이 글은 포털 DAUM 뉴스펀딩에서 '뇌를 잘 이해하고 활용하자'라는 목적으로 진행했던 기획 프로젝트 <내 맘대로 '뇌' 맘대로>입니다. 기사 일부를 재편집하여 올립니다.
(원문 링크 바로가기 http://m.newsfund.media.daum.net/episode/507 )

"우리의 마음과 뇌는 분리된 것이 아닙니다. 그런데 많은 사람들이 물질과 정신을 자꾸 구분합니다. 정신은 한 단계 높은 것이고 물질은 늘 눈에 보이고 평범한 것이라 생각하니 그게 이상하게 느껴지는 것입니다."

빙그레 웃는 뇌 과학자의 모습은 참 환했다. 신희섭 기초과학연구원 인지 및 사회성 연구단장. 2006년 과학기술부에서 선정한 제 1호 국가과학자이자, 대한민국 최고과학기술인상을 수상하고, 美 MIT 조교수·포항공대 생명과학 교수·KIST(한국과학기술연구원) 신경과학센터장 등을 역임한 세계적인 뇌과학의 대가이다. 지난 3월 9일 대전에 있는 연구실에서 그를 만나 '뇌'와 '인간'에 대한 많은 질문을 하였다.

 

오랫동안 뇌를 연구해 오셨습니다. 단장님은 뇌 연구를 하면서 어떤 것이 가장 재밌으셨습니까?

실험을 하다 보면 종종 엉뚱한 결과, 사람들이 생각하지 못하는 재미있는 현상이 나옵니다. 그게 왜 그런지 밝혀내는 게 재미있었어요. 사실 연구의 상당부분이 그런 것입니다.

예를 들면 쥐도 다른 쥐가 아픈 것을 공감한다. 또, 상호 협조해야 이익이 커지는 상황에는 쥐가 경쟁만 하는 게 아니라 협동을 한다. 그런 것들이 재미있죠. 인간에게 공감회로가 있는 것처럼, 공감은 고등 기능인데 쥐에도 그런 것이 있다는 것이 흥미롭습니다.

최근 연구단에서 '관찰을 통한 공포 학습' 모델을 확립하여 생쥐를 이용한 공감 연구를 진행했었습니다. 시상과 대뇌피질의 상호 작용이 이러한 공감에 중추적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈지요. 이러한 뇌 부위들은 공포 기억을 소멸하는 것과도 연관되어 있었습니다. 이 연구는 앞으로 인간의 외상 후 스트레스 장애를 포함한 인지 장애 치료에도 도움이 될 것입니다.

- 생쥐 실험을 하시면서 훈련도 많이 시키셨겠네요. 훈련도 학습의 일종인데, 많은 분들이 학습을 할 때 우리 뇌가 어떻게 작동을 하는지 궁금해 하였습니다.

학습에서는 보상이 중요합니다. '내가 공부를 잘 하면, 엄마가 좋아하신다. 아빠가 칭찬하신다.'와 같은 것이 굉장히 큰 보상입니다. 훈련의 기본 추진 요소이기도 하지요. 반대로 틀리면 벌을 하는 것도 교육의 방법입니다.

- 자기주도학습과 같이 누군가 훈련하는 것이 아니라 스스로의 내적인 동기로 하는 것은요?

그것도 보상이 중요하지요. 스스로 '일어나고 싶다', '손을 올리고 싶다.' 와 같이 느껴서 움직일 때가 있잖아요. 그 과정에 어디가 가렵다든지 했던 내·외적인 요인과 보상이 있습니다. 자기가 의식을 하든 못하든지요. 마찬가지로 보상과 같은 인센티브가 있어야 학습하기 위해 움직이는 것입니다.

실제 행동으로 넘어오면 뇌에서 운동 중추가 작동해야만 팔을 들어 올릴 수 있는데요. 그 전에 어떤 것이 일어나는 가에 대한 것은 뇌 연구에서 진행 중인 중요한 이슈입니다. '의사를 결정하기 전에 전두엽 신경이 반짝거리며 작동하고, 결정하여 행동을 취하면 조용해지더라.'와 같은 연구가 진행되고 있죠.

신경세포 단위에서의 반응은 연구가 많이 되었습니다. 그런데 의사 결정은 세포 몇 개가 아니라 뇌의 많은 부분이 작동하는 것입니다. 서로 어떻게 연결이 되어 작동하는지 밝혀야 합니다. 회로 연결이 변화하기도 하고요. 이렇게 뇌 전체를 이해하는 게 큰 과제입니다.

- 학습을 한다는 건 신경가소성이 발현된 것인데, 집중을 하면 신경가소성이 높아진다는 연구도 있습니다.

집중하지 않으면 인식이 안 되지요. 예를 들어 공을 떨어뜨리면 통통 소리 내며 굴러갑니다. 이때 뇌의 청각 중추가 통통 리듬에 맞춰 반응을 합니다. 사인파(sine wave)로 잴 수도 있어요. 신경이 그냥 반응하기 때문에 관심을 안 둬도 청각의 1차 중추는 받아들입니다.

그런데 이 소리가 '공 떨어지는 것이다.' 혹은 '물방울이다.' 이런 것을 구분하려면 전두엽을 비롯한 뇌의 다른 부분이 작동해야 합니다. 관심을 안두면 전두엽이 반응하지 않고, 인식도 학습도 할 수 없습니다. 그래서 집중이 필수적인 것이지요.

- 일상적으로 '공놀이를 해야겠다.' 혹은 '공부를 해야겠다.', '오늘 저녁에는 외식을 하자'와 같이 다양한 선택과 의사 결정을 합니다. 그런데 이런 의사 결정에 관해서 '인간에게 자유의지가 있는가?' 하는 것에 논란이 있다고 합니다.

실험 결과에서 뇌에 신호가 오고 나서 내가 마음을 먹었다고 하는데, 그 의미는 무엇일까요? 자유의지 발현도, 결정도 뇌의 기능으로 발현되는 것이라는 의미이겠죠.

그런데 사람들이 말하는 '자유의지'는 무엇일까요? 이것을 먼저 정의할 필요가 있습니다. '내가 한 것이다'라고 한다면 그 '나'는 누구인가요? 뇌 기능을 벗어난 나라는 것이 있는 것일까요? 뇌와는 상관없는 '나'라는 존재가 있다는 것일까요? 내가 의식 의식하지 않더라도 뇌의 기능이 필요합니다.

그건 서양식의 이분법, 듀얼리즘(Dualism)에 우리가 세뇌되어 있는 것입니다. 다 뇌 기능이라고 하면 뭔가 모르게 언짢은 것이죠.

- 최근 '뇌연구를 통한 마음의 이해'라는 강의를 하고 계신 것과도 같은 맥락이겠네요. 마음, 그러니까 의식이라고도 말할 수 있을 텐데, 이것이 뇌에서 어떻게 이뤄지는지 많은 분들이 궁금해 하실 것 같습니다.

이제 마음이 뇌의 기능이라는 것은 많이 받아들여졌죠. ‘적어도 뇌를 필요로 한다.’라고는 많이들 생각합니다.

예를 들어 건물 경비를 위해 감시카메라가 작동합니다. 그런데 거기서 데이터베이스(DB)에 없는 사람이 감시카메라에 잡히면 알람이 울립니다. DB와 비교하는 기술이 있어서 어느 정도는 할 수 있지만 정확도에 아직 한계가 있어요. 누가 있는지 아는 것이 '인지' 기능인데, 카메라가 아니라 그것을 인지할 사람이 경비실에 필요합니다. 사람이 감시를 하면 이런 분석과 판단 기능까지 다 할 수 있습니다. 현재 수준에서는 기계와 인간의 인식에 그런 차이가 있지요.

이런 것을 이해하는 것이 뇌과학을 통한 인간의 이해입니다. 인간의 생각, 사회적 활동, 희노애락 등이 뇌기능을 필요로 하는 것입니다. 그러므로 뇌에 대한 이해는 곧 인간을 이해하는 것입니다. 그런데 '뇌가 한다'고 하면 사람들이 자연스럽게 받아들이지 못하는 것이 있습니다.

'뇌는 물질인데 어떻게 거기에서 다 된다고 생각하는가?'라고 말하는 분들이 있는데, 그것이 단순하고 평범하다고 받아들이지 못하고 마음의 작용을 신비하게 생각해서 그렇습니다. 물질과 정신을 자꾸 구분하니까, 정신은 한 단계 높은 것이고 물질은 늘 눈에 보이고 평범한 것이라 생각하니 그게 이상하게 느껴지는 것입니다. 이분법적 사고이죠.

데카르트 시대 뿐 아니라 서양 문명이 처음부터 그래 왔습니다. 모두 뇌의 기능이라고 하면 인간의 존엄성이나 숭고함을 모독하는 것처럼 보는 경향이 있습니다. 기독교적 논리에서 '물질에 혼을 불어 넣어줘서 숭고해졌다'라고 하는데, 사고방식을 구분하면 그렇게 될 수밖에 없는 것입니다.

그렇게 둘로 나눠 생각하지만 않으면, 정신의 가치를 훼손한다든지 하는 것이 아닙니다.

 

- 뇌에서 물질과 정신이 둘이 아니다 라는 관점이 굉장히 중요하군요. 뇌라는 물리적인 실체에서 눈에 보이지 않는 생각, 감정, 의식과 같은 마음 작용이 생겨난다는 것이 늘 새롭습니다.
단장님은 뇌 연구의 대가이신데요. 두뇌 관리를 어떻게 하시는지 궁금합니다.

전체 건강관리가 뇌 건강 관리이죠. 고혈압과 같은 성인의 생애 질병을 피하는 게 중요합니다. 운동도 하고요. 명상도 아침에 합니다. 건강에 좋은 것이니까요. 정신활동은 어차피 연구하면서 많이 하고 있고요.

- 육체적, 정신적 건강을 같이 관리하고 계시는군요. 연구단 이름이 '인지 및 사회성 연구단'인데요. 인간이 사회적 활동을 하는 것이 뇌 발달에 영향을 주었다고 할 수 있을까요?

인간은 활동에 의해 완성이 됩니다. 성장을 하지요. 예를 들어 눈으로 보기 때문에 시각 시스템이 발달합니다. 태어나자마자 한 쪽 눈을 막으면 그 눈의 시각 시스템이 발달하지 못합니다. 시각 중추가 발달하기 위해서는 눈을 통해 시각정보가 들어가야 합니다. 활동을 안 하는 것은 외부로부터 아무 자극도 없는 것인데, 그러면 뇌가 잘 발달할 수 없습니다.

사회적인 관계라는 것도 적절한 자극 없으면 그 사람이 사회적으로 적응할 능력이 없이 된다든지 하게 됩니다. 어릴 때 고립되면 사회 적응능력의 눈을 가리는 것과 같은 것입니다.

- 요즘은 프리랜서로 혼자 일하는 분도 많으실 텐데요.
그건 어릴 때가 아니라 기능이 발달한 성인이 되어서 그런 환경에 있는 것이니 상관이 없지요.

우리 뇌의 상당 부분이 제거되어도 사실 죽지는 않습니다. 누가 먹여주기만 하면, 동물 같기는 해도 살아는 있습니다. 옛날, 중세 때에는 사회적으로 고약한 나쁜 짓을 한다든지, 반사회적 행동을 하거나 광적인 일을 하면 전두엽 절제술을 했습니다. 그럼 얌전해지니까요. 그런데 그러면서 다른 기능도 다 없어졌지요.
 
사람처럼 살기 위해 우리는 사회 활동을 합니다. 타잔이 숲 속에 살아도 동물과 사회 기능을 해야 하지 않겠어요? 뇌의 상당한 부분이 사회 활동을 위한 것이라는 이론이 있습니다. 인간의 뇌가 왜 큰가? 그래야 생존할 수 있기 때문이지요. 동료들도 다 크니까. 같은 사회에서 작은 뇌는 살아남지 못한다는 해석이 있지요.

동물 실험에서 개체를 고립시키면 성격이 이상해집니다. 사회적 활동도 잘 못하고요. 사람도 가장 위험한 게 고독입니다. 교도소에서도 말썽을 피우면 독방에 가두는 게 최고 형벌인 것을 보면 알 수 있지요.

- 사회적인 생활을 하는 게 개인에게 긍정적이라는 것인데, 요즘 사회에서는 개인적인 경향이 강해지는 것 같습니다. 사회적인 활동이 뇌에 좋다면, 그런데 사회에 이로운 선택을 하는 것이 뇌 관점에서도 좋은 것인가요?

'어떤 것이 좋냐'는 것은 상대적인 것인데, 이타심이라는 것은 남을 도와주는 것 이상으로 자기 손해를 감수하는 것이죠. 여기서 생물학적인 기본 질문을 하게 되는데요, 살아있는 생물이 기본적으로 추구하는 것은 생존과 번식입니다. 그런데 진화적으로 이타적인 종이 더 번성하고 그런 집안이, 나라가 더 번성했습니다. 진화적 측면에서도 다 설명하기가 어려운 부분이 있죠.

- 최근 인공지능 (Artificial Intelligence)에 대한 영화가 많이 만들어지고 있는데요. 실제로 그런 연구가 얼마나 진행되었나요?

인공적 의식을 구현하는 것은 아직 한참 멀었습니다. 의식이 무엇인지, 어떻게 만들어지는지도 모르니, 현재로서는 불가능한 것입니다. 다만 실제 뇌가 작동하는 방법과는 다른 방법으로 만들 수는 있습니다. 뇌에서 의식을 만들어내고 분석하는 기제는 잘 몰라도, 컴퓨터 과학으로 상황을 판단하고 기계 고장을 알고 하는 것은 해왔으니까요. 그런 것은 가능하지요.

- 이렇게 기술에 대한 연구가 진행 될수록 '사람다움', '인간성'에 대한 관점에 대해 의문이 생깁니다.

의식이 뇌에서 어떻게 작동하는 것인가? 그것을 알면 비슷한 시스템을 만드는 게 이론적으로 가능해집니다. 적어도 인간의 뇌 기능과 비슷하게 행동하는 기계를 만들 수 있겠지요. 얼마나 거대한 구조가 되어야 할지, 얼마나 걸릴지는 모르지만요. 얼마나 걸릴지는 모르지만. 그럼 나와 저 기계의 차이는 무엇인가? 하는 고민을 하게 될 것입니다.

<HER>라는 영화가 있었죠.

- 네, 남성이 운영체계 O.S(operating system)와 대상과 사랑에 빠진다는 내용의 영화였죠.

여기서 가상적인 것이 별 것이 아니라고 생각할 수 있지만요. 빨간 사과 봤을 때, 목이 마를 때, 매실주 한 잔을 마실 때의 반응이 상상할 때의 반응과 비슷한 게 있습니다. 가상(VIRTUAL)과 현실(REAL)이 다르거나 부족할 수는 있지만, 비슷한 부분이 있습니다.

더 나아가서 미래 세계의 모습을 그려낸 영화가 있는데요. 영화 <데몰리션 맨>에서 실베스터 스탤론과 산드라 블록이 서로 마음에 든다고 섹스를 하자고 합니다. 그런데 실제가 아니라 쾌감의 전기 신호만 보내서 그런 뇌 상태를 유발하는 것입니다. 남자가 직접 하자고 하니 여자가 그런 지저분한 것을 직접 하겠냐고 질색을 합니다. 거기서는 이런 가상 섹스가 병을 옮기거나 임신과 같은 것을 피할 수 있는 방법이라고 얘기하죠. 사람에 대한 관점이 정말 달라지게 될 것이라는 단적인 예라고 할 수 있습니다.

- 그런 기술이 발달할수록 인간과 기계를 구분하고자 하는 의문도 커질 수밖에 없을 것 같습니다.

우리 뇌는 학습을 할 수 있고, 학습하면 단백질이 만들어지면서 구조도 변화합니다. 기계가 그렇게 가능해지면 사람과 거의 다른 게 없어집니다. 예를 들면 현재 컴퓨터가 신호에 의해 정확히 숫자가 바뀌는 것이라면 예측할 수 있지만, 사람 뇌처럼 변수도 다양하고 에러도 생기면...

과학과 기술이 발전하면 과연 어떻게 될까요? 음식도 에너지와 영양을 보충하는 기능 외에 먹는 즐거움도 있어요. 먹는 즐거움을 대체하는 것을 과연 사람들이 원할까요? 사람은 과연 어떨까요? 너무 복잡한 문제이지요.

- 네 생각해 볼 문제인 것 같습니다. 마지막으로 뇌과학 연구가 앞으로 어떻게 발전해 갈 것이라 생각하십니까?
뇌를 이해하는 것이 궁극적인 것이 될 것인데요. 알츠하이머와 같은 질병을 치료하는 의학적 과제가 있고, 또 뇌가 어떻게 그렇게 작동하는가를 이해하는 과제가 있습니다.

앞에서 언급한 것 처럼 신경세포 몇 개가 아니라 뇌의 많은 부분이 작동하는 네트워크에 관한 연구가 필요하죠. 빨간 사과를 보고 맛있어하며 기분이 좋아진다고 한다면, 여기에 연결된 것은 시각 미각 등의 감각 뿐 아니라 예전에 먹어서 좋았던 기억, 사과 따러 갔던 기억도 있을 수 있습니다. 당장 맛을 봐서가 아니라 이전에 음식에 대한 싫은 감정도 있을 수 있습니다.

이렇게 그것은 단순히 한 부분에서가 아니라 뇌 전체 상당한 부분에 연결이 된다는 의미입니다. 그것이 서로 어떻게 작동하는지 연구하고 있는지 이해해야 하고, 게다가 이 회로 연결은 경험에 의해 변화하는 것입니다. 이것까지 포함해서 이해해야 어떻게 기억이 만들어지고 학습, 의식 등이 어떻게 되는지 이해할 수 있지요.

신희섭 기초과학연구원 인지 및 사회성 연구단장.
서울대 의대를 졸업하고 미 코넬대에서 유전학 연구로 박사학위를 취득했습니다. 제1호 국가과학자 선정을 비롯해 대한민국 국민훈장 동백장, 닮고싶고되고싶은과학기술인상 등 국내 주요 과학상을 다수 수상했습니다.
현재 그가 이끌고 있는 '인지 및 사회성 연구단'은 바이오이미징기술을 포함한 다양한 뇌과학 기술을 이용하여 인간의 행동 원리와 인지, 사회성에 영향을 미치는 정신 질환의 진단 및 치료를 위한 연구를 하고 있습니다.

<프로젝트 맺음말>

뇌를 잘 이해하고 활용하자는 프로젝트 <내 맘대로 뇌 맘대로>. 즐거운 여정이 되었으면 한다. 여러 가지 이유로 다 담지 못한 내용도 많지만, 신 단장님의 말씀처럼 몸과 마음, 이 분리된 것이 아니라는 것을 기억하신다면 앞으로 뇌를 더 잘 활용할 수 있을 것이라 생각한다.

적당한 운동과 수면, 좋은 음식 등 물리적 뇌를 건강하게 하는 것은 곧 뇌의 생각, 감정, 마음의 기능을 원활하게 하는 것이다. 또한, 역으로 마음을 편안하게 하고 행복하게 하는 것이 우리가 건강하게 살 수 있는 방법이기도 하다.

그리고 생존 경쟁에서 이기는 것만이 본능이랑 생각하지만, 사회적 활동과 이타성과 같은 요소도 뇌와 우리 존재에 매우 중요한 요소이다. 최근 매튜 D. 리버먼이 펴낸 <사회적인 뇌>에서도 이런 공존과 협력이 중요하다는 것을 강조한다. 시대와 장소 등 환경에 따라 변화하는 상대적 가치를 더 많이 가지기 위해 경쟁하면서 오히려 인간과 인류의 성장을 막는 것은 아닌지 생각해볼 문제라는 생각이 든다.

우리가 이루고 있는 문명은 모두 뇌에서 발현하여 만들어진 것이다.
'내가 누구인가? 신이 존재하는가?' 하는 것도 인간의 뇌의 작용으로 일어나는 의문이다. 무한한 가능성을 가진 것만큼이나 뇌의 가치는 매우 크다.

앞으로 기술이 발전할수록 뇌를 가지고 있는 사람이 사람다움을 가지고 뇌를 잘 운영하고 활용해야 한지 않을까?