐 뇌 과학- 최신 뇌과학과 신경생물학은 우울증을 어떻게 해결하는가 앨릭스 코브 저/정지인 역 | 심심 | 2018년 원서 : The Upward Spiral https://blog.naver.com/nahrie/223030493627 감정의 뇌과학 - 지금 느끼는 이 감정은 어디에서 오는가 레너드 믈로디노프 (저), 장혜인 (역) 까치 2022, Emotional: How Feelings Shape Our Thinking (2022년) https://blog.naver.com/nahrie/223029213417 우리는 각자의 세계가 된다- 뇌과학과 신경과학이 밝혀낸 생후배선의 비밀, 데이비드 이글먼 (저), 김승욱 (역) RHK 2022 원제: Livewired:The Inside Story of the Ever- Changing Brain 2020년 https://blog.naver.com/nahrie/223019714097 생각은 어떻게 행동이 되는가 - 목표를 세우고 성취하는 인지조절의 뇌과학 데이비드 바드르 (지은이), 김한영 (옮긴이) 해나무 2022 원제 :ON TASK: How Our Brain Gets Things Done (2020년) https://blog.naver.com/nahrie/223017480695 Learning and memory: from brain to behavior Gluck, Mark A 학습과 기억 뇌에서 행동까지, 최준식, 김현택, 신맹식 옮김, 시그마프레스 2011 https://blog.naver.com/nahrie/223008945594 걷기의 세계 뇌과학자가 전하는 가장 단순한 운동의 경이로움 셰인 오마라 저/구희성 역 | 미래의창 | 2022년 | 원제 : IN PRAISE OF WALKING https://blog.naver.com/nahrie/223004790431 뇌신경의사, 책을 읽다- 한 시간 한권 크랩독서법 신동선 2022 https://blog.naver.com/nahrie/223001832520 체육관으로 간 뇌과학자 – 실험실에 갇혀 살던 중년 뇌과학자의 엉뚱하고 유쾌한 셀프 두뇌 실험기, 웬디 스즈키 저, 조은아 역, 북라이프 2019.Healthy Brain, Happy Life: A Personal Program to Activate Your Brain and Do Everything Better 2015.https://blog.naver.com/nahrie/222990319184 고민이 고민입니다- 일상의 고민을 절반으로 줄이는 뇌과학과 심리학의 힘, 하지현, 인플루엔셜 2019 https://blog.naver.com/nahrie/222975551009 명령하는 뇌, 착각하는 뇌: 당신의 행동을 지배하는 뇌의 두 얼굴 V. S. 라마찬드란, 박방주 역 2012 The Tell-Tale Brain: A Neuroscientist's Quest for What Makes Us Human (Paperback) W W Norton & Co Inc 2011 https://blog.naver.com/nahrie/222968245360 미각의 지배- 인간은 두뇌로 음식을 먹는다, The Omnivorous Mind Our Evolving Relationship with Food 존 알렌 저 2012 윤태경 역 2013 미디어윌 https://blog.naver.com/nahrie/222925194733 건강의 뇌과학-날마다 젊어지는 뇌의 비밀, 제임스 굿윈, 현대지성 2022. Supercharge Your Brain: How to maintain A Healthy Brain Throughout Your Life 2022 https://blog.naver.com/nahrie/222913007179<붓다 브레인> 행복 사랑 지혜를 계발하는 뇌과학 릭 핸슨·리처드 멘디우스 장현갑 장주영 역 불광출판사 2010.8.16.https://blog.naver.com/nahrie/222910962867 창조하는 뇌 뇌과학자와 예술가가 함께 밝혀낸 인간 창의성의 비밀데이비드 이글먼, 앤서니 브란트Anthony Brandt 저/엄성수 역 | 쌤앤파커스| 2019년 원서 : The Runaway Species: How Human Creativity Remakes the World [ Paperback ] Canongate Books |2017년 https://blog.naver.com/nahrie/222903563281 뇌, 인간을 읽다- 마음을 들여다보는 20가지 뇌과학 이야기, 마이클 코발리스, 김미선, 반니 2013 Pieces of Mind: 21 Short Walks Around the Human Brain by Michael C. Corballis 2011 https://blog.naver.com/nahrie/222890539006 생각한다는 착각-뇌과학과 인지심리학으로 풀어낸 마음의 재해석, 닉채터 저, 김문주 역, 웨일북 2021. The Mind is Flat: The Remarkable Shallowness of the Improvising Brain 2019 https://blog.naver.com/nahrie/222884753073 클루지, 개리 마커스, 최호영 역, 갤리온 2019 Kluge: The Haphazard Evolution of the Human Mind https://blog.naver.com/nahrie/222883822464 천 개의 뇌-뇌의 새로운 이해 그리고 인류와 기계지능의 미래, 제프 호킨스 지음·이충호 옮김, 이데아 2022, A Thousand Brains: A New Theory of Intelligence 2021 https://blog.naver.com/nahrie/222880598863 bs 43 (Lisa Feldman Barrett 2) https://blog.naver.com/nahrie/222879623460 글자로만 생각하는 사람 이미지로 창조하는 사람 Thomas G. West 지음 2009 김성훈 역2011 지식갤러리 In The Mind’s Eye: Creative Visual thinkers, Gifted Dyslexics, and the Rise of visual Technologies- second edition 2009 https://blog.naver.com/nahrie/222878782165 마음의 사회 마빈 민스키 지음 1986, 조광제 옮김, 새로운현재 2019 https://blog.naver.com/nahrie/222875519899 마음 뇌 교육 21세기 교수 · 학습과학의 새 패러다임 뇌기반교육 총서 데이비드 A. 수자 이찬승, 김미선 역, 한국뇌기반교육연구소 2014 원제:Mind, Brain, & Education: Neuroscience Implications for the Classroom 2010 https://blog.naver.com/nahrie/222875255345 머리를 비우는 뇌과학-너무 많은 생각이 당신을 망가뜨린다, 닐스 비르바우머 외르크 치틀라우 지음 오공훈 역 메디치미디어 2018, Denken wird uberschtzt 2016 https://blog.naver.com/nahrie/222874159491 책 읽는 뇌-독서와 뇌, 난독증과 창조성의 은밀한 동거에 관한 이야기, 매리언 울프 저 이희수 역 살림 2009 Proust and the Squid: The Story and Science of the Reading Brain 2007 https://blog.naver.com/nahrie/222872540101 공감각, 뇌에서 일어나는 놀라운 감각결합의 세계, 리차드 사이토윅 저조은영 역 김채연 해제 김영사 2019 Synesthesia 2018 https://blog.naver.com/nahrie/222871941560 기억의 비밀 (Memory: From Mind to Molecules): 정신부터 분자까지 -래리 스콰이어, 에릭 캔델 (저), 2000 전대호 (역) 해나무 2016 https://blog.naver.com/nahrie/222871423475 글 읽는 뇌 스타니슬라스 드앤 저 / 이광오, 배성봉, 이용주 공역 학지사 2017년 Reading in the Brain: The New Science of How We Read 2010 https://blog.naver.com/nahrie/222870196588 너무 놀라운 뇌세포 이야기 -의과학계의 판도를 뒤바꾼 작은 뇌세포에 관하여 도나 잭슨 나카자와, 최가영 역 브론스테인 2021 원제 : The Angel and the Assassin (2020년) https://blog.naver.com/nahrie/222869391517 유쾌한 운동의 뇌 과학- 더 똑똑하게 살면서 우울증과 치매, 번아웃을 예방하는 법, 마누엘라 마케도니아 저, 박종대 역, 해리북스 2020 https://blog.naver.com/nahrie/222868258139 소리와 몸짓-동물은 어떻게 생각과 감정을 표현하는가? 칼 사피나 저김병화 역 돌베게 2017 원제: Beyond Words: what animals think and feel 2015 https://blog.naver.com/nahrie/222866400229 뇌를 읽다 – 내 거친 생각과 불안한 눈빛과 그걸 조종하는, 프레데리케파브리티우스, 한스 하게만, 박은빈 역, 빈티지하우스 2018, The Leading Brain: Neuroscience Hacks to Work Smarter, Better, Happier 2017.https://blog.naver.com/nahrie/222863882088 뇌를 둘러싼 오해와 진실 신화를 바로잡는 신경 과학 이야기 크리스천재럿 저 2014| 한울아카데미 | 2020년 Great Myths of the Brain (Great Myths of Psychology) 1st Edition by Christian Jarrett https://blog.naver.com/nahrie/222863103956 뇌는 왜 그렇게 생각할까? 아트 마크먼, 밥 듀크 저/이은빈, 이성하 역글로벌콘텐츠 2018년 Brain Briefs: Answers to the Most (and Least) Pressing Questions about Your Mind 2016 https://blog.naver.com/nahrie/222862763893 뇌는 어떻게 당신을 속이는가 You are not your Brain 2011 by Jeffrey Schwartz and Rebecca Gladding, 이상원 옮김 김학진 감수 갈매나무 2012.https://blog.naver.com/nahrie/222861764134 길 잃은 사피엔스를 위한 뇌과학 - 인간은 어떻게 미지의 세상을 탐색하고 방랑하는가 마이클 본드 저, 홍경탁 역, 어크로스 2020 원제: Wayfinding (2020년) https://blog.naver.com/nahrie/222861221177 프루스트는 신경과학자였다 조나 레러 (지은이), 최애리, 안시열 (옮긴이) 지호 2007 원제 : Proust was a Neuroscientist https://blog.naver.com/nahrie/222860354572 나는 정신병에 걸린 뇌과학자입니다 바버라 립스카, 일레인 맥아들(저), 정지인 (역) 심심 2019 원제 : The Neuroscientist Who Lost Her Mind (2018년) https://blog.naver.com/nahrie/222858773788 우리의 뇌는 어떻게 배우는가 - 배움의 모든 것을 해부하다 스타니슬라스 드앤 저, 엄성수 (역) 로크미디어 2021 원제: How We Learn: The New Science of Education and the Brain (2020년) https://blog.naver.com/nahrie/222857999422 마음을 과학한다 –마음에 관한 선구적 과학자 6인의 최신 강의, 나무심는사람 2004. The Emerging Mind 2001 https://blog.naver.com/nahrie/222857525137 뇌 과학의 함정 - 인간에 관한 가장 위험한 착각에 대하여 알바 노에 갤리온 2009 원제 : Out Of Our Heads: why you are not your brain, and other lessons from the biology of conciousness https://blog.naver.com/nahrie/222856793724 꿈꾸는 기계의 진화- 뇌과학으로 보는 철학 명제, 로돌포 R. 이나스 저, 김미선 역, 북센스 2019 I of the Vortex 2002 https://blog.naver.com/nahrie/222855130366 뇌와 삶의 의미 폴새가드 지음 김미선 옮김 필로소픽 2011 The Brain and the Meaning of Life 2010 https://blog.naver.com/nahrie/222853984305 마음챙김이 만드는 뇌 혁명, 제임스 킹스랜드 저, 구승준 역 조계종출판사 2017 Siddhartha's Brain: Unlocking the Ancient Science of Enlightment 2016 https://blog.naver.com/nahrie/222851537696 아내를 모자로 착각한 남자 올리버 색스 조석현 역 알마 2016 The Man Who mistook his wife for a Hat 1985 의식의 강, 올리버 색스, 양병찬 알마 2018, The River of Consciousness 2017 https://blog.naver.com/nahrie/222849982014 감정은 어떻게 만들어지는가? 리사 펠드먼 배럿 저/최호영 역 생각연구소 2017년 원제: How Emotions Are Made https://blog.naver.com/nahrie/222849617479<내가 왜 이러나 싶을 땐 뇌과학> 뇌를 이해하면 내가 이해된다 카야노르뎅엔 지음 일센치페이퍼 2019 원저는 Your Superstar Brain 2018로 추정됨 https://blog.naver.com/nahrie/222849025313 라마찬드란 박사의 두뇌 실험실 우리의 두뇌 속에는 무엇이 들어 있는 가? V.S. 라마찬드란 지음 신상규 옮김 바다출판사 2015 Phantoms in the brain 1998 https://blog.naver.com/nahrie/222848848653 승자의 뇌 WINNER EFFECT 뇌는 승리의 쾌감을 기억한다 이안 로버트슨 저/이경식 역 | 알에이치코리아(RHK) | 2013년 원서: The Winner Effect https://blog.naver.com/nahrie/222848204008 뇌의식의 우주: 물질은 어떻게 상상이 되었나 제럴드 M. 에델만, 줄리오 토도니, 장현우 역 A Universe of consciousness –How Matter becomes Imagination 2000 한언 2020 https://blog.naver.com/nahrie/222848058069 느끼고 아는 존재-인간의 마음은 어떻게 진화했을까 안토니오 다마지 오 저, 고현석 역 박문호 감수 흐름출판 2021 Feeling and Knowing 2021 https://blog.naver.com/nahrie/222846664804 스피노자의 뇌 기쁨, 슬픔, 느낌의 뇌과학 안토니오 다마지오 저 임지원역 사이언스북스 2007 Looking for Spinoza –joy sorrow and the feeling brain 2003 https://blog.naver.com/nahrie/222845819013 정리하는 뇌 디지털 시대, 정보와 선택 과부하로 뒤엉킨 머릿속과 일상을 정리하는 기술 대니얼 J. 레비틴 저/김성훈 역 와이즈베리 2015년 원서: The Organized Mind: Thinking Straight in the Age of Information Overload https://blog.naver.com/nahrie/222844649391 인간을 읽어내는 과학, 1.4Kg 뇌에 새겨진 당신의 이야기 김대식 21세기북스 2017 https://blog.naver.com/nahrie/222843753883 생물학적 마음 뇌, 몸, 환경은 어떻게 나와 세계를 만드는가 앨런 재서 노프 저/권준수 해제/권경준 역/허지원 감수 김영사 2021년 원서: The Biological Mind https://blog.naver.com/nahrie/222842778410 더 브레인 : 삶에서 뇌는 얼마나 중요한가? 데이비드 이글먼 지음, 전대호 옮김, 해나무 2017 Brain: the Story of You 2017 https://blog.naver.com/nahrie/222841370974 공부하는 뇌- 기억력 집중력 학습 속도를 끌어올리는 공부머리 최적화기술 다니엘 G 에이멘 저 김성훈 역 반니 2020 Change Your Brain,Change Your Grade: The Scretes of Sucessful Students: Science-Based Strategies to Boost Memory, Strengthen Focus, and Study Faster 2019 https://blog.naver.com/nahrie/222841101391 신의 뇌- 신은 뇌의 창조물, 뇌과학이 밝혀내는 ‘믿는 뇌’의 메카니즘, 라이오넬 타이거, 마이클 맥과이어 지음, 김강우 옮김, 와이즈북 2012.God’s Brain 2010 https://blog.naver.com/nahrie/222840417227 뇌, 1.4킬로그램의 배움터, 사라 제인 블랙모어, 우타 프리스 공저 /손영숙 역 해나무 |2009| 원제: The Learning Brain (2005) https://blog.naver.com/nahrie/222839455593 뇌 (하) 베르나르 베르베르 지음, 이세욱 옮김, 열린책들 https://blog.naver.com/nahrie/222838355421 움직임의 뇌과학-움직임은 어떻게 스트레스, 우울, 불안의 해답이 되는 가, 캐롤라인 윌리암스, 이영래 역, 갤리온 2021, Move- the new science of body over mind 초판1쇄 발행 2024년 8월 28일지 은 이 김희섭펴 낸 이 이길안펴 낸 곳 세종출판사주소 부산광역시 중구 흑교로 71번길 12 (보수동2가) 전화 051－463－5898, 253－2213~5 팩스 051－248－4880 전자우편 sjpl5898@daum.net 출판등록 제02-01-96 ISBN 979-11-5979-712-5 93470 정가 10,000원이 책은 저작권법에 따라 보호받는 저작물이므로 무단전재와 무단복제를 금지하며, 이 책 내용의 전부 또는 일부 내용을 재사용하려면 사전에 저작권자와 세종출판사의 동의를 받아야 합니다.* 잘못된 책은 교환해 드립니다.
이 저서는 국립부경대학교 자율창의학술연구비(2022년)에 의하여 연구되었음