뇌 — 우리는 누구인가

자아라는 수수께끼 — 가장 어려운 질문

자신이 누구인지 설명하는 것은 생각보다 훨씬 어렵다. 체형, 취향, 호불호를 나열하는 것은 어렵지 않다. 하지만 그것들을 결정하는 것이 무엇인지를 물으면 대부분의 사람은 말을 잇지 못한다. 우리는 끊임없이 비합리적으로 행동하고, 싫은 일을 미루고, 아무 이유 없이 엉뚱한 생각에 빠진다. 인류는 오래전부터 자신을, 그리고 자신을 움직이는 것을 알고자 했다. 그러나 척수 위에 얹힌 1.5킬로그램의 회백색 덩어리가 그 모든 것을 관장한다는 사실이 알려진 것은, 고작 19세기의 일이다.

런던 자연사 박물관  에 있는 3차원 감각 및 운동 호문쿨루스 모형

 

현대 신경과학은 한 걸음 더 나아가 불편한 사실을 드러낸다. 뇌의 기능 대부분은 무의식 수준에서 이루어지며, 우리가 의지로 선택한다고 믿는 행동의 상당 부분은 사실 잠재의식이 먼저 결정한 것을 의식이 사후 추인하는 것에 지나지 않는다. 이 발견은 자유의지와 자아 정체성에 관한 철학적 질문을 과학의 언어로 새로 제기한다.

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5억 년의 유산 — 뇌의 진화적 구조

인간의 뇌는 단번에 만들어진 것이 아니다. 수억 년에 걸친 진화의 누적 결과물로, 각기 다른 시대에 진화적으로 더해진 층위들이 오늘날 하나의 통합된 기관으로 기능한다. 이 구조를 이해하는 데 '삼위일체 뇌 모델(triune brain model)'이 유용한 출발점을 제공한다.

 

가장 안쪽의 뇌간(brainstem)과 소뇌(cerebellum)는 5억 년 이상의 역사를 가진다. 호흡·심박·반사 같은 생존의 기본 기능을 담당하며, 이 부분은 파충류 뇌라고도 불린다. 그 위에 변연계(limbic system) — 해마·편도체 등 — 가 있어 감정·기억·본능적 욕구를 처리한다. 그리고 가장 바깥의 얇은 층이 포유류 특유의 진화적 신기관인 신피질(neocortex)이다.

 

신피질은 포유류에게만 존재하는 뇌 구조로, 진화적으로 비교적 최근에 추가되었다. 그 이전의 뇌 구조들이 수억 년의 역사를 가진 것과 달리, 신피질은 상대적으로 짧은 시간 안에 현재의 복잡한 형태로 발전했다. 'neocortex'는 라틴어로 '새로운 껍질'을 뜻하며, 좌우 대뇌반구의 최상부를 감싸는 얇은 회백질 층이다. 인간의 신피질이 유달리 발달된 것은 인류를 다른 동물과 구별짓는 결정적 해부학적 특징이다. 언어·추상적 사고·계획·도덕적 판단·창의성 같은 인간 고유의 능력이 모두 이 신피질에서 발현된다.

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코끼리와 코끼리 조련사 — 의식의 역설

신피질은 흔히 뇌의 "사령부"로 묘사된다. 이성과 자제, 도덕적 판단이 일어나는 장소다. 그러나 이미지 속 본문이 포착한 비유는 이 묘사의 한계를 정확히 지적한다 — 신피질과 우리 몸의 관계는 코끼리 조련사와 코끼리의 관계와 같다. 조련사는 대부분의 시간 코끼리를 자유롭게 다루지만, 코끼리가 가고 싶은 곳으로 가버릴 때는 어쩔 수 없다. 그리고 나중에 조련사는 "사실 나도 그리 가고 싶었다"고 자기합리화한다.

 

이 비유는 현대 신경과학의 가장 도발적인 발견을 담고 있다. 1983년 신경과학자 벤저민 리벳(Benjamin Libet)의 실험은 충격적인 결과를 보여주었다. 피험자가 손목을 움직이기로 의식적으로 결정하기 약 0.5초 전에, 뇌에는 이미 그 운동을 준비하는 신호(준비 전위, readiness potential)가 발생했다. 의식적 결정보다 뇌의 준비가 먼저였다. 우리가 "내가 결정했다"고 느끼는 순간은, 사실 뇌가 이미 무의식적으로 처리를 시작한 이후의 추인일 수 있다는 것이다.

 

이 발견은 자유의지의 본질에 관한 철학적 논쟁을 촉발시켰고, 지금도 완전히 해소되지 않았다. 한 가지 분명한 것은, 우리가 "나"라고 부르는 존재의 상당 부분이 의식의 수면 아래서 작동하고 있다는 사실이다.

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뇌를 이해한다는 것 — 현재와 미래의 과제

뇌 연구의 역사를 돌아보면, 인류가 뇌에 대해 알게 된 것보다 모른다는 것을 알게 된 것이 더 많았다는 역설이 있다. 해부학자들은 구조를 기술했고, 전기생리학자들은 뉴런의 신호를 측정했으며, 영상 기술의 발전으로 살아있는 뇌의 활동 패턴을 실시간으로 볼 수 있게 되었다. 그러나 뇌의 물리적 과정이 어떻게 주관적 경험 — 붉은색을 보는 느낌, 슬픔, 사랑, 자아 인식 — 을 발생시키는지는 여전히 미해결 문제로 남아 있다. 철학자 데이비드 차머스가 명명한 '어려운 문제(hard problem of consciousness)'다.

 

신경과학은 지금 이 질문에 전례 없는 속도로 접근하고 있다. 뇌-기계 인터페이스, 단일 세포 수준의 유전자 발현 분석, 커넥톰(connectome) — 뇌의 모든 신경 연결 지도 — 프로젝트 등이 동시에 진행 중이다. 그러나 가장 정교한 도구로 들여다볼수록, 새로운 질문이 더 많이 생겨난다는 것이 뇌 연구의 변함없는 법칙이었다.

 

1.5킬로그램의 회백질 덩어리가 이 문장을 읽으며 스스로를 이해하려 하고 있다. 그 자체로 이미 경이로운 일이다.

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