마음과 뇌/두뇌학습

마음은 출생시에는 기초적인 형태로만 존재한다.

출생 이후부터 마음은 서서히 그 모습 을 갖추어 간다.

마음이 발달하는 순서에 대해서는 스위스의 심리학자 장 피아제가 이론적으로 설명했다. 피아제는 자신의 아이들과 다른 어린이들을 관찰한 결과에 기초하여 독창적 인 실험들을 고안했다. 피아제는 인간의 마음이 성숙해지고 학습이 진행됨에 따라 유아와 어린이가 보여주는 과정들을 단계별로 정리하여 이론화했다.

피아제는 1920년대에 학교에서 어린이들에게 실시할 지능검사(IQ검사)를 고안하면서 인지 발달에 대한 연구를 시작했다. 그는 아이들이 특정한 질문에 대해 비슷한 류의 오답을 하는 것을 발견했다. 이 체계적인 '오류들'로부터 피아제는 각기 다른 발달단계에 있는 아동들의 사고가 어떤 보편성을 보인다는 것을 밝히려 했다.

그리고 이런 생각을 기초로 한 것이 피아제의 연령에 따른 발달의 단계설이다.

잘 알려진 피아제의 실험들 중에는 아주 어린 아이들이 숨겨진 물건을 찾는 능력이 서서히 발달해 감을 보여주는 것이 있다.

또 숨겨진 물건을 찾는 능력이 발달해 가면서 궁극적으로 는 물체가 숨겨져 있더라도 눈앞에 있을 때와 마찬가지로 계속 존재한다는 사실을 알 수 있 게 된다. 그러나 이렇게 대상이 계속 존재한다는 것을 아는 능력이 갑자기 발달할 수는 없 다.이 능력은 경험과 성숙에 따라 발달하며, 그 아이의 마음이 발달할 때가 되기 전에는 이 런 능력이 있다는 것을 알 수가 없다. 공간, 시간, 인과성, 수. 그리고 위계구조 같은 것들은 마음의 중요한 속성들로서 인간의 내부세계가 제대로 기능하는 데 없어서는 안되는 것들이다. 이런 속성들은 모두 발달할 때가 되어야지만 나타난다는 것이 발달단계 이론의 요지이 다.

피아제는 마음이 능동적 '구성'(construction)을 통해 발달하고 진화한다는 결론을 내렸다. 인간은 가만히 앉아서 외부세계로부터 들어오는 정보를 수동적으로 지각하고 처리하지는 않는다. 우리는 정보를 변형하여 처리하는데, 이 정보를 변형하는 능력이 발달단계를 거치며 진화하는 것이다. 또 능력의 발달은 미리 정해진 지침에 따라 진행된다는 것이 피아제 이론 의 뼈대이다.

최근 30여 년에 걸친 인간의 뇌에 대한 연구들은 뇌의 발달단계에 대해서 미리 정해진 지침이 있거나, 이와는 다른 지침이 또 있다는 것을 밝혀 주고 있다. 또한 이런 연구들은 인간 의 마음이 단순히 '깨끗한 석판'이 아님을 분명히 보여주었다. 즉, 갓 태어난 아이의 마음 은 아무것도 씌어 있지 않은 '깨끗한 석판'이고, 어린이가 성장해 가면서 획득하는 세상에 대한 표상이 이 석판 위에 그려진다는 영국의 경험주의적인 생각과는 들어맞지 않는 결과들이 발견되었다는 것이다.

 

앞에서 말한 것처럼 뇌의 한 부위가 전문화되어 있어 각 영역에 대응하는 기능을 찾는 국지 화론보다는 뇌가 전체로서 기능한다는 전체관을 주장한 사람들 중에 심리학자 칼 래슐 리가 있다. 1929년 출판된 자신의 저서 《뇌의 기제와 지능》에서 래슐리는 주로(走路)달리기를 학습한 쥐의 뇌를 부분적으로 제거했을 때의 효과를 분석한 결과를 밝혔다. 이때 래슐리는 쥐가 주로를 성공적으로 달리는 능력이 형성되고 유지되는 것은 뇌 손상의 정도에 따르며. 어느 부위가 손상되었는지에는 영향받지 않 는다는 사실을 발견했다. 일반적으로 뇌 손상 에 따른 수행 결손은 뇌가 얼마나 제거되었는가에 직접적으로 비례했다.

, 1960년대에 들어서는 뇌 조직에 대한 세 가지 발견에 기반하여 신경 과학자들이 뇌에 대한 새로운 관점을 가질 수 있게 되었다.

먼저 주요 뇌 구조, 가장 쉽게는 대뇌피질 같은 구조가 거의 똑같은 여러 개의 모 듈들의 반복으로 이루어져 있다는 것이 첫째 발견이었다. 그래서 이런 모듈들은 서로 비슷한 점이 많고. 하나의 모듈이 수십만 개의 뉴런을 포 함하고 있다는 것이다. 이 발견은 존스 홉킨스 의과대학의 신경생리학 자였던 버넌 마운트캐슬 박사의 연구에 기초한 것으로, 그의 연구 결과 는 피질세포들이 피질 표면에서부터 피질의 6개 층을 꿰뚫는 수직기둥 모양으로 정리되어 있다는 것이었다.

둘째 발견은 대뇌피질세포들 간의 연결에 관한 것이다. 즉, 이전에 믿어 온 것보다 훨씬 여러 개의 피질세포들끼리 연결되어 있고, 또 세포들 이 매우 구체적으로 연결되어 있다는 것이다.

셋째로 피질의 처리 모듈들이 전부 모여서 하나의 집합을 만든다면 그 집합을 여러 개의 부분집합들로 나눌 수 있다는 것이다. 그래서 이 모듈 여러개가 모인 부분집합 한 개가 다른 뇌 구조나 영역에 있는 그 것과 유사한 다른 부분집합 여러 개들과 연결되어 있다.

마운트캐슬은 다음과 같이 말한다.

"서로 연결된 이 부분집합들이 분산된 체계를 이룹니다. 각 부분집합 의 구성요소는 뇌의 여러 다른 영역에 있는 모듈들이고, 이런 모듈들이 직렬 또는 병렬 배열로 연결되어 있습니다. 그래서 모듈이 직렬, 병렬로 연결되어 이루어진 이런 부분집합들이 뇌 안의 분산 또는 병렬 처리의 신경경로를 이룹니다. "

뇌에 대한 현대의 생각은 어느 한 부위에 국지화된 망구조보다는 분 산된 망 구조에 기초한다. 분산된 구조 에서는 어떤 행동만을 주로 처리 하는 '중추' 라는 개념이 없다. 분산된 구조에는 어떤 일을 하는데 숙련 된 뉴런이 있는 것도 아니고, 신경이라는 기계적인 구조에 내재된 '유령' 이 있는 것도 아니다. 또한 분산된 체계에서는 '운동영역' , '감각영역' 이라는 것도 기능이 아니라 편의에 따라 분류된 개념일 뿐이다. 마 운트캐슬은 말한다.

"운동피질이 본질적으로 '운동' 적인 면은 정말 없습니다. 또한 감각 피질이 본질적으로 '감각' 적인 점도 없습니다. 운동피질 또는 감각피질 이라고 각각 불리는 것은 이들 부위가 외부와 맺고 있는 연결 때문입니다. 즉. 감각피질 또는 운동피질이 받는 입력과 이들과 연결된 다른 뇌 영역들이 감각피질을 감각피질로, 운동피질을 운동피질로 만드는 것입니다."

우리가 만약 피질의 어느 부위의 기능을 이해할 수 있다면, 또는 한 수직기 둥의 기능을 알아낼 수 있다면, 그 영역을 더 잘 이해할 수 있을 뿐 아니라 다른 뇌 영역에 대한 이해에도 도움이 될 것이라고 마운트캐 슬은 주장한다.

피질의 여러 영역들이 주요 감각체계에 각각 대응하는 것으로 이미 밝혀져 있다. 하나의 '청각중추'가 있는 것은 아니지만 네 개의 청각영 역이 있음이 알려져 있고. 역시 한 개의 '시각중추'가 있는 것이 아니라 12개 이상의 시각영역이 있음 또한 알려져 있다. 더 나아가서 이 모든 감각영역들이 마운트캐슬의 말을 빌리자면 "다른 영역들을 통해 자기에 게까지 표상이 도달하면 그 영역만이 제공할 수 있는 추상화와 합성을 덧붙일 수 있다. 또 이런 감각영역들은 분산 중추로서 기능하기도 한 다,"고 한다.