★★★★★ KAIST 뇌과학자 김대식 교수 추천
★★★★★ 한국공학한림원 선정 도서
★★★★★ 미래 100대 기술 주역 선정

뇌를 수정하고 강화하는 세상,
이미 시작된 유토피아/디스토피아
“당신의 뇌를 업그레이드하시겠습니까?”

2011년, 서던캘리포니아대학교의 시어도어 버거 교수는 쥐들에게 MK801이라는 약물을 주입했다. 약물을 주입받은 쥐들은 ‘지연 표본 불일치’라는 간단한 기억 측정 과제조차도 제대로 수행하지 못했는데, 버거 교수가 쥐들의 해마에 작은 칩을 이식하자 쥐들은 이전처럼 과제를 잘 수행해 냈다. 이른바 ‘해마 칩’이 탄생한 순간이었다. 하지만 버거 교수는 여기서 멈추지 않고 후속 연구를 진행했는데, 이번에는 약물을 주입하지 않은 일반적인 쥐를 대상으로 하는 실험이었다. 해마 칩을 삽입한 쥐들은 그렇지 않은 쥐들에 비해 지연 표본 불일치 과제를 잘, 그것도 훨씬 더 잘 수행해 냈다. 해마 칩을 인간에게 이식하면 어떤 일이 일어날까? 알츠하이머로 인해 기억력이 저하된 환자들뿐만 아니라, 기억 능력에 문제가 없는 일반인도 더 뛰어난 기억력을 가지게 될 것이라는 예상이 가능하다. 실제로 버거 교수 연구팀은 커넬을 통해 사람의 뇌에 이식 가능한 해마 칩을 개발하는 프로젝트를 착수했고, 커넬은 이로써 우리 돈으로 3,000억 원에 달하는 규모의 투자금을 유치했다고 알려져 있다.
이렇게 브레인 칩이나 뇌파를 통해 지능을 높이는 뇌공학 기술들은 현재 급격하게 발전하고 있다. 놀랍게도, 베르니케 영역이나 배측전전두피질 같은 뇌 영역들을 활성화시킴으로써 집중력이나 암기력, 언어 이해 능력을 크게 향상시키는 기술은 이미 수년 내에 우리에게 적용할 수 있을 정도로 성숙한 상태다. 또한 신경과학자들이 논문을 통해 “행복이라는 것이 버튼을 한 번 누르는 것만으로도 쉽게 얻어진다면 이는 과연 윤리적으로 아무런 문제가 없을까?”라는 질문을 던질 정도로, 전기 자극 하나로 괴로운 기억을 지우거나 우울감을 줄이고, 더 나아가 쾌락마저 생산해 내는 심부뇌자극 기계 역시 이미 상당한 수준에 이르렀다. 4부 ‘비욘드 뇌-컴퓨터 인터페이스’에서는 이러한 인지능력 증강, 감정 완화/증폭 기술뿐만 아니라, 인공지능과 뇌를 연결하고, 뇌와 뇌를 연결하는 뇌 오노가이드, 뇌-뇌 인터페이스 기술들에 주목한다.
하루가 멀게 무서운 속도로 발달하는 인공지능과 뇌과학은 공학을 통해 과연 우리에게 어떤 미래를 가져다줄까? 책의 후반부에서는 최고의 뇌공학자들이나 뇌과학자들, 미래학자들의 입을 빌려, 장밋빛 전망만큼이나 어두운 앞날을 상기시키는 뇌-컴퓨터 인터페이스의 미래, 그리고 그에 따른 노동시장과 사회구조의 변화, 새로운 산업의 출현에 대한 네 가지 미래 시나리오들을 소개한다.

1장 육체에 갇힌 영혼과 소통하기
2장 뇌를 컴퓨터에 업로드한다면
3장 꿈을 저장하는 기계
4장 뇌와 컴퓨터의 역사적인 만남

2부 뇌로 움직이는 세상
5장 생각으로 날아다니는 로봇들
6장 마음을 읽고 옮기는 기계
7장 잃어버린 몸을 찾아서
8장 무엇이 ‘진짜’ 팔과 다리일까

3부 나보다 나를 더 잘 아는 기계
9장 우리 뇌의 주인은 누구일까
10장 인간적인, 너무나 인간적인
11장 마음을 해부하는 알고리즘
12장 당신의 뇌를 바꾸시겠습니까

4부 비욘드 뇌-컴퓨터 인터페이스
13장 실험실에서 배양되는 인간의 뇌
14장 연결되는 뇌들, 뇌-뇌 인터페이스
15장 기억을 지우고 지능을 높이는, 전자두뇌
16장 BCI, 네 가지 미래 예측 시나리오

에필로그
참고 문헌

< 내용 출처 : 교보문고 > 

뇌가 진짜 하는 일

강연할 때마다 청중들에게 질문하곤 한다. “뇌는 무슨 일을 할까요?” 그러면 열에 아홉은 ‘생각’이라고 답한다. 그러면 나는 또 이렇게 말한다. “뇌는 생각하기 위해 있는 게 아니랍니다.” 청중들은 잠깐 술렁이다가 이내 ‘뇌가 없는 사람’처럼 어리둥절한 표정을 짓는다. 그렇다면 뇌가 진짜 하는 일은 무엇일까? 현대 뇌과학이 발견한 생명, 사람, 삶에 대한 새로운 생각은 이 지점에서 시작한다고 해도 과언이 아니다.

두말할 필요도 없이 우리는 모두 살아있는 생명체이다. 생명이 지속되려면 무엇보다 심장이 잘 뛰어야 하고 숨을 잘 쉬어야 한다. 또 외부에서 영양과 에너지-칼로리를 섭취해야 하고 이를 분해 흡수해야 한다. 동물의 슬픈 운명이다. 식물은 외부에서 흡수하는 아주 적은 에너지만으로도 살 수 있다. 그런가 하면 면역 시스템도 잘 작동해야 한다. 뇌는 이 모든 것을 총괄한다. ‘내’가 의식하고 생각하지 않아도 ‘뇌’는 주변의 조건에 적응하면서 생명 유지에 필요한 신체 예산을 배분하고 조절한다. 이게 뇌가 진짜 하는 일이다. 이 과정은 대부분 ‘나’의 의식, 생각과는 무관하게 이뤄진다.

그리고 그 과정에서 우리 인류는 독특한 진화의 부산물을 얻었다. 발성기관을 잘 활용해 단어와 문장을 구사하고 뇌에 빚어진 고도로 복잡한 언어체계를 표현하고 주변의 나 아닌 다른 존재와 이야기 한다. 메타인지 수준의 복잡한 생각, 의식도 갖게 되었다. 마음도 복잡해져서 눈에 보이지 않는 미생물에서부터 하늘의 무수한 천체와도 이야기를 나눌 수 있는 고귀하고 위대한 기술을 터득했다.

17세기, 철학자 데카르트는 “나는 생각한다. 그러므로 존재한다.(Cogito, ergo sum)”라는 유명한 명제를 남겼고 근대 이원론은 이 토대 위에서 작동했다. 그런데 현대 뇌과학은 이를 뒤집었다. 데카르트의 유명한 명제는 이렇게 수정되었다. ‘나는 존재한다. 그러므로 생각도 한다.’

스트레스, 살아있음의 증거

흔히들 말한다. 스트레스는 만병의 근원이고, 그래서 스트레스를 없애야 한다고. 스트레스가 나쁘다는 건 상식이다. 하지만 진화학의 설명은 좀 다르다. ‘우리는 모두 스트레스를 잘 활용해 살아남은 조상의 후손’이다. 이 말을 이해하기 위해 한 가지 사고 실험을 해보자. 먼 옛날 인류의 조상 한 분이 산길을 가다가 호랑이와 마주치는 비상 상황이 벌어졌다. 이런 경우 어떻게 해야 살아남을 수 있을까? 1. 호랑이보다 더 빠른 속도로 달려서 도망친다, 2. 호랑이보다 더 힘이 세져서 호랑이를 때려잡는다, 정도를 생각해 볼 수 있겠다. 그런데 호랑이보다 더 빠르거나 더 힘이 세지려면 특별한 메커니즘이 작동해야 한다. 순식간에 힘이 세지는 마법 같은 일이 순식간에 일어나야 한다. 이때 스트레스 호르몬이라고 알려진 ‘코르티졸’이 활약(?)한다. 마치 공습경보 사이렌을 울리듯 혈액을 타고 온몸을 돌아다니면서 ‘비상! 비상!’을 외친다.

평소에 심장은 뇌, 소화기관 등으로 많은 혈액을 공급한다. 그런데 생명의 위협을 느끼는 비상 상황이 되면 뇌는 평소의 시스템을 뒤집어서 근육으로 더 많은 혈액을 공급한다. 만약 스트레스, 코로티졸의 활약이 없었다면 어떻게 됐을까? 호랑이와 마주쳤던 먼 옛날 인류의 조상들은 느긋하게 호랑이의 밥이 되고 말았을 것이다. 반면, 스트레스를 잘 활용해 생존의 확률을 높인 조상님들은 더 많은 후손을 남겼고 우성 유전자로 새겨졌다. 스트레스는 생존 확률을 높이는 유용한 적응이었다. 인류는 이 ‘스트레스’라는 선물(?)을 활용해 문제를 해결하고 환경에 적응하며 다른 동물에겐 없는 문화와 문명의 주인공이 되었다.

스트레스는 생명의 에너지, 생명의 자원이 한쪽으로 쏠리는 현상이다. 사랑에 빠지거나 설레거나 행복에 겨워 마구 흥분하거나 혹은 두렵거나 불안하거나 고통에 빠졌을 때 모두 마찬가지다. 살아있음은 늘 스트레스와 함께 하는 과정이다. 그러므로 스트레스를 없애겠다고 달려드는 건 어리석은 일이다.

쉬는 순간에도 뇌는 쉬지 않는다

“아무것도 하지 않을 자유를 허하라!” ‘멍때리기 대회’라는 야릇한 퍼포먼스의 슬로건이다. 지난해 유럽에서 열린 대회에서는 어떤 청년이 무려 60시간 동안 아무것도 하지 않고 ‘멍’을 잘 때려서 우승했다고 한다. 우리나라에서 열린 대회의 규정을 보면 역설적으로 ‘아무것도 하지 않는 게 이렇게 어려운 거구나!’ 하게 된다. 졸아도 안 되고 웃어도 안 되고 대화도 안 되며 휴대폰을 보거나 시간을 확인해서도 안 된다. 그러면 바로 탈락이다. 그리고 15분마다 심박수를 측정해서 가장 안정적인 심박수를 유지한 사람이 우승하게 된다. 흥미로운 퍼포먼스가 아닐 수 없다.

‘멍때리기 대회’를 소개한 이런저런 영상을 보면서 뇌를 공부하는 입장에서 한 가지 궁금한게 생겼다. 참가자들의 뇌에서는 과연 무슨 일이 벌어지고 있을까, 뇌를 스캔해 보면 어떤 반응들이 관찰될까. ‘코끼리는 생각하지 마’라는 유명한 말이 있다. 인지언어학을 창시했다고 알려진 조지 레이코프 교수가 언어학을 미국의 현실정치에 적용한 책의 제목이다. 책을 읽지 않은 사람도 ‘코끼리는 생각하지 마’라는 제목은 기억하고 이야기할 만큼 유명한 문구다. ‘코끼리는 생각하지 마’라고 하는 순간 우리 뇌는 언어의 프레임에 갇혀서 끊임없이 코끼리를 떠올린다는 것이다. 이는 무의식의 영역에서 일어나는 현상이다. 실제로 뇌에서는 분주히 코끼리가 맴돌고 있음에도 불구하고 의식적으로는 ‘나는 코끼리를 생각하지 않았어!’라고 말하는 것이다.

뇌에서 벌어지는 이 현상은 ‘쉼’에 적용해도 전혀 어색하지 않다. ‘아무것도 하지 않을 자유’라고 말하는 순간, 더 나아가 아무것도 하지 않기 위해 집착하는 순간, 우리 뇌는 ‘아무것도 하지 않기 위해 어떤 일인가를 열심히 하게 된다’는 의미이다. 자, 이쯤 되면 그러면 도대체 어떡하라는 거야?! 짜증이 슬슬 올라오기 시작할지도 모른다. 하지만 너무 실망하지는 마시기 바란다. 과학자들이 그렇게 무책임하지는 않으니까.

좋은 쉼이란 무엇인가

많은 뇌과학자는 ‘명상(Meditation)’에 주목한다. 잠깐, 그렇다고 ‘당장 요가나 명상수련을 시작하세요. 과학으로는 넘볼 수 없는 무념무상의 경지, 종교에 의지하는 수밖에 없겠어요’라고 말하려는 건 아니다. 명상할 때 우리 뇌에서 일어나는 현상을 살펴보면 좋은 ‘쉼’에 대한 실마리를 얻을 수 있다. 뇌과학자들이 명상에 주목하는 이유는 뇌에서 일어나는 ‘디폴트 모드 네트워크(DMN, Default Mode Network)’라는 상태 때문이다. 비유하면 휴대폰이나 컴퓨터의 초기화 모드에 해당한다. 뇌는 쉬는 상태, 잠자는 상태에서도 쉬지 않고 잠들지 않고 끊임없이 일한다. 이는 뇌가 감각이라는 생명의 통로로 얻은 정보를 어떤 식으로든 계속 처리하고 있다는 뜻이다. 살아있는 한 이 현상은 잠시도 멈추지 않는다.

오랜 진화 과정에서 뇌는 특별한 선물을 얻었다. 바로 ‘디폴트 모드 네트워크’가 그것이다. 외부의 정보가 뇌에 전해지는 통로 즉 감각 정보가 단순해졌을 때 뇌의 이 네트워크는 오히려 활성화된다. 이 역시 뇌의 활발한 활동이다. 정보의 유입이 적어지면서 불필요한 정보를 정리하고 지우기도 하는 등 뇌 안에 여유 공간을 확보한다. 많은 뇌과학자가 디폴트 모드 네트워크에 의해 확보된 이 여유 공간을 통찰력과 창의성의 생물학적 원천이라고 말한다. 여기서 핵심은 정보의 유입을 최소화해야 한다. 즉, 보고 듣고 냄새 맡고 맛보는 등 모든 감각 기관을 잠시 쉬게 하는 것이다. 뇌과학이 알려 주는 좋은 쉼의 조건은 바로 이것이다. ‘뇌의 디폴트 모드 네트워크(DMN)를 깨워라!’

뇌의 기본값을 깨우기

‘쉼’에도 연습이 필요하다. 좋은 쉼은 일상과는 뚝 떨어진 작위적인 행위, 또는 특별한 장소에서만 이뤄지지 않는다. 많은 뇌과학자가 우리 뇌를 ‘근육덩어리’에 불과하다고 말한다. 근육은 꾸준한 운동을 통해 강화된다. 반면 운동을 게을리하면 강화됐던 근육은 도로 약해진다. 살아있는 한 우리 뇌도 강화되고 약해지기를 반복한다. 언어, 지능, 마음, 자아도 마찬가지다. 유전자에 새겨져 타고나는 것도 아니고 한번 정해지면 끝까지 계속 가는 것도 아니다.

디폴트 모드 네트워크를 활성화하는 과정도 마찬가지다. 굳이 특별한 행위, 이벤트를 벌이지 않아도, 어떤 특별한 장소를 찾아가지 않아도 된다. 지금 이 순간, 바로 여기에서 얼마든지 좋은 ‘쉼’의 순간을 맞이할 수 있다. 한 시간에 한 번, 단 몇 분 만이라도 눈을 감고 주변의 모든 소리를 잠재워 보자. 입으로 들어가던 모든 것을 잠시 멈춰 보자. 그리고 심장의 리듬과 들고 나는 숨결을 느껴 보자. 그러면 뇌의 디폴트 모드 네트워크는 깨어난다. 바로 이 순간이 좋은 ‘쉼’이 찾아오는 순간이다. 쉬는 순간에도 쉬지 않고 열심히 일하는 당신의 뇌를 응원한다.

 

 

신성욱(전)다큐멘터리 PD 겸 작가로 60여 편의 다큐멘터리를 제작했다. 카이스트에서 과학저널리즘을 공부하고 지금은 저술, 강연 활동을 하고 있다. 경기도 양평에서 농장을 운영하는 농업인이자 건설기계 굴착기 조종사이다. 지은 책으로 『뇌가좋은아이』 『조급한 부모가 아이 뇌를 망친다』가 있다.
thelabgoodbrain@gmail.com    신성욱_과학커뮤니케이터·농업인·굴착기 조종사

불안·우울·트라우마ㆍ분노 4가지 키워드로 만나는
41가지 예민성 상담 사례

이 책의 1부 ‘불안편’에서는 외부 자극의 미묘한 차이를 잘 느껴 불안을 겪는 사람들의 이야기를 들려준다. 예민한 사람들은 예민하지 않은 사람들에 비해 소리나 시각적인 부분에 훨씬 민감한데, 40대 영미씨 부부는 이러한 예를 잘 보여준다. 어린 시절부터 감성이 풍부하고 타인의 감정에 쉽게 동화되는 영미씨는 평소에도 감정기복이 심한 편인데, 완벽주의적이고 꼼꼼한 정식씨를 만나며 불안함이 무척 커지게 됐다. 정식씨는 집안이 조금이라도 어질러져 있으면 영미씨에게 소리를 지르곤 했는데, 어느 날 그 소리에 영미씨는 갑자기 숨 쉬기가 어렵고 심하게 어지러움을 느끼면서 그 자리에 주저앉고 말았다. 뇌 MRI 검사상 아무 문제가 없었는데, 정신의학과 협진 결과 영미씨는 공황발작으로 진단받았다. 부부를 공통적으로 힘들게 하는 것은 ‘예민한 마음’ 때문이었다. 정식씨에게는 최대한 목소리를 낮추고 청결에 대한 집착을 줄이기 위해 특정시간 이외에는 청소를 하지 않도록 했다. 영미씨는 공황발작이 일어나면 바로 자리에 앉아서 눈을 감고 입을 다물고 천천히 복식호흡을 하면서 증상을 가라앉히고, 불안에 사로잡힐 일이 생기면 정식씨와 함께 밖으로 나가 즐거운 시간을 보내면서 신경을 분산시키도록 했다. 그 뒤 부부는 불필요한 긴장 때문에 소비되는 많은 에너지를 줄일 수 있었다.

2부 ‘우울편’에서는 타인에게 좋은 평가를 받기 위해 긴장하며 살아오다가, 우울증에 걸린 30대 강희씨의 이야기가 등장한다. 그는 좋은 대학을 나와 로스쿨을 졸업하고 유명한 로펌에 들어가 남부럽지 않은 삶을 살던 사람이었다. 그러다 어느 날 어렵게 입사한 회사를 그만두고 반년이 넘도록 혼자 사는 집에서 나가지도 않고 사람들을 피하며 지내게 되었다. 로펌에 근무하면서 이전에는 없었던 과도한 경쟁을 경험하게 된 것이 원인이었다. 강희씨처럼 학창시절 줄곧 선생님에게 칭찬받는 것에 익숙했던 사람들은 다른 사람들과의 경쟁에서 뒤쳐진다는 느낌을 지속적으로 받으면 우울감이 생기기 쉽다. 강희씨에게는 ‘히스테리성 성격’ ‘양극성 우울증’ 등이 있었는데, 이로 인해 감정표현이 과장되고 주변의 관심을 받길 원하며, 이를 유지하기 위해 더욱 자신을 과장해 표현했던 것이다. 그는 전문의의 도움을 받아 지금까지의 삶이 남에게 좋은 평가를 받기 위해 살아온 삶이라는 것을 인지하게 됐고, 무의식중에 타인의 마음에 들기 위해, 버림받지 않기 위해 지나치게 노력했던 날들을 되돌아보며 자신의 가치를 다시 발견해보는 시간을 갖게 되었다.

3부 ‘트라우마편’에서는 남들이 볼 때 이해가 안 되는 행동 뒤에 아픈 기억을 숨기고 있는 사연들을 들려준다. 영주씨는 50대 여성으로 혀가 심하게 아픈 증상 탓에 5년째 고생하고 있었는데, 이비인후과에서 진찰을 받아도 혀에는 이상이 없었고 뇌에도 아무 문제가 없었다. 그러다 정신건강의학과 진료 끝에 ‘정신병적 증상을 동반한 심한 우울증’과 ‘신체화 장애’ ‘감정표현불능증’으로 진단받았다. 알고 보니 부부는 5년 전에 큰 아픔을 겪었다. 착하고 모범적이던 큰아들이 갑자기 극단적 선택을 한 것이다. 언젠가부터 아들은 학교도 그만두고 몇 개월을 자신의 방에서만 지냈는데, 영주씨가 방 좀 치우라며 야단을 치고 술병을 모두 버린 날 아들에게 사고가 난 것이다. 영주씨는 큰 충격에 아들이 계속 살아 있는 것처럼 행동했고, 참다못한 남편은 홧김에 “아들이 죽은 건 당신 탓”이라고 소리를 질렀다. 그때부터 영주씨는 아들에게 꾸지람을 했던 자신의 혀에 죄책감을 투사해 혀 마비 증상이 시작됐던 것이다. 정신의학 담당의사는 ‘심리부검’을 통해 영주씨가 아들의 죽음에 관련이 없다는 것을 밝혀냈고, 부부는 서로의 마음을 나누고 자살 유가족 자조모임에도 나가 도움을 받으며 트라우마를 극복하고 있다.

예민한 사람을 위한 연구
매우 예민한 사람들은 어떤 사람들인가

1부 불안편 “걱정이 꼬리에 꼬리를 물어 잠이 안 와요”
예민한 영미씨와 꼼꼼한 정식씨는 함께 살 수 있을까요
성질 급한 그 상사만 보면 마음이 쪼그라들어요
타인과 눈을 못 맞추고 누가 보면 글씨를 못 쓰는 사람
자신도 모르게 생각에 빠져드는 사람
스트레스를 받으면 어지러운 사람
10만분의 1의 확률도 미리 걱정하는 사람
두통이 생길 때마다 뇌출혈 걱정이 몰려오는 사람
해가 질 무렵이면 찾아오는 병, 섬망
학교를 자퇴하고 프로게이머가 되겠다는 아들
보편적인 관점의 사람 vs 독특한 관점의 사람

2부 우울편 “무엇 때문에 살아야 하는지 모르겠어요”
타인에게 좋은 평가를 받고자 살아온 사람의 위기
자기 방에서 나오지 않는 대학 휴학생
집안의 가장인 여자 vs 그녀에 집착하는 남자
천국을 보고 온 사람, 심정지의 기억
기러기 아빠와 내 아이들의 목소리
치매 아니라는 ‘치매 남편’과 치매라는 ‘우울증 아내’
식물인간이 된 가족과 함께 사는 불안
망상과 창의력의 차이, 신약 개발 대표와 일론 머스크
체중 감량을 위한 잘못된 선택, 마약성 식욕억제제
대머리가 되지 않을까 하는 두려움과 우울증
개인주의를 중시하는 부부가 건강을 잃은 뒤 느낀 것