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미생물이야기 "뇌 이해는 인간을 이해하는 것"
2013-08-05 14:09:18
이엠생명과학연구원

"뇌 이해는 인간을 이해하는 것"

신비가 벗겨지고 있으나 원리는 철학적 질문

 

▲ 최근 뇌 과학의 발전으로 그 비밀이 하나 둘 벗겨지고 있다. 그러나 뇌의 작동 메카니즘은 여전히 풀기 힘든 미스터리라는 것이 과학자들의 주장이다. 

지난 10여 년간 뇌과학은 눈부신 속도로 발전해 왔다. 뇌의 부위마다 어떤 일을 하는지, 기억은 어떻게 이루어지는지 등 그동안 신비에 싸여 있던 질문들이 하나씩 벗겨지고 있다. 심지어 상대가 무엇을 생각하고 있는지를 영상촬영을 통해 알 수 있을 정도로 급속히 발전했다.

그러나 라이브 사이언스 닷컴은 뇌의 작동원리가 여전히 과학에서 가장 큰 미스터리라고 규정한다. 왜 그럴까? 뇌의 작동원리는 이해하기가 어렵다는 것이다. 뇌가 모든 것을 판단하고 결정한다면 그러한 뇌의 주인은 누구인가라는 질문이다.

왜 생각, 감정, 의식이 발생하는가?

우리의 뇌는 우주의 시작과 끝을 통찰할 수 있다. 그러면 그러한 뇌 자체를 이해해낼 수 있는 뇌는 존재하는가?

수천 개의 신경으로 각각 연결된 수십억 개의 뉴런을 가진 인간의 머리는 복잡하고 매우 혼잡하며 정신적으로 무한한 속도로 질주하는 고속도로다. 오늘날 신경학자들과 인지과학자들은 정신이 어떻게 생각, 행동, 감정, 그리고 궁극적으로 의식이라는 것을 발생시키는지를 연구하고 있다.

이 복잡한 기계인 뇌는 아주 유능한 과학자들이 아무리 머리를 짜내도 이해하기 어렵다. 그러나 그러한 것을 알아낸다면 대가는 매우 클 것이다.

“뇌를 이해하게 된다면 우리는 뇌가 생각, 감정, 추론, 사랑, 그리고 인간의 삶 속에서의 모든 면들을 얼마나 수용할 수 있는지, 그에 대한 용량과 한계 모두를 이해하게 될 것입니다”라고 캘리포니아 대학 얼바인 캠퍼스(University of California, Irvine)의 신경학자 노먼 웨인버거(Norman Weinberger) 교수는 말한다.

무엇 때문에 뇌를 밝혀내기가 어려운가?

듀크대학 인지신경과학센터(Center for Cognitive Neuroscience at Duke University)의 스캇 훼텔(Scott Huettel ) 박사에 따르면, 이 질문에 대한 일반적인 답은 “인간의 뇌는 우리가 알고 있는 우주에서 가장 복잡한 대상이며, 그 복잡함 때문에 단순한 모델은 비현실적이 되고 정확한 모델들은 이해하기가 불가능한 것”이라고 말한다.

그러나 훼텔 박사는 이 오래된 답이 옳기는 하지만 불완전한 것이라고 말한다. 뇌 과학에서 실재적인 곤란함은 자기응시(navel gazing)의 하나로 현상의 요소를 자기관찰과 통찰에 의해 찾아내야 하기 때문이다. 훼텔 박사뿐만 아니라 뇌 과학자들은 뇌 연구에 있어 그들 자신의 뇌(그리고 경험) 이상으로 전진할 수 없다.

“보다 치명적인 요소는 우리 모두가 스스로 최소한 자신의 뇌는 경험을 통해 이해한다고 생각하는 것입니다. 그러나 우리의 주관적인 경험은 뇌활동의 과정을 알려주는 데에 불완전하기만 합니다." 훼텔 박사의 설명이다.

해파리를 통해 인간신경의 시각정보처리과정모델을 연구하는 덴마크  생물학자 앤더스 감(Anders Garm) 교수는 이렇게 말한다. “인간의 뇌가 뇌 스스로를 이해해낼 수 있는가 하는 문제는 과학적 질문이라기보다 가장 오래된 철학적 질문입니다.”

그럼에도 불구하고 과학자들은 뇌를 파악하는 데 있어 약간의 발전을 이루었다. 인간의 뇌를 눈으로 직접 보는 것이다. 최근 몇 년간 기능성 자기공명영상(fMRI) 같은 뇌 촬영기술을 통해 과학자들은 뇌의 반응을 관찰하고 뉴런그룹의 기능을 판단하는 것이 가능하게 되었다.

“뇌에 대한 궁극적인 질문은 아주 오래된 철학적 질문”

뇌에는 가장 핵심이 되는 중추가 있고 이것은 위험한 상황을 피하며 시각정보를 처리하고 행복한 꿈을 만들며 장기기억을 저장하는 것과 같은 특정한 임무를 수행한다. 그러나 신경네크워크들이 이러한 업무를 수행하기 위해 협력하여 작동하는 메커니즘을 이해하는 것은 알기 어려운 상태로 남아 있다.

▲ 사람의 사고와 행동, 그리고 의식은 수십억 개에 달하는 뉴런들의 협력 작용에 의해 이루어진다. 그러나 협력하는 이유가 무엇인지에 대해서는 여전히 비밀에 싸여 있다. 

“배우고 기억하거나 보고 듣고 움직이며 사랑하는 등 모든 작용을 할 때 어떻게 뉴런집단들이 기능적 네크워크를 형성하는지를 연구할 적절한 방법이 아직 존재하지 않는 상태입니다”라고 웨인버거는 말했다.

이에 더하여 이러한 뇌세포집단들(뉴런네트워크)은 이타심, 슬픔, 동정심과 분노 같은 보다 복잡한 행동과 감정을 발생시킨다. 훼텔과 그의 동료들은 fMRI를 이용하여 뇌에서 이타적인 행동에 관여하는 영역을 발견해냈다.

“뇌 영역의 기능을 이해한다고 해서 무엇이 사람을 마더 테레사 수녀와 같은 이타적인 존재로 이끄는지를 규명할 수 있는 것은 아닙니다. 그러나 이타적 행동과 같은 중요한 사회적 행동의 기원의 단서를 줄 수는 있습니다”라고 훼텔은 말한다.

뇌를 이해하는 것은 진정한 인간을 이해하는 일

어렵지만 뇌 연구에서 가치 있는 부분은 의식에 관한 것이다. 예를 들어 미술작품을 감상할 때 당신이 그것을 의식한다면 당신의 정신은 색감과 형태를 처리하게 된다. 동시에 시각적인 인상은 감정과 생각을 자극한다. 이러한 주관적인 자각과 인식이 바로 의식이다.

많은 과학자들은 의식을 인간과 다른 짐승 간의 경계로 생각한다. 그러므로 인식과정이 직접적으로 (우리가 모르는 사이에) 행동으로 이어지기보다 우리는 그렇게 생각하는 것을 자각하고 있다. 우리는 심지어 우리가 안다는 것을 알고 있다!

뇌과학자들에 따르면 만약 이 깜짝 놀라운 난제가 해결된다면 똑같이 당황스런 문제가 나타나게 될 것이다. “그러면 이유가 무엇인가? 도대체 의식은 왜 존재하는 것인가?”라는 질문 말이다.

끝으로 웨인버거는 말한다. “뇌를 이해하는 것은 우리가 진정한 인간이 되는 것이란 무엇인지를 이해하게 해줄 것입니다.”




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