사람의 신비 중에 가장 큰 신비, 뇌로 떠나는 여행
이미지와 동영상으로 보고 배우는 인간 뇌에 대한 거의 모든 것

인체의 여러 장기 중 가장 늦게 그 비밀이 밝혀지기 시작한 곳이 바로 뇌다. 수 세기 동안 철학자들과 의사들은 뇌에 대해 아는 바가 없었다. 고대 그리스의 철학자인 아리스토텔레스는 뇌와 두개골을 몸에서 혈액의 열을 식혀 주는 방열기라고 생각했으며 프랑스의 과학자인 데카르트는 뇌를 정신이 몸과 교감하는 데 필요한 안테나의 일종으로 보았다. 이와 같은 두뇌에 대한 자세한 지도는 불과 최근 25년 사이에 등장한 촬영기술로 인해 만들어질 수 있었다.
《뇌》(리타 카터 지음, 장성준 옮김, 21세기북스 출간)는 지금까지 국내에 소개된 ‘뇌’에 관한 책 중 전례 없는 상세한 설명으로 다가온다. 뇌세포 하나하나에서부터 대뇌 피질에 이르기까지 놀라운 구조물들을 해부학적으로도 아주 상세히 설명하며, DVD를 통해 펼쳐지는 역동적이고 신비로운 뇌 속 여행으로 안내한다. 3차원 영상과 이미지로 펼쳐지는 뇌의 모습은 우리 몸 안에 살아 있는 또 다른 생명체들의 놀라운 활동 보고서다. 이 책은 영국의 유명 과학·의학 전문 저널리스트인 리타 카터를 중심으로 두 명의 자문교수와 세 명의 협력저자가 편집에 참여하였으며 뇌의 구조, 기능, 질환 등 뇌와 관련된 거의 모든 주제들을 다루고 있다.

생존 가능성을 최대화하도록 창조된 뇌
우리의 뇌는 더 나은 선택을 하기 위해 항상 노력한다

1.4kg 뇌의 가장 기본적인 기능은 생명 유지다. 즉, 뇌는 몸의 각 부위의 기와 기관들이 제 기능을 할 수 있도록 관리하고 유지하는 기관이다. 뇌 안에 있는 무수히 많은 신경 세포들 중 일부는 호흡을 유지하고, 심장의 박동을 유지하고, 혈압을 조절하는 등의 기능을 한다. 또한 일부는 배고픔, 목마름 등의 기본적인 욕구와 성욕, 수면 주기 등을 조절한다.
또한 뇌는 기본적인 욕구뿐만 아니라 세상을 살아가는 사회적인 기능을 담당한다. 성, 사랑, 감정 표현, 도덕성과 이성 등 사회적인 뇌는 사람들이 함께 공동체를 이루고 살아가는 데 꼭 필요한 기능을 탑재하고 있다.
철도공사장의 감독관이었던 건강하고 예의바른 미국인 청년, 미네아스 게이지는 쇠막대기가 두개골을 뚫고 박혀 뇌의 일부가 손상되는 사고를 당한 뒤에 아주 불경스럽고 비속한 모습으로 성격이 급변했다. 그의 사례는 사회, 도덕적 판단 기능을 관장하는 부위가 뇌의 전두엽에 있음을 최초로 보여주는 것이었다.
이처럼 뇌는 감정, 인식, 그리고 사고를 관장하며 이것이 사람의 행동을 조절한다. 또한 행동을 결정하고 실행하는 과정도 두뇌가 조정한다. 이 책의 저자인 리타 카터는 뇌는 의식, 마음 그 자체라고 말한다. 또한 뇌신경계는 마음을 둘러싸고 있는 모든 것들 그 이상의 것과 상호 작용을 하고 있다는 가능성도 배제할 수 없다고 저자는 주장한다.
두뇌에 대한 신경 과학 연구는 아직 진행 중인 분야이며 그 끝이 어떻게 될 것인지 그 누구도 알지 못한다. 또한 두뇌는 너무나도 복잡해서 그 자체를 완전히 이해하기 어려울지 모른다. 따라서 이 책은 두뇌에 대한 완벽한 해설서가 아니다. 다만 지금까지 알려진 내용들을 가장 기초적인 것에서부터 가장 최신의 내용에 이르기까지 훑어보려는 것이 이 책의 의도다. 독자들은 이 책에서 펼쳐져 있는 두뇌의 아름다움과 그 복잡한 시스템에 감탄하게 될 것이다.

◎ 본문 중에서

인간의 뇌는 단일 장기로서 가장 복잡하며, 뇌가 포함된 신경계도 계통상 가장 복잡할 것이다. 사람의 뇌에는 수십억 개의 뉴런이 있으며 끊임없이 신호를 주고받는다. 이러한 뉴런 사이의 신호에 의해 정신 활동이 가능하다. 최신의 영상 검사 기법을 활용하면서부터 뇌 구조에 대해 자세한 부분까지 알 수 있게 되었다. (15쪽)

뇌의 부피와 모양은 길가에서 볼 수 있는 보통 크기의 꽃양배추와 비슷하다. 뇌 조직을 실제로 눌러 보면 단단한 젤리 정도의 촉감을 느낄 수 있다. 뇌의 크기는 지능과는 별 상관없다. 무게와 부피가 서로 다르더라도 뇌를 구성하는 신경 세포와 시냅스의 수는 대체로 비슷하다. 20세 이후에는 매년 1g씩 뇌의 무게가 가벼워진다. 신경 세포가 죽으면 다른 세포로 대체되지 않고 그대로 무게와 부피가 줄어들기 때문이다. 그러나 뇌 기능을 유지하기에 충분한 신경 세포가 있기 때문에 걱정할 필요는 없다. (44쪽)

뇌의 구조는 인체의 다른 장기에 비해 가장 뒤늦게 밝혀진 것으로 가장 복잡하고 신비롭다. 두뇌도 다른 장기와 마찬가지로 가장 작은 구조인 세포로 이루어져 있다. 신경 신호를 주고받는 가장 기본적인 세포인 뉴런은 여럿이 모여서 특정한 기능을 담당하는 신경핵을 구성한다. 또한 이런 신경핵이 두텁게 모여 뇌 표면에 위치하는 회색질을 형성하며 이것이 바로 뇌의 피질이다. 두뇌는 깊은 고랑에 의해 좌우 양쪽 반구로 나뉘며, 각각의 반구는 다섯 개의 엽으로 나뉜다. 다섯으로 나뉜 각각의 엽은 연결된 부위에 따라서 고유의 기능을 담당한다. (50쪽)

무정부 손 증후군 환자는 한쪽 손이 마치 다른 인격체의 조정을 받는 것처럼 자신의 의지와는 아무 상관없이 움직이는 증상을 보인다. 대개는 문제의 손과 반대쪽인 대뇌 반구의 운동 피질에 생긴 이상이 원인이다. 손을 움직이기 위한 신호가 전달되지만 그 행동에 대한 의식적인 개입은 전혀 일어나지 않는다. (57쪽)

뇌는 몸의 다른 부위와 끊임없이 정보를 주고받으며 몸에서 일어나는 모든 일을 조절한다. 이런 조절 과정에서 본인은 전혀 인식하지 못하는 몸의 움직임이 발생하는 경우가 있다. 예를 들어 호흡 회수가 빨라지거나 느려지는 경우나 때로는 반사 작용에 의해 몸의 일부가 움직이는 경우이다. 이것은 움직임에 대한 신호가 대뇌에 전달되지 않기 때문이다. 무의식적인 반사 작용이 있기 때문에 주의 깊은 계획이 필요하거나 고도의 집중력이 필요한 운동의 경우 의식 상태의 뇌가 특정한 대상에 주의를 기울여야 한다. (108쪽)

감정은 즉각적인 행동을 요하는 신체의 변화 정도로 생각할 수 있다. 감정은 우리가 생존하고 후손을 남기기 위해 우리가 반드시 해야 할 것을 실행에 옮길 수 있도록 발달했다. 감정의 효율을 높이기 위해 감정에 의한 행동에는 기분 좋은 느낌 또는 불쾌한 느낌이 연관되어 있다. 감정은 길어야 몇 시간 이상 지속되지 않지만 감정에 의해 보다 오랜 시간 지속되는 상태인 기분이 결정될 수 있다. (122쪽)

개인의 얼굴은 타인에게 얼마나 매력적으로 보이며, 이성의 상대에게 좋은 배우자로 선택될 수 있는가 하는 조건으로 중요한 요인이 된다. 얼굴의 좌우대칭 정도는 외형상 남성적으로 또는 여성적으로 보이는 정도와 직접 관련되어 있으며 얼굴의 매력도와도 관련되어 있다.
최근의 연구에 의하면 이성의 배우자를 고를 때 얼굴의 좌우대칭 정도가 중요한 요인임이 밝혀졌다. 이런 이성간의 관계는 인간과 원숭이 모두에게 흔한 것이기 때문에 보편적인 것으로 볼 수 있다. 얼굴의 좌우대칭의 정도, 그리고 남성미와 여성미가 개인의 성적 매력을 드러내고 이성의 상대에게 배우자로서 적합성을 나타내는 것과 관련되어 있는 것으로 보인다. (132쪽)

인간의 두뇌는 다른 동물과는 달라서 언어만을 담당하는 영역이 존재하고 거의 대부분의 사람들에게서 이 영역은 대뇌의 왼쪽 반구에 위치한다. 왼손을 사용하는 사람 중 약 20%에서는 언어 영역이 오른쪽 대뇌 반구에 위치한다. (146쪽)

우리가 순간순간 경험하는 일들은 대부분 빠르게 잊혀진다. 그리고 그 중 아주 소수만이 뇌에 기억으로 저장된다. 우리가 어떤 일을 기억해 내면, 맨 처음 그 일을 경험할 때 관여했던 뉴런이 활성화된다. 하지만 회상은 과거를 그대로 재현하는 것이 아니라, 과거를 재구성하는 것이다. 기억의 일차적 기능은 현재의 행위를 이끌 수 있는 정보 제공이다. 이 과정이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하기 위해 보통 도움이 될 만한 경험만 기억으로 남는다. 따라서 과거에 대한 회상은 선택적이고, 신뢰성이 떨어진다. (152쪽)

현대와 같은 복잡한 세상을 사는 우리는 무언가를 결정하려면 수많은 고민을 해야 한다. 우리는 생각을 통해 우리가 앞으로 할 행동이 일으킬 잠재적 결과를 그려볼 수 있다. 이런 과정은 한 가지 이상의 생각을 마음속에 떠올리고 그것을 조작하는 것과도 같다. 생각은 능동적이고, 의식적이고, 주의를 요하는 과정으로, 뇌 여러 부위에서 일어난다. 생각은 창조성, 경험할 일을 미리 상상해서 설명하는 것 등 인간이 지닌 고유한 능력과 경향에 토대가 된다. (164쪽)

일생 중 1/3은 잠으로 보낸다. 잠자는 동안에도 우리의 뇌는 활성을 유지하면서 여러 가지 중요한 기능을 수행한다. 자는 동안 뇌에서 만들어지는 꿈은 강렬하고 낯선 경험을 할 수 있다. (184쪽)

사람의 뇌는 모두 제각기 다르다. 기본적인 구상은 동일하지만 모두 고유한 유전자 속에 암호화된 명령에 따라 형성되었기 때문이다. 또한 생성 과정에서 주변 환경과 복잡한 상호작용도 일어난다. 우리는 종종 우리 각자의 개성이 성격을 통해 표현된다고 생각하지만 최근 연구에 따르면 성격은 변하기 쉬운 것이라고 한다. 서로 다른 상황에서 우리는 미묘하게 다른 성격을 다양하게 표출하기도 한다. (190쪽)

우리의 뇌는 생애 전반에 걸쳐 변화를 겪는다. 이 변화는 우리의 능력과 행동 방식에 광범위한 영향을 미친다. 태아의 뇌 발달은 임신 후 몇 주가 지난 후부터 시작되며 그 속도도 굉장히 빨라서 1분마다 수십만 개의 뉴런이 새로 추가된다. 그러다 발달 속도는 점차 줄어들고 20대가 되면 거의 완전히 발달한다. 그 이후부터는 비가역적인 퇴행 과정이 자연적으로 시작된다. 더불어 퇴행되는 부분을 보상하기 위해 다양한 기전이 함께 생겨난다. (200쪽)

뇌 질환과 그 원인에 대한 인식은 인류 역사의 과정 속에서 크게 변했다. 물론 오늘날에도 정상 상태와 정신적 이상 상태를 나누는 선에 대해서는 문화에 따라 큰 차이를 보인다. 그러나 뇌의 기능에 대한 우리의 지식이 빠른 속도로 발전하고 있는 만큼 뇌의 이상에 대한 우리의 이해도 발전하고 있다. 그럼에도 불구하고 아직 그 원인이 밝혀지지 않은 뇌 질환도 많다. (212쪽)