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[책읽는당] 이토록 뜻밖의 뇌과학_2024년7월4일

okdocok 211.♡.197.76

2024.07.04 19:03

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https://blog.naver.com/doctor_runner/223501450147

리사 펠드먼 배럿은 세계에서 가장 많이 인용된 과학자 중 상위1%에 속하는 신경과학자.

노스이스턴대학교 석좌교수, 메사추세츠 종합병원 근무중, 하버드대학교 법/뇌/행동센터 수석과학책임자, 2019년 신경과학 구겐하임 펠로우쉽, 미국국립보건원 파이어니어상 수상경력이 있으며 감정은 어떻게 만들어지는가?의 저자입니다. 감정은 어떻게 만들어지는가라는 책을 읽고 흥분해서 산책입니다. 재미있는 건 원래 예전에 사놓았다는 겁니다. 맞습니다. 두권이 되었습니다.^^

이 책은 감정은 어떻게 만들어지는가라는 책의 후속편이지만 성격이 다릅니다. 전작은 아래 그림에서 좋은 학술문헌에 가까운 책입니다. 리퍼런스만 거의 120여페이지였던 것으로 기억합니다. 전작은 현재 연구중이면서 가장 합리적이라고 여겨지는 컨센서스를 밥숟가락에 꾹꾹 눌러담아서 떠먹여주는 책입니다. 후속작인 이 책은 좋은 대중과학서에 가깝습니다. 결과를 추려서 현실세계와 연결점에 대해서 설명하여 일반인들에게 설명해주는 책입니다. 그러한 결론에 이르기까지의 과정을 모르면 한줄한줄의 무게감을 실감하기 어렵긴 합니다. 그 무게감을 확실히 체득하기 위해서는 감정은 어떻게 만들어지는가라는 책을 읽으시면 좋을 것 같습니다. 일단 저는 이 분이 쓴 모든 책을 앞으로도 구매할 것이고 유튜브도 모두 시청할 예정입니다. 이 책의 번역자, 감수자 모두 이 저자의 찐팬인 것이 느껴집니다.

이토록 뜻밖의 뇌과학: 좋은 대중과학서/ 감정은 어떻게 만들어지는가: 좋은 학술문헌 p.183

책 내용은 각 장의 제목에대한 설명으로 요약해보겠습니다.

1/2강. 아주 짧은 진화학 수업_뇌는 생각하기 위해 있는 게 아니다

그림 1 좌측 아래에 있는 활유어는 5억5천만 년 전부터 바다에 살았으며 우리 조상이며 지금도 바다에 살고 있습니다. '캄브리아기' 시기로 접어들면서 잡아먹거나 도망가기위해서 뇌가 발달하였습니다. 아니 발달하지 못하고 발달한 변이가 생존을 하면서 선택되었습니다.

그림 2 뇌의 가장 중요한 임무는 생존을 위해 에너지가 언제 얼마나 필요할지 예측함으로써 가치 있는 움직임을 효율적으로 해내도록 신체를 제어하는 것, 곧 알로스타시스를 해내는 것입니다(p.31).

1강. 오래된 허구를 넘어서_뇌는 하나다_삼위일체의 뇌는 버려라

오해1. 우리안에는 마치 감정과 이성이 맞붙어 싸우는 것처럼 느껴지는 다양한 정신적 경험을 만들어내는 뇌

그림 3 사람들은 인간이 매우 커다란 대뇌피질을 가졌다는 것에 주목하고, 이를 의심할 나위 없는 이성적 본성의 증거로 봅니다. 20세기 중반 내과 의사 폴 매클린이 만들었으나 삼위일체의 뇌 가설은 틀렸습니다. 그 유명한 코스모스를 쓴 저자인 칼세이건 덕분에 더욱더 많이 알려졌습니다.

그림 4 많은 동물의 뇌가 육안으로는 달라보이지만 모든 포유류, 파충류와 다른 척추동물들도 공통된 뇌 제조계획 brain-manufacturing plan 에 따라서 만들어진 것으로 밝혀졌습니다(271개 뇌 발달 단계 예측 수학 모델을 18개 포유류 종을 포함한 다른 종에 핀레이 시간번역 translating time 뇌형성 시기를 비교하면 상관관계는 놀랍게도 0.993 로 모든 종에서 발달 사건이 일어나는 순서가 99.7% 같다고 보면 이해하면 됩니다. p. 200). 종별로 각 단계별 지속시간만 다를 뿐입니다. 인간의 뇌에 새로운 부분이란 없습니다(커다란 대뇌피질과 전전두피질의 신경세포 연결의 강화 두가지가 인간의 능력을 만든 것으로 추정 p. 201).

2강. 인간의 뇌를 만드는 방식_뇌는 '네트워크'다

오해2: 너무 복잡해서 비유로 설명하면 그것을 지식으로 착각하게 만드는 뇌

그림 5 뇌는 1,280억 개(광학분별기: 대뇌 190억개, 소뇌의 과립세포 1,090억개, 푸르키니에세포 2,800만개/ 등방성분별기: 850억개/ 등방성분별기보다 광학분별기가 더 정확한 방법이므로 1,280억개가 더 근사치입니다)의 신경세포가 하나의 거대하고 유연한 구조로 연결된 네트워크(비유가 아니라 개념)입니다. 연결의 갯수는 500조개입니다. 수상돌기가 신호를 받으면 축삭에서 신경저달물질을 통하여 신호를 전달합니다.

그림 6 네트워크가 에너지 효율이 높고 크기를 줄일 수 있으며 강력하고 빠르기 때문이라고 추측합니다. 신경전달물질(글라타메이트, 세로토닌, 도파민 등)과 신경조절물질(endogenous opioid 등)로 뇌는 다양한 활동패턴을 만들어낼 수 있습니다.

인간뇌의 특징

1) 가소성 plasticity: 새로운 뇌의 배선을 만들기도 하고 없애기도 합니다. 그래서 우리는 학습이 가능한 겁니다. 예를 들어 배내측전전두피질 dormomeial prefrontal cortex는 기억, 감정, 지각, 의사결정, 통증, 도덕적 판단, 상상, 언어, 공감 등 인간에게 중요한 기능과 연관됩니다. 제가 왜 자꾸 전전두피질, 전전두피질 하는지 아시겠죠.

2) 축중 degeneracy: 서로 다른 신경세포가 동일한 결과를 만들어 낼 수 있음.

3) 복잡성 complexity: 과거에 만든 패턴을 조합하여 다양한 패턴 생성가능. 복잡도가 높을 수록 재배선을 통하여 관리할 수 있는 정보의 양이 증가함.

2. 가소성, 축중, 복잡성을 통한 기능

1) 기억 remembering: 기억을 불러올 때마다 뇌에서는 매번 다른 신경세포 덩어리들이 그 기억을 조합함

2) 창의성: 복잡한 뇌는 과거 경험을 새로운 방식으로 결합해 경험하지 못했던 일도 대처가능

3) 적응력: 복잡성이 높을 수록 창의력이 높으므로 적응력도 높음. 새로운 기후에 적응이 가능하므로 새로운 대륙으로 이동이 가능함

7) 손상 탄력성: 복잡성이 높을 수록 뇌가 손상에 더 탄력적으로 대응가능

심지어 뇌와 의사소통하는 장내 미생물들을 발견함 => 장을 제2의 뇌라 부르고 있으며 장내 미생물이 우울증, 비만 등 수많은 정신질환과 관련된 것이 밝혀져 솔직히 멘붕임.ㅜ.ㅜ 2003년 인간의 게놈 4만개가 밝혀져서 인간을 모두 알아냈다라고 착각한지 21년이 지났고 이것도 다 파악못했는데 대장안에 있는 대장균 유전자 갯수는 인간보다 많은 350만개이고 이것도 우리와 정보를 주고 받으면서 수많은 질환과 노화에 관여하는 것으로 보입니다. 소화기가 제2의 뇌, 제2의 유전자 창고라 불리고 있는 상태입니다.

복잡성이 낮은 뇌 두가지

1) 미트로프 브레인(Meatloaf brain): 신경세포 하나가 변경되면 모든 신경세포가 변경되어 버림.

2) 주머니칼 브레인(Pocketknife brain): 각각의 군집의 역할이 나뉘어있음. 복잡성이 미트로프보다 높으나 인간의 뇌보다 낮음.

3강. 인간의 양육에 관하여_어린 뇌는 스스로 세계와 연결한다

오해3. 스스로 재배선 하는 것에 너무나 능숙해서 실제로는 우리가 배운 모든 것을 선천적으로 타고난 것처럼 생각하게 하는 뇌

대부분의 동물은 태어나자 마자 생활이 가능한 정도입니다. 인간의 뇌는 약 25년에 걸쳐 주요 배선이 마무리되어야 온전한 구조와 기능을 가진 성인의 뇌가 됩니다. 인간의 뇌는 20만년간 축적해온 지식을 유전자가 아닌 태어난 이후 정보를 받습니다. 심지어 죽기전날 까지도 뇌의 가소성은 유지되므로 발달한다고 보면됩니다.

아래 두가지 작용은 평생을 걸쳐서 일어남

1) 세부조정 tuning: 수상돌기가 더 무성한 덤불이 됨. 축삭을 미엘린 myelin이 둘러싸서 신호전달 속도증가.

2) 가지치기 pruning: 성인뇌에 필요한 신경 세포보다 2배 많고 연결도 많아 에너지소모가 많아 가지치기함. 유용할 연결을 조정할 여지 만듬.

외부환경 지침을 통한 성인뇌 발달

1) 신체예산: 초기에는 부모가 모든 것을 맞춰주지만 걷기시작하면 스스로 신체예산 조절법을 터득해야하며 학습기회가 있는 경우 신체예산을 더 잘 관리함.

2) 주의: 칵테일파티 효과와 같이 일명 스포트라이트를 비추는 법을 배움. 엄마의 말과 시선의 전환은 관심공유 sharing attention를 통하여 중요한 부분과 중요하지 않은 부분을 가르침. 이 환경을 적소 niche 라 칭함. 인간은 모든 생물 중 주변환경, 과거, 현재, 미래의 일까지 포함하므로 가장 거대한 적소를 가짐.

3) 감각발달: 모국어, 얼굴식별 등을 세부조정/가지치기를 통하여 발달. 여러가지 감각을 통합하는 감각통합 sensory integration 을 함.

외부 환경social input 이 없으면 발달장애가 생김. 신체예산 관리가 어려워 심장병, 당뇨병, 우울증 등의 기분장애 등도 발병가능성 높음.

빈곤: 영양부족, 길거리 소음으로 수면 방해, 열악한 온도조절 등 여러가지 상황은 전전두피질 발달 장애 가능. 최근 추정에 의하면 빈곤한 어린 시절을 없애는 것이 성인의 빈곤에 대처하는 것보다 비용 효율적임.

문화유전 cultural inheritance: 유전자가 아닌 뇌로 정보를 전달하는 것이 적응속도가 훨씬 빠름.

4강. 당신보다 뇌가 먼저 안다_뇌는 당신의 거의 모든 행동을 예측한다

오해4. 환각을 매우 잘 일으켜서 우리가 세상을 객관적으로 보고 있다고 믿게 하고, 우리가 움직임을 반응으로 착각할 정도로 정말 빨리 예측하는 뇌

우리는 어제와 다르게 예측하는 뇌를 길러낼 자유를 가지며 그 결과에 책임을 져야하는 존재다(p. 101).

외부에서 전달되는 감각의 일부를 토대로 과거에 경험했던 기억 중에서 비슷한 상화에 했던 최선의 반응을 찾아냅니다. 카메라 처럼 모든 정보가 들어오는 것이 아닙니다. 직접 겪은 일부터 친구, 선생님, 영상을 비롯한 다양한 출처로부터 배워온 것이 추론에 사용됩니다. 과거 경험의 정보에는 신체 예산정보도 포함됩니다. 일상적 경험이란 외부 세계의 정보와 기억이 조합한 주의 깊게 제어된 환각 hallucination 입니다. 경험을 구성하는 전체 프로세스는 '예측하는 방식'으로 일어납니다.

뇌가 예측을 잘했다면 신경 세포는 들어오는 감각 데이터와 일치하는 패턴으로 '일찌감치 발화하고' 있으며 감각 데이터 자체는 뇌가 하는 예측을 확인시켜주고 나면 더는 쓰임새가 없다는 이야기 입니다. 이 세상에서 우리가 매 순간 보고 듣고 냄새 밭고 맛보고 몸에서 느끼는 것은 '순전히 머릿속에서 만들어진' 것입니다. 그리고 예측 오류를 확인하고 변경하는데 이것이 학습입니다.

상식을 위협하는 결정타가 또 있습니다. 행동이 먼저이고 감지가 두 번째에 해당합니다. 뇌는 인식하기 '전에' 행동을 개시하도록 배선되어 있습니다. 뇌는 당신의 과거 경험과 현재 상황을 기반으로 다음에 이루어질 일련의 행동을 개시하며, 이러한 일들은 당신의 인식 없이 이루어집니다. 다른 말로 하면 당신의 행동은 당신의 기억과 환경의 제어를 받습니다. 이것이 당신에게 자유의지가 없다는 것을 의미할까? 누가 당신의 행동을 책임져야 할까?

뇌는 과거 경험을 사용해 당신의 행동을 예측하고 준비합니다. 마법처럼 시간을 거슬러 올라가 과거를 바꿀 수 있으면, 오늘 당신의 뇌는 다르게 예측할 것이고 다르게 행동할 수 있으며 결과적으로 세상을 다르게 경험합니다. 오늘 행동한 모든 것은 내일 다른 경험을 하고 새로운 예측을 하는 씨를 뿌려주는 겁니다.

연구에 따르면 시험보는 학생들은 자신의 신체적 감각을 불안감이 아니라 원기 왕성한 투지로 다르게 경험하는 법을 배울 수 있으며, 그렇게 할 때 시험을 더 잘 보는 것으로 나타납니다. 투지는 미래에 다르게 예측하도록 뇌에 씨를 뿌려 목표하는 결과를 더 잘 얻을 수 있게 합니다.

우리는 무엇에 자기 자신을 노출시킬 것인지 선택할 수 있습니다.

당신이 흥분했을 때의 행동을 바꾸지는 못하더라도 흥분하기 전에 당신의 예측을 바꿀 기회가 충분히 있다는 것입니다. 반복 연습을 통해 당신은 특정 자동 행동을 다른 행동보다 더 많이 일어나게 만들 수 있고, 당신이 생각하는 것보다 미래의 행동과 경험들을 더 많이 제어할 수 있습니다.

적극적으로 세상을 예측하고 게다가 자신의 배선까지 바꿀 수 있다면, 당신이 나쁜 행동을 했을 때 누가 책임을 져야 할까? 바로 당신입니다!

때로는 우리가 잘못했기 때문이 아니라 그것을 바꿀 수 있는 유일한 사람이기 때문에 우리에게 책임이 있다는 겁니다.

초기 배선은 당신의 책임이 아닙니다. 어른이 되면 상황이 달라집니다. 당신은 어떤 유형의 사람들과도 어울릴 수 있으며, 어린 시절에 당신을 둘러쌌던 믿음에 이의를 제기할 수 있습니다. 자신만의 적소를 바꿀 수도 있습니다. 오늘의 행동은 내일 뇌가 내놓을 예측이 되며, 그 예측들은 자동으로 당신이 앞으로 할 행동을 이끌어낸다. 따라서 당신에게는 새로운 방향으로 예측하는 뇌를 길러낼 자유가 있으며, 그 결과에 대한 책임도 당신이 져야 합니다.

예측하는 뇌를 가진 당신은 자신이 생각하는 것보다 행동과 경험들을 더 많이 제어할 수 있고 더 많은 책임을 갖습니다.

5강. 타인의 뇌라는 축복 또는 지옥_당신의 뇌는 보이지 않게 다른 뇌와 함께 움직인다

오해5. 전혀 눈에 띄지 않게 다른 뇌를 조절하여 우리가 서로 별개인 것처럼 여기게 하는 뇌

우리는 사회적 종입니다. 모든 사람은 서로의 신체예산에 영향을 줍니다.

뇌가 예측하기 어려운 일을 처리하려면 신진대사 비용이 많이 들어갑니다. 사람들이 자기의 기존 믿음을 강화해주는 뉴스나 견해들로만 이루어진 이른바 반향실 echo chamber에 안주한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 하지만 새로운 것을 배울 확률 역시 떨어집니다.

격려의 말 한마디를 들으면 마음이 진정됩니다. 위협적인 사람에게서 혐오스러운 말을 들으면 뇌는 위험을 예측하고 다량의 호르몬을 혈류로 보내 신체예산에서 귀중한 자원을 탕진할 수 있습니다.

성경이나 쿠란 같은 고대문헌에서 위로 받은 적이 있다면, 당신은 오래전에 사라진 사람들에게서 신체예산을 지원받는 것입니다. 말은 인체를 조절하는 도구입니다 다른 사람의 말은 당신의 뇌 활동과 신체계통에 직접 영향을 끼치고, 당신의 말 역시 타인들에게 똑같은 영향을 끼칩니다.

일시적 신체예산을 잠시 인출하고 곧바로 채워넣으면 급성 스트레스는 당신을 더욱 강하고 더 나은 사람으로 만들어줍니다.

회복할 기회 없이 반복하는 만성 스트레스는 부작용이 심합니다. 신체적 학대, 언어폭력, 따돌림, 심각한 방치 등 인간이 서로를 괴롭히는 수많은 방법이 포함됩니다. 우리의 뇌는 만성 스트레스의 다양한 원천을 잘 구별하지 못합니다. 신체적 질병, 재정적 어려움, 호르몬 급증, 단순한 수면부족이나 운동부족 등으로 신체예산이 이미 고갈되었다면 뇌는 온갖 종류의 스트레스에 더욱 취약해집니다.

스트레스가 식사에 끼치는 영향을 측정한 연구가 있는데 식사 전후로 두 시간 안에 사회적 스트레스에 노출되면 몸에서 실제로 섭취한 것보다 104kcal를 더 섭취한 것처럼 대사가 일어납니다. 이런 일이 매일 발생한다면 몸무게가 매년 11파운드(약 5kg)씩 늘어나게 됩니다.

6강. 다양성이 표준이다_인간의 뇌는 다양한 종류의 마음을 만든다

오해6. 너무 많은 종류의 마음을 만들어내어 그것들을 모두 설명할 수 있는 단 하나의 인간 본성이 있을 거라고 추정하게 만드는 뇌

경험이라는 것이 당시에 내가 가지고 있는 기억과 신체예산(배고픔, 목마름, 속쓰림, 숨참 등 온갖 종류의 신체 신호)이 만들어낸 것이기 같은 상황에서 모든 사람이 다른 경험을 하고 심지어 다음 경험에 이전경험이 영향을 주게되므로 인간의 다양성은 인간의 수만큼 존재합니다.

출처: 나

다양성은 종이 생존하는 데 필수이기에 인간으로서는 여러 종류의 마음을 갖는 것이 중요합니다. 인간의 마음에 끊임없이 변화가 일어난다는 생각보다는 하나의 보편적인 인간본성이 있다는 생각이 훨씬 더 편안하게 다가옵니다. 하지만 실제로 보편적 본성이라는 것은 없습니다.

당신의 뇌는 당신이 감정적이든 아니든, 당신이 그것을 알아차리든 못 알아차리든 관계없이 항상 정동을 만들어냅니다.

심장박동과 호흡은 그것이 강렬하거나 거기에 집중할 때에만 알아차릴 수 있습니다. 체온이 너무 높거나 낮지 않으면 우리는 체온을 거의 의식하지 않습니다. 우리는 변화량에만 관심있는 겁니다. 뇌는 매 순간 당신의 몸에 무슨일이 일어나고 있는지 요약하고, 그 요약을 정도으로 느끼는 겁니다. 정동은 어떻게 하고 있는지 알려주는 바로미터 barometer 와 같습니다.

뇌가 신체를 조절하기위해 하는 일은 보편적일 수 있지만 그 결과로 나타나는 정신적 경험들은 그렇지 않습니다.

7강. 뇌 속에 존재하는 세계_인간의 뇌는 현실을 만들어 낸다

오해7. 사회적 현실을 자연계로 착각할 정도로 자신이 발명해 낸 것들을 너무 잘 믿어버리는 뇌

우리는 모두 인간의 뇌속에만 존재하는 사회적 현실의 세계에 살고 있습니다. 사회적 현실이란 우리가 물리적인 것에 집단적으로 새로운 기능을 부과하는 것을 뜻합니다. 사피엔스에 나온 인지혁명을 생각하면 될것 같습니다. 비싼 와인은 실제로 더 좋은 맛을 내고 친환경 라벨이 붙어 있으면 더 좋은 맛을 냅니다. 사회적 현실은 인간만의 독특한 능력입니다.

사회적 현실은 다서가지 C 세트와 연관이 있다고 추측합니다.

1) 창의성 creativity 사회적 현실인 국가를 만들고 땅에 선을 긋고 국경을 만들어 국토 등을 만들고 시민권을 줌

2) 의사소통 communication 국가, 국경 같은 아이디어를 공유하기위해 의사소통 필요

3) 모방 copying 조화로운 삶을 위한 법과 규범을 확립하기위해 모방함으로써 배워나가는 뇌 필요

4) 협력 cooperation 생활하는 모든 요소들은 누군가에의해서 만들어진 것

5) 압축 compression 다른 동물의 뇌에서는 발견되지 않는 복잡한 능력입니다.

압축은 대뇌피질, 특히 두 번째 층과 세 번째 층에서 일어나는 압축에 관해 설명합니다. 인간의 뇌는 이 중요한 층들에서 배선을 강화해왔는데, 이것이 압축 능력을 향상시킵니다(p.228). 압축에 대하여 비유를 들어 설명해보면 어떤 사건에 대해서 증인 여러명을 모두 신문하고 그 내용 중 반복되는 것은 생략하고 효율적으로 전달하는 것과 같습니다. 제가 생각하기에 추상화, 개념화라고 볼 수 있을 것 같습니다. 아래 그림을 보면 왜 전전두피질이 중요한지 알 수 있습니다. 술을 많이 드신분은 CT/MRI에서 전전두피질 세포들이 푹꺼져 있습니다.

일차시각피질은 시상의 일부인 외측슬상핵 lateral geniculate nucleus이라고 하는 신경세포 클러스터에 연결되어 전달됩니다. 후각은 시상을 거치지 않고 후각신경구로 전달되어 섬엽 insular으로 보냅니다. 그림의 좌측인 뇌 뒷부분에서 작은 신경세포들에서 정보가 담기고 점점 앞으로 이동하면서 크고 연결이 많은 전두엽쪽으로 이동하면서 압축된 요약을 생성해냅니다. 전두엽이 덜 발달되었거나 술을 드신분들은 아래 그림에서 가장 큰 신경들이 없는 겁니다.

압축은 당신의 뇌가 '추상적으로'생각할 수 있게 합니다. 추상화를 볼 때 의미를 인식하는 능력이 사람마다 다르므로 보는 것이 모두 다르고 숨은의미도 찾아낼 수 있습니다. 현재 상황에서 돈을 버는 법을 알아내고 투자 경험 패턴에서 돈을 버는 패턴을 추상화해내고 연구결과들을 하나로 꿰뚫는 통찰력을 찾아내기도 하는 능력입니다.

다양한 신경자극을 요약하여 다중감각적 요약 multisensory summary 입력자극들의 추상화가 됩니다. 추상화는 당신의 뇌가 과거 경험의 일부를 요약하여 물리적으로 서로 다른 것들이 다른 방식으로 보면 유사할 수 있음을 이해하게 됩니다.