나의 이야기
5장 우주의 커넥톰: 앤 드루얀의 코스모스 빼끼기
무거운 빈가방
2020. 10. 10. 00:51
5장 우주의 커넥톰
5장은 <뇌>에 대한 이야기다.
생각의 기능이 언제부터 시작되었는지 지구 탄생 이후를 추적해 간다.
근대에 들어와 <뇌> 연구가들의 업적을 이야기한다.
지금처럼 <뇌> 검사가 가능한 것은 이들의 헌신적 노력이 있었기 때문이다.
이들에게 자의는 아니지만 연구를 위해 자신들의 몸을 내어 놓은 <루이 르보르뉴>의 뇌는 <폴 브로카>에 의해 <브로카 영역>이란 언어관장의 기관을 알게 되었다.
지금 한국에서 벌어지는 수많은 노동자들의 죽음. 그들은 자신들을 보호할 아무런 힘이 없고 정부조차도 보호해 주질 않는 비극이 여전하다.
19세기 후반기 <안젤로 모소>는 노동 환경 개선에 대한 희망을 가지고, 고된 노동과 스트레스에 관한 연구를 한다. 그러면서 혈류측정기계 발명(현대의 심전도기기)하는데 여기엔 ‘조반니 트론’이라는 어릴 때 머리가 깨어진 아이의 꿈(신경 영상기법)이 밑바탕이 된다.
동시에 사이비 과학인 <골상학>에 대해서도 이야기한다. 인종차별이 과학적 근거라고 생각했던 한 시대가 있었다.
이건 우리로 치면 <관상학>이다.
사람들은 혈액을 따지고 체질을 따지고 관상을 따진다. 그게 재미있기도 하고 맞는 것 같기도 하지만 모두 다 우리의 환상에서 나온 것들이다. 동시에 그것이 엄청난 차별을 불러 일으킨다. 이것들을 당장 그만두어야 한다.
칼 세이건은 사람의 대뇌겉질에 있는 연결의 개수가 100조개쯤 되리라고 계산했다한다.
뇌가 바로 우주다!
그런데 이 <뇌>를 엄뚱데 굴려 자신만 살고 모두를 죽이려는 자들이 넘쳐 난다.
이 사람들 골을 모두 따개어 <루이 르보르뉴>(탕)의 뇌처럼 실험관에 넣어 보관하면서 두고두고 연구해야 한다. 자신의 죄 100이 넘는 것들이 남의 죄 1/10도 안되는 것을 억만처럼 취급하고 공격하고 말살하려 드는 그런 희안한 뇌니까. 모든 죄악은 무시하고 자신의 권력을 위해 죄없는 이들을 옥죄고 수개월 동안 압수수색하는 골이니까.....
* 사전 : 커넥톰(Connectome, 커넥텀)은 뇌 속에 있는 신경 세포들의 연결을 종합적으로 표현한 뇌 지도로써, 일종의 뇌 회로도라고 생각할 수 있다. 좀 더 넓은 의미로의 커넥톰은 단순히 뇌 안에 있는 신경세포뿐만이 아니라 우리 몸에 넓게 분포되어있는 신경세포들 간의 연결망을 가리킨다.
전자제품의 전자소자간 연결관계를 보여주는 회로도처럼 뇌의 구성요소들인 신경세포나 신경세포집합체, 뇌 부위 간 연결관계에 대한 정보총체를 가리켜 커넥톰이라 한다. 커넥톰은 뇌기능과 발달과정, 연결성 이상으로 나타나는 뇌질환 연구의 중요한 자료가 된다.
**** 간단 정리 내용
5장 우주의 커넥톰 : 뇌전증 ⇨ 골상학 ⇨ 폴 브로카(영역)⇨안젤로 모소(피로측정계,신경영상기법) ⇨ 한스베르거(뇌전도 측정장치)/ 단세포식물⇨편모: 환경에 적응하는 능력 – 칠레페루 앞바다 군체(광합성하는 미생물인 남세균들이 모여서 이룬 집단: 뇌발달의 초기 단계 ⇒신경세포 진화시켰을 가능성) ⇨신경세포 – 시냅스 –뇌 : 신경 화학적 활동이 분주하게 벌어짐
우리 뇌는 코스모스의 복잡성과 경이로움을 다 이해할 수 있을까? 우주 못지않게 뇌도 수수께끼
뇌 정보처리 단위개수가 은하 1,000개의 별의 개수=최소 100조개(실제 정보처리 단위 수는 그 10배 가능)
샘의 동정맥기형 (혈관 조영술 – 색전술)
* 앤과 칼 세이건의 아들인 샘 세이건이 뇌 문제로 쓰러졌다. 앤은 샘이 쓰러진 경위와 수술의 진행과정을 책에 적어 둔다. 이것도 뇌 발달 과정의 하나이니까.
100년 전에만 벌어졌어도 샘은 죽었을 것. 비교적 짧은 시간인 100년 동안 무엇이 변했을까? 신은 아닐 것이다. 인류의 의학 지식과 그 지식을 활용할 기술이 바뀌었을 뿐이다. 우리는 어떻게 주름진 뇌 깊숙이 숨은 미세한 문제를 눈으로 보고 수선하기 까지 하는 능력을 얻었을까?
뇌전증(간절)⇨ 신의 노여움으로 발생⇨ 사람들이 무력할 때 으레 빠지는 희망 섞인 생각에서 비롯했다.
히포크라테스: 질병과 부상이 신의 노여움 탓에 생긴다는 생각이 처음 부정. 뇌가 의식이 깃든 장소라고 처음으로 선언. 혁명적인 발상. 뇌전증 원인 모르기에 “성스러운 병”이라 부른다고 말함. 하지만 언젠가는 알 것. 그날이 오면 더 이상 신성한 병으로 여기지 않을 것이라 예측.
뇌는 여전히 수수께끼. 기원전 420년과 19세기 사이에 코스모스에 대해 엄청 알아냄. 빛의 속도를 재고 중력법칙을 발견, 태양이 더 많은 별로 이뤄진 은하의 일부임을 앎. 그런데 뇌에 대해선 아는 게 없음.
뇌 연구가 <골상학>이라는 사이비 과학의 막다른 골목에 처박혀 있었기 때문.
* 사이비들의 횡포는 장난이 아니다. 종교만 있는 것이 아니다. 이런 철학 신념들도 사이비가 넘쳐난다. 시대가 꺼구로 가듯 지금 시대는 더 그렇다. 종교적 사이비는 TV 등에서 날마다 보지만 의학적 사이비는 그 보다 더 심각하다. 구체적으로 표현하지 못해 답답하지만 주변에 아픈 이들이 이 사이비에 훅해 잘못된 선택으로 고통 받는다. 어쨌든 자신의 선택이니 누굴 원망하겠노!
<폴 브로카>: 자유로운 탐구의 중요성을 열렬히 믿었고, 그 덕분에 의학 지식의 앞길을 가로막던 잘못된 패턴 인식의 장애물을 뚫을 수 있었다. <루이 르보르뉴>(탕)의 뇌⇨브로카 영역(언어관장),
“브로카에게 인도주의적(백인,남자) 사상이 부족했다는 사실은 그처럼 지식이 자유로운 추구에 헌신했던 인물이라도 뿌리 박힌 편견에 속아 넘어갈 수 있다는 것을 보여준다.”
브로카는 뇌의 구조와 기능 사이에 물리적 연관 관계가 있다는 사실을 처음 확인해 냈다. 하지만 의식이라는 활기찬 에너지는 어떨까? 꿈을 이루는 재료는? 그런 것은 병에 담을 수 없다.
고대 이집트는 : 꿈은 밤의 여신 누트Nut의 배를 타는 것이라 생각했고 신성한 것이라 생각
(해몽도 이것과 비슷하지 않겠나!)
<안젤로 모소>는 꿈과 생각에 관한 실험. 노동자 집안, 자수성가해 과학자, 약학과 생리학 분야 연구.
사람들이 법의 보호를 구할 길 없이 말 그대로 일하다가 죽어 가던 시대에, 모소는 과학으로 열악한 노동 환경을 개선할 수 있다고 믿었다. 그는 고된 노동의 쉼 없는 스트레스가 사람의 심신에 어떤 영향을 미치는지 알기 위해서 <에르고그래프, 즉 “피로 측정계”>를 발명하고 제작.
탈진을 개인의 나약함이나 성격적 흠을 보여주는 신호가 아니라 육체적이고 감정적인 특정 상태로 해석. 몸이 우리에게 부상을 피하려면 하던 일을 멈춰야 한다고 알려주는 방법.
<피로>도 <공포>처럼 진화적 이점이 있는 특질일 것이라고 추론,
<공장 노동자들이 겪는 피로> 산업 혁명의 지옥 같은 현실과 그 현실이 노동자들의 가정과 육체적 안전에 끼치는 피해를 이야기 했다. 혈류측정기계 발명(현대의 심전도기기): 1877조반니 트론의 꿈(신경 영상기법)
<한스 베르거>(수학 못해) 1982 군대, 텔레파시(심령에너지) 연구, 최초의 뇌전도 측정 장치(EEG). :
*** 베르거는 낮엔 일반의사. 밤엔 바이에른 시골에 마련한 비밀실험실에서 뇌 연구, 심령에너지가 실제 한다는 것을 증명할 작정, 자신의 연구목표를 누구에게든 들킨다면 비웃음 사고 학계에서 쫓겨날까봐 두려워함.
하지만 그는 심령 에너지나 텔레파시의 증거는 찾지 못했다. 그는 심한 우울증에 빠졌고, 1941년 비밀 실험실에서 목을 메어 자살했다.
1977 NASA 보이저1호, 2호 측면에 부착할 유례없이 복잡한 성간 메시지 작성
아프리카 사바나에서 유래한 영장류가 로봇 사절을 내보내어 화성의 붉은 사막을 탐사하고 인공위성이 화성을 돌게끔 하다니, 우리가 이 일에 나선 지는 사람의 일생에도 못 미치는 60년 밖에 안되었는데, 우리가 내보낸 로봇들이 우리 작은 행성으로 부터 얼마나 멀리 진출했는가 생각해 보라!
그 모든 발견의 오딧세이가 시작된 곳은 우리 뇌였다. 그렇다 보니 그토록 신비로운 업적을 이뤄내는 기관이라면 그 자체로 우리의 이해를 뛰어넘는 대상이라고 여기기가 쉽다. 한편 우리의 정신도 우리의 위장이나 발과 똑같은 물질로 만들어졌다는 사실은 믿기가 좀 어렵다
하찮은 미생물에 뇌 없음 – 그래도 의식은 그 때부터 싹틈 – 편모라는 작은 기관을 움직여 헤엄치고 햇빛에 다가가고, 깊은 곳으로 피하기도 하고, 무언가 살아있다고 말할 수 있는 결정적 특징은 환경에 적응하는 능력이다
<스트로마톨라이트>⇨칠레와 페루 앞바다 – 살아 있는 유기체(군체): 광합성하는 미생물인 남세균들이 모여서 이룬 집단/ 이런 군체의 옛 조상들이 이런 메시지 전달에 전문화한 세포, 즉 신경세포(뉴런neuron)를 진화시켰을 가능성이 있다.
30억년전에 누군가 미생물 매트를 보았다면, 그 단세포 생물이 언젠가 인간으로 진화하리라고는 미처 예측하지 못했을 것이다. 생물과 환경이 억겁의 시간 동안 상호 작용하면 그런 일이 가능하다. 작은 개체들이 모여서 진화할 수 있다. 그 결과가 단순한 부분들의 합 이상일 때, 우리는 그런 현상을 창발(emergence 創發)이라고 부른다.
신경세포도 시냅스가 없으면 아무 소용없다. 시냅스란 신경 세포들이 맞닿은 부위를 말하는데, 그 틈을 통해 신경세포에서 신경세포로 정보가 흐르고 그럴 때 비로소 의식이라는 각성 상태가 발생한다.
환경을 인식하고 반응할 줄 아는 지휘 본부, 즉 <뇌>: 최초의 사냥꾼인 고대 편형동물에게서 벌어졌다고 봄(<편형동물>의 뇌는 신경세포들이 접합해 빽빽한 덩어리를 이룬 신경절 한쌍으로 구성.) 최신 대뇌겉질이 진화하는 동안에도 오래된 변역계는 계속 완벽하게 작동해야 한다.
뇌에 든 내용을 받아 적는다면 세계최대 도서관이 소장한 장서 보다 더 많은 책을 채울 것. 당신의 머리에 든 정보량은 책 40억권 이상이다. <뇌는 아주 좁은 공간에 든 아주 넓은 장소다>
뇌에서 신경세포들은 각각의 부위들(축삭돌기, 가지돌기, 시냅스, 세포체)끼리 서로 연결되어 그물망을 이룬다. 신경 세포 하나가 수천 개의 이웃 신경세포들과 연결된 경우도 많다. 신경세포에서 나뭇가지처럼 삐죽삐죽 솟아 나와 다른 신경 세포들과 연결되는 부위인 <수상돌기>는 <시냅스>로 이어지고,
그런 시냅스들이 모여서 온전한 의식의 신경망이 형성된다. 뇌에서는 늘 신경 화학적 활동이 분주하게 벌어짐. 뇌의 신경 회로는 인간이 설계한 어떤 기계의 회로 보다 뛰어 나다.(100조개의 신경 연결)
당신이 느끼는 사랑의 경이감도 – 우리가 자연의 장엄함을 엿볼 수 있는 것도, 그리고 의식이 지어내는 모든 우아한 구조물도 – 모두 그 연결들 덕분이다.
작은 물질 단위들이 집단을 이루어 작동함으로써 자신들 보다 훨씬 더 뛰어난 무언가로 바뀌는 것,
코스모스가 스스로를 알아내는 수단이 되어 주는 것, 이것이 바로 창발의 핵심이다.
그런데 창발에는 우주를 그것 보다 더 높은 차원으로 끌어올려 줄 가능성이 있다.
소금 1마이크로그램 –작은 조각:소듐(나트륨)원자와 염소 원자가 10의 16제곱 개쯤 있다.(1경개의 원자)
칼은 사람의 대뇌겉질에 있는 연결의 개수가 100조개쯤 되리라고 계산.
가시 우주에 있는 은하의 수 보다 100배 더 많은 수의 연결이 우리 안에 있는 셈이다.
우리는 이 위대한 탐사를 이제 막 시작했다. 생물학자들이 인간 유전체를 지도화 하는데 성공한 것처럼,
신경 과학자들은 그것 보다 훨씬 더 복잡한고 개인마다 고유한 무언가를 지도화하는 작업에 나섰다. 그것은 바로 한 사람의 모든 기억, 생각, 두려움, 꿈으로 이뤄진 고유한 배선도인 커넥톰이다.
만약 우리가 그 복잡한 것을 이해해 낸다면, 그 후에는 서로를 어떻게 대하게 될까?
우리는 뇌가 겪는 무수한 고통을 낫게 할 수 있을까?
온 세상의 <조반니>들을 자유롭게 만들어 줄 수 있을까?
언젠가 우리는 커넥톰 중 하나를 미래의 성간 탐사선에 실어 보낼까?
혹은 다른 세계의 존재가 보내온 커넥톰을 수신하리라는 희망을 품을 수 있을까?
생각과 꿈의 커넥톰으로 하나로 연결된 코스모스, 그것이 창발성의 궁극적인 실현일까?
* 위로 4째줄 <조반니> : 머리가 깨어진 채로 살아가는 이 아이는 <안젤로 모소>의 꿈연구에 도움을 준다. 말을 못하지만 하는 한마디 "학교가고 싶어" 모소는 이런 아이의 꿈을 기록한다.