두뇌 : 뇌, 생각의 출현


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뇌, 생각의 출현  

1부. 우주와 생명, 생각은 어디에서 오는가

1강. 우주의 대칭이 깨어지다
서서히 밝혀지는 우주의 비밀
초신성, 생명 탄생의 순간
지구로 간 초신성 잔류물
우주의 완전한 대칭이 깨어질 때
대칭의 깨어짐에서 생각은 시작된다

2강. 생명의 탄생
우주적인 시각으로
세포의 탄생
다세포들, 공생을 시작하다
다세포 생물을 움직이는 신경세포의 출현
세포들의 움직임이 하모니를 만들다
움직임이 가져온 것들

3강. 억 년 전의 지구 생명체
도메인의 진화
지구 생명체의 본질, 산소
원핵세포는 어떻게 진핵세포로 진화했는가
생명은 DNA에서 시작된 다양한 변주곡

4강. 운동하는 신경세포
식물은 녹말로, 동물은 신경 전압 펄스로
신경세포+시냅스+신경세포=?
습관화, 민감화, 학습의 시냅스
축삭의 수초화로 움직임을 즐기다
신경세포, 감각에서 운동까지

5강. 의식으로 가는길
차 의식에서 고차의식까지
감각 정보, 루프를 따라 돌다
비교, 예측, 판단으로 범주화되는 정보들
인식하다, 그리고 행동하다

6강. 신경전달물질의 대이동
신경세포 내 골격의 기원
신경세포 내 골격을 이루는 단백질 사슬 세가지
신경전달물질, 미세소관을 타고 이동하다
글리아세포, 신경전달물질의 원활한 이동을 위하여

7강. 시냅스 막, 생각이 시작되다
생존의 기본 조건
ATP 합성효소, 생체 에너지를 만들다
ATP가 돌고 DNA의 강이 흐르고
ATP, 미토콘드리아를 움직이다
젠체하는 태도를 버리고 다시 세포로 돌아가서

2부. 인간의 뇌, 생각은 어떻게 만들어지는가

8강. 뇌의 발생과 뇌의 구조
뇌의 전면적 지도화
우리 뇌의 생김새
뇌는 어떻게 생겨나는가
관을 중심으로 발생하는 뇌

9강. 뇌, 상상하는 기계가 되다
머리뼈 안에 갇힌 가상 머신
다섯 개의 부위
운동 프로그래머, 전두엽
운동 출력을 선택하는 대뇌기저핵
감각 신호의 전달자, 시상
뇌의 진화, 어류ㆍ양서류ㆍ파충류ㆍ조류ㆍ포유류

10강. 척수, 세밀한 감각에서 정교한 운동까지
운동 시스템의 진화
척수의 구조
감각을 더욱 세밀하게, 후섬유단
발생으로 척수 보기
상행이냐 하행이냐

11강. 각성과 수면의 뇌간 시스템
감각하는 것은 곧 존재하는 것
‘잘’ 운동하게 되기까지
의식의 상태를 결정하는 뇌간 그물형성체
뇌간 그물형성체에서 척수 추체로로

12강. 소뇌, 운동 계획에서 실행까지
소뇌의 세 가지 역할
소뇌 시스템의 핵심은 푸르키녜세포
내부 회로로 운동을 컨트롤하다

3부. 뇌와 감각, 생각이 인간을 움직이다

13강. 보다, 시각과 뇌
‘본다’는 현상
망막, 빛을 받아들이다
빛의 수용 영역
시각 정보는 어떻게 처리되는가
중심와에 맺히다
바늘구멍눈에서 카메라눈으로

14강. 듣다, 청각과 뇌
청각의 진화
내이의 구조
유모세포들의 협연
우리가 소리를 느끼기까지
진동, 전정척수반사 그리고 생각의 출현

15강. 느끼다, 감정의 뇌
감각이 셈세하다는 것
느낌과 감정의 프로세스
촉가의 차 신경로
환각, 환청, 환시 그리고 인식 불능
시각의 착각

16강. 예측하다, 감정의 뇌
존재를 위한 정보 수용기, 생명을 위한 정보 처리기
통증과 쾌락, 동기와 충동 그리고 자각
기본 반사를 바탕으로 예측하다
요동하는 복잡계에서 목적 지향적 복합계로
예측의 경로
예측으로 고통을 극복하다

17강. 움직인다는 것, 뇌와 운동
운동은 곧 의식이다
근육과 신경이 만났을때
근육세포의 운동이 어떻게 생각으로 연결되는가
근육을 움직이는 ATP 합성 머신

18강. 의식한다는 것, 뇌와 의식
의식을 둘러싼 여러 접근들
생각의 기본 조건
생각의 단계 : 시상 - 피질계의 진화
생각의 단계 : 가치 - 범주 기억의 발달
생각의 단계 : 피질 - 시상계와 뇌간 - 변연계의 진화적 연결

19강. 꿈꾸다, 뇌와 꿈
꿈의 상행 활성화 시스템
꿈의 억제 시스템
신경조절물질이 만드는 꿈
꿈의 진화사
꿈이 꿈일 수밖에 없는 이유

20강. 현실 너머를 깨닫다, 뇌와 초월의식
뇌 시스템에도 위계가 있다
인간 뇌 시스템의 위계
억제 회로가 돌면 자아가 사라진다
앤드류 뉴버그의 명상하는 뇌

21강. 창조적으로 생각하다, 뇌와 창의성
창의적인 사람은 뭐가 다를까
창의성은 어디서 오는가
창의성의 세계 = 느낌의 세계
정보의 양이 창의성의 질을 바꾼다

4부. 창조하는 뇌, 대칭이 깨어지고 생각이 확장되다

22강. 대칭이 깨어진 세계에서
빅뱅 이후
대칭의 깨어짐에서 생명이 만들어지다
지구 생명의 조물주, 미토콘드리아
생명의 에너지원 ATP 합성 머신
죽음의 발명

23강. 뷰티풀 마이크로코스모스
우주 구성 입자들은 어떻게 우주의 힘들과 연계되는가
우주 구성 입자의 세계
물리 세계를 이해하는 다섯 가지 방정식
입자물리학의 대칭성
빛의 세계, E = MC

24강. 자발적 대칭 파괴로 생각이 진화하다
학습, 기억 그리고 생각을 바꾸다
뇌의 대칭, 생각의 대칭을 깰 것

경북대학교 전자공학과를 졸업한 뒤 미국 텍사스 에이앤엠(Texas A&M) 대학교에서 전자공학 박사학위를 받았다. 현재 한국전자통신연구원(ETRI) 책임연구원으로 재직 중이다. 대전 대덕 연구단지의 독서가로 널리 알려진 그는 자연과학과 인문학의 균형·학습독서로 천문, 우주, 그리고 뇌 과학 분야의 전문가이다.

2008년 최고의 지식 이벤트! ‘뇌, 생각의 출현’ 출간

2004년부터 2008년 현재까지 ‘뇌와 생각의 출현’이라는 강의로 인문학과 자연과학의 사이에서 새로운 사유의 물꼬를 튼 사람이 있었다. 그의 강의가 처음 시작된 곳은 ‘연구공간 수유+너머’였다. 첫 테마는 ‘양자역학과 인문과학!’ “양자역학의 내용과 어려운 공식을 정확하게 이해하고 이를 통해 인문과학과 자연과학의 열린 소통 공간을 창출”하고자 한 강연이었다. 강사는 놀랍게도 반도체 연구로 학위를 받은 전자공학도 박문호였다. 박문호 박사의 강의는 ‘뇌, 세계의 열림과 접힘’, ‘뇌와 생각의 출현’으로 이어졌고, 그의 막힘없는 사유에 대해 인문학자 고미숙, 자연과학자 최재천 등이 관심을 갖기 시작했다.

박문호 박사의 공식 직함은 한국전자통신원구원(ETRI) 책임연구원이다. 그는 우리 사회에서 뇌 과학 전문가뾔 널리 알려져 있으며, 대전에서 2002년 시작된 ‘백북스 학습독서공동체(www.100books.kr)’를 이끌어가면서 자연과학 독서운동을 펼치는 지식문화 운동가이기도 하다.

그가 강의한 곳은 국내에서는 이름만 들어도 알 수 있는 학교와 연구자들의 공부 모임이었다. 연구공간 수유+너머를 비롯하여 카이스트, 서울대학교, 삼성경제연구소, 고전아카데미, 불교TV 등에서 앞다투어 그를 초청했고, 박문호 박사는 자신이 30여 년 동안 이어온 탐구적 독서를 통해 체득한 자연과학과 인문학 지식을 바탕하여 천문, 우주, 생명, 뇌 과학 분야의 강의를 진행했다. 우주의 탄생, 생명의 탄생, 죽음의 발명, 그리고 생각의 출현까지 이어지는 방대한 자연과학 지식을 접한 인문학 연구자들은 자신의 전공 분야와 관련된 질문과 답변, 그리고 인문학과 자연과학을 가뾔지르는 ‘새로운 사유’의 가능성에 대해 시간가는 줄 모르고 토론하곤 했다.

박문호 박사의 첫 작품 『뇌, 생각의 출현』의 출간은 그래서 많은 사람들의 관심 속에서 진행되었다. 이 책은 2004~2008년까지 이어진 5년의 강의를 교양 대중들과 함께 나누기 위해, 방대한 양의 지식을 체계적으로 재구성하였다. 『뇌, 생각의 출현』이 ‘뇌’라는 제한된 영역을 다루었다면 많은 사람들의 관심과 놀라움을 이끌어내지 못했을 것이다. 박문호 박사는 에덜만, 이나스, 다마지오 등의 신경철학자들의 사유와 포스트모던 철학의 사유, 그리고 생물학, 입자물리학, 양자역학, 상대성이론 등의 과학 사유를 총망라했을 뿐 아니라, 그 지식의 의미와 내용을 ‘뇌 과학’의 시각으로 일관되게 구성했다. 뿐만 아니라 딱딱하고 어렵다는 과학 사유를 강의식 입말인 ‘구어체’로 풀어가고 있어 다른 차원의 생각과 상상력을 갈망하는 사람들에게 새로운 세계를 열어줄 것으로 기대하고 있다.

이 책의 근간이 된 것은 불교TV에서 2007년 4월부터 10월까지 6개월 동안 진행된 28회 강의였다. 그 강의를 들은 사람들의 반응은 방송 후 수많은 댓글로 강의 후기를 올렸고, 이후 입소문으로 퍼져나가 많은 사람들에게 지적 자극과 흥분을 불러일으켰다.

박문호 박사의 『뇌, 생각의 출현』은 38억 년이라는 시간과 우주라는 공간으로 우리의 지식과 세계관을 확장시킨다. 이 책은 인간을 넘고 지구를 벗어나 우주와 생명의 탄생 그리고 생각의 출현에 이르는 거시적 체계를 탐사하는데, 38억 년의 시공간을 넘나들며 펼치는 그의 사유는 자연과학의 역사를 ‘생명, 세포’의 관점으로 들여다보고 있어 우리의 우주 개념을 다른 차원으로 업그레이드시키는 거대한 지식 세계를 알려준다.

또한 미시적으로는 ‘생각’, ‘의식’이 우리 뇌에서 어떻게 나타나고 작동하는지를 현미경처럼 자세하게 관찰하고 서술하고 있다. 즉, 어류, 조류, 양서류, 포유류, 영장류, 그리고 호모사피엔스에 이르는 뇌의 발생과 진화, 그리고 인간 뇌의 진화과정 속에서 감정, 기억, 생각, 창의력 등이 어떻게 출현하게 되는지를 살피고 있다. 박문호 박사의 『뇌, 생각의 출현』은 이러한 자연과학적 지식과 인문적 지식이 한데 어우러져진 새로운 세계상을 열어주는 책이라 할 수 있다.

인간을 넘어, 지구를 넘어 우주 현상으로서 생명과 생각의 출현을 탐사하다
― 『뇌, 생각의 출현』의 특징 1

박문호 박사는 우주, 천문 현상으로서 ‘생명’을 이야기하면서 이 책의 첫발을 내딛는다. 그는 생명 탄생에서 의식의 출현까지를 다루는데, 그것은 생각의 출현을 우주 현상이라고 보았기 때문이다. 그래서 우주에서 출발한다. 우주 속에 있는 모든 것은 자연의 현상이다. 그리고 척추동물이 등장하는 3억 년 정도의 진화 흐름을 서술하면서 최초의 생명체가 나온 38억 년 전 시아노박테리아가 이야기를 꺼낸다. 여기서 조금 더 밀고 들어가 시아노박테리아 같은 단세포부터 살펴볼 것을 제안한다.
이 책은 생각의 출현에 앞서 우주의 관점에서 본 시공에 관한 문제들, 우주를 구성하고 있는 물질세계를 먼저 거론하며, 대칭의 세계가 있었고, 대칭이 자발적으로 붕괴하면서 우주의 네 가지 힘(중력, 강한 상호작용, 약한 상호작용, 전자기 상호작용. 입자물리학에서는 이것을 자발적 대칭 파괴라고 한다)이 상호작용하여 ‘일어남의 세계’가 출현한다는 점을 강조한다.
박문호 박사는 이런 관점에서 의식이라는 놀라운 생명 현상의 근원을 향해 추적한다. 호모사피엔스, 영장류, 척추동물, 다세포동물, 진핵세포, 원핵세포, 광합성 세균, DNA, ATP 합성효소, 성간물질, 분자의 세계, 원자의 세계, 쿼크, 우주의 네 가지 힘, 대칭성의 자발적 붕괴, 그리고 최종적으로 마침내 이 모든 것을 출현시킨 아무것도 구별되지 않은 비존재 같은 대칭을 마주하게 됨을 말하고 있는 것이다.

인간의 뇌, 생각은 어떻게 만들어지는가
― 『뇌, 생각의 출현』의 특징 2

박문호 박사는 뇌의 본질적 기능이 환경에 적응하는 운동의 생성임을 누누이 강조한다. 이 운동을 통해 매순간 새로운 시간과 공간 감각이 생겨나고, 이 시공간 정보로 분류된 기억들이 행동을 계획하고 표출하여 우리는 환경에 적응하게 된다. 그는 이것이 아인슈타인의 상대성이론과 결합된다고 본다. 시공간의 곡률로서 규정되는 우주라는 무대와 무대 위 배우로서 규정되는 주체가 서로 다른 존재가 아니라는 점에서 말이다.
그는 과학과 인문이라는 두 문화의 심연을 메워줄 희망을 뇌 과학에서 찾았다. 뇌 과학이 던지는 메시지는 ‘이러면 이렇게 되고 저러면 저렇게 된다’이다. 뇌의 시스템이 어떻게 패턴 지어지느냐에 따라 우리의 행동이 결정된다는 것이다. 이 사실을 꾸준히 확인하여 습관화하면 우리의 사고는 변화한다는 것이 박문호 박사의 뇌 과학 공부의 결과이다. 이 책은 그 과정을 깊고 넓게 탐구한다.
우리의 뇌는 크게 세 영역으로 나뉜다. 앞은 운동, 뒤는 감각, 가운데 기억이다. 감각, 운동, 기억은 생명 현상을 떠받치는 세 개의 받침대이다. 생명체의 생존을 위해 필요한 모든 것은 존재 바깥에 있다. 모든 생명체가 피해 갈 수 없는 공통점이다. 생명 현상이 지속되려면 밖에 있는 것을 내 안으로 가져와야 하는데, 외부의 것을 내 안으로 가져오는 것이 감각 메커니즘과 운동 메커니즘이다.
뇌는 신체 내부와 주위 세계를 연결하고 중재한다. 외부 세계는 신체가 필요로 하는 모든 것의 근원이지만, 신체 내부의 욕구에 냉담하다. 뇌는 밖에 있는 것을 나에게로 가지고 오게 하는 것! 이것이 뇌의 본질적 기능이고, 그 기능의 핵심이 감각, 운동, 기억이다.

뇌와 감각, 생각이 인간을 움직이다
― 『뇌, 생각의 출현』의 특징 3

이 책의 3부에서는 우리의 뇌가 보고, 듣고, 느끼고, 감동하고, 웃고, 화내고, 운동하고, 꿈꾸고, 자아를 깨닫고, 창조적으로 생각하고, 예측하는 인간의 움직임은 곧 뇌의 움직임이고 곧 인간의 생각이라는 것을, 뇌와 시각, 뇌와 청각, 뇌와 감정 등 9개의 테마를 통해 구체적으로 이야기하고 있다.
의식은 어디에서 왔을까? 척수-뇌간 시스템에 의해서 의식 상태가 정해지면, 시각이나 청각, 촉각, 체감각 피질에 의식의 내용이 채워진다. 이런 것들이 모여 그 위의 단계로 가서 느낌이나 기억과 연계해서 의식을 만들어낸다. 그러기에 의식을 알기 위해서는 각각의 개별 감각에 의해 형성된 환경에 대해 운동 출력으로 반응하는 전 과정을 이해해야 한다. 또한 사회가 복잡해지고 어려워질수록 비전을 제시하는 힘이 필요한데, 그 바탕에는 요동하는 복잡계가 아닌 목적 지향적인 복합계의 뇌 시스템이 있다. 복합계에서는 필연적으로 방향을 예측하고 그 방향을 향해 움직이는 동력이 작용하고 있다. 정확하게 예측할 뿐만 아니라 비전을 제시하기 위해서는 풍부한 감정, 느낌이 필요하다고 한다.

뇌와 학습, 생각이 확장되고 창조의 길로 나아가다
― 『뇌, 생각의 출현』의 특징 4

박문호 박사는 이 책에서 뇌의 구조, 뇌의 작용을 통해서 어떻게 의식, 생각, 느낌 등이 나타나는지를 때로는 넓게, 때로는 깊게 이야기한다. 그러면서 의식의 구조에서 바탕을 이루는 물리학, 특히 입자물리학의 세계도 들여다본다. 인간의 생각도 대칭과 대칭의 붕괴를 일으키며 계속 움직여간다는 것이다.
『뇌, 생각의 출현』에서 생각의 대칭과 대칭의 붕괴를 일으키는 가장 큰 원동력은 ‘학습’이라고 강조한다. 인간의 기억은 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 절차 기억, 신념 기억 그리고 학습 기억이다. 절차 기억은 주로 대뇌기저핵의 일부인 선조체를 중심으로 일어나고, 얽념 기억은 공포에 ?응하는 편도체, 자율신경 호르몬의 반응 등이 매개가 되고, 학습 기억은 기억이 만들어지는 해마를 중심으로 해서 일어난다. 학습 기억은 10세 전후에 급격히 증가한다. 25세쯤 되면 절정에 이르고, 35세쯤 되면 안정적이다가 60세 이후에는 급격히 줄어든다.
학습을 하면 기억 시스템이 바뀐다. 유연한 사고를 가진 사람들의 기억은 학습 기억이 큰 비중을 차지한다. 집중적으로 학습하는 대학 시절 이후에는 학습 기억이 30%로 줄어들게 되면서 신념 기억이 60% 정도로 올라간다. 즉 나이 들어가면서 학습 부재형의 고지식한 인간이 되는 것이다. 자기가 알고 있는 몇 가지 고정된 신념 체계가 생각의 유연성을 가뾔막는 것이다. 신념 기억은 어려운 환경을 극복하는 데 강력한 추진력을 주지만, 방향을 잘못 설정하면 다른 사람들과 충돌을 일으킨다는 것이다. 서로 다른 신념 시스템끼리 충돌하는 것은 우리 사회에서 흔히 보이는 일인데, 새로운 학문을 끊임없이 공부해야만 우리의 뇌는 학습 기억의 우세한 상태로 동작하여 유연하고 창의적인 인간이 된다는 것이다.
결국 생각의 출현으로 가는 길에는 융통성과 판단력, 비전이 탁월한 학습 주도형의 인간이 서 있는 것이다. 스스로 대칭을 깨뜨리고 다시 대칭으로 향하는 것이다. 우주 모델의 대칭이 깨어져서 나타난 것이 뇌, 의식의 출현인 것이다.

 






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