뇌를 이식하면 기억도 옮겨질까? 우리는 뇌가 있는...

뇌를 이식하면
기억도 옮겨질까?


우리는 뇌가 있는 덕분에 기억할 수 있고, 학습할 수 있고, 생각할 수 있고, 행동할 수 있고, 감각을 느낄 수 있죠. 뇌는 이렇게 많은 기능을 담당하고 있기에 다치면 치명상을 입기도 합니다. - P17

뇌에 기억이 저장되는 원리

뇌는 크게 ‘대뇌, 소뇌, 뇌간‘으로 나뉩니다. 소뇌는 몸의 균형과 운동 능력을 담당하고, 뇌간은 호흡, 심장 박동, 혈압 조절과같은 역할을 합니다. 대뇌는 청각과 시각 같은 감각 기능과 언어를 담당하고 있는데 크게 전두엽, 측두엽, 두정엽, 후두엽으로 구분됩니다. (중략). 구체적으로는 해마를 구성하는 뉴런들이 만나는 ‘시냅스‘라고 불리는 신경연접에 저장이 되죠. - P18

먼저 뇌를 이식하기 위해선 두개골에서 뇌를 꺼내야 합니다.
하지만 두개골은 아주아주 단단하기 때문에 두개골을 여는 것 자체가 쉽지 않죠. 게다가 뇌는 우리의 몸 전체와 신경이 연결되어 있는데, 뇌를 꺼내기 위해선 이 연결을 모두 끊어내야 합니다. - P19

성공확률을 높이기 위해선 뇌를 이식하는 것이 아니라 ‘머리‘ 자체를이식해야 합니다. 1970년 미국의 로버트 화이트 박사는 원숭이의 머리를 다른 원숭이의 몸에 이식하는 실험을 진행했습니다.
수술 결과, 머리를 이식한 원숭이는 의식을 차리긴 했지만 9일후 세상을 떠났다고 합니다. - P20

뇌 이식수술이 현실적으로 가능해진다면?

만약 미래에 기술이 발전해 뇌 이식 수술이 가능해진다면 어떨까요? 기억은 해마를 포함한 뇌에 다양한 부위(대뇌피질, 편도체, 소뇌, 기저핵 등)에 위치한 뉴런들이 서로 연결되는 부위인 시냅스에 통합적으로 저장되기 때문에, 뇌를 이식한다면 기억 역시 옮겨질 것입니다! - P21

(전략). 그래서 장기이식을 받게 되면 면역 세포의 활동을 억제하기 위해 면역억제제를 먹는데요. 뇌를 이식했을 때도 마찬가지로 면역억제제를 평생 먹어야 합니다. 그런데 장기이식보다 뇌 이식을 했을 때 나타나는 부작용과 위험성이 훨씬 더 클 것으로 예상되기에, 뇌 이식에 대해 긍정적인 의견보다 부정적인 의견이 더 많은 것이죠. - P21

갑자기 누군가 있는 것처럼
느껴지는 이유?


길을 걷고 있는데 누군가 따라오고 있다는 느낌을 받아 뒤를돌아봤더니 아무도 없었던 경험을 한 적 있나요? 혹은 집에 혼자 있는데 누군가 나를 쳐다보고 있다는 느낌을 받은 적이 있나요? - P38

 이런 느낌을 현존감, 존재감 혹은
‘Feeling of presence‘를 줄여서 ‘For‘라고 부르기도 합니다. - P38

스위스 로잔연방공과대학EPFL 신경과학연구소 올라프 블랭크 교수는 (중략).
이후 블랭크 교수는 평소 유령을 본다는 사람의 뇌를 연구했는데요. 이런 사람들에게 공통적으로 대뇌 피질(뇌섬엽), 두정-전두피질, 측두-두정피질에 이상신호가 나타나는 것을 발견했죠. (중략). 즉 나 혼자있는데 누군가 날 보고 있다는 느낌을 받는 것은 착각이 아니라,
실제로 뇌가 느끼는 감각이었던 것이죠. - P39

누군가가 날 쳐다보고 있다는 감각의 정체

블랭크 교수는 사람의 움직임을 전달받아 실시간으로 똑같이움직이는 로봇을 만들었습니다. 그리고 뇌에 이상이 없는 사람들을 모아 로봇을 이용해 현존감에 대한 실험을 진행했죠. - P40

(전략). 참가자들이 오른손을 올리면 로봇은 0.5초 뒤에 오른손을 올렸습니다. 그러자 참가자들은 뒤에 누군가가 있다고 느끼기 시작했습니다. 참가자 중 일부는 등 뒤로 느껴지는 감각이 너무 무서워서 실험을 중단하는 일도 있었습니다. 이것은 뇌가 신호를 전달받을 때 무언가 이상이 생겨서 시간차가 생긴다면 혼자 있어도 누군가가 같이 있다는 느낌을 받을 수 있다는 것을 뜻합니다. - P41

즉 현존감은 실제로 뒤에 누군가가 있어서 느껴지는 감각이아니라 과거 나의 움직임을 느끼는 거라고 말할 수 있습니다. 이러한 증상은 뇌에 이상이 있는 사람들이 자주 느끼지만, 이상이 없더라도 피로하거나 스트레스를 받으면 현존감을 느끼는 경우도 있다고 합니다. - P41

아플 때 낮보다 밤에
더 몸이 아픈 이유?


(전략). 그런데 참 신기하게도 낮 시간대에는 괜찮았던 몸이 밤이 되어 자려고 하면 더 아파지는 경우가 있습니다. 잠들기 전 아픈 것이 더 심해지는 이유는 무엇일까요? - P42

우리 몸을 지키는 면역 시스템

우리의 몸은 외부 물질에 대해 스스로를 지킬 수 있도록 면역시스템이 설계되어 있습니다. 세균이 몸속으로 들어오면 면역체계가 발동됩니다 - P43

면역 체계 세포는 단독으로 행동하지 않고 우리 몸 내부에 있는 여러 물질과 함께 움직이는데요. 스트레스 호르몬이라고도 불리는 코르티솔은 맥박과 호흡을 증가시키고 혈당을 높여 위기상황에 잘 대응할 수 있게 만들어주는 반면 면역 시스템을 약화시킵니다. - P43

코르티솔은 콩팥 위 부신피질에서 만들어지는 호르몬으로 하루 종일 같은 양이 만들어지는 것이 아니라, 아침에 가장 많이 만들어지고 밤이 될수록 양이 적어집니다. - P44

잠에 들기 전 우리의 몸이 아픈 것은 실제로 질환에 의해 아프다기보다 몸이 회복되는 과정에서 나타나는 긍정적인 현상입니다. 그러니 몸이 아프다면 잠을 잘 자는 것이 아주 중요한 것이죠. - P45

일단 알아두면 교양 있어 보이는 과학 용어

(중략).
▶코르티솔 부신 겉질에서 분비되는 호르몬의 하나로 항염증 작용을 한다. - P45

인류가 지구를
정복할 수 있었던 이유?


(전략). 지구에사는 동물 중에서 인간이 최정상에 군림할 수 있게 된 이유 중 하나가 바로 직립보행입니다. - P55

지구에 많은 동물이 있지만 펭귄을 제외하면 직립보행을 하는동물을 찾기 힘듭니다. 직립보행을 하게 되면 척추에 무리가 가는 데다 발바닥에 가해지는 압력이 커집니다. - P55

하지만 인간은 두 발로 몸의 무게를 몇 시간이나 버티고 있을수 있습니다. 심지어 오랜 시간 달리기도 가능하죠. 이렇게 두발로 오랜 시간 서있을 수 있는 이유는 인간의 발바닥이 움푹 패어있기 때문입니다. - P56

인간만이 가진 발바닥 아치의 비밀

(전략).
아치는 건물뿐만 아니라 우리의 발에서도 찾아볼 수 있는데요. 발바닥을 이루고 있는 뼈 모양 자체가 아치 모양으로 되어있어 발바닥이 움푹 들어가 있는 것이죠. 아치 모양의 뼈 덕분에인간은 직립보행을 할 수 있고, 오랜 시간 두 발로 걷고 뛸 수 있는 것입니다. - P57

미국 예일대학교의 마두수단 벤카데산 교수는 인간의 발바닥은 세로형 아치와 가로형 아치 총 두 개의 아치를 가지고 있는데, 이 중 가로형 아치가 더 중요한 역할을 하고 있다고 밝혔습니다. 연구팀은 발 모양을 본뜬 모형을 만들어 아치의 힘이 얼마나 되는지에 대한 실험을 진행했는데, 세로형 아치를 제거했을땐 발의 힘이 23퍼센트만 감소한 반면, 가로형 아치를 제거했을땐 발의 힘이 40퍼센트 이상 감소했다고 합니다. - P58

추가로 세로형 아치가 무너질 경우 발바닥에 움푹 패인 부분이 없는 평발이 되고, 가로형 아치가 무너질 경우 발가락이 벌어지고 발볼이 넓어지게 됩니다. 이런 발을 개장이라고 부르기도 하죠. 아치는 직립보행을 하는 데 중요한 역할을 하기 때문에아치가 무너진 발을 가진 사람은 오래 걷거나 뛸 때 큰 불편함을느끼게 됩니다. - P59

고환으로
맛을 느낄 수 있다고?


(전략). 고환으로 맛을 느낄 수 있다면 여러분은 믿으시겠어요?
음식이 혀에 닿게 되면 미뢰에 있는 미각 수용체가 반응하면서 맛을 느낄 수 있는데, 남성호르몬을 만들어내는 고환에도 이런 미각 수용체가 존재해 맛을 느끼는 것도 가능하다는 연구 결과가 나왔습니다. - P60

온몸에 퍼져 있는 미각 수용체

음식에 대한 정보가 거의 없던 과거에는 안전한 음식, 위험한음식을 구분해내기 위해선 직접 먹어보는 수밖엔 없었습니다. - P61

쓴맛이 몸에 들어오면 쓴맛 수용체가 쓴맛을 감지하고, 신체는 위험한 것이 들어왔다고 판단해 몸을 보호할 준비를 합니다.
쓴 음식을 먹었을 때 인상이 찌푸려지며 뱉고 싶어지는 이유는 우리 몸의 방어 체계가 작동하는 것이라고 볼 수 있습니다. - P62

(전략). 고환에 있는 미각 수용체는 건강한 정자를 만들고정자의 양을 조절하는 역할을 한다고 합니다. 이렇게 만들어진 정자에도 맛을 느낄 수 있는 미각 수용체가 존재합니다.
이처럼 고환을 포함한 몸의 여러 기관에는 미각 수용체가 있지만 혀에 있는 미각 수용체처럼 뇌와 연결된 것이 아니기 때문에 우리가 직접 맛을 느낄 수는 없습니다.  - P62

내가 길치인
과학적인 이유?


(전략). 그렇다면 길치도 유전적으로 타고나는 걸까요? 길을 찾는 능력, 위치, 방향, 거리에 대한 정보는 뇌가 얼마만큼 일을 잘하느냐에 따라 결정됩니다. - P67

1971년 신경 과학자인 존 오키프는 ‘쥐 길 찾기 실험‘을 통해 길을 찾는 데 도움을 주는 신경세포가 해마에 존재한다는 것을알아냈습니다. 늘 가는 길이 익숙한 이유는 그 장소를 신경세포가 기억하고 있기 때문이죠. 그래서 이 세포를 ‘장소 세포spacecell‘라고 부릅니다. - P68

길 찾기의 핵심인 신경세포의 발견

2005년 신경 과학자인 마이브리트 모세르와 에드바르 모세르부부는 해마 옆에 존재하는 내후각 피질에서 길을 찾는 데 중요한 역할을 하는 또 다른 세포를 발견했습니다. 이 세포가 활성화되는 모습을 관찰해보니 일정한 간격을 두고 격자무늬를 그린다고 해서 ‘격자 세포grid cell‘라고 부릅니다. - P69

격자 세포는 내가 지금 어디에 있는지 특정 장소로부터 얼마나 왔는지 알 수 있게 해줍니다. 뇌가 장소를 구역으로 나눠 머릿속에 기억하고 있다는 뜻이죠. (중략). 이런 발견 덕분에 오키프와 모세르 부부는 2014년 노벨상을 받기도 했습니다. - P70

밝게 빛나는 태양이 있는데,
우주는 왜 어두울까?

(전략).
그런데 생각해보면 이상합니다. 태양 때문에 밝은 세상을 볼수 있는 것이라면 언제나 밝게 빛나는 태양이 있는 우주 역시 언제나 밝아야 하는데 실제로는 밤처럼 깜깜합니다. 마치 태양이 없는 것처럼 말이죠. 태양이 있는데도 우주가 어두운 이유는 무엇일까요? - P92

스스로 빛을 내는 별, 항성

태양처럼 핵융합을 통해 스스로 빛을 내는 천체를 별 또는 항성이라고 합니다. 우주에는 수많은 항성이 있고, 그중 우리 은하에만 5,000억 개 이상의 항성이 있을 것으로 추측하고 있습니다. 이러한 항성을 공전하는 천체를 행성이라고 부릅니다.  - P93

빛에도 적용되는 도플러 효과

도플러 효과는 파장뿐 아니라 빛에도 적용되는 현상입니다.
빛은 파장이 짧으면 파란색으로 파장이 길면 빨간색으로 보입니다. 지구로부터 멀리 떨어져 있는 은하 또는 항성이 우리에게 가까워진다면 파장이 짧아져 파란색으로 보일 것이고, 멀어진다면 파장이 길어져 빨간색으로 보일 것입니다. - P95

우주는 팽창하기 때문에 항성이나 행성에서 나온 빛은 우리에게 도달되는 동안 파장이 점점 늘어나 결국 적외선이 되어버립니다. - P96

(전략). 즉 지구로부터 충분히 멀리 떨어진 은하들은 빛보다 빠른속도로 멀어지고 있습니다. 심지어 그 속도가 점점 더 빨라지고 있습니다. 즉 지구와 멀리 있는 항성이나 은하에서 나오는 빛은 팽창 속도를 따라잡지 못해 영원히 지구까지 오지 못합니다. - P97

일단 알아두면 교양 있어 보이는 과학 용어

►항성: 중심부의 핵융합 반응으로 스스로 빛을 내는 별.
►행성: 스스로 빛을 내지 못하고, 항성을 공전하는 천체.
►도플러 효과: 상대 속도를 가진 관측자에게 파동의 진동수와 파원에서 나온 수치가 다르게 관측되는 현상. - P97

쓰레기를 화산에 버려서
다 녹여버릴 수 있을까?


(전략). 쓰레기를 묻을 땅은 한정적이지만 계속해서 쓰레기가 생기기 때문에 이런 방법을 영원히 사용할 수는 없죠. 결국 다른방법을 찾아야 하는데, 그렇다면 이런 쓰레기를 화산에 던져버리는 건 어떨까요? - P98

활화산을 쓰레기 소각장으로 사용할 수 없는 이유


그런데 이렇게 뜨거운 용암이라도 몇몇 쓰레기는 녹이지 못합니다. (중략). ‘그렇다면 잘 타는 쓰레기만 모아서 버리면 어떨까?‘라는 생각을 해보지만 이것 역시 좋은 생각은 아닙니다. - P100

쓰레기를 태우면 황산화물, 일산화탄소, 다이옥신, 미세먼지같은 물질이 배출됩니다. 이런 물질은 건강뿐만 아니라 환경을 오염시키는 물질이기도 하죠. - P100

만약 이런 문제점을 모두 해결할 수 있다고 해도 용암에 쓰레기를 녹이는 일은 쉽지 않습니다. 활화산은 인간의 발이 닿지 않는 곳에 위치하고 있고 위험하기 때문에 가까이 갈 수도 없습니다. 화산에 잘 도착했다 하더라도 화산이 갑자기 폭발하지 않으리란 보장은 없습니다. - P101

우주에서도
와이파이를 쓸 수 있을까?


스마트폰의 등장으로 우리의 일상 생활은 180도 바뀌었습니다. 과거 전화와 문자만 되던 기계가 이제는 게임, 카메라, 영상재생, SNS, 배달, 은행 업무까지 되는 기계로 발전했죠. - P113

와이파이의 원리

와이파이는 무선통신 표준 기술로 공유기(무선 접속 장치)가 설치된 곳이라면 인터넷을 사용할 수 있게 만들어줍니다. 이때 공유기와 스마트폰은 전파를 통해 연결되는데 전파는 감마선,
엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선 같은 전자기파의 한 종류입니다. - P114

하지만 지구에 있는 일반적인 공유기가 내보내는 전파는 우주까지 닿지 못하기 때문에 이 공유기로는 와이파이에 연결할 수없습니다. 그러면 여가 시간에 인터넷을 하고 싶은 우주비행사들은 어떻게 할까요?  - P115

행성간 인터넷으로 우주에서 유튜브 보기


나사와 구글은 우주에서도 인터넷을 사용할 수 있게 하는 연구를 진행하고 있습니다. 이런 인터넷을 ‘행성 간 인터넷‘이라고하는데 이 연구가 성공하다면 우주에서 와이파이를 사용하는 것은 물론 지구 전체에도 와이파이가 제공되기 때문에 인터넷이 접속되지 않는 지역은 완전히 사라지게 됩니다. - P115

방사선에 노출되면
어떻게 될까?


(전략). 우리는 보통 방사능을 떠올리면 위험하다는 생각부터 하지만, 정확히는 방사능이 아니라 방사선이 위험한 것이라고 할 수 있습니다. - P121

사실 전파, 적외선, 가시광선 역시 방사선의 한 종류이긴 합니다. 이들을 ‘비전리방사선‘이라고 하는데 어떤 물질의 분자구조에 영향을 주지 못하기 때문에 위험하지 않은 방사선으로 분류되어 있습니다. - P122

(전략). 우리는 방사선과 함께 살아가고 있다고 해도 과언이 아닌데, 그렇다면 왜 방사선을 위험하다고 하는 걸까요? - P122

방사선에 노출되면 발생하는 일.

(전략). 세포에 있는 세포핵에는 DNA가 있는데 바로 이 DNA가 방사선에 의해 파괴됩니다(직접 작용). 우리의 몸은 70%가 수분으로 이루어져 있습니다. 수분이 방사선의 영향을 받으면 분해돼 산소 유리기(활성산소)가 만들어집니다. 유리기는 세포의 DNA를 기형적으로 변형시킵니다(간접 작용). - P123