브레인 스토리/ 의식의 수수께끼

최후 최대의 비밀

  • (시각 장애를 앓고 있는 환자 그레이엄의 사례 생략)
    • 그레이엄이 의식의 일부를 잃었지만 뇌 촬영으로 밝혀낸 바에 따르면 그의 전두전야는 고스란히 온전하게 활동하고 있다. 따라서 전두전야는 의식의 중추가 될 수 없다.
  • 이런 관찰 결과는 어떤 단일한 특정 영역이 관건이 아니라 영역들 사이의 결합이 온전해야만 뇌가 통합적으로 기능할 수 있다는 점을 암시한다. 의식과 뇌 기능의 문제에서 전체가 부분들의 총합 이상임이 분명하다.
  • 설은 말한다. “(전략)… 구성 요소를 분해해서 접근하는 방법에서는 어떤 특정한 체험의 요소가 유발되면 다른 무의식의 주체가 그 체험을 하게 될 것이라고 예상한다. 예컨대 빨간색의 구성 요소가 유발되면 무의시기의 수동자가 갑자기 빨간색을 의식하게 되리라는 것이다. 나는 그런 일이 가능하다고 생각하지 않는다. 내 생각에는 당신이 이미 의식하는 주체가 되었을 때만, 다시 말해 당신이 이미 통합된 의식을 가지고 있을 때만 빨간색을 인지할 수 있다고 생각한다.”

의식의 스위치

  • 지난 2억년 간 모든 조류와 포유류는 어떤 형태로든 잠을 잤다. 수면은 어느 정도 정교한 뇌에 있어서 필수적인 기능이다. 곤충의 휴식도 포유동물의 잠보다 덜 복잡하기는 하지만 활동기와 다른 상태로서 뚜렷히 구분된다.
  • 꿈을 꾸지 않는 수면에서 확연히 구분되는 네 가지 단계가 있음이 밝혀졌다.
    • 각각의 단계는 독특한 뇌파를 보여준다. 잠이 들면 우리는 신속하게 네 단계를 거친다. 가장 얕은 잠에서 가장 깊은 잠으로 말이다.
    • 밤사이에 우리는 이 네 단계의 얕은 잠에서 깊은 잠으로 가라앉았다가 떠오르기를 4-5번 반복한다.
  • 영국의 개러스 존스와 동료들은 마취제를 통해 무의식 상태에서 뇌에서 무엇이 사라지는지 알아내려고 노력하고 있다.
    • 존스는 우리가 마취될 때 기능이 정지되는 뇌 부위는 단 한 군데도 없다는 사실을 확인했다. 오히려 마취제의 효과는 전반적으로 활동 전위를 억누름으로써 뇌 전체를 둔화시켰다.
    • 그러나 이런 둔화 과정은 즉각적이지 않다. 네 가지 마취 단계가 확인되었다. 무통각, 흥분, 외과적 마취, 호흡 중추의 기능 저하가 그 네 단계이다. 이 단계들을 통과해 가면서 점차로 의식을 잃는다. 조명을 어둡게 하는 스위치를 돌려 끄는 것과 같다고 할 수 있다.
  • 어떤 의식 이론도 뇌의 특정 영역이나 특정 세포에 의존할 수 없다. 의식의 ‘중추’는 없다. 의식의 중추가 있다면 그 말은 우리가 뇌 속에 또 다른 작은 뇌를 가지고 있다는 얘기이기 때문이다. 마찬가지로 억제 작용이 일어날 때 무의식을 유발하는 단일한 영역도 없다.
  • 의식은 전부 아니면 전무가 아니다. 우리 모두는 정말 우리가 다른 시간에 다른 정도의 의식을 갖는다는 사실을 받아들일 수 있다. 산 정상에 오르는 것을 계획하는 일은 TV를 보는 것보다 더 많은 의식을 수반한다.
    • 의식의 이런 신축성은 고정된 뇌 구조 속에 수용될 수 없었고 우리의 주과적 체험을 축소하거나 확대할 수 있는 보다 광범위하고 고차원적인 뇌 상태에 의존할 것이다. 특정 시기에 그 집합의 규모가 크면 클수록 아마 의식의 수준도 더 크고 높을 것이다.
  • 의식이 정도의 문제라는 생각, 희미한 수준에서라도 의식을 가지려면 대규모의 뉴런 집합이 필요하다는 생각은 최근에 발견된 현상인 영속적인 식물인간 상태에 놓인 환자들의 대뇌피질 활도잉 섬처럼 고립되어 나타나는 현상을 설명해 줄 수 있을 것이다.
    • 이 발견은 그 자체로 대뇌피질이 단독으로는 의식의 근원이 될 수 없다는 주장을 뒷받침해주는 증거가 된다.
  • 더 중요한 것은 이 발견이 뇌 영역간의 어떠한 특정 회로도 단독으로는 의식의 기초가 될 수 없다는 사실도 알려 준다는 점이다. 여러 영역들이 활성화될 때조차도 여전히 무의식 상태가 우세하다.
    • 영속적 식물인간 상태의 환자들이 잃어버린 것은 여러 뇌 영역들을 아우르는 조정 활동인 것이다. 나(저자)는 이것을 대규모의 뉴런 집합이라고 제안한 바 있다.
  • (마취 약물을 통한 의식 상실 실험 내용 생략)
  • 내(저자)가 흥미를 느끼는 개념은 소규모 뉴런 집합이 한 사람의 어른이 가진 마음을 구성한다고 보는 풍부한 결합에는 못 미치는 의식의 한 형태의 기초가 될 수도 있다는 생각이다.
    • 이런 유형의 의식은 현재를 다룰 뿐이며, 융통성 없이 수동적으로 외부 세계에 반응한다.
    • 실제로 이런 상태에서 외부 세계는 사람이 인생을 통해 조금씩 배워 온 온갖 견제와 균형에 반하지 않는다. 그래서 환각의 특징이라고 할 수 있는 논리 결여와 고도의 암시 감응성이 등장하게 된다.
  • 유년기에는 뉴런 집합의 결합력이 충분히 발달하지 못하기 때문에 작을 수밖에 없고, 그리하여 이에 상응하는 의식도 사실상 생생하게 벌어지는 눈앞의 순간에만 사로잡히는 의식이 되고 만다.
    • 어린이와 약물 사용자는 한 가지 공통점을 갖는다. 그들은 일반적인 성인과 달리 감정의 롤러코스터를 탄다. 강렬한 감정 상태에서는 오직 현재만을 인식하고 사고나 논리는 결여된 모습을 보인다.
    • 따라서 나(저자)는 감정이 가장 기본적인 의식의 형태이며 나아가 뇌의 소규모 뉴런 집합과 관계있을지도 모른다는 생각이 매력적인 개념이라고 본다.

  • 그린필드의 의식 이론
    • 두 개의 동심원은 뇌세포 수천만 개가 순간적으로 형성하는 뉴런 집합 두 개를 나타낸다. 뇌에서는 언제라도 가장 큰 집합이 지배적이며 그 순간의 의식을 결정한다.
    • 의식의 정도는 다양한 요인에 의해 결정된다. 감각 입력의 강도, 기존의 결합(연상), 경쟁의 정도(주의 산만)가 그 요인일 텐데, 이것들은 형성되기 시작한 소규모 집합을 통해 구현된다.
    • 신호 물질인 펩티드가 일시적 집합에서 방출된다. 그리하여 이 펩티드의 유형, 수, 농도가 뇌에서 두드러진 집합으로 부상해 신체의 나머지 기관으로 혈액 순환을 통해 정보를 전달한다. 활동 중인 뉴런 집합은 면역 체계 및 주요 기관에서 방출되는 펩티드에 의해 다시 수정된다. 이것은 호르몬 및 각성과 관련해 방출되는 ‘아민’과 같은 다른 화학물질도 마찬가지다.
    • 이런 식으로 의식은 통합적으로 활동하는 몸 전체에 의존한다.
  • REM(Rapid Eye Movement) 수면은 뇌가 세포의 유지 관리에 중요한 화학물질 생산을 중단한다는 점에서 실제로 각성 상태와 유사하다. 화학물질은 꿈을 꾸지 않는 수면을 할 때 만들어진다.
    • 뇌 촬영법과 뇌전도 기록에 의하면 REM 수면과 각성 중의 뇌 활동은 구별할 수가 없다.
    • 또 우리가 꿈을 꾸지 않고 잘 때에는 뒤척이기도 하짐나 REM 수면 중에는 근육이 마비되어 우리가 꿈을 행동화 하는 것을 막는다. 오직 눈만 어지럽게 움직이는데, 아마도 꿈의 세계에서 이리저리 움직이는 영상을 보기 때문일 것이다.
  • 모든 동물이 다 꿈을 꾸는 것은 아니다. 파충류는 REM 수면을 전혀 보이지 않으며, 조류는 부화한 유생일 때 드물게 나타날 뿐이다. 반면 포유동물은 평생 동안 꿈을 꿀 수 있는 것 같다.
  • 꿈을 왜 꾸는지는 어려운 문제이다.
    • 일반적인 견해는 꿈을 꾸면서 우리가 하루의 경험을 정리한다는 것이다. 그러나 이 이론이 맞다면 26주 된 태아는 꿈을 꾸면서 어떤 경험을 공고히 하는 것일까?
  • 좀 더 현실적인 견해는 꿈이 일종의 미숙한 뇌 기능의 결과라는 것이다.
    • 어린이의 뇌에서는 어떤 잠재적 집합을 형성하기 위한 결합이 여전히 만들어지고 있다. 반면 성인의 뇌에서는 그 결합이 확고하게 구축되어 있다. 그렇지만 꿈을 꾸는 동안에는 감각기관으로부터의 자극이 없기 때문에 이런 결합이 불충분하게 활성화된다. 그 원인이야 다르겠지만 최종 결과는 동일할 것이다.
    • 비정상적으로 작은 뉴런 집합은 가공되지 않은 날것의 느낌과 논리적 사고의 결여라는 점에서 조잡한 수준의 의식을 생성하고, 이것이 꿈의 지배적인 특징이다.
  • 나(저자)는 꿈이 연속상으로 존재하는 의식에서 가장 낮은 단계라고 생각한다.
    • 논리는 적고 감정은 많기 때문이다. 꿈은 설명할 수 없는 뇌활동으로 추동되는 뇌세포들의 소규모 집합에서 기인한다.
    • 이렇게 생각하면 우리는 비인간적 의식도 연속상 위에 위치시킬 수 있다. 발생 중인 태아에서처럼 의식도 뇌 크기와 함께 증대할 것이다.
    • 더 적은 의식 상태가 더 작은 뉴런 집합의 특징이라면 우리는 동물의 의식이 날것의 감정이 추론과 기억과 계획을 지배하는 현 시점의 삶의 의식이라고 예상할 수 있다.
  • 인간도 유년기, 꿈, 정신분열증, 격력한 감정 상태에서 소뮤고 뉴런 집합이 정상의 사려 깊은 상태와는 다른 의식을 창출한다.
    • 과거를 반추하거나 미래를 조망할 수 없게 되면 우리도 현 시점에 사로잡히게 되고, 개인적 기억과 의미가 거세된 맛, 색깔, 냄새, 소리의 수동적 수용자로 전락해 버린다. 아마도 쾌락은 우리가 오직 현실에만 관심을 집중하는 그런 상태일 것이다.
    • 우리는 대출금이나 실업, 말 안듣는 자녀의 미래 따위에 걱정하는 것을 중단한다. 음악이나 춤, 운동이나 사랑 같은 순간의 열정이 보다 복잡한 신경 집합이 우리 의식에 작용하는 것을 막는 것이다.

자유의지는 환상일 수도 있다

  • 일시적인 집합이라는 관점에서 의식을 이해하는 방법은 우리가 단순한 사고에서 환각까지, 또 마취 상태에서 고통을 극복하는 정신력에 이르기까지 우리의 삶을 구성하는 다채로운 마음의 경험을 뇌가 어떻게 창출하는지 이해하는데 도움을 준다.
    • 그러나 아직까지는 이 일시적 집합이라는 견해는 단지 가설로 밖에 확인할 수 없다. 과거 빅토리아 시대의 사진처럼 현재의 기술로는 이 현상을 포착할 수가 없기 때문이다.
    • 그렇지만 이스라엘의 아미람 그린월드가 동물 뇌를 연구한 증거에 따르면 뇌세포들의 집합이 실제로 짧은 순간 동안 발생한다는 것을 알 수 있다. 예컨대 그린월드는 섬광실험을 통해 약 1000만개의 뇌세포가 1/4초 미만의 시간 동안 순간적으로 활성화된다는 사실을 확인했다.
    • 이런 활동은 현재의 뇌 촬영기로 포착하기는 너무 빠르지만 뇌의 견지에서는 아주 느린 것이다.
  • 뇌 전체에서 이런 뉴런 집합을 완성하는데는 시간이 걸린다. 실제로 어떤 뉴런 집합의 발달이 의식의 한순간을 창출한다면 자극의 도달과 이어서 일어나는 의식으로의 진입 사이에 시간차가 있어야만 한다.
  • 1960년대 생리학자 벤저민 리벳에 의해 그런 지연 시간이 최초로 발견되었다.
    • 그는 각성 상태에서 뇌 수술을 받는 환자들을 대상으로 실험했는데, 그는 자신이 발견한 사실에 깜짝 놀랐다. 그가 핀으로 환자의 손을 찌르자 그 신호가 뇌에 도달하는데는 20밀리초 밖에 걸리지 않았는데 반해 환자가 뭔가를 느꼈다고 보고할 때까지는 거의 500밀리초가 걸렸기 때문이다.
    • 따라서 뇌가 거의 동시에 무의식적으로 정보를 처리할 수 있지만 우리가 무언가 일어나고 있다는 것을 인식하는데는 500밀리초가 걸리는 셈이다.
  • 0.5초는 뇌의 세계에서는 긴 시간이다. 활동 전위는 2밀리초도 되지 않아 완전히 일을 마친다.
    • 이것은 우리가 하는 일, 우리가 솜씨를 요구하고, 계획적이고, 중요하다고 생가하느 것의 상당 부분이 너무 빨리 일어나서 우리가 의식할 수 없다는 것을 의미한다.
    • 테니스 선수는 400밀리초 미만의 시간에 공이 떨어지는 지점을 파악해야 한다.어떻게 되받아칠지는 잠재의식적으로 결정될 수 밖에 없다.
  • 내(저자)가 만나 본 일류 선수들 가운데 어느 누구도 강서브를 되받아치는 것과 관련해 의식적으로 판단한다고 하지 않았다. 그러나 그런 반응은 단순한 반사 운동 이상이다.
    • 거기에는 공을 정확히 어디로 보낼 것인지와 관련한 전략적 사고가 뒤따른다. 공을 되받아치는 것은 모든 것이 완전히 무의식적으로 이루어지는 복잡한 과정이다.
  • 영국의 심리학자 제프리 그레이는 뇌가 무의식적으로 그렇게 기능을 잘 수행한다면 왜 수고스럽게 의식을 해야 하는냐고 묻는다. 나(저자)는 테니스 공을 되받아치는 것과 같은 단순한 육체적 기술 이상의 것이 의식에 존재한다고 생각한다.
    • 의식과 관련해 가장 중요한 사실은 분명 의식이 우리로 하여금 정신 생활을 할 수 있도록 해준다는 점이다.
  • 만약 뇌가 테니스 코트에서 의식의 개입 없이 결정할 수 있다면 뇌에서 다른 무엇이 가능한 것은 아닐까? 점심을 고르거나 보험을 고르는 등의 의식적인 결정을 통제하는 것은 누구 일까? 당신인가 당신의 잠재의식적 뇌인가? 분명 의식하는 자아가 육체를 활동시키는 결정을 내린다.
  • 리벳은 우리가 움직이기로 결정할 때 뇌에서 일어나는 일을 조사했다.
    • (실험자가 버튼을 누르면서 정확히 언제 그걸 누르고 싶었는지를 보고하는 실험. 반사신경을 실험하는 것이 아니라 정말로 의지가 존재하는 상태에서의 실험이다.)
    • 리벳은 의식적 욕구가 발현되고 나서 운동 피질이 작동할 것이라 예상했지만, 그는 자신의 예상과 정확히 반대되는 실험 결과를 얻었다. 운동 피질이 활성화된 후 거의 1초가 지나서야 운동 결정이 내려졌던 것이다.
    • 당신의 뇌가 이미 잠재의식적으로 운동 결정을 내렸고, 일단 그 과정이 시작되고 난 후에야 ‘당신’이 그것을 깨닫는 것뿐이다.
    • (이 부분이 아주 흥미로운 부분인데, 인간의 ‘자기합리화’라는 것이 여기서 기인하는 것이 아닐까 싶다. 자신의 행동을 자기의 의지로 했다고 믿게 하는 것이 자기합리화의 시작 지점)
  • 이 발견은 놀라운 사실을 내포한다. 무언가를 하려는 의도가 뇌가 이미 그것을 하기로 결정한 다음에 발현된다면 ‘당신’이 결정하기 전에 뇌가 결정을 한다면, 우리의 행위는 자유의지에 의해서가 아니라 잠재의식적 과정에 의해 인도되는 셈이다.
    • ‘당신’이라는 관념, 다시 말해 당신 머릿속에 존재하는 개인은 어쩌면 뇌가 보여주는 가장 그럴듯한 속임수인지도 모른다. 진짜 지배 세력은 잠재의식인데도 뇌는 의식적 자아가 행동을 지배한다는 환상을 만들어낼지도 모른다.
  • 의식적 사고가 무의식적 과정에서 비롯한다면 그것을 사실로 받아들여야만 한다. 의식은 잠재의식의 산물이다.
    • 뇌의 견지에서 객관적으로 볼 때 의식적으로 통제하고 있다는 느낌은 신경생리학적인 사기인 것이다.
    • 우리의 모든 사고와 행동은 무의식적이든 의식적이든 결국 뇌의 활동에서 비롯된다. 이것들은 자아와 뇌라는 두 개의 다투는 실재가 아니라 통합적 전체의 일부이다.
    • ‘당신’을 이루고 있는 모든 것은 뇌이다. 그 뇌가 인생을 통해 독특한 궤적을 그리며 개성화된다고 할지라도 말이다.
    • (뇌가 사고를 지배하는 것이야 맞겠지만 행동도 뇌에 의해 통제되는게 맞는가 하는 의문은 든다. 몸이 먼저 움직이고 나중에 뇌한테 ‘보고’ 할 수도 있을 법한데. 뇌가 컨트롤 타워가 아니라 그냥 마치 온 몸에 피를 공급하는 심장처럼 정보를 처리하는 기관일 뿐이라는 개인적인 생각)
  • 우리는 세게와 주변에서 일어나는 사태를 의식할 수 있을 뿐만 아니라 우리 자신도 의식할 수 있다. 우리는 자기 의식적이다.
    • 자기 의식은 동물의 세계에서는 아주 드문 현상이다. 거울 속에 비친 자신의 모습을 인식할 수 있는 능력을 우리와 공유하는 집단은 유인원 뿐이다.
    • 그러나 유인원에게서 통찰력, 내성적 사고, 미래 예측 능력이 있다는 증거는 전혀 찾을 수가 없다.
  • 자의식은 아마도 예외적으로 커다란 뉴런 집합과 정교한 뇌가 필요한 의식의 심화된 형태일 것이다. 나(저자)는 자의식이 동물이나 어린아이가 체험하는 미발달 상태의 의식이 자연스럽게 확대된 것이라고 생각한다. 성인의 자의식은 정상적인 상태이다.
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The author

지성을 추구하는 디자이너/ suyeongpark@abyne.com

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