스파이크 - 뉴런으로 보는 2.1초의 뇌과학

스파이크 - 뇌를 누비는 2.1초 동안의 파란만장한 여행
마크 험프리스 지음, 전대호 옮김 / 해나무 / 2022년 6월

'스파이크'는

영국 신경과학자 '마크 험프리스'의 첫 번째 책으로 가장 우수한 연구 결과가 담긴 도서에

미국 출판 협회가 수여하는 2022년 프로즈상 생물의학 분야 최종 후보에 올랐다.

('스파이크' 저자 소개에서)

 

('스파이크' 책 표지)

뇌에 대해 조금이라도 관심이 있는 사람이라면,

부제 "뇌를 누비는 2.1초 동안의 파란만장한 여행"이라는 제목을 보고 엄청 들떴을 것이다.

뇌과학에 대한 책이 자주 출간되는 것도 아니고, 단 2.1초 동안 뇌 속에서 벌어지는 일들이라니!

내용도 호기심을 자극하지 않을 수 없다. 이런 책은 꼭 읽어야 한다!

현대 인공지능의 시대를 살고 있는 우리가 우리 뇌에 대한 관심이 없이 살아간다는 것은 엄청 안타까운 일이다. 이 책 한 권을 이해하는 일은 우리 자신과 인공 지능과 현대 사회와 우리 개인의 미래와 인간 사회의 미래까지 모두 예측할 수 있는 일이 될 것이다.

<정재승 추천사>

너무나도 유명한 카이스트 과학자이다.

정재승은 이 책이 '소설처럼 흥미롭게 이야기 형식으로 풀었고' 신경과학자들 사이의 논쟁을 알기 쉬운 비유로 잘 설명하고 있다는 점에서 칭찬하고 있다. 또한 거시적 관점이 아닌 아주 작은 '스파이크의 관점'에서 서술하고 있는 점도 탁월하다고 보았다.

<박문호 추천사>

박문호 박사님 또한 아는 사람들은 모두 아는 유명한 빅히스토리 연구자이시고 뇌과학 전문가이시다.

우주 탄생과 지구 생명의 신비에 매료되어 30년간 다방면으로 연구하신 분!

우리나라에 뇌과학 열풍을 불러일으키신 분!

이 분이 '스파이크'에 대해 말한다.

"이런 책은 항상 곁에 두고 찬찬히 읽고 싶다"

(*책의 앞 추천사 참조했음)

 

('스파이크' 책 표지)

이 책은 신경 세포가 생성하는 스파이크에 올라타 질주하면서 감각 입력에서 운동 출력까지의 뇌 작용을 구체적으로 살펴볼 수 있는 매우 드문 책이다.

- 박문호 -

('스파이크' p8)

지은이 - 마크 험프리스

지난 10년 동안 뉴런들의 소통 방식에 관한 우리의 이해를 뒤집는 새로운 연구 결과가 매일 나온 듯하다. ...... 그러나 자기네가 선호하는 뇌 구역이나 뉴런 유형을 열심히 연구하는 신경과학자들의 집단 각각은 큰 그림을 볼 수 없고, 뇌의 내부 작동에 관한 우리의 이해가 어떻게 근본적으로 변화했는가에 관한 모든 사항을 알 수 없다.

나의 과제는 바로 이 문제를 개선하는 것이다.

('스파이크' p29)

 

('스파이크' 저자 소개와 차례)

'스파이크'는 저자의 첫 번째 책이라고 한다.

2017년에 최고의 칼럼으로 꼽혔다는 '도파민을 향한 범죄'가 어떤 내용일까 궁금하다.

책에서 도파민이 부족할 경우, 파킨슨병에 걸린다고 하는데.....

'뇌를 누비는 2.1초 동안의 파란만장한 여행'

('스파이크' 부제)

늦은 오후, 배는 고픈데 회의는 시작되고 뭔가 먹고 싶은데 하나 남은 초콜릿 수제 쿠키를 발견했다. 그 순간, 쿠키를 손으로 집어 입으로 가져갈 때 우리 뇌에서는 어떤 일들이 벌어질까?

'스파이크'가 일어난다. 어떻게? (*아래는 책 p288 정리)

1. 칙칙한 갈색 책상 위 뚜껑이 열린 채 놓여 있는 상자 안 물체를 파악하는 스파이크

2. 상자 안 쿠키를 마침 회의에 앞서 기력을 회복할 수 있는 수단, 먹을거리로 인지하는 스파이크

3. 동료들이 모두 어디에 있는지 재빨리 기억하는 스파이크

4. 앞서 수집한 기억과 정보로 쿠키를 먹을지 말지 판단하는 스파이크

5. 손을 뻗어 바삭한 쿠키를 가져오는데 필요한 스파이크

1, 2에 걸리는 시간이 300밀리초

3, 4에 걸리는 시간이 1.5초

5에 걸리는 시간이 300밀리초

모두 합해서 겨우 2.1초가 걸리는 시간!

이 2.1초의 스파이크를 통해서 우리 뇌의 작동 방식을 이해해 보는 것이

이 책의 주된 내용이다.

<스파이크란>

뇌 속 신경세포, 뉴런이 전기 신호를 발생시켜 다른 뉴런들에게 신호를 보낸다. 이 짧은 신호를

'스파이크'라고 부른다. 이 책의 제목이기도 하다.

 

 

('스파이크' 표지 일부 속표지 일부)

과학에서 답은 답을 찾으려고 바라보는 곳에는 절대로 없다

('스파이크' p154))

'스파이크'를 세 부분으로 나누면 ; 간략 내용 정리

책은 세 부분으로 크게 나누어 볼 수 있다.

(1) 제 1장에서 제 4장

(2) 제 5장에서 제 8장

(3) 제 9장에서 제 10장 그리고 마지막 장까지.

이렇게 나누는 것은 순전히 개인적인 생각이다.

 

('스파이크' 내용 일부)

스파이크 하나가 우리의 눈에서 출발하여 쏜살같이 뇌를 거쳐 손에 이르는 것을 추적하면서, 쿠키를 보는 것에서부터 그것을 잡기로 결정하고 손을 뻗는 것까지를 추적하면서, 우리는 험난한 산길들을 지나고 복제되고 처참하게 실패할 것이다.

우리는 눈부시게 풍부하고 복잡한 앞이마엽겉질을 헤맬 것이며 바닥핵에서 나오는 잡음의 벽 앞에서 공포에 휩싸일 것이다.

('스파이크' p31)

제1장에서 제4장

스파이크가 무엇이며 연구자들이 스파이크를 처음 알게 된 것은 언제부터인지, 스파이크가 어떻게 자극을 전달하는지 그 방법들을 자세히 해설한다.

뉴런의 생김새와 각 부분들의 명칭도 꼭 기억해 두면 앞으로 책을 읽어나가는 데 도움이 된다.

왜 뉴런은 스파이크를 통해서 정보를 전달할까? 다른 방법은 없나?

망막에서 자극을 받아들이는 순간부터 뉴런의 축삭돌기로 정보를 전달하는 과정에서 벌어지는 일들을 자세히 서술하고 있다.

뇌는 우뇌와 좌뇌로 이루어져 있다. 뇌의 이런 점에 대한 해설도 들을 수 있다.

뇌가 정보를 전달하는 가장 기본적인 내용들을 설명하고 있는데

전반적인 흐름을 따라가는데 주목하고 혹시 이해가 안 되더라도 그냥 읽어 나가면 된다.

(그런 게 있구나~~ 뭐 이런 느낌으로...)

제5장에서 제8장

제5장의 제목은 '실패'이다. 뉴런(신경세포)이 일부러 정보 전달을 막는다는 것이다. 왜 뉴런은 '시냅스 실패'를 통해 정보 전달을 막을까?

제5장부터는 이렇게 일반적이지 않은 뉴런의 활동을 감지하고 새로운 가설들을 쏟아 놓는다.

시냅스 실패가 어떤 방식으로 이루어지는지 살펴보면 '실패의 이유'를 짐작하는 데 도움이 된다.

또한 '암흑 뉴런'이라고 '대다수의 뉴런들은 고요하다' (p176)

저자도 말한다. 우리 뇌 대다수 뉴런들이 조용하기 때문에 어쩌면 실험하고자 하는 뉴런을 금방 알아볼 수 있는 것이라고. 왜 다수의 뉴런들은 침묵하고 있을까?

이쯤에서 '스파이크의 의미'를 놓고 벌이는 개수주의자와 시간주의자의 대립을 살펴볼 수 있다.

"개수주의자는..... 스파이크 개수에 의미가 담겨 있다고 생각한다.

시간주의자는 뉴런이 스파이크를 방출하는 시기를 통해 메시지를 전송한다고 믿는다"(책 p195)

'외로운 뉴런'이 있다. 이들이 모여 있는 장소. 바로 앞이마엽겉질.

얼마 전 '작업 기억'에 대해 대강 들을 적이 있다. 이 작업 기억을 담당하는 곳이 바로 전 전두엽, 즉 앞이마엽겉질이었다.(배경지식이 있으면 이 책을 정말 더 재미있게 읽을 수 있었을 것 같다. )

청소년 시기 가장 많이 발달한다는 뇌도 바로 이 앞이마엽겉질이라고 알고 있다.

제9장에서 제10장, 결론까지

이 책의 가장 큰 충격은 바로 이 9장부터다.

지금까지 책을 읽어 왔다면, 꼭 끝까지 읽기를! 가장 중요하면서 최신의 뇌과학 이론을 마지막에 숨겨 놓은 듯하다. 그렇다고 9장부터 읽는다면 다소 이해하기 어렵다.

큰 산을 하나 넘는다는 마음으로 하루 한 장씩 천천히 읽는다면 9장에서 더 큰 감동으로 그 의미를 이해할 수 있을 것이다.

아무런 자극 없이 즉, 외부 세계에서 어떤 입력을 받지 않는데도 발생하는 스파이크가 있다. 우리가 태어날 때부터 줄곧! 아침에 눈을 뜨기도 전에!

이런 뉴런의 고유한 스파이크를 '자발적 스파이크'라고 한다.

도대체 이 현상은 왜 있을까?

자발적 스파이크가 하는 일은 무엇인가?

바로 '예측'할 수 있게 해준다. '예측'이 이 책의 핵심이다.

무엇을 '예측'하고 왜 '예측'하는 것일까?

 

 

 

('스파이크' 내용 일부)

컴퓨터의 탄생 / 인공지능과 스파이크

우리는 흔히 뇌가 컴퓨터를 닮았다는 표현을 많이 한다.

그런데 사실은 뇌 스파이크를 흉내 낸 것이 컴퓨터였다.

"존 폰 노이만은 1945년 현대적인 전자 컴퓨터 하드웨어의 구조를 제시했다. 폰 노이만은 자신의 컴퓨터가 뇌의 작동 방식을 모범으로 삼았다고 말한다."(책 p43)

'0과 1을 전기 회로의 요소로 구현한다는 점' - 바로 이점이 뇌 스파이크를 닮았다.

뇌를 흉내 낸 것이 컴퓨터이고 이제는 인간 뇌와 가장 유사한 인공지능을 만들려고 한다.

개인적으로 인공지능의 발달이 여러 가지로 무서웠다.

하지만, 이 책을 읽고 난 뒤, 안심이다.

인간 뇌는 암흑 뉴런과 자발적 스파이크 등으로 훨씬 더 복잡하고 이해하기 힘들고 아직 풀어야 할 숙제가 많다. 인공지능은 단지, 겉표면만 아주 조금 흉내 낸 것에 불과하다.

'스파이크'를 읽으면서

쉬운 책은 아니다. 배경지식이 있다면 훨씬 더 이해하기 쉬울 것이다.

그래도 책은 재미있다.

저자분이 중간중간에 과정들을 쉬운 언어로 정리를 해주고 있다. 어렵거나 이해가 안 되는 부분들은

'그렇구나 ~~ ' 정도로 넘어가면서 전체적인 흐름을 따라가며 읽으면 된다.

그럼, 뇌과학에 대한 놀라운 사실들을 이해할 수 있을 것이다.

뉴런의 입장이 되어서 이렇게 미세하게 상상해 볼 수 있는 기회가 된다는 것만으로도 이 책은 꼭 읽어 볼 만하다.

뇌과학에 관심 있으신 많은 분들이 '스파이크'로 즐거운 독서 시간이 되면 좋겠다.

('스파이크' 표지)

*출판사로부터 책을 제공받아 작성한 글입니다.

  

#스파이크#스파이크책#서평스파이크#스파이크서평#뇌#뇌과학#뉴런#신경세포#해나무#마크험프리스#시냅스#과학신간#인기과학서#과학#인공지능#인간과뇌#정재승#박문호#서평