어쩌면 당신이 원했던 과학 이야기

어쩌면 당신이 원했던 과학 이야기 - <메종드사이언스>의 인스타툰으로 이해하는 과학 세상 ㅣ 어쩌면 당신이 원했던 시리즈
이송교 지음 / 북스고 / 2024년 1월

만화로 되어 있어서 이해가 잘 될 것 같아서 읽었다. 저자 이송교는 고려대학교 물리학과를 졸업하고 대학원에서 원자핵물리학 박사 학위를 받았다. 저자는 핵물리학을 전공했는데 물리학 중에서도 가장 기본 입자를 다루는 학문이다. 세상의 모든 것을 쪼개다가 안 쪼개질 때까지를 연구한 것이다. 저자는 세상을 보는 눈이 차갑고 건조하다. 저자는 과학에 대중화에 기여하기 위해 8컷짜리 인스타툰을 시작했다. 목차를 보면 1부 우주에 대하여, 2부 뇌와 마음에 대하여, 3부 생명에 대하여, 4부 기후에 대하여이다.

난 처음에는 우주나 외계에 대해서 관심이 있었지만 우주를 하나님의 말씀으로 창조했다고 믿고부터는 우주보다는 사람, 사람의 내면, 하나님과 관계된 영적인 것에 더 관심이 생겼다. 인간의 관계와 인간과 관계된 것에 더 관심을 가진다. 이 책에서 가장 관심이 가는 부분은 뇌이다. 사랑이 시작되는 것이 뇌와 호르몬 때문이라는 얘기를 듣고 뇌에서 모든 작용이 일어나는거니까 뇌에 대해서 전부 다 알고 싶다. 뇌는 대뇌, 소뇌, 뇌줄기로 되어 있다. 대뇌는 감각, 언어, 운동, 기억, 생각 등 모든 고등 정신 기능을 수행한다. 소뇌는 운동 능력을 조정하고 제어한다. 운동선수의 소뇌는 일반인보다 커지기도 한다.

뇌줄기는 뇌와 척수를 이어준다. 중간뇌, 다리뇌, 숨뇌로 되어 있다. 뇌줄기는 호흡, 순환, 소화처럼 생명이 살아가는 데 꼭 필요한 기능을 담당한다. 식물인간은 대뇌가 손실됐지만 뇌줄기는 살아있는 상태이다. 그래서 기본적인 생명 유지 활동을 하고 수년 뒤 기적적으로 깨어나기도 한다. 뇌사는 뇌 전체가 죽어서 다시 회복할 수 없다. 우리는 보통 뇌 하면 대뇌만 떠올리지만 다른 뇌도 중요한 역할을 한다. 뇌는 세상에서 가장 복잡한 존재 중 하나다. 뇌줄기는 위로는 대뇌, 뒤로는 소뇌, 아래로는 척수로 이어지는 기다란 줄기다. 뇌줄기는 중간뇌, 다리뇌, 숨뇌로 나뉜다. 중간뇌는 여러 뇌 영역의 중간에 있는 뇌로 눈 깜박임처럼 무의식적인 반사운동에 관여한다. 다리뇌는 뇌 영역들을 다리처럼 이어주는 뇌로 소뇌와 대뇌 사이에 정보를 전달해준다.

숨뇌는 숨 쉬는 걸 제어하는 뇌로 호흡뿐만 아니라 소화와 혈액순환처럼 생명을 유지하는 데 필요한 기능을 담당하는 우리 몸의 생명 유지 장치다. 사이뇌는 대뇌사이에 끼어 있으면서 뇌줄기 맨 위쪽에 붙어 있다. 학자에 따라 대뇌에 넣기도 하고 뇌줄기에 넣기도 한다. 사이뇌는 체온 조절, 수면, 갈증, 식욕 등을 조절해 우리가 안정된 상태를 일정하게 유지하게 한다. 세 가지 뇌 가운데 전체 부피의 85%를 차지하는 건 대뇌이다. 대뇌는 쭈글쭈글하게 주름져 있다. 엄마가 뇌검사를 하러 가서 봤는데 완전 호두랑 똑같이 생겼었다. 의사가 엄마의 뇌가 30대 상태라고 했다. 쭈글쭈글하면 표면적이 늘어나서 효율적으로 작동할 수 있다.

뇌의 겉쪽은 어두운 회백색을 띠고 있다. 회백질이라고 한다. 뇌의 안쪽은 하얀색을 띠고 있어서 백질이라고 한다. 생각, 언어, 감정, 운동 등 대뇌의 실제 기능을 담당하는 건 겉질이다. 대뇌는 오른쪽 반구와 왼쪽 반구로 나뉜다. 둘이 완전히 떨어져 있는 건 아니고 뇌들보라는 두꺼운 신경 다발로 이어져 있다. 이곳을 통해 우뇌와 좌뇌가 서로 정보를 전달한다. 대뇌는 이마엽, 마루엽, 뒤통수엽, 관자엽으로 나뉜다. 맨 앞에 이마 쪽에는 이마엽이 있다. 대뇌 전체의 40%정도를 차지하며 추론, 판단, 문제 해결, 기억, 감정, 행동 조절, 언어 기능, 성격 등 고등 정신을 담당한다. 머리 위쪽의 마루엽은 몸의 여러 감각 정보를 인식하고 통합하고 해석한다. 뒤쪽에는 뒤통수엽이 있고 시각 정보를 해석하는 중심 기관이다. 눈으로 들어온 시각 장보가 이곳으로 간다. 양옆에 관자놀이 쪽에 관자엽이 있다. 귀와 가까운 이곳에서는 청각 기능을 담당한다.

유튜브가 책을 대신할 수 없다. 사람이 영상을 볼 때의 뇌와 책을 읽을 때의 뇌는 확실한 차이가 있다. 이마앞겉질은 대뇌의 이마엽 중에서도 운동에 관여하는 부분을 제외한 앞쪽 겉질에 해당한다. 이마앞겉질은 전전두피질이라고 한다. 집중, 계획, 결정, 추론, 정보 처리, 문제 해결 등 고등 인지 기능을 담당하는 곳이다. 책을 읽을 때는 이마앞겉질이 활성화된다. 독서가 우리가 보유한 다양한 기능을 전부 활용해야하는 고차원적 행동이다. 영상보기는 이마앞겉질이 별로 활성화되지 않는다. 뇌의 입장에서 봤을 때 영상을 본다는 건 그렇게 어려운 일이 아니다. 뇌는 읽는다는 행위에 익숙하지 않다. 글은 불편하고 뇌가 글을 해석하려면 모든 영역에 불을 켜고 열심히 활동해야 한다. 겉보기에는 가만히 앉아 이따금 손으로 책장만 넘기는 조용한 행동으로 보이지만 독서는 온갖 고등인지 기능을 활용해야 하는 활동적이고 적극적인 행위다.

뇌를 구성하는 건 뇌세포다. 뇌세포란 뇌에 있는 세포다. 뇌세포는 두 종류로 나뉘는데 그중 하나가 신경세포 즉 뉴런이다. 뉴런은 끈끈이 장난감처럼 생겼다. 뉴런과 뉴런은 딱 붙어 있지 않고 작은 간격을 두고 떨어져 있다. 이 부분을 시냅스라고 한다. 뉴런과 시냅스 구조는 뇌의 이곳저곳을 연결해서 서로 정보를 전달하고 소통하게 해 주는 중요한 네트워크를 형성한다. 뉴런 하나당 다른 뉴런1000~10000개 정도와 연결돼 있다. 뇌 속에 있는 시냅스는 1000조 개에 달한다. 우리가 자는 건 과부하에 걸리지 않기 위해서이다.

잠에는 단계가 있다. 깊은 잠에 빠졌다가 다시 얕은 잠을 자다가를 주기적으로 반복한다. 맨 처음에 잠에 들면 가벼운 선잠 단게에 들어간다. 1,2,3단계로 들어가면서 점점 더 깊은 수면 상태로 들어간다. 4단계에 들어서면 뇌파가 점점 더 느려지고 진폭이 커지면서 숙면을 취하게 된다. 1~4단계를 거치고 나면 렘수면이 시작된다. 렘수면은 얕은 수면 상태다. 눈이 이리저리 빠르게 움직인다. 뇌파는 살짝 깨어 있을 떄와 거의 비슷하다. 하지만 몸은 축 늘어져 있다. 뇌는 깨어 있고 몸은 자고 있는 것 같은 상태에 놓인다. 꿈은 뇌가 과거를 기억하는 과정에서 만들어지는 부산물이다. 깨어 있는 동안 뇌에는 엄청나게 방대한 정보가 들어온다. 자는 동안 뇌는 이 정보를 정리해서 기억을 만들어 내고 강화한다. 이 과정에서 일부 정도 조각들이 꿈이라는 형태로 발현한다. 꿈이라는 건 뇌가 정보를 정리하는 과정에서 마구잡이로 다시 재생되는 정보의 찌꺼기이다.

꿈은 뇌가 미래를 준비하는 리허설이라는 주장이다. 앞으로 일어날지도 모르는 위험한 상황에 미리 대비하기 위해서 뇌가 예행연습을 하는 과정이다. 미리 꿈을 통해 한 번 경험하고 나면 현실에서 예기치 못한 상황이 닥쳤을 때 당황하지 않고 대비할 수 있다. 우리가 잠을 자는 동안 뇌줄기가 나서서 행동을 취한다. 할 일이 없어진 시가겉질이 딴 데로 눈을 돌리지 않도록 계속해서 가짜 일거리를 무작위로 던져주는 거다. 가짜 정보 바로 꿈의 정체이다. 이성과 감성은 전부 뇌에 있다. 마음의 위치도 뇌이다. 뇌세포는 서로 화학물질을 주고받으며 소통한다. 뇌에 대해서 너무 궁금했는데 이 책으로 어느정도 궁금증을 해결해서 속이 시원하다.

[이 글은 출판사로부터 도서를 협찬받아 주관적인 견해에 의해 작성했습니다]