꿈꾸는 기계의 진화 : i of the Vortex

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꿈꾸는 기계의 진화 : i of the Vortex   

로돌프 R. 이나스

사고는 내면화된 운동이다

1장 마음의 기원
- 마음은 뇌와 같다
- 마음은 내면화된 운동
- 운동 조직에 대한 두 가지 관점
- 특별한 기억과 진정한 자아
- 뇌는 어떻게 의사소통할까

2장 예측하는 뇌
- 움직이는 것들의 생존 전략
- 1초에 1018번의 결정을 내릴 수 있을까?
- 시간 해상도 떨어뜨리기
- 운동뉴런은 리듬을 타고 하나가 된다
- 근육, 다발로 묶어 조정하기
- 운동의 과잉완성
- 겁쟁이 뉴런
- 불규칙적인 떨림
- 아래올리브, 우리 몸의 메트로놈
- 올리브소뇌, 운동조절을 위한 뉴런집합

3장 움직임과 생각의 출현
- 뇌, 세계와 신경계의 중계자
- 뇌로 유입되는 세계
- 최초의 떨림
- 감각의 메아리
- 협동운동과 신경회로의 이중주
- 내부 세계의 변환적 출력

4장 신경세포의 진화
- 나를 구성하는 전기적 사건
- 세포들의 연합
- 칼슘과 인의 위험한 정사
- 초유기체, 포르투갈 군함
- 중간뉴런, 감각의 관제탑
- 뉴런은 어떻게 감각을 변환할까

5장 눈의 진화
- 꿈꾸는 기계
- 눈, 동물의 광합성

6장 나, 소용돌이(vortex)
- 반응성을 넘어 주관성으로
- 할머니 세포
- 잠자는 동안에는 왜 듣지 못할까
- 소리 골라내기
- 의식, 시간의 일치, 40Hz, 결합의 신호
- 결합한다, 고로 존재한다
- 자아, 예측의 중심
- i of the vortex

7장 고정행위패턴(FAP), 뇌의 자동 모듈
- 미리 만들어진 운동 테이프
- FAP, 자아의 도우미
- 기저핵, FAP가 잠든 곳
- 투렛 증후군과 파킨슨병
- 움직임의 전략
- 전략과 전술
- 꽃병을 사수하라
- 언어, 전운동 FAP

8장 감정, 행위의 전주곡
- 1,000척의 함대를 출범시킨 것
- 감정과 행위는 비례한다
- 감정이 일어나는 곳
- 보습코계, 설명할 수 없는 감각과 느낌
- 그냥 우리에게 오는 것들

9장 학습과 기억
- 변화에 맞는 조정
- 반복과 연습
- 유전적으로 타고나는 지식
- 춤추는 아기의 눈
- 리듬, 또 하나의 오래된 기억
- 사자의 습격, 손자의 얼굴
- 몸의 기억 ,유전자에 기록되는 기억
- 개체발생적 전주곡
- 학습은 약간의 조정일 뿐이다
- 사자도 한때는 어렸다. 오리 엄마

10장 감각질, 감각의 결합이 만든 보고(寶庫)
- 감각의 지도
- 감각, 전기 활동의 분자 대응물
- 과학이 느낌을 이해할 수 있을까
- 단세포와 감각질
- 감각질의 양을 잴 수 있을까
- 감각질은 내부 신호를 만든다
- 입력의 산물, 출력의 원동력

11장 추상적 사고와 언어
- 추상과 감정
- 지향성, 운동의 표상
- 운율, 바스락거리는 언어
- 모방, 운율은 전염된다
- 사람의 언어

12장 집단 마음
- 의사소통
- 웹, 의사소통의 허브(hub)
- 쓰레기라도 삼켜
- 스키너의 상자
- 마음을 가진 컴퓨터

이 책의 의미와 중요성은 다음 네 가지로 정리할 수 있다.

첫째―“뇌의 기능, 언어, 감정은 하나의 세포에서 시작된다!”

현대 뇌과학 연구에 큰 기여를 한 학자로는 뇌 작동의 전체 윤곽을 신경진화론적으로 설명하여 뇌과학 연구의 토대를 마련한 제럴드 에델만, 노벨생리 의학상을 수상한 프란시스 크릭과 그의 연구 동반자인 크리스토프 코흐 등을 꼽을 수 있다. 이들의 연구는 뇌의 작동 원리를 신경세포 연결망의 전체적인 동작으로 설명하였다.
그런데 로돌포 R. 이나스는 이 책에서 뇌의 신비를 단일 신경세포 단위에서 과학적으로 설명하고 있다. 이는 지금까지의 뇌과학 연구 결과 중 가장 작은 단위인 신경세포에서 출발하여 대부분의 뇌 작용을 운동 일원론적으로 일관되게 설명했다는 점에서 탁월하다고 할 수 있다. 신경세포는 진동하는 본성을 가지고 있다. 진동은 신경세포 간의 의사소통을 위한 신호이자 생존의 원리이다. 우리 몸 안에 있는 수많은 신경세포들은 제각기 진동하는데, 필요에 따라 합창이 되고 오케스트라 연주가 되고 이미지가 되고 우리 몸을 움직이는 원격조정장치가 되기도 한다. 이들의 수많은 변주와 변신을 통해 만들어지는 게 인간의 ‘마음’이라고 이나스는 정의한다. 더불어 하나의 ‘신경세포가 가진 본성’이라는 프리즘을 통해 인간의 뇌와 마음, 그리고 몸이 어떻게 진화했는지를 과학적으로 설명하고 있다.

중추적인 운동의 발생과 마음의 발생에는 깊은 관계가 있다. 사실 그것은 동일한 과정의 다른 부분이다. 내가 볼 때, 진화적으로 태동되는 순간부터 마음은 운동이 내면화된 것이다.―본문 24p 3행~5행

세포들이 직접 전기적으로 연결되어 있음으로써 뒷받침되는 전기적 공명이라는 성질은, 아마도 뉴런들 간의 가장 오래 된 의사소통 방식일 것이다. ―본문 33p 3행~6행

이나스는 뇌를 닫힌계로 정의하는 한편 감각에 대해서는 독창적인 시각을 펼친다.

브라운의 생각과 연관된 하나의 작업가설(working hypothesis)은, 신경계 기능은 본질적으로 알아서 작동하고 감각 입력은 이 본질적 체계에 정보를 주는 게 아니라 그것을 조정한다는 것이다.―본문 27p 4행~6행

이 관점을 받아들인다면, 뇌는 심장처럼 최소한 두 가지 다른 의미에서 자기참조적인 닫힌계(closed system)로 작용한다는 결론이 나온다. 첫째, 골격 안쪽에 갇혀 있으므로 직접 살펴볼 수 없다. 둘째, 전문화된 감각 기관을 이용해서만 보편성(universals)을 알 수 있는 자기참조적인 계이다. 감각기관은 내부 상태를 구체화하는 방향으로 진화했고, 내부 상태는 유전적으로 물려받은 신경회로를 반영한다. 그러한 회로는 유전적으로 미리 결정된다(예를 들어, 우리는 학습하지 않아도 색을 볼 수 있다).―본문 27p 11행~17행

인간은 꿈을 꿀 때도 깨어 있을 때와 똑같은 감각 경험을 한다. 그러므로 감각은 단지 운동을 조절하기 위해 존재할 뿐이며, 인간이 느끼는 감각적 경험은 유전자에 이미 새겨져 있다는 게 그의 결론이다. 이는 인간의 유전자에는 30억년 동안 진화를 거듭해온 인류의 역사가 깃들어 있다는 뜻이다. 우리 몸속에 그토록 긴 세월 동안 꿈꾸기를 거듭해온 생명체의 기억이 고스란히 살아 있다니, 이 얼마나 놀라운 일인가! ‘마음의 본성을 완전히 이해하는 날, 우리는 서로를 더욱 존중하고 찬미하게 될 것’이라는 저자의 말은 바로 이러한 결론에서 비롯된 것이다.

둘째―“뇌는 우리가 살아가는 세계를 예측한다!”

이 책에서 주목해야 할 또 다른 중요한 성과는 ‘예측’이라는 개념으로 ‘운동’과 ‘자아’를 설명했다는 점이다. 이나스가 강조한 뇌의 예측기능은 앞으로 뇌의 역할을 이해하는데 중요한 영향을 미칠 것이다.

생물학적 진화의 태동기부터 예측의 욕구, 즉 의도(intention)가 우리를 통치하고 유도하고 끌어당긴 결과 우리에게 감각운동 이미지(사실상, 마음 그 자체)가 일어난 것이다. (중략) 예측이야말로 반사와 전혀 다르게 본질적으로 목표 지향적인 뇌 기능의 핵심이다.―본문 21p 14행~22p 6행

뇌는 우리가 살아가는 세계와 몸의 신경계를 이어주는 중계자이다. 뇌는 감각을 통해 받아들여진 외부의 정보를 한 곳으로 모으고 조합해서 적절한 행동을 하도록 지시를 내린다. 정보가 모였다가 흩어지는 지점이 ‘자아’가 숨쉬는 곳이다. 자아는 감각질을 통해 받아들인 정보를 토대로 가상의 이미지를 만들어 시뮬레이션(감각운동 이미지)한다. 그리고 신경계를 통해 운동으로 출력한다. 이때 만들어지는 목적을 띤 시뮬레이션이 ‘예측’인 것이다.
그렇다면 모든 동물, 심지어 하등한 우렁쉥이에게도 ‘자아’가 있을까? 저자의 답은 ‘그렇다’이다. 움직이는 모든 것에는 예외가 없으므로!

그 안에 있는 좌표계가 감각 기관과 운동 ‘공장’(모든 근육과 관절의 집합이나 그에 해당하는 것)의 역동적 요소들을 사용해서 입력(감각 사건)을 적절한 출력(운동 반응)으로 변환시키는 것이다. 이러한 감각-운동 변환이야말로 뇌 기능의 핵심, 즉 뇌의 생업이다.―본문 36p 29행~37p 3행

시간 영역에서 외부 실재와 내부 실재의 분열된 성분들을 단일한 구조로 결합하는, 시간적으로 결이 맞는 이 사건이 바로 ‘자아(self)’의 실체이다. 뇌의 입장에서는 편리하고 지극히 유용한 발명품이다. 결합한다, 고로 존재한다!―본문 186p 9행~12행

셋째―“인지능력의 대부분은 유전적으로 갖추어진 채 태어난다!”

이나스가 이 책에서 ‘인간은 학습하는 기계’라고 보는 유명한 ‘빈 서판(tabula rasa) 이론’에 대해 부정적인 입장을 밝히고 있는 것도 눈여겨보아야 한다. 이나스는 인지 능력의 대부분은 유전적으로 미리 배선되어 있다고 주장한다. 즉, 생물의 유전자에는 생존에 필요한 많은 능력이 이미 갖추어져 있다는 것이다. 다만, 그것은 잠재된 학습능력과 함께 성숙하므로 아직 아무 것도 학습하지 않은 상태처럼 보일 뿐이라는 것이다. 숨쉬기, 씹기, 걷기 등 거의 본능적으로 이루어지는 동작(고정운동패턴 FAP), 위험을 감지하고 방어하는 데 필요한 감정, 그 감정이 원인이 되는 패턴화된 행동 등이 인간이 태생적으로 지니고 있는 것들이다.

인지란 단지 하나의 기능 상태인 것이 아니라, 뇌의 본질적 성질이며 신경학적 선험 명제이기도 하다고 간주할 수 있다. 인지하는 능력은 학습될 필요가 없다. 단지 특별한 인지의 내용(content)은 우리 주변의 특별한 것에 특정하게 연관되어 있는 상태로 학습되어야만 한다.―본문 95p 3행~7행

우리는 잘 배선된 뇌와 그 유전적 배선에서 유도되는 놀랄만한 양의 지식을 지니고 태어난다. 이는 신경과나 정신과 의사와 같은 직업이 있다는 사실로도 쉽게 증명된다. 그런 직업이 있는 이유는 사람의 뇌는 유사하므로 유사한 손상을 입은 환자들에게서 유사한 증상이 일어난다고 보기 때문이다. 즉, 어마어마하게 많은 지식을 습득한 사람이라도 완전히 무식한 사람과 신경 구조가 근본적으로 다르지는 않다는 뜻이다.―본문 253p 8행~14행

넷째―“운동과 언어와 감정은 이미 패턴화되어 있다!”

노벨생리 의학상 수상자인 콘라트 로렌츠의 고정운동패턴(FAP) 이론을 도입, 뇌과학 연구에 운동론적 관점을 적용했다는 것도 이 책의 뛰어난 점 중 하나이다. 이나스는 언어와 감정이 ‘운동(고정운동패턴)’이라는 범주에 속한다는 걸 밝힘으로써, 뇌를 보는 시각을 한층 넓혔다.
인간이 지구상에 처음 생겨난 뒤 지금까지 진화하면서 얻은 가장 큰 선물은 모든 입출력 기능의 정수인 ‘자아’, 혹은 ‘마음’이다. 그 다음으로 중요한 것은 스위치만 켜면 알아서 돌아가는 고정운동패턴(FAP: fixed action pattern)이다. 이 FAP의 원리는 감정과 언어에도 똑같이 적용된다.
이나스는 감정이란 행위를 일으키기 위한 생리적인 신호라고 말한다. 그는 투렛증후군(이른바 틱장애) 증상을 통해 언어도 전형적인 고정운동패턴이라는 걸 증명한다. 그동안 주목받지 못했던 고정운동패턴을 이용하여 인간의 감정과 언어를 완벽하게 설명해낸 점은 놀라운 대목이 아닐 수 없다.

FAP는 원래부터 비교적 확실하게 배선되어 있으므로 활성화되는 시점에는 반사로 간주할 수 있다. 자동운동 기능의 모듈로서의 FAP는 과잉완성된 운동계의 효과적인 결과이다. 이것은 시간을 절약하기 위해 진화에 의해 형성되고 연마되어 왔다. FAP는 맥락에 따라 시기적절하게 활성화되고 실행되어서 예측의 자리인 자아를 위해 시간을 절약해준다. (중략) 제한된 운동 사건의 ‘탈출’인 FAP의 실행은 시상피질계, 즉 자아에 의해 이루어진다. 의식은 어떤 상황에서 일어나는 맥락의 결과를 예측해서 의도적으로 선택한다. 운동이 반응에 의해서만 일어나지 않도록 하기 위해서 의식이 출현한 것이다.―본문 219p 8행~18행

언어는 그 자체가 FAP이다. 그것도 전운동 FAP로서 기저핵의 활동과 매우 밀접한 관련이 있다.―본문 220p 5행~7행

‘마음은 생명체가 발달하는 과정에서 생겨난 진화의 산물’이라는 결론을 내리고 있는 이 책은 뇌과학계의 중요한 업적일 뿐만 아니라, 인간의 본성에 관한 탁월한 철학적 정의를 담고 있다. 그것이 이 책을 뇌과학 연구자는 물론이고 인간 존재에 대한 근원적인 탐구를 꿈꾸는 모든 이들에게 필독서로 추천하는 이유이다.

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