영화 《인셉션》에 나오는 몽중몽(꿈속의 꿈)의 이야기가 생각난다. '코끼리를 생각하지 마'라고 하면 뭘 생각하지? 정답은 '코끼리'이다. 마음은 늘 생각의 근원을 찾는다. 마음은 어디에 있는 것인가? 우리의 자유의지는 어디에서 출발하는 걸까? 이런 모든 것이 신비롭기만 한 '뇌'의 영역이다. _인셉션도 뇌의 잠재력을 모티브로 한 영화다._ 그동안 뇌과학을 바탕으로 한 마케팅(뉴로 마케팅 Neuro marketing 소비자의 무의식에서 나오는 감정ㆍ구매행위를 뇌과학을 통해 분석해 기업마케팅에 적용하는 기법) 관련 서적은 몇 권 읽었으나 구체적으로 뇌에서 어떻게 사고하는지는 영역 밖의 문제였다. 이번에 읽은 『일상적이지만 절대적인 뇌과학 지식 50』은 지난 100년 동안 인류가 뇌에 관해 배워온 모든 것을 주제별로 간략하면서도 전 방위적으로 소개하는 책인데, 겉핥기 교양 지식만 가득한 나에겐 제법 알찬 책 읽기가 되었다.

뇌(腦)! 우리는 머릿속 뇌에 대해 얼마나 알고 있는가? 뇌에는 약 900억 개의 신경세포와 이를 연결하는 1,000조 개의 시냅스가 있다고 한다. 뇌를 더 잘 이해하려면 뇌의 각 부위 간 연결과 각 부위의 내부연결망을 자세히 알 필요가 있다는 것, 그리고 개별 신경세포의 기능은 대체로 다른 세포들과 연결되면서 결정된다고 한다. 뇌졸중 같은 질환도 세포를 죽이기 때문에 위험하기도 하지만 신경세포 사이의 연결을 방해하기 때문에도 위험하다고 여겨진단다. 학자들이 이런 세포의 연결정보가 들어있는 지도(connectome)를 제작하고 있는 모양인데, 우리 뇌를 이해하는 데도 도움이 되겠지만 알츠하이머병, 자폐증, 조현병과 같은 신경질환에 관한 연구를 쉽게 할 거라 한다. 하지만 과학자들은 인간의 신경계에 비해 매우 단순한 1㎜짜리 선충의 커넥톰을 30년 전에 작성했으나 아직도 그 신경계가 어떻게 행동을 만들어내는지 알지 못하고 있단다. 아직 갈 길이 멀다는 말이다.

니체와 메를로퐁티와 같은 실존주의 철학자는 우리가 '자아'라고 부르는 것이 신체와 밀접하게 연결되어 있다고 했는데, 현대의 연구에 의하면 신체 인식에 대한 신경학적 근거와 신체 인식이 자기동일성의 핵심요소임이 드러나고 있단다. 그리고 우리는 모두 자유의지가 있으며 스스로 행동과 결정을 지배한다고 믿으려 하지만, 뇌과학은 그것이 착각에 지나지 않을지도 모른다고 말한다. 철학적 탐구의 영역이 과학의 영역에서 해체되는 순간이다. 우리의 성격도 마찬가지다. 최근의 연구에 의하면 5대 성격 요소(외향성, 신경증, 성실성, 친화성, 개방성)가 각 뇌 영역 사이 연결의 차이와 상관관계가 있다고 한다. 우리의 의식 흐름도 신경세포망의 소통으로 풀어낼 수 있는데, 이런 것들을 종합해 보면 우리의 생각과 행동 등은 뇌 혼자 만들어내는 것이 아니라 뇌, 몸, 환경의 역동적인 상호작용이 빚어낸 결과라고 하겠다.

3장의 '역동적인 뇌'에서 사춘기의 청소년을 다루는 내용이 인상적이었다. 종래에는 청소년기의 위태로운 행동들을 분노 호르몬 탓으로 돌렸는데, 최근의 연구에 의하면 호르몬 때문이기도 하지만 뇌의 발달과정으로도 보는 모양이다. 아이에서 어른으로 바뀌는 데는 두 가지 신경 및 심리 체계의 상호작용이 일어나는데, 이 시기 청소년의 뇌에서는 측핵(보상중추)의 활동이 더 활발하단다. 이 점이 청소년의 위험한 행동을 설명해주는 내용이다. 또 의사결정, 장기 계획, 충동 억제 등 뇌의 제어장치라 할 수 있는 전전두피질이 완전히 성숙하지 않았기 때문이기도 하다네. 청소년은 시행착오를 통해 실수로부터 배우며, 이것이 전전두피질 발달에 영향을 미친다고 한다. 이런 내용을 담아 청소년기 범죄에 대해 선도 위주로 조치하다 보니 이를 흉포하게 이용하는 사례도 있지 않은가. 자기 행동에 책임을 지지 않아도 된다는 인식을 심어주는 건 더욱 위험해 보인다...

뇌과학은 진행형이다. 이 분야의 고정관념과 신화는 계속 깨어지고 있다. 가장 흔하게 알려진 뇌에 관한 지식으로 좌뇌와 우뇌의 역할이 있다. 좌뇌는 논리·분석·합리적인 반면에 우뇌는 예술적·창의적이며, 좌뇌와 우뇌의 활동을 이용해서 특정한 사고방식이나 행동 양식을 함양할 수 있다고 신화처럼 알려져 있다. 지금까지의 연구에서도 언어기능을 수행하는 것은 대부분 좌뇌이며, 지각 능력과 공간 감각 능력은 우뇌가 담당하는 것으로 확인해 주고 있다. 이런 비대칭 기능에 대해 신경학자들 사이에 거의 논란이 없지만, 사실 뇌는 전체가 하나로써 통합적으로 작용한단다. 우리 행동의 대부분은 좌우 반구 양쪽의 공동 작용이라는 거지. 그런데도 좌뇌/우뇌 신화는 그럴듯하게 여겨지기 때문에 우뇌의 창조적 잠재력을 자극한다는 식의 광고가 등장하곤 한다. 한마디로 우리가 제대로 알지 못하고 있다는 거다.

수천억 개에 이르는 세포가 매우 조직적으로 배열된 뇌는 흔히 우주에서 가장 복잡한 구조로 이뤄졌다고들 하는데 그 무게는 1.5㎏밖에 되지 않는다. 이 작은 뇌 속에 인간의 무한한 가능성이 숨어 있다. 종교인들이 말하는 마음과 '우주와의 일체' 또한 뇌과학으로 풀어낼 수 있는 모양이다. 연구에 의하면 인간의 뇌에서 우주를 닮은 11차원 신경 구조를 발견했다고도 하는데, 한 과학자는 ‘신은 사람의 뇌 속에 들어 있다’라는 조심스럽지만 성급한 결론을 내리기도 한다. 이 책에는 이런 뇌과학 지식을 50개 테마로 풀어내고 있는데, 읽는 내내 지금까지 밝혀진 뇌과학의 주요 개념을 분야별로 아주 잘 압축하였다는 느낌을 받았다. 또한, 현대의 뇌 촬영기술을 통해 기존 연구(고전 모형)에 대한 비판과 반론을 적절하게 소개하고 있어 좋은 공부가 되었다. 가볍게 읽어볼만한 교양서라 하겠다.

내가 요즘 들어 인간의 뇌에 관심을 가지게 된 것은 몇 가지 사건 때문이다. 첫 번째는 주변의 노인분들의 변화이다. 오랜 시절 옆에서 보았던 넓고 예리한 시각을 가지고 있던 분들이, 어느 순간부터 편협하고 좁은 생각을 하게 되는 경우를 종종 보게 된다. 심지어는 작은 일에도 화를 내고, 기억을 잃어가다가 결국에는 치매에 이르는 경우도 보게 된다. 평생을 노력해서 얻은 지식과 인격 등이 단순히 뇌의 노화로 인해 사라진다는 것이 얼마나 서글픈 것인지를 요즘 새삼 느끼고 있다.

두 번째는 아이의 탄생의 과정에서 육아의 책들을 읽다 보니 뇌의 성장에 관심을 가지게 되었다. 유아기 때의 엄마나 아빠와의 관계에 아이의 전두엽 발전에 매우 밀접한 영향을 미치며, 이 전두엽이 충동적인 행동의 절제나 합리적인 판단에 영향을 미친다는 것이다. 또한 전두엽을 통해 '옥시토닌'이라는 호르몬이 발생하는데 이를 통해 사람과의 유대관계가 형성된다. 그래서 대부분 사이코패스 같은 경우 전두엽이 다른 사람보다 덜 발달되는 것이 관측되는 것이다. 아이의 유아기 때의 양육이 얼마나 중요한지를 새삼 느끼고 있다.

세 번째는 인문학 서적을 읽으면서 사람의 인지 능력에 대한 사색을 하게 되었다. 현상학과 해석학과 관련된 책들을 읽으며 결국 사람의 외부 세계를 시각이나 청각 등을 통해 인식해 가는 과정에서 자신만의 의식으로 기억하고 해석하게 된다는 것이다. 이 과정에서 사람의 뇌에 어떤 인식 작용이 일어나는 것일까라는 궁금증이 들게 되었다.

이런 궁금증을 가지고 반니 출판사에서 나온 [일사적이지만 절대적인 뇌과학지식 50]이라는 책을 읽게 되었다. 부제는 '100년 동안 인류가 뇌에 밝혀온 모든 것'이라는 제목이었다. 제목만으로 조금 어렵고 딱딱하게 느껴지는 책이지만, 일단 책을 열게 되면 50개의 이론들이 매우 일목요연하게 언어와 그림 등으로 설명되어 있다. 또한 이런 이론들도 일반인들이 알아야 할 기본적인 부분만 쉽게 설명되어 있다.

50개의 이론들을 여기서 모두 설명하기는 불가능하기에 앞에서 내가 가지고 있던 몇 가지 궁금증에 몇 가지만을 나열해보도록 하겠다.

먼저는 일단의 뇌의 손상과 퇴화 부분들이다. 뇌가 손상이 입거나 나이가 들어 세포가 죽으면 뇌의 기능이 저하된다는 것이다. 대표적인 예가 '니어스 게이지'라는 사람의 뇌에 대한 연구이다. 게이지는 성실한 철도노동자였는데, 어느 날 폭발 사고로 1미터짜리 쇠막대가 머리를 관통하고 날아갔다. 다행히 게이지는 살아남고, 일을 하는데도 문제가 없었다. 그런데 성격이 변했다는 것이다. 성실한 사람이 폭력적이고 거친 사람이 되었다는 것이다. 후에 그가 죽은 후 그의 뇌를 연구하니 좌뇌의 전두엽 피질이 상당 부분 훼손되었다는 것이 밝혀졌다.(P31) 결국 뇌의 손상이 사람의 성격에까지 영향을 미친다는 것이다.

언어에 관련된 연구로는 브로카와 베르니케의 연구가 소개된다. 이들은 언어 장애가 온 환자의 뇌를 연구한 결과(물론 사후에) 이들의 뇌의 일정한 부분이 손상된 것을 밝혀 내었다. 그래서 연구자의 이름을 따라서 각자가 발견한 뇌의 부분을 브로카 영역과 베르니케 영역이라고 부른다. 이 부분이 뇌의 언어 부분을 감당하고, 이것이 손상되었을 경우 언어장애가 온다고 알려져 있다. 그러나 이 책에서는 최근의 뇌 연구는 이보다 더 복잡하고 다층적이라고 말한다. 단순히 한 부분이 한 가지 기능을 담당하는 것이 아니라, 뇌의 모든 부분이 복합적으로 연결되어 있어서, 단순히 어느 한 부분의 문제로 언어장애가 오지는 않는다는 것이다.

다음은 뇌의 성장과정이다. 이 과정에서 유명한 실험이 '마시멜로 테스트'라는 실험이다. 아이들에게 자신들이 좋아하는 마시멜로나 과자를 앞에 놓고 기다리는 훈련을 시켰다는 것이다. 50명의 아이 중 3분의 1이 성공을 했고, 이 아이들을 생애를 추적한 결과 충동을 억제한 아이들이 학업성취도나 자존감, 스트레스 극복에 우월성을 보였다는 것이다.

결국 뇌는 어린 시절에 형성되고, 그렇게 형성된 뇌가 아이의 전 생애에 영향을 미친다는 것이다. 이런 뇌의 성장을 방해하는 것이 바로 스트레스이다. 특히 어린 시절의 뇌의 스트레스는 치명적인 영향을 미친다고 한다.

마지막으로 인지 기능의 문제이다. 인간의 뇌는 어떤 기억들을 저장하고, 후에 재생한다. 그런데 이 책은 인간이 기억을 저장하고 기억하는 과정에서 기억은 변한다고 말하고 있다.

최근의 연구에서는 사람이 자는 동안 기억이 축적되고 재생되는데 이 과정에서 왜곡이 일어난다고 한다. 개인적으로는 내 기억이 백 퍼센트 진실이라는 것을 맹신하지 않는 것이 중요하다고 생각한다. 대부분의 사람들은 자신의 기억이 백 퍼센트 맞는다고 이것과 다르게 이야기하는 사람들의 의견을 받아들이지 못한다. 인간의 기억은 결국 왜곡될 수밖에 없다는 것을 간과하기 때문이 아닐까?

사실 그동안 뇌과학이나 호르몬 연구에 대한 이론들을 별로 신뢰하지 않았었다. 이런 연구들이 개인행동의 책임을 유전적 여향이나 호르몬 영향으로 돌려서 회피하는 경우가 많기 때문이다. 또한 개인이 평생 노력하고 닦은 인간의 성품이나 인격 등이 결국의 뇌의 세포나 호르몬의 작은 변화 때문에 바뀔 수 있다고 한다면 얼마나 서글픈가? 그러나 이 또한 외면할 수 없는 진실일 것이다. 문제는 자신의 뇌나 호르몬의 결핍된 부분을 인간의 노력으로 어느 정도 회복할 수 있다는 믿음을 것이다. 마치 가난한 환경에서 자란 아이가 이를 알고 더 노력해서 가난을 극복한 것처럼, 자신의 약한 부분을 알고 이를 극복하기 위해 노력한다면 오히려 더 좋은 결과를 가져올 것이라고 생각한다.

【 일상적이지만 절대적인 뇌 과학지식 50 】

             _모헤브 코스탄디 / 반니

우리의 마음은 어디에 자리 잡고 있을까? 두 손을 가슴에 얹고 다시 잘 생각해보라고? 가슴이 무슨 말을 해줄까? “그 손 치우시지요.” 하지 않으면 다행이다. 알파고 파동으로 인공지능에 대한 관심이 높아졌다. 그렇다고 ‘인간지능’에 대해선 아는 것이 많을까? 영국 소설가 메리 셸리는 어마무시한 말을 남겼다. “세상을 만들어낸 조물주의 장대한 메커니즘을 흉내 내려는 인간의 노력은 어떤 것이든 그 결과가 매우 무시무시할 것이다.” 메리 셸리는 오늘날 SF 소설의 선구가 된 《프랑켄슈타인》의 저자이다. 작가이자 저널리스트 앰브로즈 비어스는 “마음은 뇌에서 분비되는 신비로운 형태의 물질”이라고 했다. 두 사람의 말에 공감한다.

지난 10년 동안 뇌에 대해 알게 된 것이 그 전 100년 동안 알아낸 것보다 훨씬 많다고 하는 사람도 있다. 그렇지만 우리는 아직 우리의 뇌에 대해서 모르는 부분이 더 많다고 생각한다. 우리의 마음조차도 뇌에서 조정하고 있는데, 나의 마음을 나도 모르겠는데, 인공지능에 대한 관심 이전에 인간지능에 대한 공부부터 해야 하지 않을까?

“이 책은 지난 100년 동안 인류가 뇌에 관해 배워온 것을 압축해 정리한 것이다. 낡은 개념은새로운 증거를 통해 재정립하고, 최근에 생겨난 개념까지 아울러서 신경과학에서 중요한 개념을 일목요연하게 정리해보았다. 이제 이들 개념을 정확하게 알기 쉬운 방식으로 설명하고 껍데기와 알맹이를 구별해서, 머릿속의 신비한 물질로부터 그 신비를 벗기고자 한다.”

스트레스가 만병의 근원이라는 것은 이미 상식화되었다. 몸이 받은 스트레스는 찜질방이나 사우나가 도움이 될 수도 있다. 한 숨 푹 잠자고 나면 풀릴 수도 있다. 문제는 정신적 스트레스다. 소화도 안 되고, 잠을 못 이루게 한다. 무기력해진 나날이 이어지다보면, 삶의 의욕마저도 상실한다. 그만 살고 싶은 위험한 유혹도 받게 된다. 유아기와 사춘기에 스트레스를 많이 받으면 뇌와 행동 태도에 부정적인 영향이 오래 지속된다. “스트레스는 자율신경계, 면역계, 호르몬계 등의 통합 반응을 일으킨다. 시상하부(뇌하수체) 부신 축이 제어한다. 스트레스에 노출되면 시상하부에서 코르티코트로핀 분비 호르몬(CRH)과 바소프레신을 분비해, 뇌하수체의 부신피질자극호르몬(ACTH) 분비를 촉발한다. 그러면 다시 부신에서 아드레날린, 노르아드레날린, 글루코코르티코이드 호르몬이 분비되어 신체 여러 부분에 효과를 발휘한다.” 여러 날, 여러 주, 여러 달 계속되는 좋지 못한 사건에 따른 스트레스는 뇌에 오래 남는 변화를 초래할 수 있다.

각기 50개의 독립된 글들은 다소 딱딱하게 느껴지기 쉬운 뇌에 관한 이야기들을 칼럼 형식으로 썼기 때문에 읽기에 그리 부담스럽지 않다. 기술이 진보하고 뇌에 대한 지식이 쌓여가면서, 신경과학과 새로운 과학적 발견의 의미에 대한 대중적 관심도 점차 높아지고 있다. 동시에 흥미를 유발하는 부정확한 정보도 널리 퍼지고 있는 것이 사실이다. 예컨대 왼쪽 뇌가 논리를 담당하고 오른쪽 뇌가 창의성을 담당한다는 등의 좌뇌/우뇌형의 이야기에 지은이는 제동을 건다. 이런 속설이 특히 교육이나 기업경영에 상당한 영향을 끼치고 있는 것 같다는 우려의 마음을 표현하고 있다. 이 좌뇌/우뇌 신화는 뇌들보를 절단한 환자들에 대한 1960년대의 연구로부터 비롯되었다는 것이 정설이다. 물론 언어기능을 수행하는 것은 압도적으로 좌뇌이며, 지각 능력과 공간감각 능력은 우뇌가 제어한다는 것은 맞는 말이긴 하다. “이들 기능의 비대칭에 대해서는 신경학자들 사이에 거의 논란이 없지만, 사실 뇌는 전체가 하나로서 통합 작용하며, 우리 행동의 대부분은 좌우 반구 양쪽의 공동 작용으로 만들어진다. 그런데도 좌뇌/우뇌 신화는 그럴듯하게 여겨지기 때문에, 우뇌의 창조적 잠재력을 자극한다는 식으로 어떤 상품이나 서비스를 광고하는데 이용되곤 한다.”

뇌에 대해 많이 안다고 해서 인간을 이해할 수 있을까? 뇌 연구가 아무리 발전한다고 해서 우리 자신에 대해, 생명에 대해, 인간에 대해 모든 답을 줄 수 없을 것이다. 그렇다면 앞으로 인간의 뇌에 대한 연구 방향은 어떻게 잡아야 할까? 이 책의 지은이는 신경생물학자답게 갖가지 중독, 알츠하이머병, 뇌졸중, 뇌성마비 등 우리를 괴롭히는 여러 가지 질병을 치료할 가능성에 기대를 걸고 있다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI, Brain-Computer interfacing)도 주목할 만하다. ‘생각의 힘으로 외부 장치를 제어한다’는 의미가 담긴 BCI는 신경세포의 활동을 해독, 그것을 명령신호로 번역해 로봇 팔 같은 기계를 제어하는 장치를 뜻한다. 신경과학, 컴퓨터과학, 초소형 전자 기술(마이크로일렉트로닉스)등의 진보를 바탕으로 한다. 아직은 미흡한 단계지만, 이 기술이 더욱 발전되면 중증 마비 환자들이 거동할 수 있게 될 가능성이 커진다고 내다 볼 수 있다.

지은이는 이렇게 책을 마무리 한다. “신경과학은 차츰 우리 일상에 파고들고, 대중의 관심도 높아지고 있다. 하지만 이들 문제에 대한 잘못된 평론도 적지 않다. 그래서 이제 많은 신경윤리학자들은 연구의 사회적인 의미는 물론 그 한계까지 설명하기 위해 대중에게 다가가야 할 책무가 있다고 믿는다.”

뇌과학에 대한 책을 읽어 보면 연구자들이 자신들의 연구만을 주장한 경우가 많아 나 같은 일반 독자들은 그 주장에 대한 헛점을 알아채기 힘들어 정리가 되지 않는 경우가 많다.

이 책은 지금까지 연구되어 왔던 뇌과학에 대한 다양한 연구방법과 성과를 설명하고 각 연구의 장단점과 한계를 지적하고 있어 나날이 발달하는 뇌과학에 대해 이해하기 쉬운 책이다. 또 지금까지 연구를 통해 알게 된 뇌뇌에 대한 지식을 간략하게 설명하고 있어 뇌과학에 대해 궁금한 사람들이 읽기에 아주 좋은 책이다.

전에 읽은 '커넥톰'에 대한 설명도 있고 이 연구의 한계점도 지적하고 있어 좀 더 객관적으로 볼 수 있게 되었다.

특히 이 책을 읽으면서 재미있었던 것은 '기억'에 대한 것이다. 기억의 종류에 따라 각기 다른 뇌구조가 작동한다고 한다. 사실과 지식에 대한 기억인 서술기억은 해마에 의존하고 생활사에 대한 기억인 일화기억에는 해마와 전두엽피질이 관여한다. 자전거를 타거나 자동차를 운전하는 것과 같은 절차 기억에는 소뇌와 줄무늬체에 의존한다. 독서서와 같은 의미와 개념에 대한 기억은 해마와 전두엽피질이 관여하고 환경정보와 같은 공간 기억은 해마를 둘러 싼 내측두엽에 의존한다. 사람들마다 지식은 잘 기억하지만 길눈이 어두운 사람들이 있는데 기억하는 부분이 달라서 그렇다는 것을 알게 되었다. 우리가 공부를 할 때는 여러 기억들이 함께 작동하는데 이 경우는 뇌의 다양한 부분이 동시에 작동한다는 것을 알게 되었다. 또 기억이란 한번씩 떠올릴때마다 조금씩 달라진다 것을 알게 되었다. 즉 우리가 기억하는 것이 '사실'이 아닐 수도 있다는 것이다.

저자 블로그 https://neurophilosophy.wordpress.com/

말그대로 일상적이지만 절대적이다. 우리가 알아채지 못하는 중에도 뇌는 움직이고 있다. 수행평가를 위해서 구매한 책이다. 하지만 첫 장을 넘겨보고서는 잘 이해가 되지 않았음을 느꼈다. 원최 뇌과학이라는 걸 접해본 적이 없기 때문에 아무래도 처음 이해하는게 어려웠다. 하지만 집중해서 읽어서 완독을 성공했고, 독후감을 적어서 냈다. 뇌과학에 대해서 더욱 잘 알 수있었던 좋은 기회이며, 과학서적을 살때는 신경계통 책을 살까 생각하고 있다.