19.09.15

뇌의 백업방식은 뉴런에 ‘중복저장’

이것은 어떤 사람이 길고 복잡한 이야기를 예컨대 5명에게 설명하는 것에 비유할 수 있다. 후에 다섯 명 중 한 사람 이이야기를 잊어버렸을 경우라도, 다른 사람이 기억하고 있을 수 있다. 

곤잘레스 박사는 “그 이야기를 다시 할 때마다 새로운 친구들을 데려오면, 원래의 이야기를 보존하고 기억을 강화하는 데 도움을 준다. 비슷한 방법으로 신경세포도 시간이 지나도 잘 기억할 수 있도록 서로 돕는다.”고 말했다.

나는 뇌란 정보 네트워크의 구현체라고 믿고, 뇌에서 사용하는 방식은 모든 네트워크에 통요오디는 것이라 믿는다. 하나의 정보를 하나의 노드(뉴런)이 아니라 여러 노드(뉴런)이 협력해서 다룬다는게 정보 네트워크의 기본 사양일 것이라 생각 함.

망각이란 무엇인가

지난 10년 동안 밝혀진 사실들은 망각이 수동적으로 잃어나는 현상이 아님을 보여줍니다. 오히려, 망각은 뇌에서 일상적으로 일어나는 능동적인 활동의 결과입니다. 어쩌면 거의 모든 동물은 기본적으로 능동적인 망각 기능을 활성화한 상태일 수 있습니다. (중략)

하지만 이에 비해 뇌가 어떻게 기억을 잊는지에 대해서는 오랜 시간동안 누구도 관심을 가지지 않았습니다. 캠브리지 대학의 인지 뇌과학자인 마이클 앤더슨은 이를 일리있는 지적이라 이야기합니다. “기억 능력이 있는 모든 생명체는 망각 능력 또한 가지고 있습니다. 여기에 어떠한 예외도 없습니다. 아주 작은 유기체라도 마찬가지입니다. 경험에서 교훈을 얻는 생명체는, 그 교훈을 잊을 수 있습니다. 그런 면에서, 나는 뇌과학자들이 망각을 그저 부수적인 현상으로 생각했다는 것이 무척 놀랍습니다.”

“진화는 기억의 미덕과 망각의 미덕 사이에 우아한 균형을 만들었습니다. 이는 영속성과 탄력성 사이의 균형인 동시에 불필요한 것을 제거할 수 있는 능력입니다.” 앤더슨의 말입니다.

놀라운 이야기. 정보는 편평하지 않으며, 정보에서 핵심을 차지하는 부분은 따로 있다. 우리는 그 나머지 불필요한 부분을 굳이 기억해서 에너지를 소모할 필요가 없고, 핵심 부분만을 추려서 일반화하면 보다 올바른 모형을 만들 수 있기 때문에 망각을 능동적으로 하는게 아닐까?

망각이 안 되면 (일반 모형을 만들 수 없기 때문에) 예측이 안 된다.

왜 “큰 언어”의 문법이 덜 복잡할까?

하지만 수많은 언어를 체계적으로 비교한 언어학자들은 이 통념과 반대되는 결론에 이르렀습니다. 이른바 “큰 언어”, 그러니까 넓은 지역에서 많은 사람들이 사용하는 언어가 소수의 고립된 집단이 사용하는 언어보다 단순하다는 것이죠. 이러한 결론이 나온 것은 언어학자들이 어휘보다는 문법에 집중했기 때문이기도 합니다. (중략)

2010년 수천 개의 언어를 대상으로 한 한 연구는 “작은 언어”의 단어에 이처럼 다양한 변화형이 더 많다는 사실을 밝혀내습니다. 반대로 영어나 표준 중국어와 같은 “큰 언어”는 단어의 변화형이 그리 많지 않습니다. 그 이유는 정확히 알 수 없지만, 언어가 넓은 지역에 걸쳐 널리 쓰이기 때문이라는 설이 유력합니다.

재미있는 이야기. 아무래도 널리 쓰여져야 하다보니 배우기가 쉬워야 하고, 덕분에 문법 구조가 단순해진게 아닐까?

말이 빠른 언어는 정보 효율도 좋을까

각 언어의 원어민들이 말하는 속도에서도 큰 차이가 난다. 말이 빠른 이탈리아 사람들은 초당 9음절을 발음한다. 비교적 또박또박 말하는 독일인들의 발음 속도는 초당 5~6 음절 정도라고 한다. 그렇다면 말이 빠른 언어를 쓰는 사람들은 다른 언어를 쓰는 사람들보다 더 빨리 정보를 주고받는 것일까? 그렇지 않다는 연구 결과가 나왔다. 말하는 속도는 언어마다 다르지만, 정보를 전달하는 속도는 거의 똑같다는 것이다.

의문을 풀기 위해 프랑스, 한국 등 4개국 공동연구진은 한국어를 비롯해 영어, 이탈리아어, 일본어, 베트남어 등 9개 언어군 17개 언어로 작성한 문서를 이용해, 말하는 속도와 정보 전달 속도의 관계를 측정했다. 이는 언어의 정보 밀도와 관련이 있다. 앞서 2011년 <랭귀지 매거진>에 발표된 7개 언어(영어 프랑스어 독일어 이탈리아어 일본어 만다린어 스페인어) 비교 연구 결과를 보면, 일본어는 정보 밀도가 가장 낮다. 이는 같은 양의 정보를 전달할 때 다른 언어보다 더 말을 많이 해야 한다는 걸 뜻한다. 영어는 일본어보다 정보 밀도가 두배나 높다. 반면 음절 속도(1초당 발음하는 음절 수)는 일본어가 가장 빠르다. 정보 밀도가 낮은 언어는 좀더 빨리 말하는 경향이 있다는 얘기다.

지난 4일 공개 과학저널 <사이언스 어드밴시스>(Science Advances)에 발표된 논문을 보면, 연구진은 이번 연구에서 각 언어의 정보 밀도를 비트 단위로 계산했다. 언어의 정보성은 보통 음절 단위로 계산하는데, 이를 비트로 표현하는 것. 언어에서의 1비트는 정보의 불확실성을 반으로 줄이는 정보량을 가리키는 개념이다. 예를 들어 한 음절을 입 밖으로 말했다고 치자. 이 음절을 말함으로써 내가 가리킬 수 있는 사물의 범위가 사물 전체에서 그 절반으로 줄었다면, 그 음절은 1비트의 정보를 전달하는 것이 된다.

재미있는 내용. 결론적으로 보면 언어가 가진 정보량이 낮기 때문에 같은 정보를 전달하기 위해 더 많은 말을 했고, 그 결과 말이 빨라졌다는 이야기. 전세계 언어에 대해서는 잘 모르지만 좀 더 미루어 짐작해 보면 정보 밀도가 낮은 언어는 말을 빨리 하기 위해 발음이 좀 더 평탄할까?

같은 경험을 해도 남녀 기억은 왜 다를까

이와 관련해 지금까지 발표된 많은 심리학 연구들이 대체로 여성의 기억력이 남성보다 높다는 발견을 보고해왔다. 그렇다고 모든 종류의 기억력이 여성에게서 높게 나타나는 것은 아니다. 여성은 ‘언어 기억’(verbal memory)이 남성에 비해 뛰어나다고 한다. 언어 처리 능력이 언어와 의미부여와 관련한 기억에 큰 영향을 끼치기 때문에, 과거의 사건과 사물 등을 여성이 더 잘 기억할 수 있다는 것이다. (중략)

일부 과학자들은 남녀가 같은 정보를 서로 다르게 받아들이고 처리하는 이유를 서로 다른 뇌 연결망의 특성에서 찾기도 한다. 2014년 미국 펜실베이니아대학 라기니 베르마(Ragini Verma) 교수 연구팀은 여성 뇌에서는 좌뇌와 우뇌의 상호 연결이 발달한 데 반해 남성 뇌에서는 좌뇌와 우뇌 각각의 내부 연결이 발달하는 특징이 나타난다고 보고했다. 이는 여성은 언어와 같은 특정 정보를 양쪽 뇌를 모두 써서 처리하며 남성은 한쪽 뇌를 주로 사용하는 경향이 있음을 의미한다. 이런 뇌 연결성의 특성 차이 때문에 여성은 뛰어난 언어 능력과 의미부여 능력을 지니고 이를 기억 과정에 적극 활용할 수 있다는 얘기다. (중략)

다른 한편으로, 예전부터 여성이 우월한 기억력을 갖고 있다는 연구 결과가 이어진 것은 그동안 연구자들 사이에서 비교적 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 연구 대상으로 ‘언어와 의미화에 의존하는 기억들’이 주목받아왔기 때문일 수도 있다. 측정 방법이 확립되지 않은 다른 종류의 정보 또한 인간의 기억 형성에 중요하게 작용할 수 있으며, 이를 밝힌다면 남녀의 기억 차이에 대한 새로운 시각을 얻을지도 모른다.

흥미로운 내용이 많아서 정리. 남녀의 신체적 차이가 분명한 만큼 남녀 뇌의 구조나 기능이 다른 것은 매우 자연스러운 일이다. 그것을 부정하는 것은 오히려 현실을 부정하는 것. 

남녀의 분업 –남자는 사냥을 나가고, 여자는 채집하면서 공동체와 육아를 담당– 의 차이로 남녀의 두뇌가 그 분업된 환경에 맞게 적응된 것이 올바른 설명이겠지. 역할이 다른데 차이가 없다는게 더 이상하잖아? 차이가 없으면 남자도 임신할 수 있어야지.

‘휴면 상태’ 뇌 줄기세포도 되살릴 수 있다

한때 의학계의 논란거리였던 적도 있지만, 인간의 뇌에도 줄기세포가 생겨나 새로운 신경세포(뉴런)를 계속해서 만들어낸다는 게 현재의 정설이다.

그러나 이런 줄기세포는, 줄기세포의 재생과 분화를 신호로 제어하는 뇌의 특정 영역에만 존재한다. 게다가 나이가 들면 뇌 줄기세포의 활동성이 점차 떨어지다가 결국 ‘휴지 상태’에 들어가는데 지금까지 그 이유는 밝혀지지 않았다.

스위스 바젤대 의대의 페르돈 타일로어 줄기세포 생물학 교수팀이 뇌 줄기세포의 분열을 제어하는 신경 신호 경로를 발견해 저널 ‘셀(Cell)’에 연구 보고서를 발표했다. (중략)

뇌가 노화하면 노치2-Id4 신호전달 경로가 ‘활동 항진(hyperactivity)’ 상태로 바뀌어, 줄기세포 활동과 뉴런 생성을 강력히 억제하는 ‘분자 브레이크(molecular brake)’처럼 작용했다.

반대로 이 경로가 비활성 상태로 전환하면 분자 브레이크가 풀려, 늙은 생쥐의 뇌에도 새로운 뉴런이 생성됐다.

이런 결과는, 포유류 뇌의 줄기세포가 ‘휴지 상태’로 전환해도, 노치2-Id4 신호전달 경로를 제어하면 ‘활동 상태’로 되돌릴 수 있다는 걸 시사한다. 똑같이 이 경로를 조작하면 새로운 뉴런의 생성도 자극할 수 있을 것으로 연구팀은 기대한다.

신기한 내용이라 정리. 근데 왜 노화가 되면 뉴런 생성을 억제할까? 노화가 되면 에너지 소모를 아끼기 위해 마치 멍게가 그러하듯 뇌에 들어가는 에너지를 줄이기 위해 뉴런 생성을 억제 하는 것일까?

동성애 결정하는 ‘단일 유전자’는 없다

연구팀은 동성애 성향과 연관성이 강한 5개 변이유전자를 새로 찾아냈다.

이 변이유전자들은 오로지 동성과만 성관계를 갖는다고 대답한 사람과 대부분 이성과 성관계를 갖지만, 동성과 성관계를 가질 때도 있다고 대답한 사람들이 공통적으로 가지고 있었다.

이 밖에 지금까지 발견된 것을 포함해 수천 개의 동성애 관련 변이유전자들이 환경적 요인과 상호작용을 통해 동성애 성향을 유도하는 것으로 보이지만 누가 동성애자가 될 것인지를 예측할 수 있는 결정적 변이유전자는 없었다고 연구팀은 밝혔다.

유전자로 개개인의 성적 성향을 예측한다는 것은 사실상 불가능하지만, 유전자가 동성애에 상당히 중요한 역할을 하는 것만은 사실이라고 닐 박사는 설명했다.

키도 유전적으로 결정되지만, 키를 결정하는 단일 유전자는 없다. 나는 이것이 비단 지능, 키, 동성애 뿐만 아니라 대단히 많은 성향이 공통적일 것이라 생각하며, 이것은 네트워크 구조를 갖는 모든 것들이 같은 원리를 갖고 있으리라 생각한다. 다만 아직 아무도 그 ‘원리’가 무엇인지 모를 뿐.

온라인 통한 결혼이 이혼율 더 낮아

이 연구에서는 온라인에서 배우자를 만난 커플들이 헤어지는 비율이 오프라인에서 만난 커플들보다 25% 낮은 것으로 조사됐다. 연구진은 온라인 데이트앱이 오프라인에 비해 훨씬 많은 잠재적 배우자 후보군을 제안해 더 많은 가능성과 선택권을 제공하기 때문일 것이라고 설명했다. (중략)

드렉슬러 박사는 온라인 데이트 사이트 이용자를 5년간 연구해온 사회학자 제스 카비노의 발견도 소개했다. 카비노는 “온라인 데이트를 하는 사람들은 오프라인 관계에 비해 훨씬 바람 피는 경향이 많다는 것을 발견했다. 배우자 아닌 다른 사람도 쉽게 만날 수 있다는 점 때문”이라며 “온라인 데이트는 정착된 게 아니라 여전히 ‘학습중’”이라고 말했다.

신기하군 하고 읽어보니 마지막 연구 내용은 전혀 이상한데? 상호 합의 하에 바람을 피는 것도 아니고, 바람 피는데 이혼율은 낮다니?

[ssba]

The author

지성을 추구하는 사람/ suyeongpark@abyne.com

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