한의학박사 김성훈블로그

 

 [그림 피질영역의 각 부분]

- 청각영역(auditory cortex, AC)에서 분석된 소리는

대뇌피질의 운동영역은 일차운동영역(primary motor area, M I), 전운동영역(premotor area, PM), 보완운동영역(supplementary motor area, SMA), 전두안구영역(frontal eye field) 등이 있으며 모두 전두엽에 위치해 있다.

> 전두안구영역(frontal eye field)

전두안구영역은 대뇌외측표면 브로드만영역 8의 하부에 위치한 부분으로 안구의 수의성 연동운동(voluntary conjugate movement)을 조절하는 작용을 한다. 즉 어떠한 물체의 움직임을 추적(pursuit)할 경우 두 눈의 연동운동이 일어나는데 이를 이 부분에서 조절한다. 이 부분을 전기적으로 자극하면 눈이 자극 반대쪽으로 쏠리게 되며, 손상되면 눈이 손상된 쪽으로 편위(deviation)된다. 수의성 연동운동은 되지 않지만 불수의성 연동운동(involuntary conjugate movement)은 후두엽피질에서 조절하기 때문에 가능하다.

> 보완운동영역(Supplementary Motor Area, SMA)

보완운동영역은 대뇌내측표면에서 브로드만영역 6aα에 해당하는 부분이다. 이와 연속된 대뇌외측표면 일부, 즉 전운동영역의 위쪽 부분도 보완운동영역에 속한다. 이 부분은 일차운동영역과 비슷한 부위별대응연결이 있으며 머리부분이 앞쪽, 다리와 발 부분은 뒤쪽 일차운동영역쪽에 위치해 있다.

이 부분은 주로 기저핵에서 구심섬유를 받는 것으로 알려져 있다. 기저핵의 주출력부는 창백핵(globus pallidus, GP), 즉 창백(pallidum)으로 창백핵의 내측부(GPi)에서 나오는 섬유의 일부는 렌즈핵다발(lenticular fasciculus)과 렌즈핵고리(ansa lenticularis)를 형성하여 시상 외측배쪽핵 구부(VLo)에 종지하며, 외측배쪽핵 구부에서는 보완운동영역(supplementary motor area, SMA)으로 원심섬유를 보낸다. 또한 보완운동영역은 일차운동영역과 전운동영역에서 구심섬유를 받는다. 반대편 보완운동영역과도 연결되어 있다. 이러한 운동영역과의 연결은 일방적이 아닌 상호연결이다. 이 부분은 전운동영역과는 달리 소뇌에서 오는 입력은 받지 않는다.

보완운동영역을 전기적으로 자극하면 복합적인 운동이 일어나지만 그 역치(threshold)가 높아 상당한 정도의 전기적 자극이 있어야지만 반응한다. 이 부분의 자극으로 발성(vocalization), 표정의 변화, 양쪽 손이나 발의 대칭적 운동 등이 일어날 수 있다. 이 부분의 자극은 일차운동피질의 상위운동신경원(UMN)을 활성화시킨다. 이 부분에는 복합적인 운동프로그램(motor program)이 저장되어 있어 기저핵회로를 거쳐 적절한 운동프로그램을 선택한 후 일차운동피질으로 출력하고 피라미드로를 통해 하위운동신경원을 활성화한다고 생각된다. 따라서 보완운동영역은 전운동영역과 함께 운동을 계획하고 실행으로 옮기는 단계에서 중요한 역할을 할 것으로 생각되고 있다.

보완운동영역(SMA) 부분만이 손상되면 양손을 쓰는 행동에 문제가 생기는 경우가 많다. 어떠한 운동을 수행할 때 두손을 동시에 써서 하는 일에는 문제가 없으나 양손을 서로 다른 일에 쓰게 하면 잘 되지 않는다. 이는 반대쪽 보완운동영역과 뇌량을 통해 잘 연결되어 있기 때문에 한쪽이 손상된 경우 반대쪽에서 일부 기능을 떠맡기 때문이라고 생각되고 있다. 보완운동영역이 손상된 경우 고유감각자극에 의해 일어났던 운동은 재학습되지 않는 반면 시각자극에 의해 일어나는 운동은 재학습에 별 문제가 없다.

> 전운동영역(premotor area, PM)

전운동영역(PM)은 대뇌외측표면에서 브로드만영역 6aՁ에 해당하는 부분으로 조직학적으로는 V층에 베츠세포가 없는 점만 제외하고는 일차운동영역과 동일하다. 이 부분의 면적은 일차운동영역의 6배 정도나 된다. 이 부분과 일차운동영역에는 과립층이 없기 때문에 이 부분을 전두무과립피질(frontal agranular cortex)이라고도 한다.

전운동영역은 감각연합피질에서 주로 구심섬유를 받는다. 특히 체감각연합피질과 시각연합영역(브로드만영역 19와 중간측두시각영역)에서 입력을 받는다. 또한 소뇌에서 시상의 저밀도세포대(cell sparse zone)를 거쳐 들어오는 구심섬유도 받는다. 그렇지만 기저핵쪽에서는 전운동영역으로 연결되는 경로는 없다고 알려져 있다. 전운동영역의 원심섬유는 주로 일차운동피질로 전해지며 보완운동영역으로도 연결된다. 일부 섬유는 피라미드로(pyramidal tract)로도 하행하지만 운동영역(M I, SMA)으로 이어지는 섬유에 비해서는 적다고 알려져 있다.

전운동영역은 감각자극에 따른 운동(sensory guided movement)과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 이 부분의 신경원은 시각이나 체감각, 청각 자극에 반응을 보인다. 이 부분을 전기적으로 자극하면 복합적인 운동이 일어나지만 그 역치가 높아 상당한 정도의 전기적 자극이 있어야지만 반응한다. 이 부분은 운동을 계획하고 실행으로 옮기는 단계에서 중요한 역할을 할 것으로 생각되고 있다.

전운동영역이 손상되면 실행증(apraxia)이 나타날 수 있다. 실행증은 아무런 마비현상이 없는데도 불구하고 이미 수행할 수 있던 운동이 안되는 경우를 말한다. 또한 두 손을 사용해서 해야되는 행동이 잘되지 않는다. 또한 한 번 실행증이 일어났던 행동을 재학습(relearn)할 수 없다. 특히 이 부분이 손상된 경우 시각자극에 의해 일어났던 운동이 재학습되지 않는 반면 고유감각자극에 의해 일어나는 운동에는 별 영향이 없다.

> 일차운동영역(primary motor area, M I)

일차운동영역은 중심전이랑(precentral gyrus)에 위치하며 브로드만영역 4에 해당하는 부분이다. 이 부분은 위쪽에서는 중심전이랑의 상당히 넓은 부분을 차지하고 있으나 아래쪽으로 내려갈수록 점차 좁아져 가장 아래쪽은 중심고랑 내부의 앞부분에만 존재한다. 내측표면에서는 중심옆소엽(paracentral lobule)의 앞부분에 위치해 있다.

일차운동영역은 모든 대뇌피질 중에서 가장 두꺼운 피질이며 II층과 IV층의 과립층이 발달되지 않아 II층에서 V층까지가 하나의 피라미드층으로 나타나는 무과립피질(agranular cortex)의 전형적인 예에 속한다. 내피라미드층(V층)에는 피라미드세포 중 가장 큰 세포인 베츠거대피라미드세포(giant pyramidal cell of Betz)가 위치해 있다. 이 세포는 다리쪽을 지배하는 중심옆소엽에서 가장 밀도가 높으며 전체 약 34,000개의 베츠세포 중 75%는 다리부분, 18%는 팔부분, 7%는 얼굴부분을 지배하는 신경원이라고 알려져 있다.

일차운동영역은 전운동영역(premotor area)과 보완운동영역(supplementary motor area), 일차체감각영역(primary somesthetic area), 및 시상의 저밀도세포대(cell sparse zone; 배쪽외측핵 미부 VLc, 배쪽후외측핵 구부VPLo, 영장류의 X 핵 nucleus X)에서 구심섬유를 받는다.

일차운동영역에서는 골격근(skeletal muscle)을 자신의 의지대로 움직일 수 있는 수의운동(voluntary movement)을 담당하는 피라미드로(pyramidal tract, 추체로)가 나온다. 사람이 다른 동물에 비해 훨씬 정교한 수의운동을 할 수 있는 것은 운동피질이 발달되어 있기 때문이다. 일차운동피질을 전기적으로 자극하면 자극 부위에 따라 몸의 반대쪽에 있는 특정한 근육이 수축한다. 근육의 수축은 특정한 운동을 수행하는 일군의 근육이 함께 수축되는 것이 보통이지만 각각의 근육이 수축될 수도 있다. 이러한 근육의 운동이 일어나는 양상을 보면 신체부위와 부위별대응연결(somatotopical arrangement)이 매우 뚜렷하다. 그렇지만 일차체감각영역(S I)과 같이 몸의 비율과 일차운동피질의 비율은 전혀 맞지 않으며, 손과 얼굴부위가 대부분을 차지하고 있고 다리는 대뇌세로틈새(longitudinal fissure)쪽의 작은 부분을 차지하고 있고, 외측고랑(lateral sulcus) 쪽의 좁은 부분에는 인두와 식도를 움직이는 부분이 있다. 이러한 배열은 머리와 손만이 큰 난장이와 같이 생겼으므로 '운동호문쿨루스(motor homunculus)'라고 부른다(그림 11-12). 감각호문쿨루스와 다른 점은 손이 감각호문쿨루스에 비해 훨씬 더 큰 부분을 차지하고 있고 입속과 후두 특히 발성에 관여하는 부분이 많은 부분을 차지하고 있으며, 생식기와 내장의 운동에 관여하는 부분은 없다는 점이다.

일차운동피질(M I)은 모든 수의운동(voluntary movement)에 관계하는 피질로서, 하위운동신경원(lower motor neuron, LMN)에 연결되어 결과적으로 골격근을 움직이게 하지만, 일차적으로는 손과 같은 원위부 근육의 정확한 운동에 필요한 근육을 조절하는 역할을 한다. 일차운동피질이 손상되면 수의운동을 못하게 되나 이는 영구적인 완전한 마비는 아니고 점차 회복된다. 손상 초기에도 사지 근위부의 전체적인 운동은 비교적 보존되는 반면, 원위부의 운동, 특히 손의 숙련된 미세한 운동은 매우 심하게 제한된다. 손상 초기에는 반사가 저하되고 근긴장도도 저하되지만 곧 근육은 강직성마비를 나타내고 바빈스키반사가 나타나는 등 전형적인 상위운동신경원증후군(upper motor neuron syndrome)이 나타나게 된다.

>>> 연합영역 (Association Cortex)

> 후두정연합영역 (posterior parietal association area)

후두정연합영역은 일차체감각영역과 시각영역의 사이에 있는 부분으로 브로드만영역 5, 7, 39, 40에 해당하는 부위이다. 이 부분의 위쪽(브로드만영역 5, 7)은 주로 체감각연합영역이며, 하부(브로드만영역 39, 40)는 주로 언어영역에 속하는 부분이다.

체감각연합영역이 손상되면 인지불능(agnosia)이 나타나며, 언어영역이 손상되면 언어장애가 나타난다. 또한 이 부분은 신체이미지(body image)를 관장하는 부분이기 때문에, 이 부분 전체에 관범위한 손상이 있을 때에는 자신의 신체의 일부를 무시하는 피질무관심증후군(cortical neglect)이 나타날 수도 있다. 무관심증후군의 증상은 자신의 몸의 반쪽에 관심을 기울이지 않게 되고, 손상된 반대쪽의 주위세계에도 주의(attention)를 전혀 기울이지 않게 되며, 마비는 없는데에도 불구하고 자신의 몸의 반쪽을 쓸 수 없어 보행실조(ataxia)가 나타나는 등 몸의 양쪽을 써야하는 운동에 이상이 나타난다.

> 측두연합영역(temporal association area)

측두연합영역은 일차청각피질, 즉 브로드만영역 41, 42를 제외한 거의 모든 측두엽피질을 말한다.

이 부분은 크게 측두엽 하부(inferior portion), 상부(superior portion), 전내측부(anteromedial portion)의 세 부분으로 나눌 수 있다. 이 중에서 전내측부는 브로드만 영역 27, 28, 34, 35, 36, 38을 포함하는 부위로 이 중에는 해마형성체(hippocampal formation)의 원시피질(archicortex)도 들어가 있으며, 변연피질(limbic cortex)에 속하는 부분이다(제 10장 '변연계' 참조)

측두엽 상부(superior temporal cortex)는 브로드만영역 22에 해당하는 부분으로 이 중에서 뒤쪽 부분은 베르니케영역에 들어간다. 또한 이 부분은 언어 뿐만이 아니라 언어가 아닌 소리의 분석에도 중요한 역할을 하는 부위이다.

측두엽하부(inferior temporal cortex)는 브로드만영역 20, 21, 37에 속하는 부분이다. 이 부분은 시각자극을 최종 처리하는 부분으로 시각자극의 최종적인 인식 측면을 담당한다고 생각되는 하측두시각영역(inferior temporal visual area)이 이 부분에 있다. 측두엽 하부의 앞부분은 최종 분석된 시각자극, 청각자극, 체감각자극이 종합되는 다중감각연합영역(multisensory association area)으로 생각되고 있다. 감각정보가 최종적으로 이 부분에 도달하면 사물의 인식은 완전하게 이루어지게 되고 이는 전전두엽피질과 운동영역을 거쳐 반응으로 전환되게 된다. 만약에 이 부분에 와서도 과거 경험에 없는 새로운 자극이거나, 과거 경험에서 중요했던 자극은 변연계의 파페츠회로를 거쳐 새로운 기억회로에 들어가고, 편도핵복합체로 들어가 감정을 동반하게 되어 역시 전전두엽피질과 운동영역을 거쳐 특정한 행동반응으로 나타나게 된다.

> 전전두엽연합영역 (prefrontal association area)

전전두엽연합영역은 운동영역을 제외한 모든 전두엽피질을 말하는 것으로 브로드만영역 8, 9, 10, 11, 12, 24, 25, 32, 33, 44, 45, 46, 47에 해당된다. 이 부분에는 전두안구영역(frontal eye field)과 브로카언어영역(Broca's area)이 포함되어 있다. 전전두엽피질은 운동피질과는 달리 과립층이 있는 여섯 층의 동형피질(isocortex)로 구성되어 있기 때문에 전두과립피질(frontal granular cortex)이라고도 한다. 이 부분은 영장류에서만 잘 발달되어 있고 특히 사람에서 가장 크게 발달된 부분이다. 이 부분은 두정엽, 측두엽, 후두엽과 고도로 연결되어 있고, 편도핵복합체와 시상의 내측등쪽핵(mediodorsal nucleus, MD)과도 연결되어 있다. 이 부분은 다시 대뇌 외측면에 속하는 외측전전두엽피질(lateral prefrontal cortex)과 내측과 안와면에 있는 안와전두엽피질(orbitofrontal cortex)로 크게 나눌 수 있다.

외측전전두엽피질은 주로 판단(judgement)과 예지(foresight) 등 인간의 행동을 감시하고 통제하는 여러 가지 고도의 정신적 능력에 관여하는 부분으로 생각되고 있다. 외측전전두엽피질이 손상된 경우 주로 문제해결 능력(problem solving)에 장애가 일어나게 된다. 이러한 문제해결 능력은 상당히 미묘한 정신적 능력으로 주의깊게 관찰하지 않으면 손상이 없는 것으로 잘못 판단할 수도 있다. 특히 일상의 사실이나 여러 가지 자료에서 적절한 것을 취사 선택하는 능력이 저하되게 된다.

안와전두영역(orbitofrontal cortex)이 손상되면 주로 정서장애(emotional deficit)가 나타나게 된다. 환자는 자주 이상하고 사회적으로 용납될 수 없는 행동을 하며, 정서적으로 불안정하고 성격(personality)이 변화하는 등 여러 가지 장애가 나타난다.

전전두엽 손상의 대표적인 예는 미국철도회사에 근무하던 피네아스 게이지(Phineas Gage, 1823-1860)의 경우로 1848년 폭발사고에 의해 길이 105 cm, 두께 3 cm의 철봉이 왼쪽 빰에서 오른쪽 전두골을 관통하여, 운동피질과 브로카영역은 손상되지 않았으나 대부분의 전전두엽피질이 손상되었다. 그는 기적적으로 소생하여 이후 22년간을 살았다. 이 환자의 가장 뚜렷한 이상은 성격의 변화로 온순하고 조용하고 믿을만한 성격이었으나, 사고 후에는 무례하고 불쾌하고 시끄러우며 탐욕스런 성격으로 변해 그의 담당의사는 "더 이상 게이지가 아니었다"고 했다고 한다.

또한 1930년대 중반에 포르투갈의 신경외과 의사인 에가스 모니츠(Egas Moniz, 1874~1955)는 여러 가지 정신질환 환자들을 대상으로 시상과 안와전두피질 사이의 백색질을 절단하는 전전두엽백질절제술(prefrontal leukotomy)을시행하여 1949년 노벨 생리의학상을 수상하였다. 그러나 이 수술 후에 환자들은 성격이 변하게 되어 피네아스 게이지와 같이 무례하고 다른 사람을 생각하지 않게 되었으며 앞일을 예측하지 않고 제멋대로 행동하는 등 여러 정신 장애가 생겨 현재에는 전혀 이 수술을 시행하지 않게 되었다.

전전두엽피질은 감각피질에서 분석한 자료와 편도핵복합체를 거쳐 들어온 감정적 측면을 바탕으로 다음 행동을 예측, 판단하는 부위로 그 자신의 인격이 들어있는 부위라고도 생각할 수 있다.

인지능력 향상…난독증 치료에 효과

늘어나는 두뇌 개발 프로그램

인간이 동물과 다른 점은 뇌가 놀라울 정도로 빠르게 진화한다는 데 있다. 음성으로 구성된 언어를 문자로 만들어 문명을 꽃피운 것도 시작은 우리의 뇌에서 비롯됐다. 하지만 우리 뇌는 아직도 미지의 세계다. 연구해야 할 분야가 무궁무진하다. 두뇌 개발을 통해 인지능력을 향상시키는 방법이 최근 많이 연구되고 있지만 두뇌 과학 전체로 놓고 보면 아직도 시작 단계라는 것이 중론이다.

지난 몇 년간 서점가에서는 두뇌 개발 관련 도서들이 홍수처럼 쏟아지고 있다. 이들 도서들의 공통점은 어떻게 하면 두뇌를 개발할 수 있느냐다. 출판가뿐만 아니라 의료계, 교육계도 두뇌 관련 비즈니스는 핫 이슈 중 하나다. 일부에서 ‘허무맹랑한 상술에 불과하다’며 우려하고 있지만 학부모는 물론 일반 직장인들의 관심은 갈수록 커지고 있다.

지난 8월 5일 강남구 대치동에 사는 이모 양은 집 근처에 있는 BFC학습연구소를 찾았다. 두뇌 개발 전문 기관을 방문한 것이 처음인 이 양은 평소 책을 읽어도 집중이 잘 안되고 피로를 쉽게 느껴왔었다. BFC학습연구소는 이 양의 상태를 확인하기 위해 검사부터 실시했다. 총 5가지로 구성된 검사 결과를 토대로 이 양은 청각, 시각, 운동감각, 두뇌 정보처리 등을 꾸준하게 훈련할 계획이다.

이 연구소는 집중력과 청취, 표현법, 인지 감각 등을 프로그램에 맞춰 체계적으로 훈련하는데 주안점을 두고 있다. 이러다 보니 10대 청소년들 수요가 많다. 대부분 두뇌 활동 저하로 학습에 상당한 어려움을 겪는 경우다. 배지수 BFC학습연구소 원장은 “신경정신과적 치료보다는 훈련과 개발에 초점을 맞추고 있다”면서 “두뇌를 골고루 사용하도록 해 전 분야의 기능을 향상시키는 것이 우리 프로그램의 목적”이라고 설명했다. 지능 향상에 대해서도 배 원장은 “일반화하기는 힘들지만 3~4개월 정도 꾸준히 훈련한다면 10~15점 정도는 올라갈 수 있다”면서 “직장인 등 성인들에게도 좋은 효과를 기대할 수 있다”고 강조했다. 실제로 환자 중 10~20%는 성인들로 구성돼 있다는 것이 연구소 측의 설명이다. 배 원장은 “뇌파 훈련을 꾸준히 반복하면 감정 절제력을 키울 수 있다”면서 “평정심을 찾은 상태에서 업무에 임할 수 있기 때문에 기업 최고경영자(CEO)들에게 많이 권하고 있다”고 설명했다.

뇌파 훈련, 기업 CEO에게 효과적

HB두뇌학습클리닉은 난독증 개선 쪽에 포커스를 맞추고 있다. 난독증이란 지능과 시력·청력 등이 모두 정상임에도 불구하고 언어와 관계되는 신경학적 정보처리 과정의 문제가 생겨 글을 원활하게 이해하지 못하는 증상을 말한다.

책을 읽을 때 단어나 줄을 뛰어넘거나, 읽은 위치를 되풀이 읽고 자주 잃어버린다든지, 독서 중 주의가 쉽게 흐트러진다면 난독증을 한번쯤 의심해 봐야 한다. 또 책을 읽을 때 자주 쉰다거나 두통 증세를 느끼는 것도 난독증 때문에 나타나는 증상이다.

평소 밝은 곳보다 어두운 곳, 손가락이나 자를 대고 책을 읽는 것도 난독증에 따른 결과다. 난독증이 있는 아이들은 집중력이 떨어지기 때문에 아무리 많은 시간 공부를 해도 성적이 올라가지 않는다. 이 병원이 지난해 6~8월 전국 초·중·고생 426명을 대상으로 학습 관련 두뇌 기능 평가를 시행한 결과 38.3%의 학생들이 지능은 정상이지만 글자를 읽거나 쓰는데 어려움이 있는 ‘난독증’에 해당하는 것으로 조사됐다. 박형배 HB두뇌학습클리닉 대표는 “지난 4월부터 광진구 자양고 한 개 반 학생들을 대상으로 난독증 극복 훈련을 실시했는데 3개월 만에 성적이 오르고 집중력이 향상되는 결과를 거뒀다”고 밝혔다.

한국교총 영재연구원이 실시하는 두뇌 개발 훈련은 의학적 치료보다는 지속적인 교육을 통해 인지능력을 향상시킨다는 점에서 앞서 두 기관과 다소 차이가 있다. 교총 영재교육원이 올 초 개발한 두뇌 훈련 프로그램 마인드 피트(Mind Fit)는 인지능력 진단, 훈련, 평가로 구성돼 있으며 이를 토대로 단기 기억력, 시야 확장 능력, 순발력, 시각·행동 협응력, 인지적 유연성 등 총 10가지 능력 배양이 주된 목적이다.

초기 10가지 항목으로 개인별 능력을 평가한 뒤 뇌기능이 떨어진 부분을 맞춤별로 훈련한다는 점도 여타 프로그램과 다른 점이다. 이스라엘 두뇌 개발 소프트웨어 전문 업체인 코그니 피트사와 공동으로 개발한 마인드 피트는 훈련이 끝날 때마다 학습자의 두뇌 능력 향상 정도를 평가하는 쌍방향 수업을 지향하고 있다. 진단 평가 후 총 24회에 걸쳐 훈련이 진행되며 이 과정이 끝나면 종합 평가를 토대로 자신의 두뇌 능력이 얼마나 향상됐는지 확인할 수 있다.

인터넷으로 수업을 진행하기 때문에 회원으로 가입하면 집에서도 얼마든지 두뇌 훈련을 할 수 있다는 것이 이 프로그램의 최대 장점이다. 교총 영재교육원 홍생표 연구처장(교육학 박사)은 “두뇌의 체질을 근본적으로 개선할 수 있다”고 말하면서 “방과후 학습 교재로 활용하기를 희망하는 학교들의 문의 전화가 늘고 있다”고 설명했다. 현재 영재교육원은 초등학교 서울 2곳에서 시범 교육을 진행 중이며 2학기부터는 전국 30여 개 학교로 확대할 계획이다. 영재교육원이 마련한 ‘방과후 학교 두뇌교실’은 온라인을 기반으로 한 두뇌 개발 훈련과 오프라인을 통한 인지학습 시간을 각각 30분씩으로 구성해 수업을 하고 있다.


5개 이상 이미지 동시 기억 ‘어렵네’]>

거의 모든 두뇌 훈련 프로그램은 자신의 상태가 어떤지 살펴보는 것부터 시작된다. 두뇌 훈련 프로그램을 경험하기 위해 BFC학습연구소를 찾은 기자에게 기다리고 있는 것도 검진이었다. 가장 먼저 실시한 검진은 감각운동 통합 훈련. 헤드폰에서 들려오는 ‘삐’ 소리에 맞춰 손바닥에 부착된 버튼을 치면 컴퓨터 화면에는 실제 음과 인지능력 간 차이가 얼마나 차이가 있는지 보여준다. 음성을 듣고 버튼을 치는 시간까지를 1000분의 1로 나눠 1000분의 15 내로 들어오면 녹색표시등, 1000분의 15~1000분의 100까지는 노란색, 1000분의 100 이상은 빨간색 등이 표시된다. 반대로 늦게 치면 구간별로 노란색 빨간색 불이 들어온다. 총 14가지 동작으로 인지능력을 측정해 본 결과 오차 범위 내 인지한 경우는 전체 53.1로 비교적 양호했지만 전체 중 85.7%를 빨리 반응했다.

“53.1면 성인 정상치입니다. 운동선수는 30까지 내려가고 반대로 인지능력이 떨어지는 사람들은 200까지 올라갑니다. 빨리 반응한 경우가 많았다는 것은 그만큼 성격이 급하다는 것을 의미하기도 합니다.”(배지수 원장)

그 다음 기다리고 있는 것이 종합 주의력 검사다. 총 5가지의 게임을 통해 시각, 청각, 억제 지속, 간섭 선택, 분할 주의력, 작업 기억력을 테스트했는데 가장 애를 먹인 것은 작업 기억력 부분. 가령 자동차 번호판 위치와 차 종류가 나타났다 사라진 뒤 기억을 되살려 맞춘다든지, 빠르게 움직인 구슬의 원래 위치를 맞추는 작업 기억력 테스트는 5단계 이상으로 갈수록 상당히 힘들게 느껴졌다. 결과는 ‘경계’. 작업 기억력 테스트는 단순히 현상을 기억하는 능력을 보는 것이 아니라 단시간 내 기억력을 얼마나 끌어올릴 수 있느냐를 측정하는 과정이다.

“술을 많이 마시면 기억력 감퇴로 이어질 수 있나요?”(기자)

“전혀 연관성이 없다고 할 수는 없지만 이 정도면 충분한 훈련을 통해 정상치로 끌어올릴 수 있습니다. 너무 걱정하지 마세요”(배 원장)

기억력 저하라니, 마른하늘에 날벼락 같은 일이다.

이후 검진은 모차르트와 찬트(성가)의 음악을 번갈아 들으면서 청각을 회복시키는 것으로 이어졌다. 재미있는 것은 특수 헤드폰을 통해 소리를 두 귀뿐만 아니라 정수리에 들려주면 두뇌 피로를 줄일 수 있고 집중력도 그만큼 향상될 수 있다는 점이다. 뇌파검사를 통해 두뇌 여러 부위에서 발생하는 32가지 뇌파를 측정하는 것도 인상적이다. 마지막으로 실시한 것은 세타(Theta), 알파(Alpha), 하이베타(High-beta)파를 조절하는 훈련. 긴장이 풀리면 세타파와 하이베타가 많이 나온다. 집중력을 향상시키기 위해서는 알파파를 높여야 한다. 이 3가지 뇌파는 상호 보완적으로 발생한다. 정신을 집중하면 알파파 출력이 늘어나는 대신 하이베타파도 함께 올라간다. 이 때문에 학습 능력을 향상시키기 위해선 알파파는 늘리고 나머지 두 뇌파는 최대한 억제하는 것이 좋다. 처음에는 다소 힘들게 느껴지지만 머릿속을 비우고 편안한 감정 상태를 유지하면 그렇게 어렵지 않다. 이 같은 훈련을 반복하면 집중력 향상은 물론 감정 절제도 쉽다는 것이 배 원장의 설명이다.

 

송창섭 기자 realsong@kbizweek.com

도서명: -84
저자: 제럴드 에델만
출판사: 범양사
토론자: 박문호
모임일시: 2005..1.2.

[ 신경과학과 마음의 세계 ]
제럴드 에델만 저 황희숙 역 범양사

http://www.scripps.edu/

세계적인 신경생물학자인 저자가 인간의 두뇌에 대하 여 설명한 전문서. 의식과 사고가 인간 뇌의 진화로부터 어떻게 생겨났는가의 탐구를 통해 마음이 신경진화의 산물임을, 신경세포로부터 의식 있는 마음에 이르 는 통로를 기술, 입증하였다.


차례


1. 마음
2. 마음을 자연 속으로 되돌려 놓기
3. 마음을 이루는 물질
4. 심리학을 생물학적 기반 위에 올려 놓기
5. 형태와 마음 : 다윈 프로그램의 완성
6. 위상생물학 : 배로부터의 교훈
7. 다시 생각해 볼 문제들
8. 재인에 대한 학문들
9. 신경 다윈주의
10. 기억과 개념 : 의식으로 가는 다리 놓기
11. 의식 : 기억된 현재
12. 언어와 고차원적 의식
13. 주의와 무의식
14. 층과 고리 : 요약
15. 학설들의 무덤 : 철학과 그 주장들
16. 기억과 개인의 영혼 : 어리석은 화원론에 맞서서
17. 고차원의 산물 : 사고, 판단, 정서
18. 마음의 병 : 재통합된 자기
19. 의식있는 인공물을 구성할 수 있는가?
20. 대칭과 기억 : 마음의 궁극적인 기원에 대하여
21. 에필로그
22. 생물학 없는 마음 : 비판적 후기


마음에서 출발하기에 항상 과학의 공격으로부터 끝까지나마 저항이 가능하다고 여겼던 종교와 철학이 그 터전을 상실하고 항복을 강요받고 있다. 마음도 이제는 더 이상 비밀스러운 영역이 아니다. 인간이라는 이름의 생물체가 발현하는 한 현상일 뿐이다. 마음 안에 또 하나의 인간이 들어 있어 독자적인 말과 생각을 늘어놓는 것이 아니다. 마음 현상을 설명하면서 마음에다 절대적 특권을 부여하는 것은 이제 일방적인 처사로 간주된다. 생물학에서 시작하지 않는 마음 탐구는, 마음이 그 동안 지탱해온 우월적 신비성을 따로 빼돌리기 위한 변장술의 일환이다. 마음을 생물학에서 출발시킴으로 자연과 괴리된 마음이 아니라 자연의 일부로서 제 본질을 드러내는 마음의 실체를 찾아주고자 하는 것이 본 책의 의미이다. 이 주장의 바탕 고리를 나열해 본다.
자연이라는 것이 인간이 수신해서 해독해 낼 수 있는 신호의 체제가 아니다. 물리학자들이 물질을 다루면서 측정 가능한 모델로 삼고서는 그것으로 마음의 영역까지 확대시킨 것은 잘못이다. 두뇌를 구성하고 있는 물질 조직의 물리적 성질을 해명하는 것으로는 어떻게 해도 마음을 설명할 수 없다. 뇌가 정교한 컴퓨터의 일종이라는 견해는, 사건을 분류하는 두뇌의 작용이 컴퓨터의 논리나 계산과 전혀 닮지 않다는 명백한 증거에 의해 와해되어야 마땅하다. 두뇌의 구성요소가 '물질이 아니다'라는 말은 아니다. 물질과 물질 사이를 연결하는 전기 배선 같은 것이나 소프트웨어 같은 것은 없다는 말이다. 두뇌는 마치 정글과 같다. 이 정글 속에서는 형성되는 마음의 의식은 실체로서 존재하는 것이 아니라 하나의 과정으로 등장된다. 자극에 따른 반응적 행동을 연구하는 것으로 인간의 정신을 설명할 수 없다. 현재의 인간 두뇌를 이끌어온 원동력에는 유전적 고유의 항구성과 기억이라는 요소가 주도했다. 따로 궁극적 목표점으로 이끄는 지령 같은 것이 있는 것이 아니다. 즉 또하나의 절대적 소형인간 같은 것이 두뇌 안에 들어 있다고 가정할 필요가 없다. 저절로 실시되는 선택 행위에 통해서 개체군 유전자의 빈도를 높이게 된다. 그러나 DNA에서 단백질이 형성되는 차원과 세포에 의해서 두뇌를 형성하기 위한 배(胚)가 발달하는 차원은 또 다른 차원이다. DNA에서 RNA를 만들고 또한 그 RNA에서 단백질을 만드는 것은 우전 정보의 특성을 부여하는 차원이다. 그러나 배(胚)가 만들어지는 것은 단백질이 아니라 다양한 유형의 세포가 모여서 이루어진다. 이 세포들은 하나 하나가 서로 다른 단백질로 구성되어 있다. 지정된 기관이 형성되는 것은 철저히 '장소 의존적'이다. 특정한 곳에 세포가 오게 되면 세포 사이에 교류가 일어난다. 이 교류는 단일층에서 벗어나 층 자체가 변이 되는대로 그 결합을 풀지 않고 움직이며 작업한다. 이 과정에서 세포가 분화되는데 적절한 신호를 통해 차별화된 유전자를 소지하면서 바로 이 분화로 인해 간세포가 피부 세포와 다르게 되고, 피부세포가 뇌세포와 다르게 되는 것이다. 여기에 동원되는 유전자는 세포의 특수화와 연속적인 조화가 일어나야 하는데 이는 배 형성에 있어 단백질 모양을 지정해주는 유전자만에 설명치 충분치 않다는 것을 의미한다. 바로 예측 불가능한 방식으로 움직이고 또한 소멸되는 개개의 세포야말로 실질적인 구동력이 된다. 비슷하게 생긴 세포의 표면 형성은 특정한 장소의 움직임과 무관하지 않다. 어쨋던 전체적으로 봐서 1차원에 속한 유전자가 3차원 구조에 속한 동물 개체에게 어떤 식으로 영향을 줄 수 있느냐 것에는 환경적 요인을 무시할 수 없다. 생명체의 변이는 적응을 위한 것이다. 환경에서 제공하는 정보(지령)는 필요치 않다. 그러나 생명체 내부에 선택계를 유발시킨다. 인간의 두뇌 역시 내부 선택계로서 작용한다. 이런 선택 시스템의 좋은 예는 인체 내의 면역계에서 찾아 볼 수 있는데 분자 수준에서 이미 자아와 비자아와의 구별이 일어난다. 자아는 항구성과 기억성을 함유하면서 계속 자신의 유전자의 빈도를 증가하는 지향성으로 변화를 위한 선택작용을 계속해 나가는 것이다. 생물학적인 접근은 이처럼 물리학과는 달리 역사성이 있는 시스템이다. 두뇌 안에 있는 뉴런(신경세포)의 집단 선택은 새로운 종류의 신호를 생산하는데 새로 생산된 신호들은 외부 세계의 신호와 더불어 작용해서 재입력을 실시하여 새로운 선택성 특성을 조성한다. 기억이란 두뇌 안에 있는 소뇌와 피질의 역할을 통해서 이루어진다. 소뇌는 움직임을 관장하는 곳이며 피질 중에서 특히 '해마'라는 기관은 단순 기억을 장기 기억으로 전환하는 곳이다. 따라서 이 두 기관과 기저핵의 작용으로 인해 범주화(範疇化)와 재범주화가 일어난다. 범주란 곧 개념 형성을 뜻한다. 개념은 지각과는 달리 즉각적인 입력 없이도 작용이 가능하다. 즉 외부적 자극에 의해서가 아니라 스스로의 활동에 의해서 지도화가 일어나는데 전두엽, 측두엽, 두정엽과 같은 고차원적 피질 등에서 발견된다. 이로서 기억을 재범주화라 말하고, 개념을 스스로의 활동을 범주화하는 뇌의 산물이라고 표현할 수 있다. 개념화는 곧 언어 능력의 기반이다. 언어 능력 이전에 발생한다. 언어 구사 능력이 있다는 말은 자의식이 이미 생성되어 있다는 말이며 동시에 타인과의 공통적인 감각질을 형성하고 있다는 말이다. 자의식은 우선 1차적 의식부터 출발하는데 이는 자기 신체를 돌보기 위한 기능을 위한 뇌간과 대뇌 변연계(쾌락계)가 상호 연결되어 있고 더나아가서 여기에다 시상피질계가 합세하므로 환경에 적응하는 적합한 학습행위가 가능해 진다. 가치범주와 개념 범주가 형성되어되고 이로서 이미지 형성을 통한 상관관계가 가능하다는 말이다. 하지만 이 단계는 어디까지 동물 수준이다. 인간에게는 이러한 1차의식을 넘어서 고차원적 의식에 성사되는데 이는 피질계의 발달로 가능해진 기능들이다. 특히 언어 가능은 진정한 자기(사회적 자기)의 개념적 표상에 연결되는데 과거에 대한 모형 뿐만 아니라 개성에 대한 개념적 모형도 반드시 형성시킨다. 두뇌에 있어 브로카 영역과 베르니케 영역에서는 언어에 관해서 의미론과 구문론과 음운론의 기능을 발휘하는데 ,음운론적 능력은 학습에 의한 개념과 몸짓과 연계되어 있고, 이로써 의미론이 가능해지고, 의미론의 발생으로 의미를 가진 단어와 구를 조립할 수 있는 구문론이 가능하다. 이와 같은 것은 모두 자기와 세계를 연결하고 과거와 현재와 미래를 모형 기능에 바탕을 두고 있다. 이것은 지각 자력작용과 또 다른 의미론적 자력작용이다. 한 예로서, 우리 자신에게 유리하도록 다른 사람들을 향하여 진지하게 속일 수도 능력도 이런 작용을 통해서 주어진다. 이것은 동물들에 비해서 인간들만이 갖는 고차원적인 의식이다. 동물들도 갖고 있는 의식은 일반 자연 환경과만이 관련되지만 고차원적인 의식은 사회적 환경과 관련 있다. 모든 정신 이상은 뉴런(신경세포)과 뉴런의 연결 고리(시냅스)의 수준에서 고찰이 가능하다. 정신 질환은 범주화, 기억, 재입력, 통합의 장애로 생긴 병이며, 신경학적 질환은 시각, 운동들을 관장하는 국소적 기능성 장애로 인하여 생겨난다. 그러나 어느 경우에도 약물에 의해 치료가 가능하게 된다. 이처럼 마음이란 자연에서 생긴다. 마음이란 자연 환경 속에서의 선택의 결과이지 논리적 결과가 아니다. 논리에 의해서가 아니라 합성된 양식에 의해서 생각이 일어난다. 컴퓨터와는 달리 뇌에는 반복되는 기억이 없다. 뇌는 가치 범주화에 의해 자극되는 것이다. 그래서 인간의 두뇌 작용에 대해서 일률적인 계산 과정(알고리즘)으로 이해하는 인지과학적 관점은 틀린 이론이다. 또한 모든 우주에 걸쳐 의식이나 마음이 있다는 범심론도 옳지 않는 이론인데 그 이유는, 의식이나 마음은 혹독한 물리적 상황에서는 나타나지 않기 때문이다. 예를 들면, 섭씨 10만도에서는 그 어떤 의식이나 화학적 작용도 생성될 수 없다. 생명체는 생명체 차원에서 다루어야지 물리학이나 화학으로 환원해서 다룰 수 없다는 것이 저자의 주장이다. 그것은 지향성이란 오직 마음을 소지하고 있다고 말할 수 있는 생물체의 고유 현상이기 때문이다.

기쁨, 슬픔, 질투, 두려움 등 우리 곁에 늘 존재하고 있는 각종 느낌(feeling)과 감정(affection), 정서(emotion)는 보고, 듣고, 만질 수 있는 구체적인 실체가 아니라는 이유로 지금까지 과학적 담론의 경계 저편에 존재해 왔다. 20세기 들어 마음은 어떻게 만들어지는가, 마음은 어떻게 작용하는가 등 마음의 문제까지도 진화생물학과 신경생물학 등에서 활발히 다루어지기 시작했지만, 느낌과 감정, 정서만은 여전히 과학의 영역으로 편입되지 못한 채 철학적 담론에 머물러 있었다. 그러나 현대 과학의 최전선인 뇌과학 분야에서 선도적인 연구를 이끌고 있는 포르투갈 출신의 유태계 과학자 안토니오 다마지오(Antonio Damosio)는 느낌과 감정, 정서가 우리 마음의 토대를 이루고 있으며, 이들 또한 마음과 마찬가지로 과학적 연구의 대상이 될 수 있음을 주장한다. 그리고 이번에 (주)사이언스북스에서 ?사이언스 클래식?의 9권으로 펴낸 『스피노자의 뇌(Looking For Spinoza)』에서 최신 뇌과학적 연구 성과와 실제 임상 사례를 바탕으로 느낌과, 감정, 정서의 본질을 차근차근 파헤쳐 나간다.


뇌과학자가 되기 위해서는 먼저 스피노자주의자가 되어야 한다!

이 책의 저자인 안토니오 다마지오는 아이오와 대학교 의과 대학 신경과 교수를 지냈으며, 현재는 서던캘리포니아 대학교 뇌과학 연구소 소장을 맡고 있으면서 인간 뇌의 작용에 관한 왕성한 연구 활동을 펴고 있는 현대 뇌과학 분야를 선도하고 있는 대표적인 뇌과학자이다. 전 세계 30개 언어로 번역되었으며, ‘로스앤젤레스 타임스 북 어워드’ 후보에도 오른 첫 책 『데카르트의 오류(Descartes’ Error)』(1994년)에서 정서와 느낌이 인간의 의사 결정에 미치는 영향을 밝힌 것을 시작으로, 두 번째 책인 『사건에 대한 느낌(The Feeling of What Happens)』(1999년)에서는 느낌과 정서가 자아 형성에 끼치는 역할을 논의하였으며, 마지막으로 이 책 『스피노자의 뇌(Looking For Spinoza)』에서 느낌과 정서의 본질을 파헤침으로써 ‘정서-느낌’에 관한 삼부작을 마무리하였다. 책의 제목에서도 엿볼 수 있듯 저자는 ‘정서-느낌’의 삼부작을 17세기의 대표적인 심신 이원론 철학자 데카르트를 반박하는 책에서 시작해서, 그와 동시대 인물이었던 또 다른 철학자 스피노자에 대한 오마주로 마감하고 있다.
그렇다면, 왜 하필 스피노자일까? 20세기 들어 의식과 마음에 대한 과학적 연구가 활발해지면서 마음이란 공간을 차지하지도 않고, 물질적 실체도 없는 것이므로, 마음과 몸은 별개의 것이라는 데카르트의 실체 이원론적 견해는 더 이상 설 자리를 잃게 되었다. 인간 존재를 이해하는 가장 큰 축에 해당하는 심신 문제에서 300년 이상 지배적인 견해로 자리 매김 해 온 실체 이원론적 견해가 타파되기까지는 뇌 영상 기술 등의 과학 기술의 발전과 관점의 혁신적인 전환이 필요했다.
하지만 다마지오는 데카르트와 동시대를 산 스피노자가 그의 저서 『에티카』에서 마음과 몸이 동일한 실체의 평행하는 속성들(표현들)이라 주장하며, 마음과 몸을 서로 다른 실체의 바탕 위에 놓지 않음으로써 당대 우세했던 심신 이원론에 반대되는 시각을 내놓았음을 밝혀낸다. 즉, 스피노자야말로 심신 동일론의 입장에서 느낌과 정서, 감정이 인간성의 중심이라 봄으로써 이미 300여 년 전에 현대 뇌과학을 예견한 인물인 것이다.
『스피노자의 뇌』는 당대의 교회와 의견을 달리하고, 신에 대한 새로운 개념을 내놓은 급진적인 종교학자로서의 스피노자나 이상적인 민주 국가를 묘사한 정치학자로서의 스피노자, 과학적 사실을 이용한 철학자로서의 스피노자 이외의 네 번째 모습의 스피노자, 바로 정서와 감정에 관한 오늘날의 신경과학, 뇌과학과 상응하는 측면에서 생물학자적 사상가의 면모를 가진 스피노자의 모습을 밝혀냄으로써 느낌과 정서, 감정의 본질을 파헤치고, 더 나아가 마음의 본질, 인간 존재의 본질을 뇌과학으로 풀어내는 새로운 시도를 보여 준다.


심신 이원론의 종말, 정서와 느낌의 뇌과학

뇌과학 분야에서 선도적인 연구들을 이끌고 있으며, 실제 임상에서 다양한 뇌 질환 환자들을 다룬 경험을 바탕으로 다마지오는 느낌과 정서를 촉발하고 수행하는 뇌와 신체의 메커니즘을 설명하고 우리 내면에서 작동하는 정서의 기구(machinery of emotion)를 규명한다. 이 과정에서 느낌이 정서에 덧붙여진 부수적인 산물이나 장식물에 지나지 않는 것이 아니라, 생명체 내부를 탐색하는 심적 감지기이자, 진행 중인 생명 활동을 증언하는 목격자이며, 정서와 함께 생명 조절 행위에 중대한 역할을 수행함을 밝혀낸다.
느낌과 그에 밀접하게 연관된 정서가 우리 마음의 토대를 이루고 있으며, 수많은 선진 사회에서 알코올이나 약물, 식품 등의 각종 수단을 이용해 거의 뻔뻔스러울 만큼 개인의 느낌을 조작하고 있음을 고려해 볼 때, 느낌의 본질을 과학적으로 규명하려는 다마지오의 시도는 매우 중요한 의의를 갖는다.
또한 다마지오는 동정이나 수치심, 가책 등을 포함하는 사회적 정서에 중요한 역할을 하는 전전두엽 손상 환자의 사례를 통해 느낌, 그리고 욕구나 정서와 같이 느낌을 유발하는 신경 절차들이 사회적 행동에 중대한 영향을 미친다고 주장한다. 사회적 정서와 그에 뒤따르는 느낌이 없었다면, 설사 다른 지적 능력이 온전하게 남아 있다 한들 윤리적 행동이나, 이타주의, 종교 등의 사회적 합의가 인간 사회에서 탄생할 수 없었을 것이라는 과감한 해석을 내놓은 것이다. 여기서 다시 스피노자와 뇌과학이 만나는 지점이 나타난다.
『에티카』에 등장하는 “덕의 일차적 기반은 자기 자신을 보존하고자 하는 노력(코나투스, conatus)이며, 행복은 자신의 존재를 유지할 수 있는 능력에 있다.”라는 명제는 다마지오에 의해 “모든 인간은 자신의 생명을 보존하고 안녕을 추구하고자 하는 경향을 갖도록 창조되었으며, 그 과정에서 자기 보존이라는 생물학적 현실이 덕에 이르게 된다”는 것으로 재탄생된다. 비록 스피노자가 오늘날의 신경생물학적 용어를 들어 설명하고 있진 않지만, 윤리적 행동 시스템에서 ‘생명의 존재’, 즉 ‘생명의 자기 보존 욕구’가 기반하고 있음을 말함으로써 생물학적 사실의 중요성을 인식하고 있었음은 분명하다고 다마지오는 주장하는 것이다.


철학과 뇌과학의 만남

스피노자는 뉴턴과 케플러, 라이프니츠, 데카르트 등이 활동한, 지적으로 찬란한 17세기의 인물이다. 화이트헤드가 묘사한 대로 “천재와 관련된 주목할 만한 사건을 연대순으로 늘어놓으면 빈 공간 없이 빽빽하게 들어찼던 시대”였다. 또한 과학이 철학을 뒷받침하고 철학에서 과학이 출발한 진정한 통섭의 시대이기도 했다. 이러한 시대를 산 스피노자 또한 철학자이자, 종교학자, 과학자 등 다방면에서 활동한 통섭자였다. 그리고 예술과 문학, 철학, 뇌과학을 아우르며 철학적 담론에만 머물러 있던 심신 문제를 과학의 영역으로 끌어들여 몸과 마음의 비밀을 낱낱이 밝혀낸 이 책 『스피노자의 뇌』야말로 인문학과 과학의 경계를 허문 진정한 통섭을 시도한 책이라 볼 수 있을 것이다.
현대 과학에 의해 몸 대 마음이라는 데카르트의 실체 이원론은 무너져 내렸지만, 심신 문제가 완전히 해결되는 데에는 아직도 많은 장애물들이 곳곳에 도사리고 있다. 마음과 뇌를 한편으로 보고, 몸을 다른 편으로 보는, 즉 뇌와 몸을 가르는 새로운 실체 이원론이 우리 앞에 어두운 장막을 드리우게 된 것이다. 이때, 마음은 몸의 관념, 단지 뇌의 표상이 아니라 몸의 표상이라고 한 스피노자의 견해는 현대 뇌과학자들뿐만 아니라 의식과 인간 존재에 대한 해답을 구하려 하는 많은 인문학자들에게도 시사하는 바가 클 것이다.

엄마 뱃속에서 5세까지 아이의 뇌 발달에 대해 신경생물학자인 저자가 아기를 기르며 쓴 과학 육아지침서이다. 그동안 뇌신경과학이 연구한 성과들을 바탕으로 아이의 뇌에서 어떤 일들이 벌어지는지를 알기 쉽게 설명한 책으로, 임신부터 만 다섯 살까지 환경과 유전이 뇌 발달에 어떤 영향을 미치고, 청각, 후각, 미각, 시각 등 감각과 지능, 정서, 운동 발달이 어떻게 순차적으로 이루어지는지 알려준다. 또한 모유를 먹이는 것이 좋은지 분유를 먹는것이 좋은지의 기본적인 아이에 대한 궁금증부터 '어르거나 기저귀를 가아주거나 자장가를 불러주는 일은 아이의 뇌에 어떤 작용을 할까?', '말은 어떻게 배우는걸까?'등에 대한 질문을 과학적 근거에 바탕으로 설명한다.

1. 유전자냐 환경이냐?
2. 뇌 성장
3. 뇌 발달에 영향을 미치는 산전 요소들
4. 출산이 뇌에 미치는 영향
5. 접촉의 중요성
6. 아이들은 왜 방방 뛰는 것을 좋아할까?
7. 후각
8. 미각, 우유, 음식에 대한 선호의 기원
9. 시각 뇌의 신경망 형성
10. 청력은 어떻게 발달하는가?
11. 운동계의 발달
12. 사회.정서적 성장
13. 기억의 출현
14. 언어와 뇌 발달
15. 지능은 어떻게 자라나?
16. 유전, 환경, 성차가 지능 발달에 미치는 영향
17. 어떻게 하면 똑똑한 아이로 키울 수 있을까?

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옮긴이의 글

신경생물학자인 저자가 직접 아기를 기르며 쓴 과학 육아서!
역시 신경생물학자인 역자가 직접 아기를 기르며 번역한 이 책은
과학적 사실에 근거한 충실한 육아지침서이자,
간결하고 명료한 뇌과학개론서로도 손색이 없다.

태교는 어떻게 해야 할까? 모차르트의 음악을 들으면 정말 아기 머리가 좋아질까? 뇌 속에 뭐가 들었길래 어떤 아이들은 얌전한데, 어떤 아이들은 산만할까? 정말 조기영어교육이 효과가 있는지, DHA가 들어간 식품이 정말 아이 머리를 똑똑하게 하는지, 하다못해 유치원에 보내는 게 좋은지 나쁜지 고민하는 모든 부모들이 꼭 읽어야 할 책!

세상에 새로운 생명을 잉태하는 것만큼 경이로운 경험은 없다고들 한다. 뱃속에서 아기가 꼬물거리는 신기한 경험은 곧 아이가 태어날 것이라는 기대감으로 부풀게 한다. 그러나 그런 행복감도 잠시…… 곧 ‘생명’이라는 무게감에, 이 험난한 세상에 어떻게 아이를 길러야 할지 막막해지는 초보 부모들이 어디 한두 명일까. 어떤 것을 먹어야 태아에 해가 없는지, 남들 다 한다는 태교는 어떻게 해야 하는지, 모유를 먹이는 게 좋은지 분유를 먹이는 게 좋은지, 매일 마시던 커피를 한 잔도 마시면 안 되는지 소소한 결정 하나를 내리는 데도 태아의 건강과 안전을 생각하지 않을 수 없다. 게다가 정확한 근거와 설명은 뒷전이고 무엇이 좋다, 무엇무엇이 나쁘다 얘기하는 상술에 현혹되기 십상이다. 넘쳐나는 정보의 홍수에 어떤 것이 옳고 그른지 판단할 수 없을 때 정확한 과학적 근거와 설명을 바탕으로 아이들이 어떻게 자라는지 알려주는 책! 이 책은 바로 그런 책이다.
어르거나 기저귀를 갈아주거나 자장가를 불러주는 일은 아기의 뇌에 어떤 작용을 할까? 뇌에서 어떤 일이 일어나기에 6주가 되자 아기가 갑자기 웃기 시작하는 것일까? 아기는 어떻게 손을 뻗어 딸랑이를 잡게 되는 것일까? 자장가 불러주는 소리는 들을 수가 있을까? 벽지에 그려진 예쁜 그림을 볼 수는 있을까? 말은 어떻게 배우는 걸까? 도대체 부모가 아기를 위해 할 수 있는 일은 무얼까? 아기는 마치 저 홀로 피는 꽃처럼 우리 노력과는 상관없이 가장 기본적인 물과 음식, 공기만 주어지면 예정된 방향으로 발달하는 것은 아닐까?
이제 막 부모가 된 이들이 느끼는 궁금증은 한도 끝도 없다. 이 책은 이러한 아이들의 뇌발달 과정을 알기 쉽게 설명하면서 아이들에게 무엇이 필요하고 불필요한지를 이야기해준다!

◆ 다섯 살 이전에 모든 것이 결정된다!
태어나서 다섯 살까지 모든 것이 결정된다고 해도 과언이 아니다. 그만큼 아기의 뇌 발달은 중요하다. 인식하든 못하든 부모의 모든 결정은 아이들의 뇌 발달에 영향을 끼친다. 임신 중에 와인 한 잔을 마실 것인지, 출산할 때 마취제를 사용할 것인지, 모유를 얼마나 오래 먹일 것인지, 출산 후 직장으로 얼마나 빨리 복귀할 것인지, 아이들의 중이염은 매번 치료해야 하는지, 어떤 보육 방법을 쓸 것인지, 텔레비전은 얼마나 보게 해야 하는지 등에 관한 숱한 결정들이 아이들의 뇌 발달에 영향을 미친다. 그리고 이런 결정을 할 때 부모들이 고민하는 이유는 그 결정들이 아이들의 뇌가 작동하는 방식에 지속적인 영향을 미칠 것이라 생각하기 때문이다. 하지만 아이들의 뇌가 작동하는 방식, 곧 아이들의 정신이 정서적인 면에서나 지적인 면에서 어떤 성격을 갖게 될지는 전적으로 아이들의 뇌가 스스로를 빚어가는 방법에 의해 결정된다. 이 책은 그동안 뇌신경과학이 연구한 성과들을 바탕으로 신비에 싸인 소우주, 즉 뇌에서 어떤 일들이 벌어지는지를 조목조목 알기 쉽게 설명해준다. 임신부터 만 다섯 살까지 환경과 유전이 뇌 발달에 어떠한 영향을 미치고, 뇌발달과 함께 청각, 후각, 미각, 시각 등 감각과 지능, 정서, 운동 발달이 어떻게 순차적으로 이루어지는지 설명해준다. 하지만 용어가 조금 낯설지언정 내용이 어렵지는 않다. 정확한 과학적 근거에 바탕한 육아 지침을 마련해준다는 점에서 여느 육아서와 질적으로 다르다.

◆ 아이들의 뇌는 ‘빈 서판’이 아니다
아기들은 결코 ‘빈 서판’과 같은 상태로 태어나지 않는다. 아기들은 각종 정신 능력과 소질, 출산 직후의 중대한 요구에 부응할 수 있는 능력을 가지고 이 세상에 나온다. 아이들의 뇌는 아주 작지만 결코 어른 뇌의 축소판이 아니다. 아기들의 신경계는 계획된 바에 따라 아래에서 위로 하나하나 성숙된다. 척수와 몸의 주요 기능을 조절하는 데 가장 중요한 뇌줄기는 출생할 때 이미 발달이 끝난 상태여서 신생아의 필수적인 생존, 성장, 보호자에 대한 애착 등을 충족시킬 수 있다. 출생 후 몇 개월에서 몇 년이 지나야 대뇌겉질의 성숙이 끝나는데, 아이들의 자기 인식이 늦는 것은 이 때문이다. 뇌 발달 순서는 유전적으로 결정된다. 세상의 모든 아기들이 거의 동일한 과정을 밟으며 발달한다. 몇 주의 차이는 있을지언정 포대기에 싸여 매달려다니는 아기든 유모차에 실려다니는 아기든 거의 비슷한 나이에 비슷한 방식으로 걷고 말하고 음식을 던진다.

그렇다면 아기들은 왜 미숙한 뇌를 가지고 태어나는 것일까? 시력과 청력, 걷고 말하는 것이 완전한 상태에서 태어나는 것이 뇌 발달에 더 좋은 일이 아닐까? 아기의 뇌가 성숙되지 않은 채 태어날 수밖에 없는 이유로 인간의 직립보행을 들기도 한다. 직립보행을 하면 골반의 크기가 제한될 수밖에 없는데, 작은 골반을 통해 아기를 출산하려다 보니 아기들의 뇌가 다 자랄 수 없다는 것이다. 그럴듯한 주장이다. 하지만 그렇다고 해서 인간이 다른 포유류에 비해 더 나약한 상태로 태어나는 것은 아니다. 쥐나 고양이 새끼들은 출생 후 며칠이 지나도록 눈조차 뜨지 못한다. 인간의 뇌 성장 속도가 느린 것은 인간의 뇌가 갖추어야 할 것이 상대적으로 많은 이유도 있다.
좀더 그럴듯한 설명은 미숙한 뇌가 무언가를 배우는 데 적합하기 때문이라는 것이다. 아기의 뇌는 공부하는 기계와 같다. 스스로를 만들고 주위 환경에 적응한다. 이 점이 아기의 뇌와 컴퓨터의 차이라 할 수 있다. 뇌는 스스로 프로그램을 짠다. 비유하자면, 전원만 연결하면 스스로 알아서 프로그램을 설치하고 시디롬이나 프린터, 모뎀 등의 장치를 설정하는 컴퓨터와 같다고 할 수 있다.

◆ 유전이냐 환경이냐?
발달생물학자들은 뇌 발달 과정을 공이 산비탈을 굴러 내려가는 것에 비유한다. 중력이 작용하여 공을 아래로 구르게 하지만, 공의 진로는 바위나 나무 구멍 등을 만나면 바뀌게 된다. 한 번 진로가 바뀔 때마다 진로의 특성이 정해지고, 그로 인해 공이 만나게 되는 대상들도 제한될 수밖에 없다. 그리고 일단 내려온 공은 다시 올라가서 새로운 길을 찾을 수 없다. 이처럼 뇌는 처음 만들어지는 순간부터 환경에 적응하는 능력이 있다. 신경 발달 순서가 유전자에 의해 정해졌다면, 뇌 발달의 질적인 면은 주위 환경에 의해 결정된다. 태아의 뇌세포를 반응시켜 척수와 대뇌, 소뇌 등으로 발전시키는 것은 특정 물질의 미세한 농도 차이이며, 발달 후기에 대뇌겉질의 시냅스를 변형시키는 것도 특정 형태의 전기적 흥분이다. 뇌 속에서는 이런 복잡한 과정들이 분자 수준에서 수도 없이 발생한다. 뇌는 거대한 신경망이며, 이 망은 외부와 연결되어 있다. 모든 촉각, 움직임, 감정 등은 전기적·화학적 신호로 변형되어 뇌 발달의 유전적 경로에 영향을 미치고, 뇌 신경망 구성에 미묘한 변화를 일으킨다. 하지만 대부분의 건강한 아기들이 비슷하게 자라는 환경이라면, 어느 정도 차이가 있더라도 유전자는 그 환경을 정상적인 것으로 받아들인다. 서로 다른 환경에서도 아기들의 발달이 거의 비슷하게 나타난다는 사실은 아기 침대 어디에 모빌을 달아야 할지, 또는 6개월짜리 아기에게 책을 읽어주어야 할지 말지 고민하는 부모들에게 다소 위안이 될 것이다. 그러나 특정 시기의 조기 경험이 아기의 뇌 발달에 영향을 미친다는 것은 의심의 여지가 없다. 유전자와 환경 모두 중요하지만, 유전자는 우리가 어떻게 해볼 수 있는 대상이 아니다. 따라서 최선의 환경을 제공하는 것만이 우리가 선택할 수 있는 유일한 길이다. 유전과 환경은 아이의 지능 발달에 각각 50%씩 기여한다. 따라서 학교에 가기 전 아이들에게 최신 컴퓨터 프로그램을 사주지 못했다고 불안해하거나 네 살 된 아이에게 아직 글을 못 가르쳤다고 동동거릴 필요는 없다. 아이들을 위해서라면 무엇이든 다 해주고 싶겠지만, 유전과 환경의 영향이 50대50이니 우리가 어쩔 수 없는 부분도 존재한다는 것을 인정하는 수밖에 없다.

◆ 뇌 발달에 영향을 미치는 것들
대부분의 임산부들은 화학 물질이나 방사선 등이 태아에 미치는 영향에 대해서는 잘 알면서도, 겉으로는 무해한 것처럼 보이는 질환들이 태아에 미치는 영향에 대해서는 잘 알지 못한다. 임신 기간 동안 흡연이나 음주, 마약, 엑스선 검사, 방사선이나 특정 화학 물질에 노출될 일이 거의 없는 보통 산모들에게 감염은 가장 우려할 만한 위험이다. 특정 바이러스나 병원체는 태아의 뇌 기형과 정신지체를 유발할 수 있기 때문이다. 그러나 중요한 것은 임신 기간 중에 직면하는 소소한 위험들에 비해 스트레스가 미치는 영향이 훨씬 크다는 점이다. 임신한 사실을 모를 때 찍었던 흉부 엑스레이 따위는 잊어버리는 편이 좋다. 임신 기간 내내 그 생각에 사로잡힌다면 태아에게 스트레스호르몬 세례를 주는 것이나 다름없다. 여성들은 자기 몸에 스트레스에 대처할 수 있는 능력이 있다는 것을 믿어야 한다. 임신은 정상적인 일이며, 우리 인간은 수백만 년 동안 진화해오면서 출산이라는 생물학적 기능을 제대로 수행할 수 있도록 몸을 진화시켜왔기 때문이다.

◆ 똑똑한 아이 만들기, 완벽한 부모가 되기 위하여
아이들 양육에서 중요한 것은 아이들과 부모 사이의 상호작용의 질이다. 아이들은 기저귀 갈아주기, 차타러 가기, 잠자리에서 책 읽어주기 같은 어른들과의 단순한 만남을 통해서도 많은 것을 배운다. 말을 배우고 감정을 느끼며 남에게 어떻게 대해야 하는지를 알게 된다. 그렇다면 아이들과 어떤 경험을 하는 것이 가장 좋을까? 부모들은 아이들 학습에 관련된 일을 떠올리겠지만, 사실은 그렇지 않다. 학교에 들어가지도 않은 아이들을 발음 연습이나 단어익히기 등으로 괴롭힐 필요가 없다. 셈하는 법이나 읽는 법을 일찍 가르치면 단기적으로는 도움이 될지도 모르지만, 먼 장래를 내다본다면 열정, 근면 인내, 배우고자 하는 욕구 등을 일깨우는 것이 더 중요하다. 아이들의 이러한 성향을 깨우려면 아기들로 하여금 특정한 사물이나 개념 또는 감정에 집중할 수 있도록 하는 것이 좋다. 사실 부모들이 아이들의 지능 발달을 위해 할 수 있는 일은 아주 많다. 사실 너무 많아서 탈이다. 누구나 아이들을 위해 조금이라도 더 많이 해주고, 좀더 완벽해지고 싶어하지만 시간과 정력과 경제력에 발목을 잡혀 스스로를 자책하는 것이 보통 부모들의 모습이다. 하지만 완벽한 부모라도 완벽한 유전자를 가질 수는 없다. 50%의 잠재된 가능성, 유전자가 만들어놓은 여유가 갖는 중요성이 여기에 있다. 무엇을 어떻게 하든 여유를 가지고 아이들이 커가는 모습을 지켜보아야 한다는 것이 저자의 결론이다.

※ 자료제공 : 교보문고

 

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뇌의 마음 (원제: How brains make up their mind)

• 저자: Freeman, Walter J. / 역자: 진성록
• 출판 정보: 부글북스, 2007년 12월 20일 출간
• ISBN-10: 8992307195 (287쪽, A5, 1판)
• ISBN-13: 9788992307192
• 분류: 인문, 심리학, 정신 분석학
• 주요 내용: 뉴런에 대한 설명부터 뉴런 집단의 집단적 커뮤니케이션의 관찰로 뇌에서 마음이 생기는 과정을 탐구하며 설명한다.
• 노트: 이해하기 어려운 책이다. 나중에 한 번 더 차근 차근 생각하며 읽어봐야겠다.
  
• 목차

지은이의 말

제1장 자기통제와 지향성 - 당신의 주인은 누구일까?
삶은 선택의 연속이다
아리스토텔레스는 상상력의 여지를 남기지 않았다
뇌의 기능을 이해하는 데는 여러 학문이 필요하다
지향성은 마음의 신비를 푸는 열쇠이다
의미는 살아 꿈틀거리는 구조이다

제2장 의미와 표현 - 지향성의 생물학
의미의 동화는 ‘향연’에서 빨리 이뤄진다
뇌의 수수께끼는 새로운 시각을 요구한다
의미의 성장은 지향성에서 나온다
행동은 뇌에서 만들어진다
뇌기능에는 미시적인 접근과 거시적인 접근이 동시에 필요하다
물질주의와 인지주의, 실용주의
지향성은 의미의 창조를 요구한다
의미구조의 복잡성이 매우 중요하다
뉴런집단이 열쇠를 쥐고 있다

제3장 뉴런들과 뉴런집단들의 동역학 - 거시적인 활동과 미시적인 활동
뉴런도 운동을 필요로 한다
뉴런은 어느 정도 성숙해지면 집단의 구속을 받는다
뉴런은 편협하지 않다
뉴런집단도 진동한다
뉴런들은 상호작용을 통해 거시적인 실체를 하나 만들어낸다
뉴런은 개인적이면서도 협력적이다

제4장 감각과 지각 - 감각과 지각은 밤과 낮만큼이나 다르다
후각이 지배적인 감각이다
당신의 뇌에는 당신의 역사가 담겨 있다
미시적으로 보면 소음인 것도 거시적으로 보면 카오스이다
뇌는 카오스에 흠뻑 젖어 있다
뇌가 아는 모든 것은 뇌 안에서 종합된다

제5장 감정과 지향적인 행동 - 감정의 뇌동역학
감정은 곧 행동을 하려는 의도이다
이성은 감정과 대조를 이루지 않는다
동물들도 지향성을 갖고 있다
신경조절물질은 글로벌하다
우리의 경험과 행동에는 모든 뉴런이 다 참가한다
새로운 기술이 뇌기능의 신비를 벗기다

제6장 자각, 의식, 그리고 인과관계 - 의미의 생물학
행동이 지각을 앞선다
자각도 시간이 많이 걸린다
뇌는 당신의 생각보다 앞서 움직인다
순환적 인과관계에 주목하라
인과관계의 고리는 늘 변한다
뇌는 자기조직적이다
의미는 내가 창조한다
감정과 이성은 함께 일어난다
의식은 뇌부위 어디에도 존재하지 않는다

제7장 지식과 의미 - 유아론적 고립의 생물학
사회적, 유전적 결정론의 손아귀에서 벗어나라
사적인 의미와 공적인 지식
동화(同化)는 곧 신뢰다
훌륭한 망각이 훌륭한 기억보다 훨씬 낫다
폐기학습은 늘 일어나고 있다
당신의 창작품, 마음

 

큰 일을 겪고 난 뒤 종종 사람이 달라진 걸 볼 수 있다.

이 변화는 큰 일이 준 스트레스가 극단에 도달해 자극에 무감각해지는 상태에 다다르고, 쓰러지는 과정에서 폐기학습(이전에 가졌던 행동패턴들의 소실)이 일어나기 때문에 일어나는 현상이다. 파블로프는 이 상태를 ‘한계를 넘어선 억제’라고 부른다. 이는 군사훈련장, 대학의 동아리, 스포츠 팀 등의 훈련 프로그램에서 사람들을 한데 묶기 위한 수단으로 이용되고 있는 것을 어렵지 않게 볼 수 있다. 망각을 이용한 새로운 동화(同化)의 성립인 것이다.

우리로서는 상상력에 흠뻑 빠져 놀이에 혼을 놓고 있는 동물과 어린이들이 자신들이 무슨 짓을 하고 있는지를 자각하는지 알 길이 없다. 그러나 성인이 된 지금 우리는 자신의 행동이나 자신을 자각하지 않을 때 가장 훌륭한 솜씨를 발휘하는 경우가 종종 있다는 사실을 안다. 그런 경지에서는 목표만이 자각될 뿐이다.(269)

어떤 운동을 배울 때 처음엔 몸을 어떻게 움직여야 하는지에 대해 의식적으로 깊이 생각해야 한다. 하지만 시간이 흘러 어느 정도 익숙해지면 그 운동을 하는데 의식보다는 무의식에 의존하는 비율이 더 커진다. 흔히 ‘육감’이라 부르는 그 무엇인가에 의해 더욱 과감하게 운동을 할 수 있게 된다. 우리는 자신을 잊고 행위에 완전히 몰입할 때에 최고의 성취와 즐거움이 나온다는 것을 잘 알고 있다. 이러한 ‘지향성’은 해당 행위가 이루어지는 순간마다 삶의 모든 경험을 동원해 우리가 지각할 수 있는 것보다 더 빠른 속도로 모든 감각계의 통일을 불러 일으킨다.

지각작용은 대부분 무의식에서 일어나는 지속적인 과정이다. 그 과정에 간헐적으로 자각이 일어나 샘플을 추출하여 표시까지 해둔다. 우리가 기억하는 것은 그 샘플들이지, 그 과정이 아니다.(45)

언덕을 굴러 내려가는 돌과 사람의 다른 점이 있다면 인간은 자신이 그렇게 하기로 선택했다는 착각을 하고 있다는 것뿐이라는 스피노자의 말처럼 우리에게 의지는 없고 의도만이 존재할지도 모른다.

반복되는 일상에서 애써 하려 하지 않아도 자연스레 하게 되는 일들을 우린 습관이라 부른다. 이는 우리 몸이 다가올 상황에 적절한 행동을 준비시키고, 그 행동을 현실로 옮길 수 있도록 만드는 몸의 작용이다. 저자는 이 무언가를 준비하게 만드는 상태를 감정이라 부른다. 쉽게 말해 감정은 어떤 일을 하기 위한 의도라고 생각하면 될 것이다.

인간의 관념들은 인간 존재를 이루는 일상의 행동과 관심에서 나온다는 하이데거의 말처럼 인간은 인간이 취하는 행동을 통해 존재하게 된다. 이는 곧 지향성이 의식을 앞선다는 말이며, 행동이 지각을 앞선다는 이야기가 된다. 전투에서의 승리 비결을 묻는 질문에 나폴레옹이 ‘먼저 뛰어 드는 거야. 그러면 어떻게 해야 할 것인지가 보여.’라고 대답한 것처럼 말이다.

지각은 기억의 맞춰봄에 다름 아니다.

나는 지금 기억들을 쌓아가며, 기존의 기억들을 갈아치우며, 새로운 기억들을 창조해내기 위해 열심히 자판을 두드리고 있다.

1927년에 출생한 월터 프리먼은 MIT에서 물리학과 수학을, 제2차 세계대전 중 해군에서 전자공학을, 시카고 대학에서 철학, 예일대학에서 의학, 존스 홉킨스 대학에서 내과학, UCLA에서 신경정신병학을 공부하고 1959년 이래로 UC버클리에서 뇌과학을 가르치고 있다.

저자의 삶은 책 속에서 한 말처럼 뇌의 기능을 이해하는 데는 여러 학문이 필요하다는 것을 몸소 보여주는 것 같다. 아니, 삶을 대하는 경건함을 보는 것 같다.

신은 왜 우리 곁을 떠나지 않는가
앤드루 뉴버그 외 지음/이충호 옮김   한울림 /2001년 11월/303쪽

바로 당신의 뇌 속에 신이 존재한다.
첨단두뇌과학의 조명으로 미국 과학계와 종교계에 불꽃 튀는 논쟁을 불러일으킨 화제의 책으로

뇌가 실체를 어떻게 인식하는지를 자세하게 설명하고 있다.

▣ 저 자  앤드루 뉴버그, 유진 다킬리, 빈스 라우즈
앤드루 뉴버그는 펜실베이니아대학 핵의학부 방사선학과 조교수이자 종교학과 전임 강사이다. 종교적 체험과 신비체험의 신경학에 초점을 맞추어 뇌의 생리학과 기능을 집중적으로 연구하였으며, 유진 다킬리와 함께 『신비적인 마음』을 공동 집필하였다.

펜실베이니아대학 정신의학과 임상 조교수를 지낸 유진 다킬리는 『생물발생학적 구조주의와 뇌와 상징과 경험』 『신비적인 마음』 등 많은 책을 저술했다.

빈스 라우즈는 프리랜스 작가이자 저널리스트로 그가 쓴 글들은 『뉴욕타임즈 매거진』 『필라델피아 인콰이어리』를 비롯한 많은 출판물에 실렸다. 현재 『Discovery Channel online』에 정기적으로 기고하고 있다.

▣ 역 자  이충호
서울대학교 사범대학에서 화학을 전공하고 인문대학에서 영문학을 부전공하였다. 출판사에서 편집자로 경력을 쌓은 뒤 현재 과학 전문 번역가로 활동중이다.

▣ Short Summary
1885년, 니체는 “신은 죽었다.”고 선언했다. 물론 이 말은 살아 있던 신이 죽었다는 말이 아니라 신은 아예 살아서 존재한 적이 없었다는 것을 의미한다. 그 시대의 합리주의자들은 신이 비과학적인 과거의 잔재에 불과하며 종교적 믿음은 미신과 자기기만에 바탕을 두고 있다고 생각했다.

합리주의자들은 인간의 이성으로 비합리적인 미신을 극복할 수 있다고 믿었고 그러한 자신감이 니체의 선언으로 표출된 것이다. 그러나 그 후 니체는 죽었지만 신은 여전히 사람들의 마음속에 살아남아 위세를 떨치고 있다. 무엇이 잘못된 것일까?

합리주의자들이 간과한 것이 한 가지 있는데 그것은 바로 종교의 질긴 생명력의 뿌리였다. 그 생명력의 뿌리는 바로 신비 체험이다. 인간의 논리와 이성을 초월하는 신비 체험은 시대와 문화와 종교에 관계없이 일관되게 나타난다. 그리고 이러한 신비 체험이 존재하는 한 신과 종교는 결코 사라지지 않는다.

그런데 왜 인간은 오랜 옛날부터 신비 체험을 해왔고 지금도 많은 사람들이 그러한 경험을 하고 있는 것일까? 그것은 바로 사람의 뇌 자체에 그러한 능력이 들어 있기 때문이다. 저자들은 이 책에서 바로 이것을 과학적으로 증명하려고 노력했다. 즉 뇌 속에서 신의 사진을 찍으려고 한 것이다.

그들은 영적 체험을 하는 사람들의 뇌 상태를 사진으로 찍어본 결과 특정 부위의 활동이 급격히 감소한다는 사실을 발견했다. 이처럼 신비 체험이 단순한 뇌의 신경 경로에 생기는 전기화학적 깜빡임이 만들어내는 착각이나 환각에 불과한 것이라고 주장할 수도 있을 것이다.

하지만 저자들은 과학적인 실험과 연구결과를 통해 오히려 신비 체험이라는 것이 현실보다 더 생생하고 실체로 느껴지는, 실재하는 경험일 수도 있을 것이라고 인정함으로써 신의 존재를 부정하지 않고 있다. 신이 사람에게 자신의 존재를 인식시키려면 뇌의 신경학적 구조를 이용하는 것 외에 다른 방법이 없기 때문이다.

아직도 뇌의 신비는 다 밝혀지지 않았고 뇌 속에서 신의 사진을 찍는 연구도 이제 시작에 불과하다. 만약 연구가 더 이루어져 신비 체험을 일으키는 것과 똑같은 현상을 일으키도록 뇌를 자극하여 피실험자가 득도를 하거나 신과 일체감을 이루는 경험을 하게 된다면 신은 인간에게서 사라질 것인가? 그래도 사람의 뇌가 존재하는 한 신은 사라지지 않을 것이다.

이 책은 신경신학이라는 흥미로운 분야를 소개하는 훌륭한 입문서로서 뇌가 실체를 어떻게 인식하는 지를 자세하게 설명하고 있다. 이 책을 통하여 내면의 세계에 관심이 있는 사람들은 존재의 근본적인 미스터리에 대해 성찰해 볼 수 있는 기회를 갖게 될 것으로 여겨진다.

1장 신의 사진?
대학병원 실험실의 작고 어두운 방에 로버트라는 젊은이가 양초와 재스민 향이 나는 막대에 불을 붙인 다음, 바닥에 앉아 다리를 꼬아 가부좌 자세를 취하고 있다. 그는 독실한 불교 신자이자 티베트 명상 수행자로 또 다시 내면 세계로 명상 여행을 떠나려는 것이다.

유진 다킬리와 나는 수년동안 종교적 경험과 뇌 기능 사이의 관계를 연구해왔다. 그래서 우리는 명상에 도달한 로버트의 뇌 활동을 조사하면 사람의 의식과 자신보다 더 거대한 어떤 것과 연결되고 싶어하는 사람만이 지닌 영원한 갈망 사이의 신비스러운 관계에 대해 무언가 발견하지 않을까 기대했다.

다년간의 연구를 통해 진과 나는 로버트의 신비 체험이 실제로 존재하며 엄밀한 과학을 통해 측정 및 검증이 가능하다는 것을 믿게 되었다. 그래서 나는 로버트가 신비적인 초월 단계에 이르는 순간을 기다리고 있었는데 이는 그 순간의 뇌의 상태를 사진으로 찍기 위해서이다. 우리는 로버트가 명상에 빠지고 나서 한 시간을 기다렸다. 이제 방사성 물질을 기다란 정맥 주사선에 주입할 시간이다. 그리고 나서는 로버트가 명상에서 깨어날 때까지 기다렸다가 그를 병원의 핵의학과로 데려갈 것이며, 그 곳에는 최첨단 SPECT 카메라가 기다리고 있다.

SPECT 카메라는 방사능의 방출을 탐지하는 최첨단 영상 촬영장치로서 몸 속에 주입한 방사성 추적자의 위치를 포착함으로써 뇌의 혈류 패턴을 정지 사진으로 정확하게 보여준다. 이때 혈류가 뇌의 특정 부위에 많이 모여 있으면 그 부위의 활동이 증가한 것을 의미한다. 우리는 SPECT의 영상이 로버트가 명상의 최고조에 이른 순간에 그의 두뇌에 어떤 일이 일어나는지 많은 정보를 제공해 주리라고 기대했다. 그리고 그 결과는 우리를 실망시키지 않았다.

로버트가 명상에 들어가기 전에 그의 뇌를 SPECT로 주사한 기준 영상은 정위연합 영역을 포함해 뇌의 많은 영역이 격렬하게 움직이고 있음을 보여주었다. 그러한 활동은 붉은 색과 노란색의 빛이 요동치는 모습으로 나타났다. 그러나 로버트가 명상에서 절정의 단계에 이르렀을 때 찍은 사진은 정위연합 영역이 녹색과 파란색(활동 수준이 급격히 감소한 것을 시사한다)의 어두운 얼룩 속에 묻혀 있음을 보여주었으며, 이러한 결과에 우리는 큰 호기심을 느꼈다. 왜냐하면 정위연합 영역은 결코 쉬는 법이 없다는 사실을 알고 있었기 때문이다. 뇌의 이 작은 부분에서 활동수준이 비정상적으로 급격히 떨어진 이유는 무엇일까?

우리는 이 문제에 대해 숙고하다가 한 가지 흥미로운 생각이 떠올랐다. 정위연합 영역은 전과 다름없이 열심히 활동하고 있지만 들어오는 감각정보가 어떤 경로를 통해 차단된 것이 아닐까? 그렇다면 이 영역에서 뇌의 활동이 급격히 감소한 것을 설명할 수 있다. 만약 정위연합 영역이 자기 역할을 수행하는데 필요한 정보를 전혀 얻지 못한다면 어떤 일이 일어날까? 아마도 정위연합 영역은 자신과 외부세계 사이의 경계를 발견하지 못하며, 그러한 구별이 아예 존재하지 않는 것으로 해석할 것이다. 만약 그렇다면 뇌는 자신이 무한하며 마음이 감지하는 모든 것들과 서로 긴밀하게 얽혀 있는 것으로 인식할 수밖에 없을 것이다.

2장 뇌의 기구
1980년대 초에 어느 대학의 로봇공학 센터에서 과학자들은 그들이 새로 만든 로봇이 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 불안정하게 움직임을 반복하는 모습을 지켜보고 있었다. 그 로봇의 ‘우주’는 대학 건물 내의 지하 창고에 장애물이 어질러져 있는 길이 6m 정도의 방에 불과했지만 로봇이 자신에게 프로그램된 정보를 통해 알 수 있는 유일한 세계였다. 과학자들이 부여한 로봇의 목표는 간단한 것이었다. 로봇의 시각을 이용해서 여러 가지 장애물이 놓여 있는 방을 안전하게 헤쳐나간 다음, 복도로 나가는 문을 발견하여 그 큰문을 여는 것이다. 최첨단 기계가 하기에는 너무 하찮은 과제가 아니냐고 생각하겠지만 과학자들은 로봇이 그 임무를 해내기 위해서는 자신의 계산 능력을 극한까지 사용해야 한다는 사실을 잘 알고 있었다.

로봇에게는 앞으로 약간 나아갈 때마다 자신의 세계가 조금씩 달라져 보일 것이다. 달라지는 그림들은 아주 미미한 정도의 차이밖에 없지만 그러한 미미한 차이에도 총명한 로봇의 동작은 중단되고 만다. 지금 들어온 상들은 조금 전에 보았던 세계가 약간 변한 모습이란 걸 이해할 수 있을 만큼 로봇의 처리장치들은 계산 능력이 충분하지 못하기 때문이다. 로봇의 입장에서는 ‘어떤’ 변화라도 그것은 ‘완전한’ 변화로 보이고, 각각의 상은 완전히 다른 새로운 우주로 보였다.

이러한 처리과정은 로봇의 디지털 뇌에 엄청난 부하를 가했고, 그 결과 로봇이 앞으로 나아가는 동작은 굉장히 느릴 수밖에 없었다. 마침내 출발한지 열 시간쯤 지난 후에야 로봇은 목적지인 문에 도달하여 갈고리 손으로 손잡이를 잡은 다음 천천히 문을 당겨 열었다.

생물이 최첨단 컴퓨터가 지니지 못한 그러한 놀라운 감각 처리능력을 지니고 있는 가장 그럴듯한 이유는 입력된 감각정보를 해석하는 생물의 정교한 신경망이 과학자들에 의해 만들어진 로봇처럼 하향식으로 전달되는 방식으로 작동하지 않기 때문이다. 유기적인 내부 네트워크는 뉴런 하나하나가 상향식으로 연결되어 가장 총명한 소프트웨어 공학자조차도 꿈만 꿀 수 있는 수준의 복잡성과 우아한 통합적 체계에 도달하였다.

사람 뇌의 평균 무게는 1,600g 정도이다. 크기는 큰 콜리플라워 머리만하며, 색이나 밀도는 단단한 두부 덩어리와 비슷하다. 작은 인대들이 뇌를 두개골 벽에 잘 붙어 있도록 도와주고 얇은 액체층이 있어 두개골과 뇌의 바깥표면 사이에 완충작용을 한다. 대뇌 표면의 주름인 뇌회는 뇌의 나머지 전체 부분과 복잡하고도 정교한 방식으로 협력하여 몸의 신경망을 통해 쏟아져 들어오는 정보의 홍수를 전달하고 해석하고 반응할 수 있게 해준다.

한편 우리는 대뇌 피질의 대부분을 신피질이라고 부르는데, 이 '신피질'을 소유함으로써 우리는 다른 동물들과 결정적으로 구분되는 대뇌의 지능을 가지게 되었고 언어와 예술, 신화, 문화를 만들어낼 수 있게 되었다. 마음과 육체가 결합하여 우리의 자아상과 세계관을 만들어내는 장소도 바로 이 곳이다.

3장 뇌의 구조
여러분이 뇌 영상 연구의 피실험자라고 상상해 보자. 실험의 일부로 여러분은 집에서 만든 사과파이를 먹으라는 지시를 받는다. 여러분이 사과파이를 맛있게 먹는 동안 뇌를 촬영한 영상은 사과파이를 먹는 경험을 하는 뇌의 여러 처리 영역의 신경학적 활동장면들을 포착한다.

SPECT로 촬영한 뇌 영상은 이 모든 활동을 컴퓨터 화면상에 밝은 색깔의 얼룩들로 보여줄 것이다. 엄밀한 의미에서 사과파이를 먹는 경험은 모두 여러분의 마음속에서 일어나는 것이지만 그렇다고 해서 사과파이가 실재하지 않는다거나 그것이 맛이 없는 것은 아니다. 이와 마찬가지로 영적 체험이 신경학적 행동으로 설명된다고 해서 영적 체험의 실재가 부정될 수는 없다. 만약 신이 존재하고 우리 앞에 나타난다면 우리에게는 신경학적으로 만들어지는 현실의 해석 외에는 신의 존재를 체험할 수 있는 다른 방법이 없기 때문이다.

신의 음성을 듣기 위해서는 청각 처리과정이 필요하고, 그의 얼굴을 보기 위해서는 시각 처리과정이, 그리고 그의 메시지를 이해하기 위해서는 인지적 처리과정이 필요할 것이다. 설사 신이 신비적인 방식으로 말을 했다 하더라도 그 의미를 이해하기 위해서는 인지적 기능이 필요하고, 황홀감과 경외감에 빠지기 위해서는 뇌의 감정 중추가 필요할 것이다. 신경학은 이 점을 분명해 해준다. 뇌의 신경 경로를 통하지 않고서는 신이 여러분의 머릿속에 들어올 수 있는 다른 방법은 없다.

그러므로 신은 여러분의 마음속 말고는 다른 어떤 곳에서도 존재할 수 없다. 이러한 맥락에서 영적 체험과 일상적인 물질 세계의 경험은 마음속에서 똑같은 방식으로 만들어진다고 할 수 있다. 영적 체험의 궁극적 본질이 무엇이든 간에 사람의 영성에서 의미가 있는 것은 모두 마음속에서 일어난다.

PET, SPECT, FMRI를 이용하면 뇌의 어느 부분이 오감의 각 감각과 연관이 있는지 전신 운동에서 새끼손가락을 까닥이는 움직임에 이르기까지 어떤 운동 행위에 의해 어떤 부분이 활성화되는지를 알 수 있다. 우리는 피실험자들이 덧셈과 뺄셈을 하거나 편지를 쓰거나 고통을 경험하거나 친구의 얼굴을 바라볼 때 뇌의 어느 부분들에 신호가 들어오고 나가는지를 조사할 수도 있다.

이렇게 해서 얻을 수 있는 결론은 우리에게 일어나는 모든 사건과 우리가 취하는 모든 행동이 뇌 속의 하나 또는 둘 이상의 특정 영역에서 일어나는 활동과 관련지을 수 있다는 것이다. 여기에는 물론 모든 종교적, 영적 체험도 포함된다. 그리고 만약 신이 정말로 존재한다면 신이 자신의 존재를 드러낼 수 있는 유일한 장소는 복잡하게 뒤엉킨 뇌의 신경 경로와 생리학적 구조들이라는 사실을 믿지 않을 수 없다.

4장 신화 만들기
모든 종교는 본질적으로 신화에 바탕하고 있다. 그렇다면 종교적 체험에 대한 신경학적 뿌리를 찾는 일은 신화를 이야기하고 믿는 사람의 뇌를 관찰하는 것에서 시작해야 한다는 결론이 나온다. 어떤 종교, 어떤 시대를 막론하고 사람의 마음은 왜 가장 골치 아픈 문제들에 대한 답을 신화에서 찾으려고 하는가? 얼핏 생각하기에 그 답은 명백해 보인다. 우리는 이해하기 힘든 위험한 세상에서 자신의 존재론적 두려움을 완화시키고 위안을 얻기 위해 신화에 의지한다는 것이다.

자연계에서 죽음이 이상한 것으로 여겨지는 일은 결코 없다. 야생동물들이 늘 마주치는 죽음에 대해 어떻게 생각하는지 우리로서는 알 길이 없지만 동물들이 죽음의 신비에 대해 생각한다고는 믿을 수 없다. 동물들은 오히려 위험을 감지하고 피하는데 더 관심을 쏟는 것처럼 보인다. 무자비한 동물계에서 위협은 항상 눈앞에 존재하며 위험은 전혀 신비로운 것이 없는 명백한 이웃이다.

예를 들면 영양이 치타에게서 달아나는 행동에는 어떤 숨겨진 의미도 없다. 영양은 무사히 달아나든지 못하든지 할 뿐이다. 풀을 뜯던 영양이 부스럭거리는 소리에 자율 신경계가 도망칠 준비를 하는 동안 영양은 불안한 눈으로 소리가 나는 쪽을 바라볼 것이다. 그러나 불안한 자극이 계속되지 않는 한, 또는 포식동물의 실제 모습이 확인되지 않는 한, 자율 신경계의 신경학적 활동은 잦아들고 영양은 안심하고 다시 풀을 뜯기 시작한다. 만약 자극이 계속되거나 포식동물의 모습이 실제로 눈에 보인다면 흥분 반응이 고조되어 영양은 도망가거나 유사시에는 싸워야만 할 것이다.

반면, 사람은 위험을 생각하는 것만으로도 생물학적인 두려운 반응을 나타낼 수 있다. 예를 들어 사자가 많이 살고 있는 장소를 걷고 있는 부시맨은 사자가 눈에 띄지 않더라도 어느 정도 긴장을 느끼지만 그 주위에서 풀을 뜯고 있는 동물들은 조금도 걱정하지 않고 평화롭게 지낸다.

고맙게도 이러한 두려움을 만들어낸 큰 뇌가 발명을 통해 그러한 두려움을 해결하는 방법도 제공해주었다. 사람들은 연장과 무기와 간단한 기술을 발달시켰다. 사람들은 무리를 지어 삶으로써 협력하여 사냥을 하고, 자원을 나누어 가지고, 외부의 적으로부터 효율적으로 방어할 수 있었다. 그들은 스스로를 보호하기 위한 개념도 발명했다. 법, 문화, 종교, 과학이 바로 그러한 개념이다. 우리를 오늘날 이곳까지 데려다놓은 그 모든 발명품(부싯돌에서 최근의 획기적인 심장 이식 수술에 이르기까지)은 그 기원을 추적해 보면 뇌가 우리에게 위험을 경고해주는 방식인 불안을 감소시키기 위한 마음의 필요에서 비롯된 것이다.

한편, 초기의 인류는 자신들에게 해를 입힐 잠재성이 있는 어떤 위협을 확인하고 해결하려고 끊임없이 노력하는 과정에서 어떤 자연적 수단으로도 해결할 수 없는 놀라운 근심을 한 가지 발견했는데 그것은 바로 누구나 죽는다는 깨달음이었다. 그리고 그들은 죽을 수밖에 없다는 운명을 이해함으로써 새로운 차원의 형이상학적 근심거리들에 마주치게 되었고, 그러한 의문들은 곳곳에서 대답하기 어려운 질문들을 제기했을 것이다. 왜 우리는 결국엔 죽으려고 태어나는가? 죽고 난 다음에는 무슨 일이 일어날까? 우주 속에서 우리의 위치는 어디인가?

이것들은 아주 난처한 질문들이지만 수천 년동안 전 세계의 많은 문화들에서 그 해결책이 신화의 형태로 발견되고 있다. 본질적으로 모든 신화는 단순한 틀로 환원시킬 수 있다. 첫째, 신화는 중요한 존재론적 관심사에 초점을 맞춘다. 그 다음에는 그런 관심사를 서로 융화될 수 없는 대립되는 것들의 짝(영웅과 괴물, 신과 사람, 삶과 죽음, 천국과 지옥)으로 특징짓는다. 마지막으로, 신화는 종종 신이나 다른 영적인 힘의 작용을 통해 우리의 존재론적 근심을 완화시켜 주는 방식으로 서로 대립되는 것들을 화해시킨다.

우리는 고통을 받고 결국엔 죽는다. 우리는 위험하고 혼란스러운 세계에서 미소하고 약한 존재로 느껴진다. 이러한 커다란 불확실성을 해결할 수 있는 간단한 방법은 없다. 그러한 상황에서 설명을 제공하는 이야기들이 종교적 신화의 형태를 띠기 시작한 것이다.

5장 신비주의
14세기에 독일에 살던 마르카레타 에브너라는 수녀는 신성한 사순절을 맞이하기 위해 여러 날동안 경건한 침묵과 명상 기도에 빠져 있었다. 어느 날 밤, 수녀원의 예배당에서 홀로 기도를 하던 그녀는 성가대 석에서 놀라운 존재를 인식했는데 일기에 다음과 같이 기록하였다.

할렐루야가 울려 퍼졌을 때, 나는 큰 기쁨 속에서 침묵에 잠기기 시작했고, 갑자기 큰 두려움이 엄습하더니, 그 두려움 속에서 헤아릴 수 없는 은총에 둘러싸였다. 나는 내면에서 하느님의 신성한 힘이, 나를 붙잡고 내 인간의 심장이 내게서 꺼내지는 것을 느꼈다. 그와 같은 느낌을 이전에는 전혀 느낀 적이 없다. 헤아릴 수 없는 감미로움이 나에게 다가왔고, 마치 내 영혼이 몸에서 떠나는 것처럼 느껴졌다. 그때 예수 그리스도의 이름이 커다란 열정적인 사랑과 함께 내게 주어졌고, 나는 계속하여 하느님의 신성한 힘에 의해 변화된 말로 기도할 수 있었다. 그것은 저항할 수 없었고, 예수 그리스도라는 이름이 그 속에 계속 들어 있었다는 말 외에는 그것에 대해 아무 것도 쓸 수가 없었다.

수백 년 전에 고독한 예배당에 있던 마르가레타 수녀는 정말로 예수의 신비스러운 방문을 받았던 것일까? 아니면 오늘날의 합리적인 학자들이 주장하는 것처럼 그녀는 그 시대의 과학으로는 짐작조차 할 수 없었던 감정적 또는 심리학적 불균형의 희생자였을까?

현대 과학적 사고의 보편적인 견해에 따르면 신의 부름을 받았다는 이 수녀가 경험한 무아지경의 영적 일체감과 수많은 신비주의자들이 경험한 그와 비슷한 것은 결코 영적인 것이 아니라 뇌의 기능 장애나 다른 심리학적 스트레스로 인한 착각 상태이다. 실제로 프로이드 시대 이래로 많은 정신병학자들은 신비 체험이란 실현할 수 없는 현실을 거부하고 안전하고 모든 것을 포용하는 어머니의 사랑에 잠겨서 느꼈던 어린 시절의 무한한 기쁨을 되찾고자 하는 신경증 환자의 환각이라고 믿어왔다.

물론 과학은 그러한 ‘초자연적’ 사건에 대해 자연적인 원인을 찾으려고 노력할 수밖에 없다. 합리적인 견지에서 볼 때 신비주의자들의 주장은 착각이 아닌 다른 것에 바탕하고 있다고 상상하기 어렵다. 그러나 우리가 해왔던 과학적 연구는 마르가레타 수녀의 경우처럼 진정한 신비적 접촉은 반드시 감정적 비탄이나 신경증적 착각이나 어떤 병리학적 상태의 결과가 아니라 분명히 실재하고 건전하고 건강한 마음에 의해 생겨날 수도 있다는 것을 보여주고 있다.

신비 체험에서는 시간과 공간이 존재하지 않는 것처럼 느껴지며 정상적인 합리적 사고과정대신에 직관적인 이해가 들어선다. 신비 체험자는 종종 신적인 존재의 암시를 경험하거나 사물의 가장 근원적인 의미를 보았다고 주장하며, “궁극적인 자유에 이르는 내면의 실체가 밝게 빛나는” 것으로 묘사되는 열광적인 상태에 빠진다. 그리고 모든 신비주의자의 증언에서 핵심을 이루는 부분은 그들이 물질적 존재를 뛰어넘어 영적으로 절대자와 합쳐졌다는 신념이다.

신비적 상태에서 우리 모두는 절대자와 하나가 되고, 우리가 하나임을 인식한다. 이것은 나라나 신앙의 차이에 거의 아무런 영향을 받지 않는 영원하고 성공적인 신비주의 전통이다. 힌두교나 신플라톤주의, 수피교 또는 기독교의 신비주의에서 우리는 똑같은 기록들이 반복되는 것을 발견한다. 즉, 신비주의자들이 하는 말들이 공교롭게도 매우 흡사하게 일치하고 있다.

제6장 종교의 기원
철학자 프리드리히 니체가 1885년에 신은 죽었다는 유명한 선언을 했을 때 그는 신이 실제로 살았던 적이 없었다는 의미에서 말한 것이었다. 니체는 신은 단지 비과학적인 과거의 흔적에 불과하며, 인류는 곧 그것을 훌쩍 뛰어넘을 것으로 생각했다. 교육 수준이 높아지고 존재의 신비에 대해 과학이 더 현실적인 설명을 제공함에 따라 종교의 비이성적인 호소는 더 이상 먹혀들지 않고 온갖 형태로 표현된 신은 그저 사라져갈 것으로 기대하였다.

그러나 신은 그들의 소원을 들어주지 않았고 새 천년의 시대로 접어들고 나서도 종교와 영성은 여전히 위세를 떨치고 있다. 만약 니체와 그의 동시대인들이 지금까지 살아서 이것을 본다면 신이 지금까지 살아남은 것은 무지가 이성에 대해 승리한 것에 기인한다고 여길 것이다. 종교적 믿음은 미신과 무서운 자기 기만에 바탕을 두고 있다고 확신했던 그들로서는 사람이 신에게 매달리는 것은 신이 없이는 세계를 마주 대할 힘과 용기가 없기 때문이라고 생각할 수밖에 없었다.

하지만 우리는 종교가 지닌 놀라울 정도로 질긴 생명력이 심약한 부정이나 단순한 심리학적 의존이 아니라 그보다 더 깊고 건전한 무엇에 뿌리를 두고 있다고 믿는다. 여러 가지 증거들로 미루어볼 때 종교의 가장 깊은 기원은 신비 체험에 기반을 두고 있으며, 종교가 계속 지속되는 것은 사람의 뇌 구조 자체가 신이 존재한다는 확신으로 해석될 수 있는 다양한 일체감을 경험하도록 만들어져 있기 때문인 것 같다.

신비 체험이란 그것을 바라며 노력하는 사람에게만 찾아오는 것은 아니다. 그것은 원치 않는 사람에게도 자연발생적으로 찾아오며 심지어는 그것에 대해 전혀 들어보지도 못했고, 그것을 경험하고 나서도 처음에는 그것이 무엇인지 알지 못하는 사람들에게도 찾아온다. 이런 의미에서 모든 신비 체험은 자연발생적이다. 영적 일체를 추구하느라 평생을 바치는 신비주의자조차도 그것이 언제 찾아올지 예측할 수 없다.

선사시대의 한 사슴 사냥꾼을 상상해 보자. 그의 씨족은 기아에 허덕이고 있다. 필사적으로 식량을 찾는 사냥꾼은 잠도 잊고 황야에서 혼자서 오랜 시간을 보내며 사냥에 전념한다. 쉴 때조차도 그는 마음속에 씨족 전체가 먹을 수 있을 만큼, 그리고 자기 가족과 친구들을 굶주림으로부터 구해줄 수 있을 만큼 거대한 수사슴을 떠올리면서 사냥감을 찾아 기대 섞인 시선으로 지평선을 바라본다.

그러는 사이 여러 날이 흘러가고, 사냥꾼이 굶주림과 피로로 기진맥진해질수록 수사슴의 이미지는 상상 속에서 점점 더 생생해진다. 그의 눈에는 언덕 저 너머에서 또는 구불구불 굽이치는 강둑에서 풀을 뜯어먹는 수사슴이 보인다. 그는 곧 그 환영에 사로잡히고 사슴을 죽이고자 하는 갈망은 일종의 만트라(주문)가 된다. 그의 생각은 반복적이 되고 마음의 초점은 점점 가늘어지고 강렬해진다. 곧 그의 마음에서 필요 없는 모든 생각이 사라지고, 그의 의식에는 수사슴에 대한 갈망 외에는 아무 것도 남아 있지 않게 된다.

이 경우 사냥꾼의 정신 집중에 영적인 요소라고는 아무 것도 없다. 그의 의도는 단순히 살아남으려는 것뿐이다. 그러나 신경학적 관점에서 보면 그는 종교적 신비주의자들이 자신의 인식에서 신 외의 모든 잡념을 없애려고 노력함으로써 촉발되는 일련의 사건들과 똑같은 사건들을 촉발시킨다.

이것은 순전히 추측에 바탕을 둔 시나리오이지만 신경학적으로 볼 때 상당히 가능성이 있는 시나리오이다. 자신의 영적 체험에 대한 사냥꾼의 반응이 훗날의 신비주의자들의 반응과 비슷한 것이었다면 그것은 사냥꾼에게 희망과 확신과 표현할 수 없는 즐거움을 주었을 것이고, 그는 의심의 여지없이 자기 씨족에게 돌아가 거대하고 자비로운 힘이 세상에 존재한다는 그 계시를 전해주었을 것이다.

굶주리고 있던 그의 씨족 동료들이 그의 이상한 소리를 어떻게 받아들였을지는 알 길이 없지만 며칠 뒤에 그 씨족의 사냥꾼들이 사슴 무리를 만나 몇 주만에 처음으로 사냥에 성공했다고 상상해보자. 그러면 최초의 그 사냥꾼은 그것을 ‘위대한 수사슴’이 준 선물이라고 주장할 것이다. 다른 사람들도 그의 주장에 동조할지 모른다. 그러면 그 수사슴 이야기는 신화의 차원으로 올라서서 씨족 구성원들에 의해 더욱 다듬어져 종교화될 것이다.

종교를 탄생시키는 초월적 상태가 신경학적으로 실재한다는 사실은 의심의 여지가 없다. 뇌 과학은 그러한 일이 일어난다는 것을 설명해주며, 다른 사람들의 연구뿐만 아니라 우리의 영상 연구에서도 필름으로 포착되었다. 그렇다면 이러한 일체 상태의 경험은 순전히 신경학적 기능의 결과인가? 아니면 뇌가 지각할 수 있는 진짜 경험인가?

신비주의자들은 자신들이 바로 그러한 현실을 경험했다고 분명하게 주장한다. 그것은 우리가 의심의 여지없이 믿는 물질 세계보다 더 실재적인 세계이자 공간 감각도 시간의 흐름도 없고, 나와 우주 사이에 명확한 경계도 없고, 신이 실제로 존재할 여지가 풍부한 차원이라고 말한다.

반면에 과학과 상식은 그러한 일은 불가능하다고 이야기한다. 모든 실재적인 사물들이 들어 있는 물질 우주보다 더 실재적인 것은 있을 수 없다고 한다. 실제로 우리의 탐구는 이러한 가정에서 출발하였다. 그러나 연구결과는 신비주의자들이 진짜로 무엇인가를 보았으며, 마음을 통해 우리가 정말로 신적인 어떤 존재의 실재를 엿볼 수 있을지도 모른다는 결론을 내리게 하였다.

제7장 신은 왜 우리 곁을 떠나지 않는가
신의 불가지성은 신비주의 경향을 지닌 동양의 종교들에서는 특징적인 원리로 자리잡고 있다. 예를 들어 불교와 도교에서는 인격화된 신의 존재가 들어설 자리가 없다. 인격화된 개개의 신들을 숭배하는 힌두교에서조차 개개의 신들은 하나의 최고신인 브라만을 대표하는 것이며, 형태와 묘사를 초월한 존재인 브라만은 “모든 설명이 불완전하며, 진리는 말로 표현할 수 없다.”고 묘사된다.

알 수 없고 이해할 수 없는 신이라는 개념은 서양의 일신론적 종교들에서는 더욱 어려워진다. 유대교, 기독교, 이슬람교는 모두 유일한 절대자인 신의 계시에 기초를 두고 세워졌다. 그 신은 자연계와는 따로 떨어진 특별한 초자연적 실체로서 이름과 역사와 자기 백성을 위한 특별한 계획을 갖고 있다. 따라서 서양의 3대 종교의 신비주의자들도 신의 본질은 인간의 이해범위를 넘어서는 것이라고 공통적으로 주장하고 있다.

영적 체험을 경험한 기독교 신비주의자들도 하느님을 구체적인 어떤 존재로 이해하려는 충동은 단지 우리를 잘못된 길로 인도할 뿐이라고 결론 내린다. 마이스터 에크하르트 신부는 이렇게 말했다.

“만약 당신이 완전해지고 죄를 범하고 싶지 않다면, 하느님에 대해 그 어떤 것도 이해하길 바라서는 안 된다. 하느님은 모든 이해를 뛰어넘는 존재이기 때문이다. 만약 내가 이해할 수 있는 하느님을 내가 믿는다면, 나는 그를 하느님으로 여기지 않을 것이다.”

신비주의자들의 결론은 명백하다. 신은 그 본질상 알 수 없는 존재이며 객관적인 사실도, 자연적 실체도 아니다. 신은 존재 그 자체이자 절대자이며, 모든 존재의 기반인 하나이다. 우리가 이 진리를 이해할 때 모든 종교는 우리를 더 깊은 신성한 힘에 연결시켜준다고 신비주의자들은 주장한다.

신비주의자들은 신의 진정한 본성은 직접적인 신비적 접촉을 통해서만 알 수 있다고 주장한다. 과학은 전통적으로 그들의 주장을 받아들이지 않지만 우리의 연구결과는 신비주의자들이 절대적 일체 상태의 형태로 묘사하는 영적 통합은 최소한 다른 현실 경험과 마찬가지로 구체적이며 실재적으로 느껴질 수 있음을 보여주었다.

시간이 지나면서 이전에는 신의 섭리로만 설명되던 수수께끼들에 대해 과학과 철학이 점점 더 합리적인 설명을 제시하게 되자 이성적인 사람들은 점점 신에 대한 믿음을 유지하기가 힘들어졌다. 그리고 마침내 과학은 신의 존재를 부적절해 보이게 만드는 두 가지 혁명적 이론을 내놓았다.

첫 번째 이론은 1830년에 출판된 찰스 라이엘의 『지질학 원리』에서 나타났다. 이 책에서 라이엘은 자연 지형은 신의 손이 아니라 지질학적 힘들에 의해 만들어졌으며, 지구의 나이는 성경에서 이야기하는 것보다 훨씬 오래 되었다고 주장했다. 그로부터 29년 뒤에 『종의 기원』이 출간되었는데 생명체가 신의 창조적 에너지에 의해 순식간에 만들어진 것이 아니라 수백만 년에 걸친 생물학적 진화를 통해 이루어졌다는 다윈의 혁명적인 이론은 세상을 발칵 뒤집어놓았다.

그러나 과학이나 이성도 더 높은 신비적 실체의 개념을 완전히 부정할 수 있는 어떤 것도 발견하지 못했다. 과학이 우리에게 줄 수 있는 최선의 것은 실재 세계에 대한 은유적인 그림이며, 비록 그 그림이 그럴 듯해 보이긴 해도 반드시 옳은 것은 아니다. 왜냐하면 비록 과학이 자연세계에서 객관적으로 검증된 진리에 집착한다 하더라도 사람의 마음은 자연의 객관적인 관찰만을 하는 것이 아니기 때문이다.

우리의 이론이 제시하는 사실, 즉 종교의 의식(儀式)은 직관적으로 일체 상태를 촉발시키도록 되어 있으며, 결국 신비주의자들은 미친 것이 아니라는 것 등을 통하여 절대적 일체 상태의 실재성은 더 높은 차원의 신이 존재한다는 것을 결정적으로 증명해주는 것은 아니지만 사람의 존재에는 단순히 물질적인 존재를 넘어서는 무엇이 있다는 것을 강하게 뒷받침해준다.

우리의 마음은 고통이 사라지고 모든 욕망이 잠잠해지는 일체라는 이 완전한 느낌에 끌리고 있다. 따라서 우리의 뇌가 지금처럼 만들어져 있다면 우리의 마음이 더 깊은 실체를 느낄 수 있는 한 영성은 계속 사람의 경험에 영향을 미칠 것이며, 신은 우리가 그 웅장하고 신비스러운 개념을 어떻게 정의하든지간에 결코 사라지지 않고 우리 곁에 남아 있을 것이다.

본 도서요약본은 원본 도서의 주요 내용을 5%정도로 요약 정리한 것입니다. 원본 도서에는 나머지 95%의 내용이 들어 있습니다. 보다 많은 정보와 내용은 원본 도서를 참조하시기 바라며, 본 도서요약본이 좋은 책을 고르는 길잡이가 될 수 있기 바랍니다.

뇌가 나의 마음을 만든다

-뇌의 신비에 대한 철학적 발견-

‘마음’의 영역까지도 지배하는 뇌의 전지전능함

과학은 증명의 학문이라고 한다. 한 과학자가 무언가를 발견하여 논문을 발표했을 때, 우리는 절대자의 법칙을 완벽히 해부한 100퍼센트의 그것이라고 믿기보다는, ‘또 하나의 가능성 있는 현상’으로 이를 받아들인다. 그렇다면 이토록 완벽할 수 없는, 혹은 증명해나가는 과정의 학문인 과학의 특징을 ‘뇌 과학’만큼 절실하게 드러내는 분야가 또 있을까.

인간의 뇌를 파헤치는 작업은 과학의 영역에만도, 의학의 영역에만도 머물러 있지 않다는 것을 수많은 뇌 관련 학자들로부터 들어온 바다. 두뇌 구조라는 물리학적 구조는 어느덧 파헤치면 파헤칠수록 ‘의지’ ‘사고’ ‘정신’이라는 철학적 영역으로까지 침범하지 않을 수 없기 때문이다. 두뇌에서 생산되는 감각과 이성적 동작은, 흔히 말하듯 가슴에서 생산되는 ‘감성’과 ‘양심’ 따위와는 철저히 구별되는 것일까 고민하게 되는 것처럼 말이다.

쉬운 예를 들어보자. 눈앞에 일어나는 똑같은 광경을 목격하고도 A라는 인물은 버럭 화를 내기도 하지만, B라는 인물은 웃으면서 넘어가기도 한다. 흔히 이런 차이를 보며, A는 한참 스트레스를 가득 받은 사람일 것이라거나, B는 인격수양이 잘 된 사람이라거나, 하는 식으로 결론 내는 것이 다반사다. 인간의 행동을 오로지 ‘마음’의 영역 안에서만 결론 내려 하는 것이다.

그러나 이 책의 저자 라마찬드란 박사는 우주에서 가장 복잡한 구조를 지니고 있다는 뇌의 어마어마한 수치, 가령 천억 개의 신경세포, 1만 개에 이르는 시냅스, 이런 수치를 토대로 가능한 뇌 활동의 순열과 조합을 통해 상상 이상의 현상들을 도출해낼 수 있다고 한다. 즉, 우리가 정신적 범주라 일컬어 왔던 모든 마음의 움직임도 우리 뇌 속에 들어있는 소량의 젤리에 의한 활동이라는 사실이다. 철학의 영역을 과학적 현상으로 설명해줄 수 있다는 얘기다. 한편으론 경이롭고, 한편으론 고차원의 정신 영역마저도 우리 신체의 특성 안에 좌지우지 된다고 생각하면 조금 서글프기조차 하다.

두뇌의 고유한 특정 부위가 활성화 되었느냐 그렇지 못하냐에 따라, 흔히 일반 사람들이 말하듯 ‘정상인이다 비정상인이다’의 확연한 행동 차이가 보인다는 점을, 저자는 이 책 전반을 통해 풍부한 환자들의 예를 들어 설명해주고 있다. 라마찬드란 박사가 애초에 뇌 신경과학에 빠져들게끔 만든 계기가 되었던 뇌중풍 환자의 경우, 그는 뇌중풍의 일종인 가성연수마비 증상의 일환으로 통제할 수 없을 정도로 거의 몇 초에 한 번씩 웃고 울기를 반복했다. 가성연수마비가 순간적으로 반복되기 때문이라 가정하게 되었다. 그는 단축된 시간 주기로 조울증이 나타나듯이 실제로 그는 행복감과 슬픔을 수시로 반복하며 느꼈던 것이다. 박사는 그를 보며, 단지 즐거움이 제외된 기쁨과 거짓 눈물만 존재했던 것인지 의문을 가지지 않을 수 없었다.

현재까진 완벽한 해답을 도출하지는 못했지만, 여전히 신의 영역이라 여겨져 오는 뇌의 상세 구조를 하나하나 해독해가고 있는 실정이다. 그 과정 속에서 상상할 수 없이 다양한 정신 이상의 사례를 접하며, 그 원인이 최근에야 발견된 뇌의 특정부분의 이상에 의한 것임도 속속들이 발견해가고 있다. 그러나 이제는 특별한 정신이상 증세를 넘어, 특정성격 인물군, 혹은 인품의 다양함마저도 뇌 구조의 차이로 인한 것임을 발견할 날이 머지않다. 바야흐로 뇌와 마음, 즉 과학과 인문학의 교차로가 보이는 것이다. 라마찬드란 박사는 이 책의 맨 말미에 다음과 같이 적었다.

‘신경과학자는 ……(중략)…… 최근까지도 철학의 영역이었던 질문 가운데 일부에 답하기 시작하고 있다……(중략)……정치학, 식민주의, 제국주의, 전쟁 또한 인간의 뇌에서 나온 것임을 명심하라.’

주요 내용

■ 신경과학이 분석한 마음의 세계

신경학과 정신의학의 경계는 점점 더 희미해지고 있다. 곧 정신의학은 신경학의 한 분야로 흡수될 것이다. 미래에는 꾀병을 부리는 사람이나 보험금을 타내려는 사기범과 실제 환자를 구분하는 데, 피고인이 계획적 살인자인지 아니면 단순 과실치사범인지 판단하는 데 뇌 스캔을 실시할 것이다(‘신경법률학’ ‘신경범죄학’ 같은 새로운 학문 분야가 생겨날 것이다).

심신의 관계는 자고로 철학의 주요 물음이었다. 마음과 몸을 분리된 실체로, 또는 어느 한쪽이 주된 것으로 설명하는 수많은 주장이 있었다. 일체유심조나 영혼불멸, 자아는 환상이라거나 모든 것은 꿈이라는 등등 온갖 이론이 있었다. 그러나 최근 과학은 심적 과정은 신체적 활동의 부산물일 뿐으로, 별로 중요한 역할을 하지 않는다고 주장하는 부수현상설(epiphenomenalism)로 기우는 듯싶다.

결국 다윈이 옳았던 것일까. “우리는 천사가 아니고 단지 지적인 유인원일 뿐이다. 그러나 우리는 그렇게 느끼지 않는다. 우리는 영원히 초월적인 것을 갈망하면서 우리의 날개를 펴고 날아가기를 시도하는, 괴물 몸속에 갇힌 천사처럼 느낀다.”

라마찬드란은 마음의 문제에 대한 성급한 예단을 삼가면서 다각도로 접근하고 있다. 여기서는 자유의지, 자아와 퀄리아(qualia), 타인의 자아 문제만 간략히 살펴본다.

1. 자유의지

수십 년 전 미국의 신경외과의 벤저민 리벳(Benjamin Libet)과 독일의 동물생리학자 한스 코른후버(Hans Kornhuber)는 피험자들에게 10분 안에 아무 때나 손가락을 움직여보라고 지시했다. 피험자들이 손가락을 움직이려는 의지를 느낀 순간과 실제로 손가락을 움직인 순간은 거의 일치했지만, 연구자들은 손가락이 움직이기 0.75초 전에 준비전위라는 뇌전도(EEG) 전위를 측정할 수 있었다.

손가락을 움직이도록 한 것은 각자의 자유의지라고 주관적 느낌은 주장하지만, 뇌전도 측정 결과는 손가락을 움직이도록 한 의지를 느끼기 거의 1초 앞서 뇌 활동이 일어난다는 사실을 보여준 것이다. 뇌의 명령이 1초 먼저 시작된다면 어떻게 우리의 의지가 원인일 수 있겠는가? 명령을 내리는 주체는 뇌이며, 우리의 자유의지는 사후의 합리화 대상일 뿐이거나 단순히 망상에 지나지 않는다.

라마찬드란은 이것이 인공위성을 통한 인터뷰 때 발생하는 소리지연 현상처럼, 뇌 속의 어느 한 부분에서 발생한 신호가 손가락을 움직이라는 메시지로 뇌 속의 다른 부분으로 전달되는 데 필연적으로 발생하는 신경지연(neural delay) 현상 때문이라고 주장한다. 자연선택은 (어떤 진화론적 목적에서) 주관적인 자유의지를 느끼는 순간을 뇌의 명령 순간이 아니라 실질적인 손가락의 움직임과 일치시키기 위해 계획적으로 지연 현상을 보장해온 듯하다.

2. 자아와 퀄리아

라마찬드란은 마음의 문제에는 두 가지 측면이 있다고 말한다. 하나는 주관적 감각, 곧 퀄리아이고, 다른 하나는 자아이다. 퀄리아의 문제는 다음과 같다.

“우리 뇌의 수많은 젤리 같은 뉴런들에서 일어나는 이온의 흐름만으로 어떻게 붉은색으로부터 붉음, 각종 향신료나 와인의 향을 인지하는 것일까?”

라마찬드란은 퀄리아가 특정한 생물학적 기능을 수행하기 위해 진화한 것으로, 신경 활동의 부산물, 즉 단순한 부수현상일 수는 없다고 주장한다. 빛이 파동이면서 동시에 입자이듯이, 물질과 정신, 뇌 속에서 일어나는 정신적인 활동이나 육체적인 활동도 어느 하나로는 설명할 수 없다는 것이다.

“자아와 퀄리아는 동전의 양면과 같다. 자신이 경험하지 못한 것을 자유롭게 느끼는 감각이나 퀄리아를 가질 수는 없으며, 감각적 경험이나 기억, 감정이 완전히 결여된 자아를 가질 수는 없다.” 즉, 퀄리아를 경험하는 자의식이 없으면 자유롭게 유동하는 퀄리아를 가지는 것은 불가능하며, 모든 감각이 결여된 고립된 자아란 있을 수 없다는 것이다.

라마찬드란은 자아의 5가지 속성(연속성, 일체성, 구체성, 자유의지, 반성성)을 분석하면서, 생물학자가 더 이상 ‘생명’이 무엇인지 묻지 않듯이(생명이란 DNA 복제와 전사, 크렙스 회로, 젖산 회로 등의 일련의 과정들에 느슨하게 적용되는 단어에 불과함을 이제 모두 알고 있으므로), 자아의 각각의 특성과 뇌 속에서 일어나는 일을 연관지어 설명한다면 ‘자아란 무엇인가’ 하는 문제도 사라지게 될 것이라고 조심스럽게 전망한다.

퀄리아와 자아는 인간에게만 고유한 것으로 유인원과 구별되는 인간의 특징, 언어와 추상적 사고를 가능케 했다. 라마찬드란은 이러한 능력을 담당하는 부위로 우리 뇌 속의 편도와 왼쪽 TPO(측두-두정-후두) 연결점 주위에 위치하고 있는 방추회 및 베르니케영역, 그리고 ‘의도'와 관련 있는 앞띠고랑에 주목한다.

3. 타인의 자아

엄마가 혀를 내밀면, 이를 보고 신생아도 따라서 혀를 내민다. 이는 대단히 놀라운 일이다. 이때 신생아는 자아와 타인의 자아 사이에 쳐진 장벽을 허물고 있는 것이다. 이러한 행동을 흉내내기 위해서는 타인의 행동에 대한 내부 모델을 만든 다음 자신의 뇌에서 그것을 재현해야만 한다. 이러한 가상현실 시뮬레이션은 전두엽에 존재하는 ‘거울뉴런’이라는 특정 그룹의 신경세포가 담당한다.

라마찬드란은 이 거울뉴런을 특히 강조하는데, 이것이 우리 정신의 또 다른 중요 능력인 모방을 통한 학습 능력과 문화 전파 능력의 발현에 결정적인 역할을 했기 때문이다. 인간이 사회를 이루고, 문명을 발전시킬 수 있었던 것은 이 거울뉴런에 힘입은 바 크다.

따라서 라마찬드란은 인간의 정신적 기능이라는 맥락에서 본성/양육 논쟁은 의미가 없다고 말한다. “이는 물의 습도가 물을 구성하고 있는 산소에서 나오는지 수소에서 나오는지 질문하는 것과 같다. 우리의 뇌는 그것이 몸담고 있는 문화적 환경과 빠져나올 수 없을 정도로 깊이 얽혀 있다.”

■ 카프그라 망상과 신경미학

교통사고를 당하고 머리에 충격을 받아 의식불명 상태에 빠진 환자가 있다. 얼마 후 혼수상태에서 벗어난 그 환자의 신경계는 완전히 정상이었다. 그러나 그는 자신의 어머니를 보고는 “이 여자는 우리 엄마와 똑같이 생겼지만 우리 엄마가 아니라 사기꾼이다”라고 말한다. 왜 그는 그렇게 말했을까?

다소 생소한 이 카프그라 증후군(Capgras syndrome) 환자는 우리에게 무언가를 ‘본다’는 의미를 다시 생각하게 한다. 우리가 어떤 사람을 보고 눈을 통해 받아들인 정보는 방추이랑이라는 뇌의 영역에서 해석되어 지금 바라보고 있는 것이 무엇인지 인식하게 된다. 따라서 이 영역이 손상된 환자들은 사람의 얼굴을 알아보지 못하는 안면인식장애(prosopagnosia) 증세를 나타낸다. 일단 형상이 인식되면 그 정보는 편도에 전달되는데, 편도는 바로 감정중추로서, 지금 보고 있는 사물의 감정적인 중요성을 가늠한다.

카프그라 망상을 앓는 앞의 환자는 방추이랑과 다른 모든 시각영역이 정상이기 때문에 그의 뇌는 앞에 서 있는 사람이 어머니처럼 보인다고 말한다. 그러나 사고로 시각중추와 편도, 감정중추를 연결하는 전선이 끊어졌다. 따라서 그는 자신의 어머니를 보고 있으면서도 ‘어머니와 똑같이 생겼지만 그녀가 정말 내 어머니라면 왜 내가 아무것도 느낄 수 없는 것일까? 아니, 어머니일 리가 없어. 그녀는 단지 어머니 흉내를 내는 사기꾼일 뿐이야’라고 생각하는 것이다.

뇌의 시각중추와 감정중추 사이에 이러한 연결고리가 존재한다는 사실은 우리에게 예술의 정체성에 관한 흥미로운 질문을 던진다. 시각 이미지에 대한 미적 감정의 반응이 바로 예술의 일부이기 때문이다. 신경미학(neuroaesthetics)이라는 이 새로운 학문 분야는 전통적인 철학자들을 불쾌하게 만들며 논쟁을 낳고 있다. 결론만 이야기하자면, 아름다움 혹은 예술이란 우리 뇌가 진화의 과정에서 우연히 얻게 된 뉴런의 과다 활성화 상태에 불과하다. 수많은 사회과학자들은 아름다움, 자선, 경건, 사랑이 뇌 속의 신경세포의 활동 산물이라는 이야기를 듣고 분개한다. 그러나 그들의 분노는 환원주의라는 그들의 잘못된 가정에서 기인한다.

■ 환상사지를 통해 본 뇌의 재배치 가설

악성 종양이나 불의의 사고로 팔을 잃은 환자가 절단된 팔의 존재를 계속 느끼는 현상을 가리키는 환상사지(phantom limbs)는 익히 알려져 있다. 어느 날 라마찬드란은 왼쪽 팔을 잃은 한 환자를 진찰하다가 그의 오른쪽 뺨을 만지자 그 환자는 “제기랄! 당신은 지금 나의 왼쪽 엄지손가락을 만지고 있소”라고 외쳤다. 이어진 실험에서 라마찬드란은 환자의 얼굴 표면에 잃어버린 환상 손이 완벽히 표현되어 있음을 발견했다. 어떻게 이런 일이 벌어질까?

해답은 바로 뇌 속에 있다. 신체의 왼쪽 피부 표면에서 발생하는 촉각 신호는 오른쪽 대뇌반구의 겉질(피질)에 지도처럼 표현될 수 있다. 그것은 마치 거대한 손과 입을 가진 난쟁이처럼 보이는데, 펜필드 호문쿨루스(Penfield homunculus)라 불리는 이 지도는 대부분 연속적이다. 그러나 한 가지 특이한 것은 얼굴을 대표하는 곳이 목 근처가 아니라 손을 대표하는 곳 바로 다음이라는 사실이다.

따라서 위 환자의 경우는 다음과 같이 설명할 수 있다. 팔이 절단되면, 손에 상응하는 뇌겉질의 일부는 아무런 신호를 받지 못한다. 이렇게 되면 뇌겉질은 감각이 입력되기를 바라며, 얼굴 피부에서 나오는 감각은 인접한, 잃어버린 손에 상응하는 빈 영역을 침투한다. 그런 다음 얼굴에서 나오는 신호는 잃어버린 손으로부터 나오는 것처럼 뇌의 상위 중추에 의해 잘못 해석되는 것이다. 라마찬드란은 이러한 뇌의 재배치(remapping)/혼선(crosswiring) 가설을 MEG라는 뇌 영상 기술을 사용해 증명했다.

이러한 발견의 의미는 무엇일까? 우리는 흔히 뇌 속의 모든 조직은 태아기나 유아기 초기에 형성되며, 일단 한번 형성되고 나면 성인이 되어도 변하지 않는다고 생각한다. 뇌놀중처럼 신경계가 한번 손상을 입으면 거의 그 기능이 회복될 수 없는 것도 이 때문이라고 생각한다. 그러나 라마찬드란은 성인의 뇌에도 엄청난 유연성이 존재한다고 주장한다.

팔을 잃기 전 마비를 경험했던 환자 중에는 팔을 잃은 후에도 마비를 느끼는 사람들이 있다. 있지도 않은 환상 팔의 마비(그러나 실제로 고통을 느낀다)를 어떻게 치료할 수 있을까? 만일 팔이 뇌의 명령대로 움직인다는 시각적 피드백을 줄 수 있다면 이 의사 마비는 사라질 것이다. 라마찬드란은 거울을 이용해 성한 오른쪽 팔의 움직이는 이미지를 환상 팔과 중첩시킴으로써 그 치료에 성공했다.

이 책에 대한 찬사

모든 학부모가 자신의 아이들이 그의 발밑에 앉아서 강의를 들을 수 있는 행운을 갖기를 바랄 정도로 카리스마 넘치는 라마찬드란 교수의 뛰어난 업적. 뇌의 복잡한 진화 발달에 대한 그의 최근 연구는 너무나 강력하고 격정적이어서 여러분은 그의 손가락 끝에서 발산되는 빛을 감히 상상할 수 없을 것이다.

〈옵서버〉

마음 설레게 하는 책. 라마찬드란 교수는 세계에서 가장 앞서가는 신경과학자이다. 그의 학식은 명쾌하고, 유익하며, 재기 넘치는 자신의 능력과 결합되어 뇌의 기능에 대한 그의 연구결과는 일종의 혁명을 초래하고 있다.

〈가디언〉

라마찬드란은 기이하고 황홀한 마음의 제국으로 과학의 실크로드를 여행하는 당대의 마르코 폴로다. 그는 우리가 저녁만찬에 초대해 듣고 싶을 여행자의 기이한 이야기, 현상학적 보물들을 잔뜩 가지고 돌아왔다. 그의 세밀하고 전문적인 이야기 솜씨는 우리의 과학적 이해를 풍요롭게 해줄 것이다.

리처드 도킨스(Richard Dawkins)

라마찬드란은 우리 시대 가장 재능 있는 의사이자 해설자 가운데 한 사람이다. 환상사지란 무엇인가, 뇌는 어떻게 환영과 망상을 만들어내는가, 공감각은 무엇이고 은유, 창조성, 예술과 어떤 관계인가, 뇌는 마음과 어떻게 관련되는가 등과 같은 질문에 그가 손대기만 해도 해답이 밝혀진다. 보기 드문 과학서로서, 깊이가 있으면서도 이해하기 쉽다.

올리버 색스(Oliver Sacks)

뇌의 다양한 위치 간의 기능적 관계를 관찰할 수 있게 하는 새로운 방법론은 신경학과 신경정신학으로 이해할 수 없는 사례를 비범한 신경과학자가 설명할 수 있도록 만들며, 이제 뇌 과학으로 철학자의 오래된 골칫거리를 해결할 수 있다는 결론을 유도하고 있다. 시사하는 바가 많은 훌륭한 책.

로제 귀유맹(Roger Guillemin), 노벨상 수상자

이 책은 대담하고 불경하며 또한 독창적이고 재치 있는 아이디어로 가득한 라마찬드란의 걸작이다. 뇌에 대해 단 한 번도 생각해보지 않은 사람은 물론 나와 같이 뇌에 관한 연구로 일생을 살아온 이들에게도 흥미를 안겨줄 것이다. 이 책은 가뭄에 내리는 소나기와도 같다.

데이비드 허블(David Hubel), 노벨상 수상자

흥미를 유발하며, 매우 혁신적이고, 매우 이해하기 쉬운 책

래리 와이스크란츠(Larry Weiskrantz), 옥스퍼드 대학 교수, 왕립협회 회원

과학은 정보를 제공하며, 교육시키고, 영감을 불어넣어주며 우리를 즐겁게 하는 방식으로 자신의 작품과 의사소통할 수 있는 과학자를 간절히 원하고 있다. 라마찬드란은 이 모든 것을 만족시키는 거장 가운데 한 사람이다.

앨런 코웨이(Alan Cowey), 옥스퍼드 대학 교수, 왕립협회 회원

■ 빌라야누르 라마찬드란 Vilayanur S. Ramachandran

〈뉴스위크〉가 센추리클럽(21세기 주목할 가장 뛰어난 인물) 100인 가운데 한 사람으로 선정한 세계적인 신경과학자 라마찬드란 박사는 케임브리지 대학 트리니티 칼리지에서 의학박사 학위를 받았다. 처음에는 내과의로서 시각적 지각 분야를 연구했으나 점차 신경학 분야에서 명성을 얻었다. 현재 미국 샌디에이고 캘리포니아 대학(UCSD)의 심리학 및 신경과학 교수, 뇌인지연구소 소장, 솔크연구소 생물학 부교수로 있다. 또한 라호야의 신경과학연구소, 스탠퍼드의 첨단행동과학연구소, 조국인 인도의 과학아카데미 회원으로도 활동하고 있다.

옥스퍼드 대학의 올 소울 칼리지 펠로우십, 코네티컷 대학 명예박사, 신경과학에 대한 역사적 공헌을 기념하는 네덜란드 왕립과학협회의 아리엔스 카퍼스 금메달, 호주국립대학 금메달, 미국신경학회 학회장 강연상 등을 받았다.

1995년 25회 신경과학회 연두 모임에서 ‘뇌 연구 10년’ 강의, 미국 국립정신보건원이 국회도서관에서 개최한 ‘뇌 연구 10년’ 컨퍼런스에서 개회 기조강의, 하버드 매사추세츠 종합병원에서 레이먼드 애덤스 강의, 솔크연구소에서 조나스 솔크 기념 강의 등을 했다.

각종 과학저널에 120여 편의 논문을 게재했으며, 1998년 〈이코노미스트〉가 올해의 책으로 선정한 그의 저서 《뇌 속의 환상Phantoms in the Brain》은 영국의 채널4와 미국의 PBS에서 다큐멘터리로 제작되어 방영되기도 했다.

라마찬드란 박사는 환상사지, 질병인식불능증, 카프그라 증후군, 공감각 등 이미 학계에 널리 알려졌으나 과학적 연구 대상이 되지 못한다고 여겨졌던 신경이상들을 집중 연구해, 이들 환자들의 사례연구로부터 우리 뇌의 메커니즘을 이해하는 데 중요한 일련의 발견들을 이뤄냈다고 평가받는다.

2003년 그는 영국 BBC가 매년 한 차례 명사를 초청해 대중강연을 방송하는 ‘리스 강의(Reith lecture)’에 의사이자 실험심리학자로는 최초로 초대되었다. 이 책은 그 강의를 기초로 내용을 수정, 보완한 것이다.

“뇌가 나의 마음을 만든다”를 읽고

빌라야누르 라마찬드란, 2003(2006역)

뇌가 나의 마음을 만든다. 어떻게 만들까? 뇌가 마음을 만든다면 그 과정의 신경생리학적 기초는 무엇일까? 이런 의문을 가지고 이 책을 읽어 보았다.

1. 뇌과학에서 정신질환의 활용

뇌에서 일어나는 정신작용을 이해하는데 정신질환의 연구는 매우 유용한 정보를 준다. 이것은 마치 유전자의 기능을 연구하는데 있어 돌연변이의 유용성과도 유사한 것 같다. 유전학에서 어떤 유전자의 기능을 이해하기 위한 가장 일반적인 접근방법은 그 유전자가 손상된 돌연변이를 만들거나 찾는 것이다. 왜냐하면 그 돌연변이체에서 이상이 생긴 대사과정이나 행동은 손상된 유전자의 기능과 연관되어 있다고 유추할 수 있기 때문이다. 유사하게 뇌과학에서도 정신질환자의 손상된 뇌부위를 찾고 환자가 보이는 이상 행위와 연관시켜 특정 뇌부위가 담당하고 있는 기능을 유추해낸다. 그리고 이와 같은 연구 결과들이 축적되어 현재 뇌의 특정 부위들의 세세한 기능에 대하여 적당히 많은 것이 알려져 있다. 심지어 특정한 뇌작용은 그 과정이 일어나기 위해 거쳐야 하는 뇌부위들의 상세한 경로뿐 아니라 각 단계에 소요되는 시간까지도 측정되어 있다.

2. 시각경험(시각적 지각)

“... 지각을 이해하기 위한 첫 단계는 뇌 속의 이미지(뇌 속의 스크린)라는 개념은 잊어버리고, 대신에 외부세계의 대상과 사건에 대한 어떤 변형 혹은 상징적 재현을 생각하는 것이다. 글쓰기라고 불리는 짧고 불규칙한 잉크 곡선들이 물리적으로 유사성이 없는 어떤 대상을 상징하거나 재현할 수 있는 것처럼, 뇌 속 신경세포의 행동, 그 발화의 패턴이 외부세계의 대상과 사건을 재현하는 것이다. 신경과학자들은 낯선 언어를 해석하기 위해 노력하는 암호해독자와 비슷하다. 외부세계를 재현하기 위해 신경계가 사용하는 바로 그 언어를 말이다.”

우리의 뇌가 사용하는 언어는 어떤 것일까? 우주의 또 다른 지적생명체는 우리 뇌가 사용하는 언어와 다른 언어를 사용할 수도 있을까? 우리가 ‘장미꽃’이라 하는 것을 미국이라는 곳에 사는 사람들은 ‘rose'라 하고 중국이라는 곳에 사는 사람들은 ‘玫瑰花’라고 표현한다.
내 눈 앞에 장미꽃 한송이가 있다. 나는 장미꽃의 빨간색과 그 특유의 아름다운 모양을 지각한다. 그런데 저 먼 우주에서 지구를 방문한 외계인이 장미꽃을 본다면 나와 같은 모습으로 인식할까? 외계인을 만난 적이 없으니 알 수 없는 일이지만 그들은 전혀 다르게 인식할 수도 있지 않을까 상상해 본다. 더 나아가 외계인은 장미꽃만은 인식하지 못하고 장미꽃과 그것이 담긴 꽃병을 합쳐서 ‘쿠이’라고 인식할지도 모른다. -참고로 ‘쿠이’는 아직 말을 못하는 둘째 아이가 자주 쓰는 단어이다.

이번에는 내 눈 앞에 호랑이 한 마리가 있다(물론 그런 상황이 실현되기를 바라지는 않지만). 나의 뇌 안에서는 어떤 일이 벌어질까? 물론 호랑이의 누런색과 검은 줄무늬는 시각피질 V4영역에 있는 뉴런들을 자극할 것이고 보는 이를 압도하는 그 무시무시한 형태는 IT영역의 뉴런들을 활성화시킬 것이다. 그리고 호랑이가 내 앞으로 다가오기라도 하면 MT영역의 뉴런들도 난리가 날 것이다. 한편 이 세가지 영역의 뉴런들이 모두 자극받았을 때 비로써 자극을 받는 뉴런들도 있을 것이다. 이 뉴런들과 직, 간접적으로 연결된 입, 혀, 성대 등의 근육이 신호를 받아 내는 소리가 바로 언어의 시발점이 아닐까?

라마찬드란은 앞서 내가 예로 든 호랑이로부터 오는 다양한 신호자극들을 하나로 묶어 ‘호랑이’로서 인식되도록 하기 위해 진화된 것이 우리의 ‘의식’이라고 말한다. 분명 이와 같은 묶음의 지각을 지닌 생명체는 진화적으로 유리한 점이 있을 것이다. 누런색만 보고 달아나는 Homo 조상보다는 누런색과 검은 줄무늬 그리고 무시무시한 형태 등을 하나의 묶음으로 지각한 후 달아나는 Homo 조상이 에너지를 덜 낭비했을 것이고 이런 점에서 생존에 유리했을지도 모른다.
다른 한편 에델만이 말한 ‘범주화’라는 개념이 바로 이러한 묶음의 지각을 의미하는 것은 아닐까 생각해 본다.

3. 인간의 예술 창조

원숭이처럼 사람 뇌의 전두엽에도 ‘거울 뉴런’이라는 세포들이 있다. 이들은 내가 어떤 행위를 할 때에 발화하지만 다른 사람이 동일한 행위를 할 때에도 똑같이 발화한다. 라마찬드란은 거울 뉴런의 존재로부터 나아가 우리 뇌에는 ‘가상현실 시뮬레이션 시스템’이 존재한다고 가정한다. 이 시스템을 통해 우리는 타인의 행동을 판단하고 예측한다. 우리 뇌의 가상형실 시뮬레이션 시스템이 진화하는 데에는 인간의 사회성이 커다란 공헌을 하였다. 어쨌든 ‘가상현실 시뮬레이션 시스템’은 인간의 모방 능력을 낳았고 이것은 정보의 문화적 전달을 가능하게 함으로써 궁극적으로 인류의 찬란한 문화와 문명을 탄생케 했다. 그런데 ‘가상현실 시뮬레이션 시스템’은 불완전한 면이 있어서 초기에 인류는 자식을 교육시키는 소도구로서 이미지 창조 행위을 발전시켰고 이 행위가 후에 예술로 승화되었다고 보는 것이 라마찬드란이 인류의 예술 창조와 관련한 관점인 것 같다. 즉 정보 전달을 위한 하나의 수단이 변형되어 예술이라고 하는 문화적 장르가 생기게 되었다는 것이다.
다른 한편 라마찬드란은 우리가 아름답다고 느끼는 예술작품들에게는 그 아름다움을 부여하는 보편원리가 있다고 주장하며 10가지 원리를 제시한다.

4. 자유의지는 뇌가 만들어낸 환상

우리는 우리의 자유로운 의지에 따라 손가락을 움직일 수 있다. 그리고 우리가 손가락을 움직이려는 의지를 느끼는 순간과 실제로 손가락을 움직이는 순간은 정확히 일치한다. 그런데 신경생물학 연구에 의하면 손가락이 움직이기 1초전 즉 우리의 의지가 생기기 직전에 readiness potential이라고 하는 뇌전위가 탐지된다고 한다. 이렇게 되면 우리의 행위는 자유의지에 의한 것이 아니라 뇌의 어떤 명령에 의한 것이 되고 만다. 라마찬드란은 이에 대해 “명령을 내리는 주체는 뇌이며, 우리의 자유의지는 사후의 합리화 대상일 뿐이거나 단순히 망상에 지나지 않는다.”라고 표현했다.
그렇다면 우리가 느끼는 자유의지가 진화한 이유는 무엇인가? 그것에는 특별한 기능이 있는가? 이러한 의문들에 대해 라마찬드란은 이 책에서 명확한 답을 주지 못하고 있다. 다만 양자역학에서 그랬듯이 인과관계에 대한 우리의 생각을 급진적으로 수정할 필요가 있을 것이다라고만 언급하는 정도이다.

5. 자아

자아란 무엇인가?
우선 사전적 정의를 보자. “사고, 감정, 의지 등의 여러 작용의 주관자로서 이 여러 작용에 수반하고, 또한 이를 통일하는 주체이다. 따라서 그것은 그때그때의 사고 ·감정 ·의지의 각 작용의 변화에도 불구하고 지속성과 동일성을 지니는 것이어야 한다.”
우리는 매순간 다른 느낌을 경험하고 생각을 하며 무엇인가를 하려 하고 또 무엇인가를 기억한다. 그러나 이와 같은 매순간의 다름속에서도 우리 각자는 조금도 당황하거나 어렵지 않게 한 인간으로서, 통일체로서의 우리 자신을 경험한다. 자아와 관련하여 명확한 답을 주고 있지는 않지만(과학자로서 그는 그렇게 하기 어려울 것이다) 다음 글은 그의 생각을 읽을 수 있게 한다.
“...자아가 앞에서 살펴 본 구체성, 자유의지, 일체성, 연속성과 같은 일련의 특징으로 정의된다면 이런 각각의 특징을 뇌 속에서 일어나는 일과 관련지어 설명할 수 있을지도 모른다. 이렇게 되면 과학자가 ‘생기’에 관해서 논하지 않거나 ‘생명’이 무엇인지 묻지 않듯이, 자아가 무엇인가 하는 문제는 사라지거나 적어도 뒤로 물러날 것이다(우리는 생명이 DNA 복제나 전사, 크렙스 회로, 젖산 회로 등의 일련의 과정들에 느슨하게 적용되는 단어라는 것을 알고 있다).”

나는 모든 정신작용의 기초는 통합, 연결 또는 묶기가 아닐까하는 생각을 가지고 있다.
여기 사과가 있다. 붉음에 반응하여 어떤 뉴런들이 활성화되고 사과의 형태와 관련하여 또 다른 뉴런들이 자극받는다. 이렇게 하여 사과를 보는 순간 동시에 활성화되거나 시차를 갖는다 하더라도 연관성있게 활성화되는 뉴런들의 발화패턴이 사과에 대한 시각적 지각의 본질이다. 또 지나가는 강아지를 본다고 하자. 색, 모양, 움직임, 저장된 강아지의 기억 등에 대응하는 뉴런들이 동시에 활성화되거나 적어도 연관되어 활성화된다. 그 뿐이다. 강아지에 대한 지각은 연관되어 즉 묶여져 반응하는 뉴런들의 발화 그 이상도 그 이하도 아니다.
자아도 마찬가지이다. 매순간 달라지는 외부 또는 내부 자극에 반응하여 시차는 있겠지만 사고, 감정, 의지, 기억 등에 관여하는 연관되어 활성화되는 거대한 뉴런들의 그물망이 형성된다. 물론 이러한 활성화된 뉴론 그물망은 매순간 변화한다. 그러나 한편으로 매순간 형성되는 거대한 발화 뉴런들의 그물망도 서로 완전히 독립적인 것은 아니다. 일정부분 이전 그물망과 중첩되어진다. 자아의 특성인 통일성은 뉴런 발화의 동시성과 연관성이 그 본질이 아닐까 생각한다.
개별적인 지각, 감정, 기억 등은 모두 연관된 뉴런들의 특정한 발화패턴이며 그 중 가장 거대한 패턴이 바로 자아와 연관된 것이 아닐까?
이러한 개념은 지작의 개별성(주관성) 즉 qualia의 본질도 설명할 수 있다. 우리는 사과를 보고 그것이 붉다고 느끼기는 하지만 사람마다 조금씩 차이가 있다. 이것은 뉴런들의 구조, 시냅스, networking 등에 있어서의 개인간 미세한 차이를 반영한다. 즉 연관되어 발화하는 뉴런들의 패턴이 약간씩 차이가 나는 것이다. 그것이 바로 주관적 감각의 본질이다.

6. 글을 마치며

‘뇌과학을 공부해보자.’하고 마음먹은 뒤 읽은 세 번째 책이다. 원래는 에델만의 “신경과학과 마음의 세계”를 읽을 예정이었는데 어려워 잠시 접어두기로 하고 이 책을 잡았다.
책은 다 읽었지만 아직 처음에 가졌던 의문 즉 뇌가 어떻게 마음을 만드는지에 대한 답은 명확하지 않다. 다만 책을 읽으며 여러 가지 생각을 하게 되었는데 그것은 주로 철학적인 주제들이었다. 아름다움, qualia, 자유의지, 자아...
옛날 자연과학은 철학과 하나였다. 근세를 지나 현대에 이르면서 자연과학은 철학에서 분리되었다. 21세기에는 뇌과학을 매개로 자연과학과 철학이 다시 많은 부분에서 융합되지 않을까 상상해본다.

(“신경과학과 마음의 세계”를 읽기 전에 역시 에델만이 쓴 “뇌는 하늘보다 넓다”를 먼저 읽을 예정이다)

[간단서평]스티브 미슨, 마음의 역사, 영림카디널, 2001  

2010/04/24 13:41

TMS를 이용한 functional connectivity & image guided TMS &TMS in PET

                                                    TMS와 작업기억

TMS(transcranial magnetic stimulation)는 자기장을 발생시켜 유도되는 전류를 이용해 비침습적(non-invasive)으로 뇌를 억제, 또는 활성화시킬 수 있는 방법입니다. 특히, 원하는 순간에 `virtual lesion'을 만들어 뇌의 특정 부분의 기능을 억제할 수 있다는 장점이 있어, 본 연구실에서는 작업기억(working memory)이 대뇌피질에서 공간적, 시간적으로 어떻게 연관되어 있는지를 TMS를 이용해 알아보고 있습니다. 나아가 여러 가지 작업기억 과제 중 음의 높낮이(pitch)와 단어(verbal)와 관련된 작업기억 과제를 선택하여 뇌 반구 편중화(lateralization) 현상이 작업기억과 어떠한 연관을 갖고 있는지를 연구하고 있습니다.

                                       <그림1>TMS와 작업기억 연구에의 적용

                                                   Image-guided TMS

뇌의 특정 부분에 TMS 코일을 정확히 위치시키는 것은 TMS 실험 결과의 타당성을 입증해주면서, 똑같은 실험을 반복해도 같은 결과를 얻을 수 있는 가능성을 높여줍니다. 본 연구실에서는 Polhemus사의 3D-digitizer를 사용하여 TMS 코일의 카르테시안 좌표(x,y,z 좌표)와 오일러 좌표(azimuth, elevation, roll)를 얻어서, 정확한 형태로 정확한 위치에 코일을 놓는 방식을 개발하고 있습니다. 이 방식은 피험자의 MRI 구조 영상과 연동시킬 수 있는데, MRI상의 좌표를 실제 TMS의 코일의 좌표와 연동시켜 TMS를 적용할 위치를 MRI 데이터로부터 알아낼 수 있습니다.

                                                   <그림2> 3D-digitizer

                                                   TMS와 기능적 연결성

 TMS는 PET, fMRI, EEG 등의 장비와 연동시켜 사용할 때 더 많은 정보를 얻을 수 있는데, 특히 뇌의 연결성(connectivity)을 연구할 때 이러한 기기들을 사용하면 효과적으로 결과를 분석할 수 있습니다. 본 연구실에서는 TMS를 사용해 뇌의 특정 부위를 자극시킬 때 다른 부위에서 일어나는 변화를 위에서 언급한 기기들과 함께 분석해보고자 합니다. 최근에는 EEG-compatible-TMS가 제작 중에 있으며 ERP 데이터와 TMS를 함께 분석하여 뇌의 연결성을 알아보고자 합니다.

마인드 해킹 : 인간의 뇌와 마음을 엿보는 해킹 실험 100장면

• 작성시간 : 2006/09/21 18:50
• 퍼머링크 : micingamja.egloos.com/2543951
• 작성자 : 미친감자
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마인드 해킹 : 인간의 뇌와 마음을 엿보는 해킹 실험 100장면

뭐 이런 책이 있네

별 4개...평가!!!





뇌과학, 인지심리학, 신경과학의 최신 성과를 절묘하게 결합시켜, ‘우리가 의식하지 못하는 사이 우리의 뇌가 어떻게 작동하고 있는가?’를 흥미로운 실험들을 통해 직접 체험하게 해주는 과학교양서로 책에는 총 100개의 항목으로 이루어져 있는데, 각 항목에는 그 항목의 주제와 관련된 간단한 설명, 실제 사례와 실험 자료, 참고 웹사이트, 실생활 적용 등이 포함되어 있다. 그리고 각 항목의 요점을 박스 안에 정리하여 쉽게 핵심을 짚을 수 있도록 하고 있다.



책에 나오는 해킹 실험들을 따라 하다 보면 많은 경우 ‘아니, 이럴 수가!’ 하는 탄성이 나올 만큼 깜짝 놀라게 된다. 그리고 이를 통해 우리의 온갖 감각과 생각들이 일어나는 원리와 과정에 대해 자연스럽게 깨닫게 된다. 빙빙 도는 뱀 착각, 체크무늬 그림자 착각, 고장 난 에스컬레이터 현상, 교차된 손의 착각, 몬티 홀 딜레마, 사이먼 효과, 체셔 고양이 실험 등 흥미 만점의 실험 사례들이 가득 들어 있다.





1장 뇌의 내부

#1. 뇌가 어떻게 작동하는지 알아내기 #2. 뇌파검사(EEG)로 뇌의 지도 그리기 #3. 양전자단층촬영(PET)으로 뇌의 활동을 간접 측정하기 #4. 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 뇌의 활동 측정하기 #5. 경두개자기자극(TMS)으로 뇌의 작은 부분을 껐다 켜기 #6. 신경심리학과 10% 신화의 오류 #7. 중추신경계 들여다보기 #8. 피질과 네 엽을 둘러보기 #9. 뉴런 따라잡기 #10. 인지기능이 뇌의 혈류에 미치는 영향 #11. 자극이 강하면 더 빨리 반응할까? #12. 나 자신의 감각소인간 만들기



2장 시각

#13. 시각은 어떻게 처리될까? #14. 시각의 한계를 확인하기 #15. 보려면 행동하라 #16. 맹점 찾기 #17. 시각의 틈을 살짝 엿보기 #18. 시간이 멈추는 순간: 멈춘 시계의 착각 #19. 눈이 한 곳에 고정되어 있지 않으면 더 빨리 반응한다 #20. 3차원을 보는 것처럼 속이기 #21. 물체는 움직여도 되지만, 조명은 움직일 필요가 없다 #22. 깊이를 느끼기 #23. 밝기와 휘도는 어떻게 다를까?: 체크무늬 그림자 착각 #24. 선글라스를 이용해 깊이의 착각을 경험하기 #25. 모든 게 가만히 있는데 움직이는 게 보인다 #26. 적응하기 #27. 움직이는 것 없이 움직임이 보이게 만들기 #28. 운동의 추정: 뒤처진 반짝임 효과 #29. 부드럽게 움직이던 토막들이 걸어가는 것처럼 보인다 #30. 빙빙 도는 뱀 착각 #31. 상상 속의 거리를 최소화하기 #32. 우리 몸에 내장된 방어장치 #33. 신경잡음은 결함이 아니라 인지적 특성이다



3장 주의

#34. 주의를 기울이기 #35. 개수를 단번에 알아채기 #36. 주의가 있고 없음을 느껴보기 #37. 우리의 주의를 끄는 것들 #38. 또 보지 말라 #39. 주의의 공백을 찾기 #40. 변화를 알아차리기 #41. 너무 집중하면 사물이 안 보인다 #42. 뇌는 반복된 거짓 경고를 믿지 않는다 #43. 비디오게임으로 시각 주의력을 키우기



4장 듣기와 언어

#44. 귀로 시간을 알아내기 #45. 소리의 방향을 탐지하기 #46. 음높이를 발견하기 #47. 균형을 유지하기 #48. 불명확한 상황에서 소리를 찾아내기 #49. 뇌는 말소리를 어떻게 처리할까? #50. 큰 뜻은 큰 소리로 말하라 #51. 글을 읽을 때 임시저장소가 넘치지 않도록 하라 #52. 컴퓨터를 능가하는 병렬 처리의 힘



5장 여러 감각의 통합

#53. 시간정보는 소리로, 장소정보는 빛으로 #54. 주의를 여러 장소에 분산시키지 말라 #55. 혼합된 신호와 색의 혼동 #56. 그쪽으로 가지 말라 #57. 여러 감각양상을 결합시켜 강도를 높이기 #58. 눈으로 보면 더 잘 느낀다 #59. 눈으로 듣기: 맥거크 효과 #60. 엉뚱한 데서 나온 목소리에 주의를 기울이기 #61. 혼자 말하기

6장 몸의 움직임

#62. 고장 난 에스컬레이터 현상: 자동조종장치의 작동 #63. 내 몸을 쫓아가기 #64. 신체도식을 이리저리 바꾸기 #65. 왜 내가 나를 간질일 수 없을까? #66. 나의 절반을 속이기 #67. 물체는 우리에게 쓰라고 유혹한다 #68. 왼손잡이와 오른손잡이 #69. 좌뇌와 우뇌



7장 추론

70. 숫자를 조심하라 #71. 확률 대신 빈도로 생각하라 #72. 사기꾼을 찾아라 #73. 다른 사람을 속여서 덜 아프게 만들기 #74. 왜 사람들은 현상을 유지하려 할까?



8장 관계의 지각

#75. 형태를 파악하기 #76. 주의를 끌려면 동시에 발생하게 하라 #77. 움직이는 불빛으로 사람을 지각하기 #78. 물체에 생명을 불어넣기 #79. 사물을 인과관계로 보게 만들기 #80. 자기도 모르는 사이에 행동한다?



9장 기억

#81. 생각을 의식의 표면으로 끌어올리기 #82. 의식함 없이 의식하게 만들기 #83. 기억착각을 이용하기 #84. 기억의 출처를 찾기 #85. 거짓 기억 만들기 #86. 맥락을 바꿔야 확실하게 기억한다 #87. 맥락을 이용해 기억력 키우기 #88. 생각만으로 힘을 키우기 #89. 길을 따라서 기억하기 #90. 신체 이탈을 경험하기 #91. 각성과 수면의 중간지대로 들어가기 #92. 카페인으로 정신 해킹하기



10장. 다른 사람

#93. 얼굴이 특별한 의미를 지니는 까닭 #94. 감정의 신호를 주고받기 #95. 자신을 행복하게 만들기 #96. 뜨거운 추억, 차가운 추억 #97. ‘그것’을 함께 보기 #98. 원숭이처럼 보고 따라 하기 #99. 언짢은 기억을 주위에 퍼뜨리기 #100. 생각하는 대로 된다

강력한 자석으로 뇌의 특정 부위에 자극을 가함으로써 우울증을 치료하는 방법이 미국식품의약품안전청(FDA)의 승인을 받았다. 자기장을 이용한 우울증 치료법이 FDA의 공식 사용허가를 받은 것은 이번이 처음이다.

FDA는 뉴로네틱스 사가 개발한 ‘경두개 자기 자극기(TMS, Transcranial Magnetic Stimulator)’의 효과를 인정하고 의사 처방에 따라 이 치료를 받을 수 있도록 허가했다.

영국 과학잡지 뉴사이언티스트, 미국 일간지 워싱턴포스트 인터넷판 등의 21일 보도에 따르면 TMS의 작동 원리는 뇌의 특정 부위에 강력한 자기장을 쬠으로써 뇌세포에 전기를 일으키고, 이 전기가 감정과 관련된 뇌세포 부위를 자극함으로써 우울증 치료 효과를 갖는다.

수술을 통해 뇌 자체에 전극을 꽂는 등의 방법과 비교하면 안전하다는 것이 장점이다.

뇌에 자기장을 가하는 방법은 그간 치료 분야보다는 뇌과학 분야에서 많이 사용돼 왔다. 운동을 관장하는 뇌 부위에 자기장을 쏘면 자신도 모르게 갑자기 팔이 위로 올라가고, 책을 읽는 동안에 언어와 관련된 뇌 부위에 자기장을 쏘면 갑자기 말문이 막히는 등의 현상이 관찰됐다.

간단한 산수 문제를 푸는 동안에 계산과 관련된 뇌 부위에 자기장을 쏘면 계산 자체가 안 되기도 한다.

자기장이 뇌에 이런 영향을 미칠 수 있다는 사실이 발견된 이후 뇌와 관련된 각종 질환 등에 TMS가 치료 효과를 볼 수 있는지에 대한 연구가 뒤따랐다. 우울증-편두통 등에 효과가 있다는 결과들이 나왔고 이번에 정식으로 FDA의 승인을 받은 것이다.

모든 우울증 환자가 이 치료를 받을 수 있는 것은 아니다. FDA는 항우울제 복용으로 치료 효과를 보지 못하는 환자들에게 의사 처방 아래 TMS가 사용되도록 승인했다.

TMS 개발자 중 한 명인 미국 사우스캐롤라이나대 마크 조지 교수는 “새로운 의학 분야가 열렸다”며 “뇌에 손을 대지 않고 외부에서 전기 자극만으로 치료 효과를 거둘 수 있기 때문에 극히 안전하며 발전 가능성이 크다”고 말했다.

우울증은 강박증 또는 정신분열증처럼 전두엽(뇌의 앞쪽 부위)의 이상으로 발생한다. TMS는 우울증 환자의 왼쪽 전전두엽을 자기장으로 자극함으로써 순차적으로 뇌의 깊숙한 안쪽까지 전기신호가 전달되도록 한다. 이러한 자극이 기분과 관련된 뇌 부위까지 전달되면서 치료 효과를 거둔다.

사람마다 뇌 모양이 조금씩 다르기 때문에 TMS는 뇌의 운동 관장 영역을 찾기 위해 정수리 한가운데부터 시작해 5cm 간격으로 이마 쪽으로 이동하면서 정확한 부위를 찾아낸다.

정확한 지점을 찾아내면 TMS는 1분당 3000 펄스(변조) 비율로 40분간 자기장을 쬐는 방식으로 치료를 시작한다. 치료는 1주일에 5회 진행되며 6주 정도 계속된다.

업체 측의 임상시험 자료에 따르면 TMS 치료 이후 큰 부작용은 없었다. 발작 또는 기억장애 등 후유증이나 신체 이상이 없었으며, 두통 보고 사례는 있었다.

임상시험은 164명의 우울증 환자를 대상으로 TMS 치료를 진행하고 그 결과를 측정했다. 치료 뒤 24%가 개선 효과가 있었다고 밝혀, 일반적인 항우울제 복용에 따른 우울증 개선 효과와 비슷했다. 소리만 비슷하고 진짜 자기장은 나오지 않는 가짜 기계를 이용한 실험에서는 치료 효과가 12%로 떨어졌다.

TMS의 문제라면 치료비가 미국에서 현재로선 6천~1만 달러로 우리 돈으로 대략 1천 만원 가량 든다. 약물 치료 비용보다 몇 배 비싸다는 것. 그러나 두개골을 열어 전극 등을 꽂는 방법보다는 저렴한 편이다.

미국 최대의 국립 의료연구 기관인 국립보건원(NIH)은 자체적으로 260명을 대상으로 자기장의 치료 효과를 측정하는 실험을 진행 중이며, 내년 초쯤 그 첫 연구 결과를 발표할 예정이다.

자기장을 이용한 뇌 치료는 향후 발전 가능성에 더욱 관심이 쏠리고 있다. 중풍, 간질, 운동마비 등 뇌 이상으로 고생하는 환자들에게 두개골을 열지 않고 안전하게 외부에서 자기장 자극을 가함으로써 치료 효과를 거둘 수 있는 가능성이 열렸기 때문이다.

뇌의 특정부분을 제거하면 내적 평화(inner peace)를 유도할 수 있다는 연구결과가 나왔다.

이는 영적 체험(spiritual experience)이 뇌의 특정 영역에서 유래한다는 설(說)을 지지하는 강력한 증거로 받아들여지고 있다.

이탈리아 우디네 대학(University of Udine)의 인지신경과학자들(cognitive neuroscoentist)은 Neuron 최근호에 실린 눈문에서, 뇌종양 제거수술을 받은 환자들을 대상으로 하여 뇌수술 전후의 전후 마음상태를 비교분석하였다. 그 결과 뇌의 뒷부분(두정엽 피질)을 잘라낸 환자들은 3~7일 후에 「자기초월」(Self-transcendence)의 느낌을 갖지만, 뇌의 앞부분(전두엽)을 잘라낸 환자들은 그렇지 않은 것으로 나타났다. "「자기초월」의 개념은 이제껏 철학자나 일부 뉴에이지 운동가들의 전유물로 간주되어 왔다. 이번 연구는 영성(spirituality)을 신경과학의 측면에서 구체적으로 다룬 최초의 연구이다. 우리는 인간의 내면에서 일어나는 복잡한 현상을 과학적으로 분석하였다."고 연구진은 말했다.

연구진은 증세가 다양한 뇌종양 환자 88명을 인터뷰하였다. (대상자 중 20명은 양성 뇌종양 환자였으며, 수술을 받았음에도 불구하고 뇌조직은 전혀 제거되지 않았다.) 연구진은 수술에 앞서서 88명의 대상자들 모두에게 종교적 습관 및 신념에 관하여 질문하였으며, 일편의 OX문항들을 이용하여 그들의 `영성`을 평가하였다. 평가를 위한 설문지는 자기초월의 느낌을 묘사하는 3개의 문항군(순간적 자기몰입, 다른 사람이나 자연과 연결되어 있다는 느낌, 초월적인 힘에 대한 믿음)으로 구성되었다. 평가문항 중의 일부를 소개하면 다음과 같다: "나는 종종 내가 몰두하고 있는 일에 매료되어, 마치 시간과 공간으로부터 분리된 것처럼 느낀다." "나는 가끔씩 내가 자연과 연결되어 있으며, 모든 것이 살아있는 하나의 유기체의 일부분이라고 느낀다." 환자들이 뇌수술을 마친 후, 연구진은 환자의 뇌가 손상된 부분을 정확하게 기록하고 다시 한번 그들의 `영성`을 평가하였다. 그리고는 뇌의 어떤 부분에 손상이 발생하면 `영성`이 변화를 일으키는지를 추적하였다.

연구진은 이상의 연구 데이터들을 종합적으로 분석하여, 인간은 좌측 하두정소엽(inferior parietal lobe)과 우측 각이랑(right angular gyrus)이 손상되었을 경우 `영성`(spirituality)을 느끼게 된다고 구체적으로 지목하였다(첨부그림 참조). 이 영역들은 뇌의 뒷부분에 존재하며, 인체와 외부세계와의 공간적 관계를 인식하는 데 관여한다. "이번 연구는 신비한 영적 체험과 유체이탈(feeling detached from the body) 등의 현상을 설명하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 가장 놀라운 것은 인간의 복잡한 퍼스낼리티가 (뇌의 손상에 의하여) 생각보다 쉽게 그리고 신속하게 변할 수 있다는 것이다."고 연구진은 말했다.

"선행연구들은 전두엽과 두정엽의 광범위한 부분들이 종교적 신념과 관련되어 있다는 연구결과를 발표한 바 있다(참고문헌 2, 3, 4, 5 참조). 그러나 이번에 밝혀진 「영성과 관련된 뇌의 부분」은 기존의 연구에서 밝혀진 「종교와 관련된 뇌의 부분」과 정확히 일치하지는 않는 것으로 보인다. 과거의 신경과학자들은 뇌손상을 입은 환자에게서 영적 변화를 관찰하기는 하였지만, 그 결과를 체계적으로 평가하지는 못했다."고 연구진은 자평했다. "우리는 보통 영성으로부터 일정한 거리를 두는 경향이 있는데, 이것은 영성이 중요한 주제가 아니기 때문이 아니라 지극히 개인적인 문제이기 때문이다. 이번 연구는 매우 흥미롭지만, 다른 선구적 연구들과 마찬가지로 많은 의문점을 남기고 있다. 이번 연구결과는 매우 신중하게 해석되어야 한다. 자기초월과 같은 느낌들이 단지 한 두 개의 뇌영역과 관련될 가능성은 매우 희박하다."고 벨기에 뤼벤 개스츄스버그 대학병원(University Hospital Gasthuisberg)의 릭 반덴베르게(Rik Vandenberghe) 박사는 논평했다.

"아마도 이번 연구의 가장 큰 문제점은 연구자들이 자기초월을 평가한 방법이 아닌가 한다. 이번 연구는 환자의 자기평가 결과에 근거하고 있다. 그러나 자기평가라는 것은 정확한 평가방법이 아니며, 더욱이 이번 연구에 사용된 설문지에는 다소 부적절한 문항들이 포함되어 있다. 두정엽의 손상이 환자의 영적 변화를 초래하는 과정을 제대로 이해하는 것이 중요하다."라고 위스콘신-매디슨 대학의 리차드 데이비슨 박사(Richard Davidson, 신경과학)는 말한다. "자기초월이란 추상적인 개념이며, 상이한 사람들은 이 단어에 대해 제각기 상이한 의미를 부여한다. 환자의 자기보고가 항상 정확한 것은 아니다. 따라서 영성이라는 주제를 다루기 위해서는 보다 엄밀한 행동과학적 측정수단이 필요하다. 영성을 구성하는 특징적인 사고(思考)와 느낌을 정확히 가려내는 측정수단을 개발하는 것이 후속연구의 과제이다."라고 베르게 박사는 덧붙인다.

연구진은 후속연구에서 영성의 다른 측면을 측정하고, 영성의 변화가 얼마나 오래 지속되는지도 측정할 예정이다. 연구진은 또한 건강한 지원자들을 대상으로 TMS(경두개자기자극, transcranial magnetic stimulation)를 이용하여 두정엽을 불활성화시키는 실험을 실시할 예정이다. TMS란 뇌의 특정 영역의 신경활동을 일시적으로 변화시키는 비침습적 기법인데(GTB2008101113), 연구진은 이를 통하여 자기초월 의식을 즉각적으로 변화시킬 수 있는지를 시험해볼 예정이다. 연구진은 장차 TMS를 이용하여 신경학적/심리학적 장애를 갖고 있는 환자들에게 자기초월의 느낌을 증가시킴으로써 질병을 치료하는 방법을 모색중이다.

Reference:
1. Urgesi, C., Aglioti, S. M., Skrap, M. & Fabbro, F., "The Spiritual Brain: Selective Cortical Lesions Modulate Human Self-Transcendence", Neuron 65, 309-319 (2010).
2. Harris, S. et al. PLoS onE 4, e0007272 (2009).
3. Kapogiannis, D. et al. Proc. Natl Acad. Sci. 106, 4876-4881 (2009).
4. Schjoedt, U., Stødkilde-Jørgensen, H., Geertz1, A. W. & Roepstorff, A. Soc. Cogn Affect. Neurosci. 4, 199-207 (2009).
5. Azari, N. P. et al. Eur. J. Neurosci. 13, 1649-1652 (2001).

후각과 자폐증

구강호흡은 후각의 기능을 둔하게 합니다.

인체는 오감을 통해 외부의 정보를 파악합니다. 오감을 통해 들어오는 신경자극은 대뇌를 자극하고 대뇌는 다시 신경과 호르몬을 통하여 인체를 조절합니다. 신경은 외부의 자극을 전기적인 신호로 바꾸어서 대뇌로 전달하게 됩니다. 이런 전기적인 신호를 통해 대뇌는 외부의 상황을 파악하게 되고 이런 파악에 기초하여서 다시 인체를 조절하는 다양한 신호를 신경계와 내분비계를 통해 세포에 전달하게 됩니다. 특히 인체에 위협을 느끼는 신호에 대해서는 아주 민감하게 대응을 하게 됩니다.

오감 중에 후각은 냄새를 맡을 수 있는 능력을 말하는데 공기 중의 화학물질을 감지하는 것입니다. 후각신경은 뇌신경으로 비강(鼻腔) 상부의 후점막에 후세포의 신경돌기가 분포합니다. 냄새를 통해서 들어온 정보는 특히 음식물 섭취와 관련이 매우 깊습니다. 음식물에서 분비하는 분자를 냄새라는 정보를 통해 먹어도 되는 음식인지 안 되는 음식인지 간단히 구분할 수 있기 때문입니다. 신선한 음식인지 상한 음식인지 육안, 촉감, 미각 등으로 구분하기 힘들어도 후각은 공기 중의 방향성 물질을 통해서 금방 구분을 하게 됩니다. 이 후각 작용에 걸리는 시간은 대략 0.２∼0.３초 정도입니다.

후각장애는 비강의 질환으로 발생할 수 있으며 감기가 걸린 뒤, 뇌의 손상, 약물이나 유해물질등에 의해 생길 수 있습니다. 구강호흡은 코 속의 공기흐름을 막아서 방향성 물질의 후각신경자극을 막아 후각기능을 떨어뜨립니다.

2 후각신경의 자극은 대뇌를 일깨우는 기능이 있습니다.

후각의 기능을 단순하게 냄새를 맡는 기능으로 국한 되는 것은 아닙니다. 기절했을 때 뇌를 자극하기 위해 방향성을 가진 한약재를 사용했는데 대표적인 것이 사향이 있습니다. 사향의 냄새를 이용하여 중풍치료를 하기도 합니다. 성뇌개규하는 약재로 뇌를 깨우고 뇌의 막힌 것을 뚫는 다는 뜻으로 뇌의 신경을 일깨우는 것입니다. 최근 실험에서도 신경을 보호하는 약물을 코의 상피세포에 투여하여 뇌졸중을 앓고 있는 쥐를 치료한 결과 아주 좋은 효과를 얻었다고 합니다.

3 후각기능의 둔화는 뇌를 둔하게 만듭니다.

후각은 화학적신호를 감지하여 대뇌에 전달하는데 이런 자극이 대뇌의 일정한 영역에 자극을 줍니다. 대뇌신경의 경우 오감으로 자극되는데 각각의 자극은 다양한 신경경로 대뇌의 다양한 부위로 입력되게 되는데 오감에 따라 대뇌에 자극되는 부위가 다양합니다. 오감의 자극은 너무 강하지 않으면서도 적절한 자극이 필요한데 오감 중 한 가지라도 자극이 둔해지고 약해지면 따라서 대뇌의 기능도 떨어지거나 약해지게 됩니다.

후각은 감정과 관련된 대뇌부위를 자극하며 음식과 관련한 대뇌 기능과 관련이 있습니다. 좋은 냄새를 맡으면 기분이 좋아지고 나쁜 냄새를 맡으면 기분이 나빠지게 되며 냄새로 인해 오래된 기억이 떠오르기도 하며 맛있는 음식냄새는 바로 비위를 자극하여 식욕이 생기게 합니다. 우리가 흔히 감정이 풍부한 사람들을 살펴보면 특히 후각에 민감한 것을 알 수 있습니다. 후각은 오감 중에 특히 기분이 좋고 나쁜 감점을 들게 하는 감각이기도 합니다.

후각의 기능이 떨어지면 대뇌에 후각을 통해서 주는 자극이 떨어지므로 대뇌의 기능이 떨어지게 됩니다. 후각의 감각이 떨어지게 되면 감정과 비위기능등과 관련한 부분의 뇌기능이 저하됩니다.

4 후각은 식욕에 영향을 줍니다.

후각은 뇌의 식욕영역에 영향을 주는데 뇌의 식욕영역은 전시상하부의 부교감신경중추들에 근접해 있어 대뇌피질 또는 편도체의 미각과 후각영역으로 부터의 신호에 크게 반응합니다.후각신경은 대뇌 속의 변연계와 연결돼 있습니다. 변연계는 호르몬과 각종생리기능 신경전달물질을 관장하고 있어 후각이 인간의 감정 및 생리현상과 관련이 깊습니다.

구강호흡으로 후각의 기능이 떨어질 경우 음식을 먹을 때도 급하게 먹게 되거나 과식하게 되는 경우가 발생 할 수 있습니다. 대뇌에서는 적절한 후각의 자극이 필요하므로 더 많은 음식을 원하게 되기도 합니다. 반대로 후각기능이 떨어져 뇌에서 소화기능을 자극하지 못하면 식욕이 떨어지기도 합니다.

5 구강호흡은 빨리 먹는 습관을 생기게 합니다.

코로 숨을 쉬지 못하는 사람은 음식을 빨리 먹는 습관이 있습니다. 먹는 도중 숨을 쉬어야 하므로 빨리 먹는 습관이 생기게 됩니다. 빨리 먹는 습관은 폭식을 하게 하므로 소화기에 부담을 주는 요인이 됩니다. 특히 아이들의 경우 빨리 먹는 습관이 있다면 구강호흡을 하는지 살펴볼 필요가 있습니다.

6 후각기능은 소화기능과 관련이 많다.

상한 음식이나 먹어서는 안 되는 음식을 먹었을 경우 생명과 직결되는 경우가 많으므로 인체에서도 복잡한 후각의 정보를 대뇌피질부위에 보내게 되고 대뇌에서 구별하고 인지합니다. 그리고 음식과 관련된 장부로 전해지게 됩니다. 먹고 있는 음식에서 이상한 정보가 발생하면 즉시 구토를 바로 유발하기도 합니다.

후각이 대뇌를 자극하지 않게 되면 자율신경을 통한 소화기능자체의 활성화가 약해지므로 당연히 소화를 시키기 위한 소화액분비와 장의 연동운동이 느려지게 됩니다. 따라서 후각기능이 떨어지는 경우 과식이나 폭식을 하게 되는 경향이 생길 수 있으며 또한 항상 소화장애를 격게 되기도 합니다. 마찬가지로 향긋하고 좋은 향기가 있을 때는 후각을 통해 대뇌에 전달된 정보는 소화기관을 자극하고 소화를 돕게 됩니다.

후각은 음식선택에도 영향을 주는데 다른 오감보다도 유쾌함과 불쾌함의 감정을 유발시킵니다. 이 때문에 냄새는 음식선택에 있어서 맛보다도 더 중요하게 작용을 합니다.

7 향기 있는 약재로 소화기능을 회복시킨다.

음식에서 나는 향기의 후각신호가 소화액의 흐름과 식욕에 영향을 줍니다. 한방에서 소화가 안 될 때 사용하는 약재를 보면 주로 방향성 약재가 소화기능과 관련 있는 비위기능에 작용을 많이 합니다. 방향성 약재로 사인 곽향 소엽 박하 등의 약재들이 있습니다. 이러한 약재는 향기를 통해 비위를 다스리는 기능이 같이 있습니다. 향기가 날아가지 않게 약을 달일 때도 다른 약을 다 달인다음 마지막에 넣어서 약의 향기가 달아나지 않게 하기도 합니다. 약의 향기가 날아가면 효과가 떨어지기 때문입니다. 한약을 달일 때 한지로 덮어서 달이는 것도 향기가 날아가지 않게 하기 위함입니다.

감각기관(청각, 시각, 촉각, 미각, 후각 및 운동감각)과 두뇌발달은 밀접한 상관관계를 가지고 있습니다.

특히 태어나서 3세까지는 대뇌 피질이 집중적으로 발달하는 두뇌 발달의 황금기인데, 아기의 미래를 바꿔놓을 만큼 대단히 중요한 시기입니다. 뿌리가 튼튼한 나무가 잘 쓰러지지 않는 것처럼 기초가 중요합니다.

그런데 두뇌는 저절로 발달하기도 하지만 외부 환경의 도움으로 더 많이 성숙되기 때문에 적절한 자극이 필요합니다.

두뇌의 발달은 오감과 밀접한 관계가 있어요.

갓 태어난 아이의 뇌는 1천억 개의 뉴런을 갖고 있습니다. 이들 뉴런은 감각적인 경험을 통해 시냅스로 연결되면서 활동하기 시작합니다. 이때 아기의 감각기관을 통해서 들어온 자극이 새로운 기술을 습득하게 만들고, 기존의 신경세포를 강화시킬 뿐 아니라 새로운 신경세포 형성에도 도움이 됩니다.

아기 때는 모든 뇌가 골고루 왕성하게 발달하므로 어느 한쪽으로 편중된 학습은 좋지 않습니다. 아기가 갖고 있는 오감을 골고루 자극시키는 종합교육이 되어야 두뇌발달이 효과적으로 이루어집니다.

후각기능은 뇌를 발달시켜요.

후각은 정말 놀라운 존재입니다. 뇌의 감각 신경세포는 한번 손상되면 재생되지 않는 것으로 알려져 있습니다. 시각이나 미각, 청각 등의 감각세포들이 모두 그렇습니다. 시력은 한 번 잃으면 다시 회복하기란 거의 불가능합니다. 그러나 후각은 다릅니다. 코 위쪽에 자리한 후각세포는 30일을 주기로 끊임없이 재생됩니다. 사람은 생후 며칠 이내에 독특한 냄새들 간의 차이를 구분하는 것이 가능하고, 엄마의 젖 냄새를 구분할 수 있는데 이처럼 후각은 고대로부터 인간의 생존과 더불어 감정과 커뮤니케이션과 같은 고도의 인지기능에도 밀접하게 관여해왔습니다.

후각신경세포는 기억과 감정, 인지와 관련있어요.

일단 지각되고 기억된 냄새는 모든 이미지와 연결되고 대부분 그 이미지를 표현하는 언어와 결부됩니다. 그래서 우리가 어떤 냄새를 맡게 되면, 특정한 장소나 기억들이 떠오르게 되는 것입니다. 이것은 후각신경세포가 기억과 감정, 인지와 관련된 뇌의 영역, 예를 들면 대뇌피질과 변연계에 속해 있는 해마, 편도체와 같은 기관에 연결되어 있기 때문입니다. 이와 같은 사실로 인해 우리는 냄새를 가지고 마음을 편안하게 할 수 있으며, 발걸음을 멈추게 하는 등의 행동도 유발할 수 있습니다.

후각신경 이렇게 발달시켜요!

후각의 장애는 두뇌발달에 많은 영향을 주기 때문에 후각신경을 적절하게 자극하는 교육은 상당히 중요합니다. 아이가 3-5세경의 유아기가 되면 인공적인 냄새보다는 사과, 자두, 우유, 꽃 등의 자연의 향을 맡게 하는 것이 후각 발달에 많은 도움을 줍니다. 또한 다양한 맛을 경험할 수 있도록 아이의 후각과 미각을 자극시켜 감각발달을 가져옴은 물론 엄마의 사랑을 통해 정서적 안정감도 가져오게 합니다.

가정에서 음식이나 과일 등 먹기 전에 냄새를 맡게 하고 맛과 냄새에 익숙해지도록 해줍니다. 유아용품 화장품이나 오일 등을 맡게 하고 이야기를 해 주며 아이로 하여금 표현 해 보게 함으로써 언어발달은 물론 다양한 감각적 경험을 통합할 수 있어 아이의 발달에 도움을 줍니다.

코와 후각신경
1)후각신경구조와 후각의 원리
 후각을 본다면 이 친구는 정말 놀라운 존재다. 뇌의 감각 신경세포는 한번 손상되면 재생되지 않는 것으로 알려져 있다. 시각이나 미각, 청각등의 감각세포들이 모두 그렇다. 시력은 한 번 잃으면 다시 회복하기란 거의 불가능하다. 그러나 후각은 다르다. 코 위쪽에 자리한 후각세포는 30일을 주기로 끊임없이 재생된다. 사람은 생후 며칠 이내에 독특한 냄새들 간의 차이를 구분하는 것이 가능하고, 엄마의 젖 냄새를 구분할 수 있는데 이처럼 후각은 고대로부터 인간의 생존과 더불어 감정과 커뮤니케이션과 같은 고도의 인지기능에도 밀접하게 관여해왔다.

①후각신경세포의 구조
 후각은 기억과 감정을 조절하는 신경회로에 직접 연결되어 있다.
냄새유발물질(분자)이 수용기에 작용하는 정확한 부위가 아주 최근에 밝혀졌는데, 그 부위는 안와전두피질과 측두엽 아래부위의 후각피질이다. 후각체계는 냄새 감각을 초래하는 뇌의 영역뿐만 아니라, 감정과 기억과 같은 고차 영역에도 직접적으로 신호를 보낸다.

[그림2]후각신경세포

②후각의 원리
 후각물질이 비강으로 들어와 후각상피를 덮고 있는 점액층에 녹아들게 되고, 이 때 점액층에서의 후각물질은 대기에서보다 약 1만배 정도까지 고농도로 존재하게 된다. 이렇게 고농도로 농축된 후각물질은 후각세포의 후각수용체를 자극하게 되고, 그에 따라 세포내에서 전기적 신호가 생겨 이는 후각세포에 붙어있는 후각신경을 자극하게 된다.
후각신경의 자극은 결국 후각을 인지하는 대뇌에 이르게 되어 냄새를 느낄 수 있는 것이다.

2)후각과 뇌의 발달

①후각신경세포는 기억과 감정, 인지와 관련
 후각이 기억, 감정과 밀접한 관련이 있다는 점은 코로 숨을 쉰다는 게 얼마나 중요한지 알려준다. 신경학회지 '뉴런' 최신호에 발표된 에드먼드 롤스 교수가 이끄는 옥스퍼드 대학 연구진이 작성한 연구 보고서를 보면,

연구진은 자원봉사자들을 대상으로 냄새를 맡게 하는 실험을 하면서 이들의 두뇌활동을 관찰했는데 '체다'와 '암내'란 이름이 각각 붙은 체다 치즈 냄새를 맡게 한 뒤 냄새를 평가하게 하자 '체다' 냄새를 맡은 그룹은 '암내' 그룹에 비해 더 좋은 평가를 내렸다고 밝혔다.

실험 대상자들은 '체다치즈' 표시가 된 실물 냄새를 맡자 냄새를 분석하는 뇌의 높은 부분이 활발히 활동했으며 '체다치즈' 표시가 된 깨끗한 공기 냄새를 맡으면서도 뇌의 같은 부분이 보다 약한 정도로나마 활동하는 것으로 나타났다. 그러나 '암내'란 표시가 된 체다치즈나 맑은 공기 냄새를 맡을 때 이 부위에서는 아무런 움직임도 일어나지 않았다.
롤스 교수는 "냄새에 붙은 이름이 후각에 실제로 영향을 미치는 것으로 드러났다. 이는 감정과 관련돼 있는 안와전두피질이란 뇌 부위에서 냄새의 쾌감이 조절돼 후각으로 내려오기 때문"이라고 설명했다. 그는 이런 사실을 이해하는 것이 건강과 질병을 이해하는데 중요하다면서 예를 들어 치매나 교통사고 환자의 경우 안와전두피질이 손상되는 경우가 많은데 이들은 식성이 바뀌어 비만이 될 수도 있다고 지적했다. 물론 냄새가 소비자에게 미치는 영향도 요식업자들에게는 중요한 요소라면서 음식 맛을 어떻게 묘사하느냐가 실제 음식 맛에도 영향을 미친다고 말했다.

이처럼 일단 지각되고 기억된 냄새는 모든 이미지와 연결되고 대부분 그 이미지를 표현하는 언어와 결부되기 마련이다. 그래서 우리가 어떤 냄새를 맡게 되면, 특정한 장소나 기억들이 떠오르게 되는 것이다. 이것은 후각신경세포가 기억과 감정, 인지와 관련된 뇌의 영역, 예를 들면 대뇌피질과 변연계에 속해있는 해마, 편도체같은 동료들과 연결되어 있기 때문이다. 이와 같은 사실로 인해 우리는 냄새를 가지고 마음을 편안하게 할 수 있으며, 발걸음을 멈추게 하는 등의 행동도 유발할 수 있다.

②후각신경 교육
 후각의 장애는 두뇌발달에 많은 영향을 주기 때문에 후각신경을 적절하게 자극하는 교육은 상당히 중요하다.
-. 아이가 3-5세경의 유아기가 되면 인공적인 냄새보다는 사과, 자두, 우유, 꽃 등의 자연의 향을 맡게 하는 것이 후각 발달에 많은 도움을 준다. 또한 다양한 맛을 경험할 수 있도록 아이의 후각과 미각을 자극시켜 감각발달을 가져옴은 물론 엄마의 사랑을 통해 정서적 안정감도 가져오게 된다.

-. 가정에서 음식이나 과일 등 먹기 전에 냄새를 맡게 하고 맛과 냄새에 익숙해지도록 한다. 유아용품 화장품이나 오일 등을 맡게 하고 이야기를 해 준다. 또한 아이로 하여금 표현  해 보게 함으로써 언어발달은 물론 다양한 감각적 경험을 통합할 수 있어 아이의 발달에    도움을 준다.

2. 후각신경
1)후각신경구조와 후각의 원리
 후각을 본다면 이 친구는 정말 놀라운 존재다. 뇌의 감각 신경세포는 한번 손상되면 재생되지 않는 것으로 알려져 있다. 시각이나 미각, 청각등의 감각세포들이 모두 그렇다. 시력은 한 번 잃으면 다시 회복하기란 거의 불가능하다. 그러나 후각은 다르다. 코 위쪽에 자리한 후각세포는 30일을 주기로 끊임없이 재생된다. 사람은 생후 며칠 이내에 독특한 냄새들 간의 차이를 구분하는 것이 가능하고, 엄마의 젖 냄새를 구분할 수 있는데 이처럼 후각은 고대로부터 인간의 생존과 더불어 감정과 커뮤니케이션과 같은 고도의 인지기능에도 밀접하게 관여해왔다.

①후각신경세포의 구조
 후각은 기억과 감정을 조절하는 신경회로에 직접 연결되어 있다.
냄새유발물질(분자)이 수용기에 작용하는 정확한 부위가 아주 최근에 밝혀졌는데, 그 부위는 안와전두피질과 측두엽 아래부위의 후각피질이다. 후각체계는 냄새 감각을 초래하는 뇌의 영역뿐만 아니라, 감정과 기억과 같은 고차 영역에도 직접적으로 신호를 보낸다.

[그림2]후각신경세포

②후각의 원리
 후각물질이 비강으로 들어와 후각상피를 덮고 있는 점액층에 녹아들게 되고, 이 때 점액층에서의 후각물질은 대기에서보다 약 1만배 정도까지 고농도로 존재하게 된다. 이렇게 고농도로 농축된 후각물질은 후각세포의 후각수용체를 자극하게 되고, 그에 따라 세포내에서 전기적 신호가 생겨 이는 후각세포에 붙어있는 후각신경을 자극하게 된다.
후각신경의 자극은 결국 후각을 인지하는 대뇌에 이르게 되어 냄새를 느낄 수 있는 것이다.

2)후각과 뇌의 발달

①후각신경세포는 기억과 감정, 인지와 관련
 후각이 기억, 감정과 밀접한 관련이 있다는 점은 코로 숨을 쉰다는 게 얼마나 중요한지 알려준다. 신경학회지 '뉴런' 최신호에 발표된 에드먼드 롤스 교수가 이끄는 옥스퍼드 대학 연구진이 작성한 연구 보고서를 보면,

연구진은 자원봉사자들을 대상으로 냄새를 맡게 하는 실험을 하면서 이들의 두뇌활동을 관찰했는데 '체다'와 '암내'란 이름이 각각 붙은 체다 치즈 냄새를 맡게 한 뒤 냄새를 평가하게 하자 '체다' 냄새를 맡은 그룹은 '암내' 그룹에 비해 더 좋은 평가를 내렸다고 밝혔다.

실험 대상자들은 '체다치즈' 표시가 된 실물 냄새를 맡자 냄새를 분석하는 뇌의 높은 부분이 활발히 활동했으며 '체다치즈' 표시가 된 깨끗한 공기 냄새를 맡으면서도 뇌의 같은 부분이 보다 약한 정도로나마 활동하는 것으로 나타났다. 그러나 '암내'란 표시가 된 체다치즈나 맑은 공기 냄새를 맡을 때 이 부위에서는 아무런 움직임도 일어나지 않았다.

롤스 교수는 "냄새에 붙은 이름이 후각에 실제로 영향을 미치는 것으로 드러났다. 이는 감정과 관련돼 있는 안와전두피질이란 뇌 부위에서 냄새의 쾌감이 조절돼 후각으로 내려오기 때문"이라고 설명했다. 그는 이런 사실을 이해하는 것이 건강과 질병을 이해하는데 중요하다면서 예를 들어 치매나 교통사고 환자의 경우 안와전두피질이 손상되는 경우가 많은데 이들은 식성이 바뀌어 비만이 될 수도 있다고 지적했다. 물론 냄새가 소비자에게 미치는 영향도 요식업자들에게는 중요한 요소라면서 음식 맛을 어떻게 묘사하느냐가 실제 음식 맛에도 영향을 미친다고 말했다.

이처럼 일단 지각되고 기억된 냄새는 모든 이미지와 연결되고 대부분 그 이미지를 표현하는 언어와 결부되기 마련이다. 그래서 우리가 어떤 냄새를 맡게 되면, 특정한 장소나 기억들이 떠오르게 되는 것이다. 이것은 후각신경세포가 기억과 감정, 인지와 관련된 뇌의 영역, 예를 들면 대뇌피질과 변연계에 속해있는 해마, 편도체같은 동료들과 연결되어 있기 때문이다. 이와 같은 사실로 인해 우리는 냄새를 가지고 마음을 편안하게 할 수 있으며, 발걸음을 멈추게 하는 등의 행동도 유발할 수 있다.

②후각신경 교육
 후각의 장애는 두뇌발달에 많은 영향을 주기 때문에 후각신경을 적절하게 자극하는 교육은 상당히 중요하다.
-. 아이가 3-5세경의 유아기가 되면 인공적인 냄새보다는 사과, 자두, 우유, 꽃 등의 자연의 향을 맡게 하는 것이 후각 발달에 많은 도움을 준다. 또한 다양한 맛을 경험할 수 있도록 아이의 후각과 미각을 자극시켜 감각발달을 가져옴은 물론 엄마의 사랑을 통해 정서적 안정감도 가져오게 된다.

-. 가정에서 음식이나 과일 등 먹기 전에 냄새를 맡게 하고 맛과 냄새에 익숙해지도록 한다. 유아용품 화장품이나 오일 등을 맡게 하고 이야기를 해 준다. 또한 아이로 하여금 표현  해 보게 함으로써 언어발달은 물론 다양한 감각적 경험을 통합할 수 있어 아이의 발달에    도움을 준다.

후각을 이용한 치료법(향기요법)
  후각신경은 특별한 기억을 재생하는 순간에도 관여하는 인류의 사진첩과 같은 감각이다. 후각은 우리들의 모든 것을 쉽게 잊지 않게 해준다. 따라서 후각신경의 정상적인 발달과 그 활용여부는 사람이 성장, 발전하고 건강유지 및 질병을 치료하는데 많은 도움이 된다.
뇌가 활발하게 발육되는 시기에 산소와 영양분을 공급받게 되면 머리 좋은 아이가 태어날 가능성이 높다. 그러나 스트레스 등과 같은여러 가지 상황에서 산소와 영양분 공급이 원활하지 못하게 되면 뇌 발달이 영향을 받아 저능아, 지체지진아, 기형아 등이 태어날 수 있다.사람의 뇌는 2~3분 동안만 혈액 공급이 되지 않아도 돌이킬 수 없을 정도로 신경세포의 손상이 나타나 의식을 잃게 되거나 죽게 된다. 그러므로 태아에게는 무엇보다 산소와 적절한 영양분 공급이 필수이므로 임신부는 공기가 맑은 공원이나 숲속을 산책하면서 태아에게 신선한 산소를 공급해 주는 것이 중요하다.
맑은 공기는 뇌발달과 정보전달에 중요한 여러 신경전달물질의 합성을 증가시키고, 산책은 모체내의 혈액순환을 도와주며 스트레스를 이완시켜 맑은 정신과 마음의 안정을 유지하는 데 좋은 영향을 준다.

① 향기요법이란
 향기요법은 허브(건강에 도움이 되는 향이 나는 식물)에서 추출한 휘발성 정유로 심신을 건강하게 하는 요법을 말한다. 아로마(aroma)는 좋은 향기, 즉 몸에 이로운 향기를 뜻하며, 테라피(therapy)는 치료법이란 뜻이다. 향기요법의 원리는 코를 통해 향을 뇌에 전달함으로써 정신적 치료효과를 가져오는 것이다. 이 향기요법은 고대부터 종교의식 및 행사에 향을 사용하여 신, 자연, 인간사이의 영적 교류를 유도하는 도구로 이용된 것에서 유래하여 마사지와 미용치료가 발달하게 되고 향기요법의 방향성, 방부성, 살균성 효과가 뛰어나서 17세기부터 유럽에서는 의사들이 향을 사용하기 시작하였고 다른 의약품의 원료성분으로 이용되기 시작했다.

② 향기요법의 원리
 20세기에 들어서 서양에서는 향기요법이 과학적인 치료방법으로 자리를 잡기 시작했다. 식물에서 정제된 향유, 즉 에센셜오일을 만들어 치료제로 사용하면서 1937년에 '아로마테라피'라는 말이 만들어졌다. 방향식물이 향기를 내뿜으면 우리의 후각신경이 뇌의 변연계에 자극을 주어 온갖 감정과 정서에 관한 기능에 영향을 준다 뇌속 깊숙이 자리잡고 있는 변연계는 성적인 본능, 배고픔, 목마름 등의 원시적인 욕구를 담당하고 있는 부위로 후각 신경에서 온 자극이 전지적 신호로 이곳에 도달하여 곧바로 소화기관, 생식기관 등에 연결되어 정서적 행동과 생리적 반응이 나타나게 된다.

라벤더, 페퍼민트 등의 식물에서 추출한 허브오일은 뇌파나 혈압, 심장 등에 발생하는 질환을 다스리는 효과가 검증되어, 미국, 캐나다, 뉴질랜드 등 선진국을 중심으로 아로마협회가 조직되었을 정도다.허브는 면역기능을 강화하고 통증을 제거할 뿐만 아니라
혈액순환을 활발하게 하여 스트레스 및 통증을 호소하는 환자들에게 좋은 결과를 보인다.
최근에는 불안장애와 정신질환을 호소하는 환자들에게 아로마요법이 시행되어 증세가 호전되었다는 보고도 있다. 이처럼 향기가 치료작용을 하는 것은 세로토닌이라는
호르몬 때문이다. 식물에서 풍기는 향기는 일종의 식물페로몬으로 후각을 통해 번연뇌에 작용, 세로토닌이라는 스트레스 저항 호르몬을 분비시킨다.
이렇게 분비된 세로토닌은 몸을 이완시켜 긴장을 완화시키기 때문에 자연스럽게 스트레스가 해소된다.

③ 사용법및 주의사항

아로마테라피의 종류에는 어떠한 것들이 있는가 알아보자.
대표적인 아로마테라피의 종류로는 흡입, 습포, 목욕, 족욕, 마사지, 아로마포트, 룸스프레이 등이 있는데 요즘  널리 치료에 사용하고 있는 방법은 흡입법이다. 흡입법은 손수건이나 베개 등에 에센셜 오일을 몇 방울 떨어뜨려서 흡입하는 것으로 세면기의 따뜻한 물에 5, 6방울의 오일을 떨어뜨리고 타월로 머리를 감싼 뒤 수증기를 흡입한다. 피부가 상했거나 코가 막혔을 때 효과가 높다.

- 허브의 대표, 라벤더
아로마테라피에 이용되고 있는 허브는 무수히 많지만 그 중에서 현대인의 스트레스 해소와 정신건강에 도움이 되는 허브에 관해 알아보기로 하자.라벤더는 아로마테라피에서 가장 많이 쓰이는 오일. 만능이라 할 수 있을 정도로 폭 넓은 효과를 발휘한다. 매우 포근하고 부드러운 향기로, 한 번 맡으면 잊을 수가 없다 하여 점점 애호가가 늘고 있다.

라벤더는 신경계를 조절하는 힘이 있어서, 심신의 밸런스를 잡고 마음을 안정시키며 스트레스를 덜어준다. 걱정거리가 있을 때라든지 절망에 빠져 있을 때 효과적이다. 두통 등 여러 종류의 통증을 완화시킨다. 특히 꾹꾹 쑤실 때 탁월한 효과를 발휘한다.

라벤더로 가정에서 향기요법을 행할 때는 다음과 같이 해보자. 머리가 아플 때는 물 200㎖에 라벤더 오일을 5방울 정도 떨어뜨린 후, 타월을 적셔 짜서 이마나 목 에 댄다. 혹은 손끝에 라벤더 오일을 묻혀 관자놀이에 대고 원을 그리듯이 부드럽게 마사지한다. 눈을 감고 마음을 안정시킨 다음 실시한다. 여드름이나 뾰루지가 났을 때는 잠자리에 들기 전, 깨끗이 세안하고 나서 라벤더 오일 원액을 면봉에 묻혀 여드름 위에 직접 바른다. 며칠 동안 반복하면 살균 효과가 조금씩 나타날 것이다. 스트레스로 머리가 빠질 때는 라벤더 오일을 2∼3방울 손가락에 묻혀 관자놀이와 귀 뒤를 지그시 누른다.

잠이 안 올 때는 잠들기 전 베개에 라벤더 오일을 1∼2방울 떨어뜨리고 자면 기분이 이완되어 편안하게 숙면할 수 있다. 피로할 때는 라벤더를 5∼10방울 떨어뜨린 따뜻한 욕조 안에 몸을 푹 담근다 뛰어난 이완 효과로 피로가 확 풀린다. 감기에 걸렸을 때는 라벤더 오일을 넣은 욕조에 몸을 담그거나, 라벤더 오일을 손에 묻혀 턱 밑과 목·가슴을 문지른다.

- 두뇌 활동을 활발하게 해 주는 로즈메리
로즈메리는 인기가 높아서 많이 애용되는 허브, 매우 자극적인 향으로 기분을 바짝 긴장시킨다. 이완 효과가 있는 라벤더와 대조적인 향으로, 두뇌 활동을 활발하게 하거나 지속적인 활동을 원할 때 사용하면 좋다.

그 효능으로는 머리 속을 깨끗이 비우고 기억력을 높인다. 지친 마음에 힘을 주고 도전적인 의지를 일으키는 효과가 있다. 육체적으로는 근육의 결림과 피로·관절의 통증·감기 등의 증상에 효과적이다.

가정에서 로즈메리를 활용할 때는 다음과 같이 해보자. 잠을 쫓을 때 로즈메리는 향이 강해서 아침에 잠을 달아나게 한다든지, 밤늦게까지 시험공부를 할 때 효과적이다. 오일을 목욕물에 넣는다든지 티슈에 몇 방울 떨어뜨려 향기를 맡는 방법 등을 이용한다. 근육통이 있을 때 로즈메리 오일로 마사지한다. 에센셜 오일 을 쓸 때에는 원액이 피부에 직접 닿지 않도록, 희석한 마사지 오일을 이용한다.

- 그밖의 허브들
레몬은 감귤류의 대표라고 할 수 있는 과일. 자극적이면서도 산뜻한 향기는 식품이나 향료로 폭 넓게 이용된다. 그 효능으로는 우울한 기분을 좋게 하고, 머리를 맑게 한다. 신체에 적용하면 살균 효과가 높고 감기 등을 예방하는 데 효과적이다. 또 두통이나 관절염 등의 통증을 완화시키는 효과가 있다고 알려져 있다. 훌륭한 향기와 효능으로 높이 평가되는 로즈는 특히 정신적인 면에서 효과를 발휘한다. 그런데 라벤더나 로즈메리에 비해 로즈 오일은 매우 고가라서 구하기 어려운 점은 있지만 훌륭한 향기이다.

그 효능으로는 생리 전의 긴장, 우울한 기분이나 정신적인 피로에 효과를 나타낸다. 기분을 밝게 하고 스트레스를 푼다. 제라늄은 사과 같은 향을 내뿜는 오도라티시멈과 장미와 비슷한 향을 지닌 그라베로렌즈가 가장 많이 쓰인다. 여기 소개하는 제라늄은 원예용이 아닌, 오일 전문 제라늄의 하나이다. 그 효능으로는 마음의 밸런스를 잡고 스트레스나 우울함·불안함을 진정시켜 기분을 돋운다.

클레리지세이지는 이완 효과로 마음을 진정시키고 행복함을 불러일으킨다. 특히 스트레스를 컨트롤하며 섹시한 기분을 느끼게 한다. 그 효능으로는 이완 효과로 마음을 진정시키고 행복함을 불러일으킨다. 특히 스트레스에 의한 근육통이나 근육 결림에 효과를 발휘한다. 생리통을 부드럽게 하고 긴장 때문에 오는 두통에도 효과적이다.
 
- 주의점
 첫째, 이것을 피부에 발라서는 안 된다. 에센셜 오일을 피부에 직접 바르면 염증을 일으킬 수 있다. 희석한 마사지 오일도 눈·코·입 등, 피부가 약한 곳에는 바르지 않는다. 단, 라벤더는 예외, 피부에 직접 발라도 괜찮다.

두 번째로 유념해야 할 점은 오일의 농도를 지킨다는 것이다. 에센셜 오일을 희석해 아로마테라피 마사지 오일을 만들 때 너무 진하면 두통을 일으키거나 의식이 몽롱해질 수도 있다.

세 번째로는 어린이에게는 어른의 절반만 사용해야 한다. 아로마테라피를 어린아이에게 실시할 경우에는 에센셜 오일을 어른 용량의 1/3∼1/2 정도만 사용한다.

네 번째로 주의할 점은 같은 오일을 3개월 이상 사용하지 않도록 한다. 한 가지 오일을 너무 오랫동안 사용하면 피부에 부작용이 생길 수 있다. 3개월에 한 번씩 2개월 정도 휴식기간을 둔다. 그리고 뭐니 뭐니해도 가장 주의해야 할 주의사항은 먹는 것은 금물이라는 것이다. 에센셜 오일을 먹으면 성분이 위산에 녹아 효력을 잃을 뿐더러 위험하다.

주의해야 할 것은 보관방법 중 첫째는 서늘하고 건조한 곳에 보관한다는 점이다. 뚜껑을 꽉 닫아서 빛이 통하지 않는 병에 넣어 서늘하고 건조한 곳에 두거나 냉장고에 넣어둔다. 원액의 경우 2∼3년간 보관할 수 있다. 희석한 오일은, 6개간 유효하다.
둘째는 보관상 유의해야 할 것은 이것은 휘발성이 강하므로 오일을 불 가까이 두지 않는다는 것이다.
끝으로 보관상 유의해야 할 점은 어린이의 손이 닿지 않는 곳에 두도록 한다.

종뇌의 발생 (Development of Telencephalon)

종뇌는 전뇌(prosencephalon, forebrain)의 앞쪽 부분을 말하며, 이 부분의 신경수관은 외측으로 발달하여 두 개의 외측뇌실(lateral ventricle)로 분화한다. 양쪽의 외측뇌실은 뇌실간공(interventricular foramen)을 통해 제3뇌실과 통해 있다. 종뇌는 외측뇌실의 벽에서 발달된 구조이며 대뇌반구(cerebral hemisphere)로 분화한다. 발생 초기에 외측뇌실의 벽은 다른 신경관의 구조와 같이 뇌실막층(ependymal layer), 외투층(mantle layer), 변연층(marginal layer)의 세 층으로 구성되어 있으나, 뇌실의 등쪽과 외측에 있는 외투층의 세포들은 변연층의 바깥쪽으로 이동하여 피질(cortex) 또는 외투(pallium)를 형성한다. 외측뇌실의 기저부에 있는 세포들은 바깥쪽으로 이동하지 않고 그대로 외투층 안에서 기저핵(basal ganglia)으로 분화한다. 변연층은 대뇌피질로 들어오고 나가는 신경섬유들로 구성되며, 대뇌백색질(cerebral white matter)이 된다.

기저핵의 발생 (Development of Basal Ganglia)

개체발생 (Ontogenetic Development)

기저핵은 외측뇌실의 바닥(floor)에서 발생하며, 선조체(corpus striatum)와 편도체(amygdaloid body)의 두 핵으로 분화된다. 선조체의 원기(primordium)가 처음 나타나는 시기는 태령 4주(24일) 정도로 상당히 빠르며, 7주(태령 44일 정도)에 가면 선조체의 원기는 빠르게 성장하여 외측뇌실(lateral ventricle)과 뇌실간공(interventricular foramen)의 내강으로 돌출하게 된다. 이 이후에는 대뇌피질이 기저핵에 비해 더 빨리 자라나므로 외측뇌실은 앞뒤로 길게 늘어나고 'C'자 형태로 휘어지게 된다(그림 1-32). 기저핵의 원기의 외측에 세포집단이 다시 생성되며 이를 외측층판(lateral lamina)이라고 하고 먼저 있던 세포집단을 내측층판(medial lamina)이라고 한다.

그림 1-30. 발생 15일 흰쥐 배자(rat embryo) 뇌의 제3뇌실을 지나는 관상단면(왼쪽)과 발생 20일 흰쥐 배자의 관상단면(오른쪽). 제3뇌실에 면한 간뇌(diencephalon)의 회색질 구조 중 위에서 부터 시상상부(epithalamus), 등쪽시상(dorsal thalamus, 시상), 배쪽시상(ventral thalamus, 시상밑부 subthalamus), 시상하부(hypothalamus)의 네 부분이 뚜렷하게 구분된다. 배쪽시상은 점차 외측으로 이동하여, 제3뇌실에서는 멀어지게 되며, 배쪽의 시상밑핵(subthalamic nucleus)과 등쪽의 불확정구역(zona incerta)으로 분화된다. 큘렌벡(Kuhlenbeck, 1954)의 주장에 따르면 기저핵에 속하는 창백핵(globus pallidus, GP)도 배쪽시상의 외측에서 분화한다. 대뇌피질에서 발달되는 내섬유막(internal capsule)이 배쪽시상을 내측과 외측으로 분리함에 따라 창백핵(GP)의 원기는 외측의 조가비핵(putamen)과 붙어 렌즈핵(lenticular nucleus)을 형성한다.

그림 1-32. 선조체(corpus striatum)의 발생. 선조체는 종뇌에서 대뇌피질 심부에 있는 회색질로 외측뇌실(lateral ventricle)의 바닥(floor)에서 발생한다. 발생 초기에는 선조체의 발달이 빠르지만 후기에는 대뇌피질의 발달이 빠르므로 외측뇌실은 앞뒤로 길게 늘어나고 선조체도 'C'자 형태로 휘어지게 된다. 원래 선조체가 발생하던 부분에 세포집단이 주로 모여있으며, 이 부분은 렌즈핵(lenticular nucleus)과 미상핵의 머리(head of caudate nucleus)가 된다. 뒤쪽 부분은 외측뇌실 측두각(temporal horn)의 발달에 따라 늘어나 미상핵의 꼬리(tail)가 되며 그 끝부분에는 편도체(amygdaloid body)가 위치한다. A. 15 mm 사람 태아, B. 27 mm 사람 태아, C. 53 mm 사람 태아.

내측층판에서는 창백핵(globus pallidus)이 형성되며, 외측층판에서는 조가비핵(putamen)이 형성된다(그림 1-33). 창백핵은 시상밑핵(subthalamic nucleus)과 함께 배쪽시상(ventral thalamus)에서 분화된다고 하기도 한다(그림 1-30). 창백핵과 조가비핵은 서로 붙어 있으며 마치 렌즈와 같은 모양이므로 렌즈핵(lenticular or lentiform nucleus)이라고 한다. 외측층판의 바로 앞쪽 위쪽에는 선조능선(striatal ridge)이 있으며, 이 부위에서 미상핵(caudate nucleus)과 편도체(amygdaloid body)가 형성된다. 미상핵과 편도체는 외측뇌실이 길게 휘어짐에 따라 같이 길게 늘어나며, 미상핵은 앞쪽의 큰 머리(head)와 뒤쪽의 꼬리(tail)로 나누어진다(그림 1-33). 편도체는 미상핵의 끝부분에 위치하며 미상핵이 아래쪽으로 휘어지기 때문에 결국에는 렌즈핵의 아래쪽에 위치하게 된다. 기저핵과 시상 사이로는 대뇌피질로 들어가고 나가는 섬유다발인 내섬유막(internal capsule)이 발달하여 이 두 구조를 나누어준다.

그림 1-33. 선조체(corpus striatum)의 발생. 선조체는 외측뇌실(lateral ventricle)의 바닥(floor)에서 발생한다. 선조체의 원기(primordium)는 7주(태령 44일 정도) 정도에는 외측뇌실(lateral ventricle)과 뇌실간공(interventricular foramen)의 내강으로 돌출하는 하나의 세포집단으로 나타난다. 11주경에는 선조체가 외측층판(lateral lamina)과 내측층판(medial lamina)으로 나누어진다. 내측층판에서는 창백핵(globus palli- dus)이 형성되어 배쪽으로 이동하며, 외측층판에서는 조가비핵(putamen)이 형성되어 배쪽외측으로 이동한다. 창백핵과 조가비핵은 서로 붙어 있으며 마치 렌즈와 같은 모양이므로 렌즈핵(lenticular nucleus)이라고 한다. 외측뇌실에 면한 외측층판에서는 선조능선(striatal ridge)이 형성되며, 이 부위에서 미상핵(caudate nucleus)이 형성된다. 선조체와 시상 사이로는 대뇌피질로 들어가고 나가는 섬유다발인 내섬유막(internal capsule)이 발달하여 이 두 구조를 나누어준다.

계통발생 (Phylogenetic Development)

계통발생에 따라 선조체는 구선조(paleostriatum)와 신선조(neostriatum)의 두 부분으로 나눌 수 있다. 창백핵이 구선조에 해당되며, 조가비핵과 미상핵은 신선조에 해당된다. 턱이 있는 어류(jawed fish)에서 구선조가 처음 나타나며, 어류에서는 구선조가 운동의 최고 중추로 작용한다. 양서류에서도 구선조가 반사적인 운동의 중추로 작용하며, 신선조(neostriatum)가 나타나기 시작한다. 파충류에서 선조체는 외측뇌실로 크게 돌출되며 전뇌의 대부분을 차지하고 있다. 외측뇌실로 돌출된 구조는 주로 신선조이며, 일부 조직, 특히 등쪽뇌실능선(dorsal ventricular ridge)은 포유류에서는 피질에 해당되는 부위로 주로 후각(olfaction)을 받는 부분이다. 조류에서도 선조체는 뚜렷하며, 포유류에서는 대뇌피질이 크게 발달하기 때문에 선조체는 대뇌반구의 심부에 위치하게 된다. 선조체는 체운동기능(somatic motor activity)의 조절과 관계가 깊다. 조류에서는 기저핵에서 중뇌의 시각덮개(optic tectum, 상구 superior colliculus)로 내려가는 경로가 발달하여 직접적인 운동기능에 참여하지만, 포유류에서 기저핵은 대뇌피질로 이어지는 구조가 발달하여, 대뇌피질에서 나오는 피라미드로(pyramidal tract)를 통해 운동기능에 영향을 준다.

편도체는 모든 척추동물에 존재하며 하등 척추동물에서는 주로 후각(olfaction)과 관련된 구조로 나타나지만 고등동물로 진화되면서 해마형성체(hippocampal formation)와 밀접한 연관을 맺게 된다. 이 구조는 감정(emotion), 후각 등과 관련된 변연계(limbic system)의 구조로 선조체와는 기능적으로 다른 구조이다.

대뇌피질의 발생 (Development of Cerebral Cortex)

개체발생 (Ontogenetic Development)

외측뇌실의 등쪽과 외측벽은 선조체(corpus striatum)로 분화되는 기저부에 비해 얇으며, 이 부분의 외투층(mantle layer) 세포들은 변연층(marginal layer)의 바깥쪽으로 이동하여 대뇌피질(cerebral cortex) 또는 외투(pallium)의 원기(primordium)를 형성한다.

태생 6주 무렵에 대뇌반구 외측뇌실의 내측 아래쪽에서는 해마형성체(hippocampal formation)로 분화될 부분이 나타난다. 외측뇌실의 바닥 기저핵의 바깥쪽에도 피질구조가 나타나며 이 부분이 점차 발달하여 후각엽(olfactory lobe) 또는 후각뇌(rhinencephalon)를 형성한다.

해마형성체는 외측뇌실이 길어짐에 따라 같이 늘어나 외측뇌실 하각(inferior horn)의 내측벽을 형성한다. 해마형성체는 해마(hippocampus)와 치아이랑(dentate gyrus) 및 해마이행부(subiculum)로 분화된다. 처음에 해마형성체는 가장 내측으로부터 치아이랑, 해마, 해마이행부의 순서로 배열되어 있으나, 치아이랑과 해마 사이에서 외측뇌실쪽으로 돌출된 주름이 생기게 되며, 해마와 해마이행부의 사이에서는 외측뇌실에서 바깥쪽으로 주름이 생겨 성인에서 볼 수 있는 복잡한 형태의 해마형성체가 형성된다(그림 1-34). 해마형성체는 여섯 층으로 분화되는 다른 피질과는 달리 세 층으로 구성되어 있는 원시적인 형태의 원시피질(archicortex)이다.

그림 1-34. 해마형성체(hippocampal formation)의 발달과정을 알기 쉽게 도시한 그림이다. 외측뇌실 측두각(temporal horn)의 내측벽과 바닥을 이루는 해마형성체는 발생초기에는 내측에서부터 치아이랑(dentate gyrus), 해마(hippocampus), 해마이행부(subiculum)의 순으로 배열되어 있으며 그 외측에는 내후각뇌피질(entorhinal cortex)이 위치해 있다. 얼마 후 해마의 내측으로부터 해마고랑(hippocampal sulcus)이 형성되어 해마가 외측으로 밀려나게 된다. 다음에는 해마의 등쪽 내측이 크게 발달되어 치아이랑을 아래쪽으로 밀어내게 된다. 따라서 치아이랑의 내측면과 해마이행부는 해마고랑을 사이에 두고 닿아있게 되며, 해마가 외측뇌실 측두각 내측벽의 대부분을 구성하게 된다.

 

처음에 후각엽은 대뇌반구의 기저부가 약간 돌출된 형태로 나타난다. 후각엽의 일부는 앞쪽으로 돌출되어 후각망울(olfactory bulb)과 후각로(olfactory tract)를 형성하며, 뒤쪽은 후각피질(olfactory cortex)로 분화한다. 후각피질은 다시 전이상엽피질(prepyriform area or cortex), 편도체주위피질(periamygdaloid area or cortex), 내후각뇌피질(entorhinal area or cortex)의 세 부분으로 분화된다. 후각피질에서는 다섯 또는 여섯 층판을 구분할 수는 있으나 비전형적인 형태를 보인다. 후각피질을 구피질(paleocortex)이라고 한다.

원시피질과 구피질을 제외한 대부분의 피질은 6개의 뚜렷한 층판으로 구성되어 있으며, 신피질(neocortex)이라고 한다. 신피질은 성인 뇌에서는 대뇌피질의 대부분을 차지하고 있다. 대뇌피질은 대뇌반구의 등쪽에서 성장하기 시작하며, 앞쪽으로 성장하여 전두엽(frontal lobe)을 형성하고, 뒤쪽으로 성장하여 후두엽(occipital lobe)을 형성하며, 외측 배쪽으로 성장하여 측두엽(temporal lobe)을 형성한다. 등쪽 부분은 두정엽(parietal lobe)이 된다. 태생 6-7개월 사이에 대뇌반구 표면의 신피질은 매우 빨리 성장하여 주름이 형성되며, 안쪽으로 들어간 고랑(sulci)과 인접한 고랑 사이에 있는 이랑(gyri)을 구별할 수 있다. 가장 처음 나타나는 고랑은 태생 4개월에 나타나는 후각고랑(rhinal sulcus)과 해마고랑(hippocampal sulcus)으로 이들은 각각 구피질과 원시피질의 중요한 분계구조가 된다. 이 고랑들이 나타나는 것과 비슷한 시기에 외측고랑(lateral sulcus)도 나타나기 시작한다. 외측고랑은 전두엽과 측두엽 사이에 있으며, 두 대뇌엽이 빨리 자라기 때문에 이 부분의 피질은 출생 무렵까지는 안쪽으로 움푹 파인 구조로 남아 있다. 이 부분을 뇌섬엽(대뇌섬 insula)이라고 하며, 출생 후 계속 성장하는 전두엽, 두정엽, 측두엽에 의해 완전히 덮히게 된다. 이와 같이 뇌섬엽을 싸고 있는 피질 구조를 각각 전두덮개(frontal operculum), 두정덮개(parietal operculum), 측두덮개(temporal operculum)라고 한다. 태생 6-7개월에는 대뇌피질에서 중요한 분계구조가 되는 중심고랑(central sulcus), 두정후두고랑(parieto-occipital sulcus), 새발톱고랑(calcarine sulcus), 측면고랑(collateral sulcus) 등이 나타난다. 이들 고랑들이 발달함에 따라 성인 뇌 표면적의 2/3는 표면에 나와 있지 않고 고랑 내에 면해 있게 된다(그림 1-35).

 

1. 전두덮개(frontal operculum)	5. 뇌섬엽(insula)
2. 측두덮개(temporal operculum)	6. 전두엽(frontal lobe)
3. 두정덮개(parietal operculum)	7. 두정엽(parietal lobe)
4. 외측고랑(lateral sulcus)	8. 후두엽(occipital lobe)

그림 1-35. 사람 대뇌피질 덮개(operculum)의 발생. 대뇌의 배쪽외측이 자라나는 앞쪽과 뒤쪽의 피질에 의해 상대적으로 안쪽으로 함몰되어 외측고랑(lateral sulcus)이 형성되며 함몰된 부분의 피질은 뇌섬엽(insula) 피질이 된다. 앞쪽 외측으로 성장하는 전두엽(frontal lobe)의 피질은 뒤쪽 외측고랑쪽으로도 계속 증식하여 뇌섬엽의 앞쪽을 덮는다. 이와 같이 뇌섬엽의 앞쪽을 덮는 부분을 전두덮개(frontal operculum)라고 한다. 외측고랑 뒤쪽의 측두엽 피질은 앞쪽으로 증식하여 뇌섬엽의 뒤쪽을 덮으며, 이 부분을 측두덮개(temporal operculum)라고 한다. 외측고랑 위쪽의 두정엽 피질은 아래쪽으로 증식하여 뇌섬엽의 위쪽을 덮으며, 이 부분을 두정덮개(parietal operculum)라고 한다. 동시에 피질의 고랑(sulcus)들이 형성되며, 시간이 지날수록 깊어지고 수도 많아진다.

 

계통발생 (Phylogenetic Development)

대뇌피질은 세포층판에 따라 이형피질(allocortex)과 동형피질(isocortex)로 나누어 진다. 동형피질은 태생기에 6층으로 분화된 부분으로 신피질(neocortex)에 해당된다. 이형피질은 포유류의 해마형성체(hippocampal formation)와 같이 세 층으로 구성된 원시피질(archicortex)과 후각뇌(rhinencephalon)에서와 같이 5-6 층으로 구성된 구피질(paleocortex)을 말한다. 원시적인 척추동물의 외측뇌실의 내측에는 원시피질이 위치하며, 외측에는 구피질이 위치해 있다(그림 1-36, 1-37, 1-38). 계통발생학적으로 오래된 이 두 피질에서 신피질이 기원되었다고 생각되고 있다.

이형피질과 동형피질은 명확하게 경계가 있는 것은 아니며, 점진적으로 분화한다. 이형피질 주위에 있는 피질구조를 이형주위피질(periallocortex)이라고 하며, 완전한 동형피질로 분화하지 못한 동형피질 쪽의 피질구조를 동형원피질(proisocortex)이라고 한다. 내측의 원시피질은 동물이 진화함에 따라 점차 등쪽으로 발달하여 이형주위피질과 동형원피질(사람에서는 대상이랑동형원피질 cingulate proisocortex)을 거쳐 동형피질을 형성한다. 이 부분에서 형성되는 동형피질은 외측표면으로도 계속 발달한다. 외측의 구피질은 외측 등쪽으로 점차 발달하여 역시 이형주위피질과 동형원피질(사람에서는 뇌섬엽동형원피질 insular proisocortex)을 거쳐 동형피질을 형성한다(그림 1-37). 사람의 전두엽에서 이 두 원시적인 피질에서 발생한 구조의 경계는 하전두고랑(inferior frontal sulcus)이라고 알려져 있다(Sanides, 1970).

 

A: 원시피질(archicortex)	PA: 원시피질 전구구조
P: 구피질(paleocortex)	PP: 구피질 전구구조
N: 신피질(neocortex)	PN: 신피질 전구구조
B: 기저핵(basal ganglia)	S: 중격(septum)

그림 1-36. 척추동물의 뇌의 단면. 어류(fish)의 종뇌는 포유동물의 대뇌피질(cerebral cortex)에 해당하는 대뇌피질전구부분이 있으나 세포가 산재되어 있고 뚜렷한 층판구조를 이루지 않는다. 대뇌반구의 중앙부에 기저핵(basal ganglia)이 있고 그 내측 배쪽에는 중격(septum)이 있다. 종뇌의 배쪽에는 간뇌(dien- cephalon)의 시상하부가 넓게 자리잡고 있다. 양서류(amphibian)의 종뇌에서 대뇌반구(cerebral hemi- sphere)에는 외측뇌실(lateral ventricle)이 나타나고, 외측뇌실의 배쪽내측에는 중격이 나타나며, 배쪽외측에는 기저핵이 나타난다. 배쪽에는 간뇌가 나타나지만 어류에 비해서는 작다. 파충류(reptile)의 종뇌에는 배쪽에 간뇌가 나타나지 않고, 대뇌피질에서 원시피질(archicortex)과 구피질(paleocortex)이 분화되어 비교적 뚜렷한 층판구조로 나타난다. 기저핵과 중격도 뚜렷하다. 기저핵의 등쪽에는 등쪽뇌실능선(dorsal ventricular ridge)이라는 신피질전구부분이 나타난다. 이 구조는 층판을 이루지 않는 산재된 구조이지만 포유류의 신피질로 발전되는 부분이다. 조류(bird)에서도 원시피질, 구피질이 나타나고 전반적인 형태는 파충류와 유사하다. 기저핵의 등쪽에는 과선조(hyperstriatum) 등 대뇌신피질(neocortex)에 해당되는 구조가 나타난다. 그러나 이 구조는 대뇌피질과는 달리 피질과 같은 층판구조를 이루지는 않는다. 포유류인 식충류(insectivora)에서는 구피질의 발달이 두드러진다. 신피질도 나타나기 시작한다. 갈라고원숭이(부시베이비)에서는 구피질이 상대적으로 줄어들고 신피질이 크게 증가한다.

 

1. 원시피질(archicortex)	5. 일차체감각피질(primary somesthetic cortex)
2. 구피질(paleocortex)	6. 일차시각피질(primary visual cortex)
3. 신피질(neocortex)	7. 일차청각피질(primary auditory cortex)
4. 일차운동피질(primary motor cortex)

그림 1-37. 포유류 뇌의 옆모습과 단면. 고슴도치의 대뇌피질은 원시피질(archicortex)과 구피질(paleo- cortex)이 대부분을 차지하고 있으며, 신피질(neocortex) 부분은 매우 적다. 외측에서는 보이지 않으나 단면에서는 내측에 원시피질인 해마형성체(hippocampal formation)가 나타난다. 하등 영장류(primate)인 나무타기쥐(투파이아 tupaia)의 뇌에서는 원시피질과 구피질이 감소하고 신피질이 증가한다. 영장류에 속하는 여우원숭이(레무르 lemur)에서는 이러한 경향이 더 커지며 사람의 뇌에서는 대뇌피질의 대부분을 신피질이 차지하게 된다.
내측의 원시피질은 동물이 진화함에 따라 점차 등쪽으로 발달하여 대뇌반구 내측의 신피질을 형성하고 점차 외측으로도 발달하여 등쪽외측면의 신피질도 형성한다. 외측의 구피질은 외측 등쪽으로 점차 발달하여 뇌의 기저부와 뇌섬엽 및 등쪽외측면의 아래쪽에서 신피질을 형성한다. 사람의 전두엽에서 이 두 원시적인 피질에서 발생한 구조의 경계는 전두엽(frontal lobe)에서는 하전두고랑(inferior frontal sulcus)이라고 알려져 있다.
또한 하등 포유류에서는 신피질의 대부분을 일차감각피질(primary sensory cortex, 일차체감각피질 pri- mary somesthetic cortex 과 일차시각영역 primary visual area 및 일차청각영역 primary auditory area)이 차지하고 있고 연합피질(association cortex)이 적은 반면, 고등포유류로 진화할수록 일차감각피질에 비해 연합피질이 증가한다. 특히 사람에서는 측두엽과 전두엽의 연합피질이 크게 발달하여 뇌섬엽(insula) 위로 자라나 덮개(operculum)를 형성한다.

 

1. 후각망울(olfactory bulb)	6. 브로카대각선조(diagonal band of Broca)
2. 후각결절(olfactory tubercle)	7. 편도체주위피질(periamygdaloid cortex)
3. 이상엽(piriform lobe)	8. 내후각뇌피질(entorhinal region)
4. 갈고리이랑(uncus)	9. 치아막(fascia dentata)
5. 전이상엽피질(prepyriform cortex)	10. 후각로(olfactory tract)

그림 1-38. 고슴도치(hedgehog)와 사람 대뇌의 기저부(basilar part). 고슴도치의 대뇌 기저부는 대부분이 구피질(paleocortex)로 구성되어 있다. 사람에 있어서는 구피질이 대뇌 기저부의 일부분만을 차지하고 있다. 후각피질의 앞부분은 후각망울(olfactory bulb)을 형성한다. 고슴도치의 후각망울의 바로 뒤쪽에는 후각결절(olfactory tubercle)이 돌출되어 있으나 사람에서는 돌출되어 있지 않고 전관통질(anterior perfo- rated substance)을 형성한다. 사람에서 후각망울과 전관통질 사이에는 후각로(olfactory tract)가 있다. 후각로는 후각정보를 이상엽 피질로 보내준다. 후각결절 뒤쪽의 이상엽(piriform lobe)은 후각정보를 일차적으로 수용하는 부분으로 전이상엽피질(prepyriform area or cortex), 편도체주위피질(periamygdaloid area or cortex), 내후각뇌피질(entorhinal area or cortex)의 세 부분으로 구성되어 있다. 고슴도치의 이상엽은 사람에 비해 크게 발달되어 있고 전이상엽피질, 편도체주위피질, 내후각뇌피질이 모두 사람에 비해 대뇌 기저부에서 차지하는 비율이 높다. 고슴도치의 피질에서는 원시피질(archicortex)에 속하는 해마형성체(hippocampal formation)의 일부인 치아막(fascia dentata)도 기저부 표면에 나타나지만 사람에서는 관찰되지 않는다. 고슴도치에서 이 부분은 갈고리이랑(uncus) 위에 있다.

 

척삭동물(chordate)에 속하는 활유어(amphioxus)에는 외투(pallium) 즉, 피질(cortex)이 나타나지 않으나, 모든 척추동물에서는 원시적인 피질구조가 나타난다. 지구상에 현존하는 모든 동물의 피질은 이미 고도로 진화된 구조이기 때문에 어류-양서류-파충류-조류-포유류 등 동물의 대뇌피질을 바로 비교하면 진화하는 양상이 뚜렷하지 않으나, 각 동물류에서 원시적인 동물 또는 발생시의 대뇌피질을 비교해보면 진화되는 양상을 알 수 있다.

어류는 다른 동물과는 달리 외측뇌실이 없으며, 피질은 전뇌 신경수관의 천장을 이루는 얇은 구조로 나타난다. 어류의 피질은 주로 후각과 연관된 후각피질 즉 구피질이다. 양서류에서 피질구조는 크게 두 부분으로 나누어진다. 내측에는 원시피질이 위치하며 중격핵(septum), 편도체(amygdaloid body)와 밀접하게 연관되어 있다. 외측에는 구피질이 위치하며 선조체(corpus striatum)와 밀접하게 연관되어 있다. 양서류의피질은 포유류 피질의 원형이 된다. 파충류에서도 기본적인 형태는 비슷하지만 외측뇌실쪽으로 돌출된 등쪽뇌실능선(dorsal ventricular ridge)이 나타난다. 등쪽뇌실능선은 피질구조를 이루지는 않지만 포유류의 신피질에 해당되는 부위로 시상을 통해 청각, 일반감각 등 감각성분을 받는 부분이다.

더보기

1) 파충류의 등쪽뇌실능선(dorsal ventricular ridge)과 조류의 신선조(neostriatum), 과선조(hyperstriatum)는 피질구조가 아니므로 포유류의 기저핵(basal ganglia)에 속하는 구조로 생각되었으나, 축삭형질이동(axoplasmic transport)을 이용한 신경원간의 연결에 대한 재검토가 이루어지고, 신경전달물질의 면역조직화학적 연구 및 신경생리학적, 행동과학적인 연구가 진전됨에 따라 포유류의 신피질(neocortex)에 해당되는 구조임이 밝혀졌다(Parent, 1986).

2) 시각신경(시신경 II)은 일반적으로 말초신경으로 분류하지만 실제로는 중추신경계통의 구조라고도 할 수 있다. 시각신경은 뇌막(meninges)에 의해 싸여 있으며, 이 신경과 망막(retina)에서 관찰되는 아교세포도 말초아교세포가 아닌 중추아교세포이고, 중추신경계통의 질환이 있을 경우 시각신경도 손상되는 경우가 많으므로 중추신경계통의 일부로 보는 것이 타당하다. 그러나 전통적으로 말초신경으로 분류했었기 때문에 뇌신경의 하나로 취급, 기술하는 것이 일반적이다.

 

조류에서도 피질은 크게 발달하지 않고 신선조(striatum)와 과선조(hyperstriatum)가 발달해 있으며, 이 구조가 포유류의 신피질에 해당되는 부위이다(그림 1-36).  포유류에서는 신피질이 크게 발달한다. 하등 포유류에서 원시피질은 대뇌반구의 내측벽의 등쪽에 위치하고 있지만, 신피질이 형성되고 양쪽의 신피질을 잇는 섬유다발인 뇌량(corpus callosum)이 발달하면서, 점차 뇌량의 배쪽으로 밀려나게 된다. 신피질이 계속해서 커지기 때문에 사람에서 원시피질은 측두엽의 내측에 작은 부분만을 차지하게 된다(그림 1-37). 하등 포유류에서 동형피질의 대부분은 일차감각영역과 일차운동영역으로 구성되어 있으나 고등동물에서는 직접 감각성입력이나 운동에 관여하지 않고 이들 사이의 통합작용에 관여하는 연합영역(association cortex)이 점차 증가한다. 사람에 있어 이러한 연합영역은 전두엽의 앞쪽(전전두엽피질 prefrontal cortex), 측두엽신피질(temporal neocortex), 후두엽의 시각연합영역(visual association area) 등이며, 언어에 관여하는 영역(speech area)도 사람에서 특히 발달되어 있다.

 

대부분의 동물의 대뇌피질은 좌우 동형의 구조이며, 양쪽이 같은 기능을 한다고 생각되지만, 사람의 대뇌피질에는 좌우가 똑같이 발달하지 않고 서로 다르게 분화하는 부분이 있다. 대뇌언어영역, 특히 브로카운동언어영역(Broca's motor speech area)이 대표적인 예로 어떠한 한 부분이 다른 쪽에 비해 우세한 이런 현상을 대뇌외측화(cerebral lateralization), 또는 대뇌우세(cerebral dominance)라고 한다. 이러한 현상은 대칭적으로 발달한 대뇌피질이 고도의 기능을 중복시키는 데 따른 비효율성을 보상하기 위한 기전의 하나로 생각되고 있다.

해마는 학습과 기억에 중요한 역할을 하며, 특히 서술기억(declarative M)에 중요한 역할을 한다는 것이 잘 알려져 있다. 설치류에서는 서술 기억의 모델로 공간 기억 연구가 주류를 이루는데, 실제로 해마를 손상시키면 동물의 공간 학습 능력이 뚜렷이 저하된다. 해마가 공간 기억에 중요하다는 중요한 증거가 또 하나 있는데, 바로 위치(Place cell)이다.

해마의 추체세포(piramidal cell)이나 과립세포(granule cell) 등은 동물이 특정위치에 있을 때만 활발히 발화하는데 이를 위치세포라 부르면, 이것은 외부공간 정보가 해마에 표상된다는 것을 시사한다. 이에 근거해 해마에 인지적 지도가 표상된다는 유명한 저서 The hippocampus as a cognitive map 1978이 출판된 바 있다.

그림 1. 위치세포의 예. 파란색은 발화하지 않은 부분이고 빨간색은 높은 발화율을 보인 부분이다.

그동안 해마 위치세포에 대한 연구가 집중적으로 수행되었으나, egocentric 공간정보가 어떻게 allocentric 공간정보로 변환되어 해마에서 위치세포의 발화로 이어지는지 알려진 바가 별로 없다. 여태까지 연구의 한계점은 해마로의 입력이 어떤 패턴인지에 대해 아는 바가 별로 없다는 것이다. 이를 해결하기 위해 최근에는 해마의 입출력을 관장하는 entorhinal cortex에 대한 연구가 활발해지고 있다. 지난 수십년간 주로 해마를 대상으로 기억 연구를 해왔으나, 해마를 이해하기 위해서는 그 입력부를 이해해야 한다는 점이 부각되면서 최근에는 해마 주변 부위, 특히 내후뇌피질로 연구중심이 이동하고 있다.

이런 연구의 일환으로 entorhinal cortex의 신경신호를 측정한 결과 특정 부위에서 매우 특이한 특성을 보이는 세포들이 발견되었다. 해마 place cell들은 보통 한곳에서 발화하는데 반하여 이를 세포들은 주어진 공간의 여러 곳에서 발화를 하였으며 발화 중심 지점들이 격자형태를 이루었다. 이를 grid cell이라 명명하였는데 그림 2에서 보는 바와 같이 발화 중심점들은 벌집과 같이 6각형 형태로 격자를 이루었다.

grid cell이 외부공간 표상에 어떤 역할을 하는지는 아직 잘 밝혀지지 않았다. 그러나 격자 세포의 발견은 그동안 해마 기능 연구의 한계를 극복하고 해마 신경계에 공간 정보가 어떻게 표상되는지를 이해하는데 중요한 진전이라는 데는 의심의 여지가 없다. 앞으로 entorhinal cortex에 대한 연구가 더욱 가속화 될 것으로 기대된다.

Nature, 436(7052):801-6, 2005