“뇌는 하나의 거대한 지도다”
우리가 몰랐던 뇌의 진짜 작동 방식

저자에 따르면 우리의 뇌는 거대한 지도 그 자체다. 이 사실은 과학자들에게 “원자를 쪼갤 수 있다는 사실이나 DNA가 나선 구조로 되어 있다는 사실”에 필적할 만한 것으로 여겨진다. 우리가 생각하는 존재임을 증명하고, 또 생각의 작동방식을 보여줬기 때문이다. 이 머릿속 지도를 ‘인지지도(심상지도)’라고 한다.

인지지도 개념은 1948년에 최초로 제기되었다. 하지만 영국의 신경과학자인 존 오키프가 ‘장소세포’를 발견한 1978년 전까지 여전히 많은 과학자가 인간을 환경에 반응하는 기계로, 가령 벨 소리에 침 흘리는 개 정도로 여겼다. 그런데 장소세포가 판도를 뒤집었다. 인지지도의 기초가 되는 장소세포는 말 그대로 장소와 관련된다. 이때 단순히 장소에 반응하는 것을 넘어, 장소의 이모저모를 기억하고, 관련된 정보를 종합하고, 다른 모습을 상상하고, 더 나은 판단을 내리는 데 이바지한다. 한마디로 장소세포는 생각한다! 오키프는 생각의 가장 강력한 생물학적 증거를 발견한 공로를 인정받아 2014년 노벨생리학·의학상을 받았다.

과학자들은 1987년에 ‘머리방향세포’를, 2005년에 ‘격자세포’를 추가로 발견했다. 이 세 가지 뉴런은 기본적으로 우리가 길을 찾을 때 활성화되지만, 그 외에 현실에서 무언가를 경험할 때도, 즉 어디를 가든, 누구를 만나든, 무언가를 보거나 읽든, 그것을 뇌에 지도처럼 그려낸다. 가령 과거는 현재보다 ‘앞’에 있고, 미래는 ‘뒤’에 있다. 상사는 내 ‘위’에 있고, 부하 직원은 ‘아래’에 있다. 내 친구는 단골 식당 점원보다 더 ‘가까운’ 존재다. 장소세포와 격자세포, 머리방향세포는 이러한 ‘구조적 지식’을 끊임없이 만들고 갱신하며 인지지도를 채워간다. 우리는 그 지도상의 ‘경로’를 따라 수많은 지식의 관계와 맥락, 경향과 인과를 이해한다. 이처럼 생각은 길을 찾는 것처럼 이뤄진다. “즉 인지지도가 우리의 뇌를 감독”한다.

그 결과 인간은 지구상에서 유일하게 미래를 예측할 수 있는 동물이 되었다. 가령 장소세포는 우리의 행동을 현실보다 20배 빠른 속도로 앞서 경험한다. 그런 만큼 인지지도는 “우리가 올바른 결정을 내리게 해주기 때문에 매우 중요하다”.

“연결되고 확장하며 나아간다”
길 찾기 능력이 바꿔온 세계, 바꿔나갈 세계

미래를 예측하는 인지지도는 인간의 생존과 진화에 큰 영향을 미쳤다. 저자는 이를 밝히기 위해 4만 년 전으로 거슬러 올라간다. 바로 그때 길 찾기 능력이 호모사피엔스와 네안데르탈인의 명운을 갈랐다.

우선 호모사피엔스가 아프리카를 떠나 세계 곳곳으로 퍼져나간 것부터 길 찾기 능력 덕분이었다. 반면에 네안데르탈인은 유럽을 떠나지 않았다. 이보다 더욱 결정적인 증거가 언어나 종교 같은 문화에서 드러난다. 과학자들은 이를 살펴보기 위해 화석이라는 타임머신을 이용한다. 즉 두개골 화석을 스캔하거나 라텍스를 채워 넣고 굳혀 과거의 뇌를 재현하는 것. 심지어 유전자 일부를 채취해 인공 뇌(오가노이드)를 배양하기도 한다! 이렇게 만들어진 뇌를 해부하면, 호모사피엔스와 네안데르탈인의 삶을 엿볼 수 있다.

결론적으로 호모사피엔스의 두정엽은 네안데르탈인보다 컸다. 두정엽은 공간능력을 관장하는 대표적인 뇌 영역인데, 연장선에서 시간이나 수학적 개념 등의 추상적 맥락을 이해하는 데도 영향을 미친다. 실제로 물리학자 아인슈타인은 일반인보다 큰 두정엽을 가졌다.

이러한 두정엽의 힘을 빌려 호모사피엔스는 ‘상징주의자’가 되었다. 그들은 삶의 경험과 소망을 뒤섞어 벽화를 그리고, 사후세계를 상상하며 의식을 치렀다. 무엇보다 ‘가정법’을 개발했다. ‘언덕을 오르면 유리한 고지에서 들소 떼를 사냥할 수 있을 거야’ 같은 생각처럼 가정법은 호모사피엔스에게 새로운 기회와 가능성을 선사했다. 이로써 호모사피엔스는 인지지도를 따라 수많은 경우의 수를 따져가며 더 나은 결정을 내릴 수 있게 되었다.

오늘날 길 찾기 능력은 호모사피엔스에게 또 다른 기회를 주고 있다. 그 문을 열고 있는 것은 인지지도를 활용해 VR 관련 신기술을 개발 중인 과학자들이다. 얼마 전에 발표되어 화제를 불러일으킨, 인지지도(특히 격자세포)는 현실과 가상을 구분하지 않는다는 한국과학기술연구원(KIST)의 연구가 대표적이다. 즉 우리가 실제로 어딘가(집, 학교, 회사 등)를 갈 때든, VR 헤드셋을 쓰고 3D 그래픽으로 구현된 화성을 탐험할 때든, 인지지도는 똑같이 활성화된다. 이로써 인지지도는 우리를 “둘러싼 세계를 무한대로 확장”한다. 이는 VR 기술의 상용화와 고도화에 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 오늘날 호모사피엔스 앞에 펼쳐진 것은 지금까지 “결코 알 수 없었던 또 다른 세상”이다.

“스마트폰의 지도 앱을 꺼라”
지능을 높이는 길 찾기 능력 활용법

이 책에는 과학자들뿐 아니라 수많은 실종자와 길치도 등장한다. 특히 책의 시작과 끝을 장식한 어맨다 엘러의 이야기가 인상적이다. 2019년 5월의 어느 날, 하와이에 사는 35세의 요가 강사인 엘러는 자주 걷던 5킬로미터 길이의 짧은 등산로에서 길을 잃었다. 2주 넘게 수색이 이어졌지만, 열대우림의 미로 속에서 그녀를 찾기란 쉬운 일이 아니었다. 그녀의 운명은 어떻게 되었을까? 그녀는 왜 익숙한 곳에서 길을 잃었을까?

저자가 엘러 같은 사람의 일화를 들려주는 까닭은, 그들의 뇌가 길 찾기 능력에 대해 많은 것을 알려주기 때문이다. 가령 심각한 길치라면, ‘발달 지형학적 방향감각 상실장애(DTD)’라는 유전병을 앓고 있을 가능성이 크다. 그들의 뇌는 인지지도와 관련된 뉴런들의 연결성이 심각하게 떨어진다. 반대로 유독 길을 잘 찾는 사람이라면, 선천적으로 정보통합 능력이 뛰어날 수 있다. 길을 찾으려면 목적지와 내 위치, 방향과 고저, 랜드마크와 기타 지형지물, 걸린 시간, 이동한 거리 등의 정보를 통합해야 한다. 뛰어난 길잡이들은 누가 가르쳐주지 않아도, 본능적으로 이런 일에 능숙하다. 심지어 선천적인 시각장애인 중에서도 시각정보 대신 청각정보나 촉각정보 등을 훌륭히 통합해 길을 찾는 사람들이 있다.

그렇다면 길 찾기 능력은 유전으로만 결정되는 것일까? 그렇지 않다. 환경에도 크게 영향받는다. 2016년부터 2년간 전 세계 수백만 명을 대상으로 진행된 실험은 공간능력의 성차란 신화에 불과하다는 것을 밝혀냈다. 즉 여성은 남성만큼 길을 잘 찾는다. 다만 여성의 사회 활동을 가로막는 문화가 그들에게 후천적으로 불리하게 작용했을 뿐이다.

저자가 특히 경계하는 것은 GPS 기술이다. 오늘날 GPS 기술은 우리 삶의 일부가 되었다. 이제 아무도 랜드마크나 종이 지도를 보며 길을 찾지 않는다. 액정 위에서 반짝이는 화살표를 따라갈 뿐이다. 너무나 편하지만, 이는 “길 찾기 능력을 약화”한다. 우리가 스마트폰의 지도 앱을 보고 길을 찾을수록, 우리의 뇌는 “기능하지 않은 채 침묵”하게 된다.

길 찾기 능력은 곧 지적 능력과 연결되므로, 이는 큰 문제다. 심지어 뇌의 물리적인 구조 자체가 바뀌기도 한다. 특히 장소세포가 많이 분포된 기억 중추인 해마가 쪼그라든다. 이러한 손상은 알츠하이머병이나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환의 첫 단계가 될 수 있다. 이에 대한 저자의 처방은 간단명료하다. 자신의 뇌를 사용해 길을 찾아라! 어쩌면 완전히 길을 잃었을 때야말로 가장 좋은 기회일지 모른다. 머릿속 인지지도를 따라 우선 한 발짝을 내디뎌보라. 이 작은 시도가 뇌의 지능을 높이고 통제권을 되찾는 시작점이 될 수 있다.