1.5.kg짜리 ‘작은 거인’, 뇌의 비밀을 애타게 찾아서

우리들 인간은 모두 뇌를 가지고 있다. 그러나 우리는 평소 뇌의 존재를 좀처럼 의식하지 않고 생활한다. 아침에 일어나서 세수를 하고 밥을 먹고 걷거나 버스나 지하철을 타고 등교하거나 출근한다. 이 모든 것을 의식적으로, 또는 무의식적으로 수행하게 하는 사령탑이 바로 뇌다. 그러나 우리는 ‘뇌가 시키니까 세수를 해야지’ ‘뇌가 시키니까 밥을 먹어야지’라고 의식하지 않는다. 말끔한 얼굴로 나가고 싶어서 세수를 하고 배가 고프니까 밥을 먹는다. 그러나 그런 모든 생각이나 감각의 정체는 결국은 ‘뇌가 내리는 명령’이다.
그런데, 뇌는 어떤 구조로 이루어져 있으며, 구체적으로 어떤 일을 어떻게 하고 있을까? 뇌의 비밀이 하나둘 밝혀지고 있는 지금, 매스컴이나 SNS 등을 통해 수많은 기사나 정보를 접하지만 단편적인 정보에 그치는 경우가 많아 ‘뇌’와 ‘뇌과학’에 대한 입체적인 이미지를 머릿속에 그리기는 쉽지 않다.
『그림으로 읽는 친절한 뇌과학 이야기』는 이런 ‘뇌’에 대해 우리가 꼭 알아야 할 정보만을 간결하게 추려서 인포그래픽으로 깔끔하게 정리한 책이다. 현대인들이 꼭 알아야 할 굵직굵직한 이슈들을 창의적인 비주얼 콘텐츠로 알기 쉽게 풀어낸 ‘그림으로 읽는’ 시리즈 세 번째 권으로, 100쪽 내외의 콤팩트한 페이지에, 핵심만 간추려서 직관적이고 시원한 인포그래픽으로 한눈에 들어오게 구성했다. 글로만 설명하기에는 어려운 내용을 인포그래픽으로 재구성하여 보여준다는 점이 『그림으로 읽는 친절한 뇌과학 이야기』의 가장 두드러진 특징이다.

뇌과학의 과거, 현재, 그리고 미래

인간의 신체에서 최종적인 미지의 영역인 뇌를 본격적으로 연구한 지는 50년도 채 되지 않았지만, 21세기 들어와 컴퓨터 등 과학 장비와 fMRI 등 첨단 의료기기의 눈부신 발달에 힘입어 뇌의 비밀이 하나둘 풀리고 있다. 우리는 뇌가 크게 대뇌, 소뇌, 간뇌, 뇌간으로 구성되어 있으며, 이들이 각각 다른 역할을 수행한다는 것은 알고 있다. 그러나 세세한 뇌의 어떤 영역이 어떻게 작용하고 있는지는 여전히 호기심과 탐구의 영역으로 남아 있다. 언어, 운동, 감정 등은 각각 뇌의 어떤 영역에서 관장하며, 그것은 누가, 언제, 어떻게 밝혀냈을까?
본문은 크게 5장으로 나뉘어 있다. 1장 ‘뇌의 비밀, ABC부터 알아보자’는 뇌에 관한 기초 지식을 정리해준다. 뇌는 무게 약 1.5kg 정도의 회백색 젤리를 굳힌 것 같은 모양이며, 크게 4개로 나뉘어 있다. 뇌에는 전기신호를 전달하는 1천 억 개나 되는 신경세포가 있다(대뇌에만 140억 개, 소뇌에만 700억 개의 신경세포가 있다), 이것들이 정보를 전기 신호로 바꾸어 도미노게임처럼 차례차례 전기 신호를 전달함으로써 정보가 모인다. 뇌 전체의 80%를 차지하는 대뇌는 전두엽, 후두엽, 측두엽, 두정엽 등 4개로 나뉘어 각 부위가 각각 다른 역할을 맡고 있다. 예를 들면 전두엽은 행동을, 측두엽은 청각을, 두정엽은 공간 인지를, 후두엽은 시각을 담당한다.
2장 ‘뇌의 비밀은 어떻게 밝혀냈을까’는 뇌를 향한 인간의 끈질긴 탐구와 도전의 역사를 통해 뇌과학의 배경 지식을 간결하게 정리한다. 고대부터 인간은 ‘마음이 어디에 깃드는지’에 관심을 가졌다. 마음이 깃드는 곳은 심장일까, 뇌일까? 고대 이집트 사람들은 인간의 영혼이 심장에 깃든다고 생각하여 미라의 뇌와 장기를 제거하고 심장만 남겼다. 마음이 뇌에 있다고 최초로 주장한 사람은 ‘의술의 신’ 히포크라테스였다. 예전에는 뇌, 특히 인간의 뇌를 연구하기가 아주 힘들었다. 살아 있는 인간을 대상으로 실험을 할 수는 없는 노릇이기 때문이었다. 그럼에도 수많은 과학자들과 의사들이 사고나 장애로 뇌에 손상을 입은 사람들을 연구했다. 최초로 뇌지도를 그린 의사인 브로드만, 뇌의 왼쪽 전두엽에서 언어영역을 발견한 브로카, 왼쪽 측두엽에서 언어영역을 발견한 베르니케 등 역사에 이름을 남긴 이들의 에피소드가 도표화되어 일목요연하게 제시된다.
3장 ‘지각과 행동, 그리고 뇌의 메커니즘’과 4장 ‘마음과 뇌의 상관관계, 그것이 알고 싶다’에서는 우리가 일상생활을 수행하는 데 필요한 기능들이 뇌의 어떠한 메커니즘에 의해 발생하는지와 의식, 지각, 인지, 감정, 행동 등 기능에 이상이 있을 때 생기는 질환에 대한 핵심적인 내용을 간추려서 정리하고 있다. 시각, 청각, 미각, 후각 등 여러 감각기관이 뇌로 전달되는 메커니즘, 그리고 운동, 언어, 기억 등 뇌가 담당하는 영역별 역할을 세세하게 보여준다. 우울증 또는 분노와 뇌의 상관관계, 심적 외상후 스트레스 장애(PTSD), 주의력 결핍 과잉행동장애(ADHD), 학습장애(LD) 등 요즘 문제가 되고 있는 뇌 관련 질병도 포괄적으로 다룬다.
5장 ‘뇌과학의 미래는 유토피아일까, 디스토피아일까’는 미국이 추진 중인 ‘브레인 이니셔티브 프로젝트’ 등 국가 간 경쟁이 치열하게 벌어지고 있는 뇌과학의 현주소를 생생하게 전달하고, 눈부시게 발전하는 뇌과학의 산물이 인간의 삶을 어떻게 바꿔놓을지를 전망함으로써 유토피아적인 뇌과학의 발전을 위해 우리가 무엇을 해야 할 것인지를 성찰하게 한다.

유토피아 VS 디스토피아, 호모 데우스 VS 호모 사피엔스

고대인들은 너무나 궁금해했지만 도저히 알아낼 수 없었던 뇌의 비밀을 과학과 기술이라는 거인의 어깨에 올라탄 현대인은 거침없이 풀어나가고 있을 뿐만 아니라 전혀 다른 차원으로까지 활용하려 하고 있다. 과연 우리 뇌는 어떤 미래를 맞이할까? 정말로 호모 사피엔스보다 진화된 호모 데우스가 지배하는 세상이 될까? SF영화에 나오는, 염수에 잠겨 수많은 전선을 칭칭 감고 뇌만 살아 있는 사람들의 모습이 현실이 될까? AI나 로봇과 연결되어 현실적인 육체의 힘을 뛰어넘는 엄청난 힘과 지성을 갖게 될까? 『그림으로 읽는 친절한 뇌과학 이야기』는 뇌와 뇌과학에 관한 기본적인 지식을 제공하는 동시에 ‘나’라는 존재는 무엇이며 ‘인간다움’이란 무엇인지, 또는 삶과 죽음은 무엇이며, 그것의 경계는 무엇인지 등 철학이 던지는 주제에 과학이 어떤 답을 내놓을 수 있을지 생각해보는 계기도 제공해줄 것이다.

감수의 말 - 나의 뇌와 마주하는 설레는 순간을 선사하는 책
머리말 - 아리스토텔레스는 인간의 ‘뇌’는 마음의 냉각 장치라고 생각했다
오늘날 뇌 탐구는 어디까지 진행되었을까?

Part 1. 뇌의 비밀, ABC부터 알아보자
1 ‘나’라는 존재는 두개골 안의 바다에 떠 있는 1.5kg의 회백색 물체일까!?
2 뇌에는 전기 신호를 전달하는 1천 억 개의 신경세포가 있다
3 신경세포들의 정보 전달은 복잡한 전기 화학 반응의 결과다
4 신경세포 사이의 정보를 연결하는 신경전달물질
5 내가 ‘나’로 존재하기 위해 작용하는 대뇌의 네 부위
6 대뇌의 가장 안쪽, 그리고 소뇌와 뇌간은 생존에 필요한 기능을 담당한다

Part 2. 뇌의 비밀은 어떻게 밝혀냈을까
1 악인은 두개골로 알 수 있다!?
2 사고나 질병에서 발견된 뇌의 다양한 영역의 구조와 작용
3 뇌는 전기로 작동한다
4 뇌세포를 보는 기술의 등장과 뉴런을 둘러싼 논쟁
5 브로드만이 그린 뇌지도, 뇌기능 국재론의 길잡이가 되다
6 신경세포는 어떻게 정보를 전달할까?
7 20세기, 뇌를 외부에서 보는 기술이 뇌과학을 비약적으로 발전시켰다
8 혈류를 영상화하는 ‘fMRI’를 통해 인간의 뇌 활동을 보았다!

Part 3. 지각과 행동, 그리고 뇌의 메커니즘
1 눈이 사물을 찍고, 뇌가 ‘보는’ 복잡한 시각 메커니즘
2 뇌는 있는 그대로의 세계를 보여주지 않는다?
3 귀에서 전달되는 청각 정보를 뇌가 소리로 인식하기까지
4 냄새가 감정을 흔드는 이유는 후각 전달 경로가 특수하기 때문이다
5 ‘맛있다’고 느끼는 뇌
6 온몸으로부터 감각 정보를 모아 몸을 지키기 위해 작용하는 호메오스타시스
7 복잡한 운동을 담당하는 운동 영역, 그리고 뇌가 근육을 컨트롤하는 원리
8 인간만 갖고 있는 언어를 뇌는 연계 플레이로 능숙하게 사용한다
9 뇌에는 엄청난 정보를 저장하는 기억 전용 하드 디스크가 없다?
10 기억은 반복 자극을 통해 고정된다
11 학습에 필요한 것은 반복, 반복, 반복?
12 치매 환자의 뇌에서는 무슨 일이 일어나고 있을까?

Part 4. 마음과 뇌의 상관관계, 그것이 알고 싶다
1 뇌는 ‘마음’을 어떻게 만들어낼까?
2 감정을 만드는 뇌의 네트워크, 그것을 촉진하는 호르몬과 신경전달물질
3 남성의 뇌 회로에서 분노와 폭력의 스위치가 잘 켜지는 이유는?
4 사람이 체험한 공포는 시간이 지나도 PTSD로 사람을 계속 괴롭힌다
5 거울처럼 반응하는 거울 뉴런
6 망상과 고립으로 고민하는 조현병은 신경전달에 이상이 있다?
7 우울증과 양극성 장애를 일으키는 모노아민계 신경전달물질의 조절 불량
8 뇌의 기능 부족이 커뮤니케이션을 방해한다
9 주의력 결핍 과잉행동장애와 학습장애도 뇌기능의 트러블 때문에 생긴다
10 우리를 휴식과 꿈으로 유도하여 수면과 각성을 조절하는 뇌
11 뇌가 쾌감을 계속 추구하는 이유는?

Part 5. 뇌과학의 미래는 유토피아일까, 디스토피아일까
1 다양한 접근을 통해 진전하는 뇌연구의 4가지 분야
2 인간의 뇌와 기계를 연결하는 뇌-기계 인터페이스
3 ‘재생하는 뇌세포’ 발견을 계기로 진행되는 뇌의 재생의료 연구
4 기계뇌 뉴로 컴퓨터와 뇌의 리버스 엔지니어링
5 인지과학이 밝혀내는 인간의 ‘의식’과 ‘사회적 행동’의 메커니즘

맺음말 뇌가 육체를 버리는 날이 온다?!
참고문헌
참조 사이트