최첨단 뇌과학 입문서

[eBook] 이토록 뜻밖의 뇌과학
리사 펠드먼 배럿 지음, 변지영 옮김, 정재승 감수 / 더퀘스트 / 2021년 8월

저자인 리사 펠드먼 배럿은 정서신경과학(감정의 신경생물학적 메커니즘을 탐구하는 뇌과학 분야)의 연구자이며, ‘인간의 감정은 문화적 환경 속에서 후천적으로 학습되고 구성되는 생물학적 토대를 가진다’는 획기적인 이론으로 주목받는 교수이다. 이 책은 5억 5천만 년 전 작은 벌레에 불과한 활유어(일명 창고기)로부터 수많은 진화적 반복을 거쳐 인간의 뇌에 이르게 될 때까지의 뇌의 진화에 대한 간략한 설명으로 시작한다. 이어 뇌의 작동법에 대해 널리 알려진 신화적 허구를 밝히며 우리의 뇌 기능을 지배하는 근본적인 생물학적 과정을 설명한다. 이러한 기능과 과정을 이해함으로써 우리가 어떻게 오늘날에 이르렀는지, 사람들이 상호 작용하는 이유와 방법은 무엇인지를 설명한다. 동시에 저자는 우리의 삶을 개선하는 데 이를 어떻게 활용할지를 묻는 여러 가지 생각도 제시한다.

독자의 이해를 돕고자 저자는 ‘신체예산’이라는 신선하고 비유적인 개념을 도입한다. 뇌의 주요 기능 중 하나는 ‘신체예산’을 관리하는 것으로, 뇌는 우리가 돈을 쓰고 저축하는 것과 마찬가지로 우리의 정신적, 육체적 에너지를 소비하거나 저장하도록 한다. 휴식, 영양, 수면으로 소모된 예산을 보충하는 반면 스트레스, 분주함, 신체 운동은 예산을 지출하게 한다. 두뇌의 기본 기능은 신체 에너지를 절약하기 위해 효율적인 게으름을 피우는 것이지만, 에너지를 소비하고 다시 보충하는 과정을 통해 힘과 회복력을 발달시키기도 한다. 또한, 뇌 자체는 근육이 아니면서도 마치 근육처럼 사용하지 않으면 위축된다. 도전에 직면하고 새로운 것을 배움으로써 뇌와 신경망이 강화되는 한편, 적절한 휴식과 회복 없이 새로운 경험을 섭취하게 되면 만성 스트레스로 뇌 손상을 발생시킬 수 있다. 뇌는 우리의 경험을 신비롭게 하는 상호의존적인 부분들의 복잡한 연결망으로, 행동에 직접 관여하는 신체의 각 부위와 신호를 주고받는다. 동시에 뇌에는 각각의 부분에서 일어나는 일이 다른 모든 부분에 영향을 미치는 생태계가 있으며, 생존의 열쇠가 되는 자기 조절 능력을 갖추고 있어 부상이나 변화처럼 생존의 기회를 해칠 수 있는 모든 변수에 끊임없이 적응하려 한다. 7과 1/2강으로 구성된 각 챕터를 요약하면 다음과 같다.

1/2강. 뇌는 생각하기 위해 있는 게 아니다.

지난 5억 년 동안 뇌가 어떻게 진화해왔는지를 보여주며 우리의 뇌가 생각을 위해 존재한다는 신화를 부인한다. 오히려 우리가 더 잘 생존하고, 유전자를 다음 세대에 물려주도록 도우며, 최적화된 환경에 적응하기 위한 것이라 말한다.

당신의 뇌는 음식이나 보금자리, 애정 또는 물리적 보호와 같이 좋은 것으로 보상받을 수 있으리라는 희망을 품고 지속해서 당신의 에너지를 투자한다. 그렇게 해서 자연의 필수 과업, 곧 당신의 유전자를 다음 세대에게 전달하는 일을 완수하는 것이다. (31쪽)

1강. 뇌는 하나다.

편의상 기존의 뇌 영역을 신피질(인간의 이성적 뇌), 변연계(포유류의 감정적 뇌), 도마뱀 뇌(본능적 생존 뇌)로 구분하던 삼위일체 통념을 부인하며 하나의 뇌임을 주장한다. 인간의 기억은 생물학적 하드 드라이브에 저장되지 않으며, 좌뇌와 우뇌의 이분법, 시스템1/시스템2 사고방식 등은 유용하지만 오해를 불러일으키는 은유라고 묘사한다.

2강. 뇌는 네크워크다.

‘연결망’은 하나의 완전체로서 기능하며 독립적으로 작동하는 별도의 기관이 아니다. 뇌의 작동법 설명이 때로 부정확하여 유용하지만 오해를 불러일으키는 은유적 표현이 되는 예도 있으나, 적어도 뇌는 그렇지 않다. 이러한 주장을 설명하고자 저자는 전 세계 17,000여 개의 공항을 갖추고 긴밀한 연락망으로 연결된 항공 여행 시스템이라는 자신만의 비유를 도입한다. 정보는 뇌의 한 부분으로부터 많은 다른 경로를 통해 이동할 수 있는데, 만일 가장 효율적인 경로를 추구하는 이 시스템이 고장이 나면 다른 방법을 찾는다. 이때 신경전달물질은 은유적으로 공항 직원이라 불린다. 또한, ‘신경 가소성’을 뇌가 새로운 요구, 새로운 환경, 새로운 자극에 적응하기 위해 함께 발화하는 방법을 찾는 새로운 뉴런과 신경 경로를 만드는 능력으로 정의한다. 뇌세포 연결망 결합의 수는 천문학적으로 커서 부분의 합보다 더 크며, 뇌는 새로운 도전과 새로운 자극을 다루기 위해 자신을 재구성할 수 있다. 문어는 인간보다 환경에 더 잘 적응한 나머지 몸 전체에 복잡한 뇌가 분포되어 있다는 점을 예로 들며 인간의 뇌는 진화의 정점이 아니며, 단지 수천 년 동안 스스로 찾아낸 환경에 적응했을 뿐임을 강조한다.

3강. 어린 뇌는 스스로 세계와 연결한다.

아기와 아이의 발달하는 두뇌는 스스로 외부 세계에 적응한다. 아기는 어떤 본성을 지녔든 환경(양육)에 적응하며 본성과 양육의 잘못된 이분법을 지적한다. 유전자는 아기의 뇌 연결을 구축하는 데 중요한 역할을 하고 있으며, 문화적인 맥락에서 우리가 갓 태어난 아기의 뇌와 연결할 수 있도록 문을 열어준다. 가소성이 뛰어난 아이의 뇌는 변화하며 환경에 적응한다. 양육자들은 아이들이 생존하고 번성할 신체 예산을 세우기 위해 정보의 중요성이 적은 기억을 쳐내는 가지치기 작업으로 두뇌를 조절한다. 에너지를 절약하고 두뇌가 최대한 효율적으로 기능하게 하려고 사용되지 않는 신경 연결은 끊어내는 것이다. 양육자들은 아이들이 세상을 이해할 수 있는 틈새시장을 만들고, 아이들은 그것에 적응하면서 최적의 신체 에너지 예산을 만든다. 양육자는 아기의 신체적, 사회적 지위를 조절하고, 아기의 뇌는 그 지위를 학습하며 이는 곧 아기의 ‘문화적 지능’이 된다. 1960년대 루마니아의 독재자 차우세스쿠의 강제 출산장려 정책의 폐해를 통해 장기간의 스트레스와 방치가 아이의 두뇌 발달에 얼마나 부정적인 영향을 미치는지, 그리고 수 세대에 걸친 가난이 두뇌 발달을 방해할 수 있는 잠재적인 역할을 언급하고 있다.

4강. 뇌는 당신의 거의 모든 행동을 예측한다.

어떤 상황에서든 우리가 느끼는 것은 대개 우리의 뇌가 과거 경험의 결과로 만들어 낸 예측의 결과이다. 뇌는 머리 바깥의 세상과 머리 내부로부터 나오는 정보들을 결합해 우리가 보고 듣고 냄새 맡고 맛보고 느끼는 모든 것을 만들어낸다. 또한, 우리의 인식 밖의 미묘한 신호들을 바탕으로 다음에 무슨 일이 일어날지 예측하고, 또한 종종 우리의 의식 밖에서 우리의 다음 일련의 행동을 시작한다. 하지만 저자는 우리가 꼭 끈에 매달린 꼭두각시는 아니라고 주장한다. 우리의 시야, 지식, 경험을 넓힘으로써 우리는 의식적으로 많은 자동적인 반응을 가로채도록 우리 자신을 가르칠 수 있다고 한다. 이로써 우리의 뇌가 세상을 자동으로 보는 방법을 바꾸는 책임을 우리에게 부여하며, 이러한 자동 인식을 바꿀 수 있는 것은 우리 자신뿐이다.

그것은 자유의지의 한 형태다. 아니면 최소한 우리가 자유의지라고 부를 만한 것이다. 우리는 무엇에 자기 자신을 노출시킬 것인지 선택할 수 있다. (121쪽)

5강. 당신의 뇌는 보이지 않게 다른 뇌와 함께 움직인다.

인간은 사회적 동물이라는 관점에서 우리의 사회적 상호작용이 어떻게 실제로 우리의 뇌를 조정하고 다듬는지, DNA에 내재된 협력본능이 어떻게 작동하는지를 보여준다. 우리가 살아가려면 타인과의 연결고리가 필요하며 이를 끊임없이 찾기도 한다. 우리는 눈에 보이는 대상을 있는 그대로 반영하면서 우리의 사회 환경에 무의식적으로, 다각도로 적응하며 살아간다. 이러한 행동은 우리의 일상 의식 밖에서 우리의 뇌에 의해 연출된다. 저자는 우리와 매우 다른 사람들과 공감하는 것이 당연하다고 지적한다. 우리와 다른 누군가의 고통을 상상하려면 더 많은 신진대사 에너지를 사용하므로 서로 다른 사람들이 어떻게 반응할지 예측하기는 쉽지 않다. 생각하고 믿는 방식이 비슷한 사람들과 함께 있기가 훨씬 편안하다는 뜻이며, 이는 정치적 성향이 비슷한 사람들일수록 상승작용을 일으키는 원인이기도 하다. 또한, 단어가 우리의 뇌에 미치는 영향은 의외로 직접적이고 감각적이라는 사실도 알 수 있다. 이 모든 것은 우리의 사회적 의존 신경계에 기초한다. 우리의 안전지대 밖에 있는 것을 배울 때, 즉 새롭고 평범하지 않거나 불편한 경험은 적절한 스트레스를 유발하여 적응에 필요한 가소성을 유지하고 회복하는 데 도움을 준다. 그러나 회복될 여유를 허락하지 않는 끊임없는 변화와 스트레스는 장기적으로 우리를 해침으로써 신체예산의 적자를 초래한다.

6강. 인간의 뇌는 다양한 종류의 마음을 만든다.

여기서는 흥미롭게도 뇌와 마음의 차이를 들여다본다. 특정한 문화 환경에서 자라고 연결된 특정한 부류의 인간 두뇌는 특정한 종류의 정신세계를 만들어낸다. ‘기분’이란 모든 인간이 공통으로 느끼는 감정으로서, 마음과 신체에서 오는 정신적 감정이다. 기분은 매우 과학적 요소로서 기쁨, 슬픔, 즐겁거나 불쾌했던 경험, 심오하거나 사소한 경험, 초월적이거나 회의적인 경험의 원천인 ‘정동’으로 불린다. 지금 우리의 뇌에 무슨 일이 일어나고 있는지를 알려주는 척도인 셈이다. 직장과 가정의 환경 변화에서 세계의 매우 다른 문화들 사이에 적응하기에 이르기까지 신체예산은 제 역할을 다한다. 낯선 곳에서 적응하느라 어려움을 겪고 에너지를 소모하는 환경에서 두뇌는 에너지를 덜 쓰고 더 안락한 곳에 머물기를 원한다. 이쯤 되면 교실에서 줄곧 잠만 자는 학생들을 이해할 만도 하다. 인간의 본성에 충실한 이들은 주변의 물리적, 사회적 환경에 가장 효율적으로 적응하고 있을 뿐이다.

7강. 인간의 뇌는 현실을 만들어낸다.

과학자들도 정확하게 규명하지 못하지만, 뇌 속에서 다른 사람들과 사회적 현실을 만드는 것은 인간만이 가진 독특한 능력이다. 저자는 이를 ‘다섯 가지 C’고 구성된 능력 세트라고 부른다.
* 창의성(creativity) : 국경이나 경계처럼 사회적 계약으로 존재하며 물리적 세계에는 존재하지 않는 시스템을 만드는 능력.
* 의사소통(communication) : 사람들이 서로를 이해하고 새로운 현실을 공동 창조할 수 있도록 아이디어를 전달하는 능력.
* 모방(copying) : 사회가 기능할 수 있는 규범을 만들기 위해 서로의 행동과 행동을 모방하는 방법.
* 협력(cooperation) : 글로벌 환경에서 점점 복잡해지는 경제와 사회를 만들기 위해 협력할 수 있는 능력.
* 압축(compression) : 엄청난 양의 신경(감각) 데이터가 전두엽 피질로 전송될 때 이를 여과, 요약하여 감지된 내용을 해석-이해-행동으로 연결하는 기능. 압축은 추상적 사고를 실현하며 나머지 다섯 가지 C와 함께 크고 복잡한 두뇌가 사회적 현실을 만들 수 있게 한다. 추상화는 상징성과 예술성으로 발현되며 다른 측면에서의 우리 삶의 의미를 인식하는 능력이다.

우리가 아는 한 인간은 사회적 현실을 창조하는 압축과 추상화 능력을 충분히 보유한 뇌를 가진 유일한 동물이다. (175쪽)

부록. 과학 이면의 과학.

대부분 사람이 자신에 대해 가진 7가지 오해와 뇌가 어떻게 기능하는지에 대한 오해를 바탕으로 한 '현실'을 나열한 간단한 개요이다. 저자는 우리가 뇌에 대해 아직 배울 것이 많다는 결론과 함께, 우리는 뇌의 구조와 기능이 인간의 힘과 결점의 근원인 동시에 우리를 불완전하면서도 영광스러운 존재로 만든다는 사실을 알아야 한다고 강조한다.

결론적으로, 최근 과학계의 집중적인 관심거리로 떠오른 뇌과학에 관한 이 책은 우리가 어떻게 생각하고, 행동하고, 사는지를 잘 알려주는 짧고 흥미롭고 압축적인 읽을거리이다. 저자는 인간의 뇌와 정신에 대한 최첨단 통찰력을 보여주며, 독자들이 이해하고 가야 할 부분이 많은 뇌과학 분야이지만 전문지식이 충분치 않은 독자라도 쉽게 이해할 수 있는 언어로 개념을 풀어낸다. 저자가 자신의 사례를 간단명료하게 제시하고 있음에도 불구하고 솔직히 그 함축적 의미는 결코 단순해 보이지 않는다. 우리를 생물학적 생명체로서 존속시키는 뇌가 우리 자신, 외부 세계, 다른 사람들과의 관계, 우리가 살아가는 방법에 많은 영향을 미친다는 사실은 매우 단순하면서도 중요한 통찰이다. 자신에게 초능력이 있음을 알고 있을 때라야 초능력이 가장 잘 작동한다는 저자의 마지막 말처럼, 필자 역시 어떤 초능력을 지녔는지 하루빨리 파악할 수 있으면 좋겠다. 뇌과학에 대한 훌륭한 입문서이자 성찰의 촉매제로서 일독을 권해드린다.