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[강연] 내가 보는 세상, 뇌가 보는 세상 _ by심원목｜2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體' | 7강

우리가 경험하는 세상은 단순히 눈앞의 풍경을 그대로 받아들이는 결과물이 아닙니다. 고대 이집트인들은 마음이 심장에 있다고 믿었지만, 현대 과학은 모든 감각 경험이 뇌의 전기적 신호 해석에서 비롯된다는 사실을 밝혀냈습니다. 우리가 의자에 앉아 느끼는 감촉이나 강연자의 목소리, 눈앞의 풍경은 모두 뇌가 만들어낸 정교한 산물입니다. 결국 '실제란 무엇인가'라는 질문은 우리 뇌가 외부 세계를 어떻게 재구성하느냐에 대한 답을 찾는 과정과 같습니다. 뇌는 불완전한 감각 정보를 바탕으로 우리만의 고유한 세계를 구축하는 위대한 설계자입니다. 인공지능 알파고가 바둑에서 인간을 능가했을 때 많은 이들이 놀라움을 금치 못했습니다. 하지만 바둑보다 훨씬 복잡한 고도의 정신 과정이 바로 우리가 매일 수행하는 '보는 것'입니다. 수많은 인파 속에서 지인의 얼굴을 단번에 알아보고, 그의 표정에서 미묘한 감정을 읽어내는 일은 컴퓨터에게는 여전히 매우 어려운 과제입니다. 인간의 뇌는 단순히 시각 정보를 수집하는 데 그치지 않고, 배경과 상황을 유추하며 사회적 맥락까지 순식간에 파악합니다. 우리가 큰 노력 없이 세상을 보는 행위 자체가 사실은 뇌가 수행하는 가장 경이로운 연산 작업 중 하나인 셈입니다. 인간의 눈은 설계 관점에서 보면 의외로 허점이 많습니다. 망막의 시세포는 거꾸로 배열되어 있고, 신경 다발이 지나가는 통로 때문에 아무것도 볼 수 없는 '맹점'이 존재합니다. 또한 우리가 선명하게 볼 수 있는 영역은 손톱만한 크기에 불과하며 주변부는 매우 뿌옇게 보입니다. 그럼에도 우리가 세상을 균일하고 선명하게 인식하는 이유는 뇌의 놀라운 보완 능력 덕분입니다. 뇌는 주변 정보를 이용해 빈 공간을 채워 넣고, 끊임없는 안구 운동을 통해 얻은 정보를 조합하여 완벽한 시각 세계를 만들어냅니다. 우리가 보는 세상은 눈이 찍은 사진이 아니라 뇌가 완성한 그림입니다. 뇌는 시각 정보를 처리할 때 밝기, 윤곽, 색상과 같은 기본 특질을 서로 다른 경로로 분석합니다. 흥미로운 점은 우리가 사물의 밝기나 색상을 물리적 수치 그대로 받아들이지 않는다는 것입니다. 주변의 그림자나 조명 상태를 고려하여 뇌가 스스로 정보를 수정하고 해석하기 때문입니다. 유명한 드레스 색상 논란처럼, 동일한 이미지라도 뇌가 어떤 조명 환경을 가정하느냐에 따라 전혀 다른 색으로 지각되기도 합니다. 이러한 착시 현상들은 뇌가 단순히 수동적으로 정보를 수용하는 것이 아니라, 과거의 경험과 지식을 바탕으로 세상을 능동적으로 해석하고 있음을 보여주는 증거입니다. 2차원의 망막 이미지를 3차원의 입체 세계로 재구성하는 과정은 뇌가 해결해야 할 가장 어려운 숙제 중 하나입니다. 뇌는 그림자의 방향, 물체의 크기 변화, 움직임의 속도 차이 등 다양한 단서를 활용해 거리 및 깊이를 추정합니다. 예를 들어 '빛은 위에서 온다'는 지구 환경에서의 강력한 가정을 바탕으로 사물의 오목함과 볼록함을 판단합니다. 만약 움직임을 감지하는 뇌 영역에 손상을 입는다면, 세상은 정지 화면의 연속처럼 보이게 되어 일상적인 활동조차 불가능해집니다. 이처럼 입체적인 시각 경험은 뇌가 수많은 단서를 실시간으로 통합하여 만들어낸 고차원적인 결과물입니다. 인간의 뇌에는 얼굴이나 장소, 신체 부위 등 특정한 범주의 사물을 인식하는 데 특화된 영역이 존재합니다. 특히 사회적 동물인 인간에게 얼굴 인식은 생존과 직결된 중요한 능력이기에, 뇌의 방추상 얼굴 영역(FFA)은 아주 미세한 특징만으로도 인물을 식별해냅니다. 반면 인공지능은 치와와와 머핀을 구별하는 데 어려움을 겪기도 하는데, 이는 인간이 사물을 볼 때 단순히 형태만 보는 것이 아니라 맥락과 의미를 함께 읽어내기 때문입니다. 뇌는 진화의 역사 속에서 우리에게 필요한 정보를 가장 효율적으로 처리하도록 최적화되었으며, 이러한 특수성이 인간만의 독특한 시각 세계를 형성합니다. 우리의 시각 경험은 현재의 기분이나 정서 상태에 의해서도 영향을 받습니다. 행복한 상태일 때는 숲 전체를 보는 경향이 강해지고, 우울할 때는 나무 하나하나의 세부 사항에 집중하게 된다는 연구 결과는 시각이 심리적 상태와 밀접하게 연결되어 있음을 시사합니다. 또한 우리는 단순한 도형의 움직임 속에서도 복잡한 사회적 상호작용과 이야기를 읽어내기도 합니다. 결국 '본다는 것'은 외부 세계를 객관적으로 관찰하는 행위를 넘어, 우리의 지식, 기억, 감정이 투영된 주관적인 우주를 창조하는 과정입니다. 뇌가 보여주는 세상은 곧 우리 마음이 세상을 바라보는 방식 그 자체라고 할 수 있습니다.

심원목

카오스재단카오스강연

뇌인지과학

[강연] 착각하는 뇌(라야 한다) (5) 패널토의 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 7강 | 7강 ⑤

인간의 뇌는 단순히 외부의 자극을 수동적으로 받아들이는 장치가 아닙니다. 과거 큰 화제가 되었던 '드레스 색깔 논란'은 우리 뇌가 주변 조명 상태에 따라 정보를 얼마나 능동적으로 해석하는지 보여주는 대표적인 사례입니다. 사람마다 조명의 밝기를 판단하는 기준이 다르기 때문에, 동일한 이미지를 보고도 누군가는 파란색으로, 누군가는 흰색으로 인식하게 됩니다. 이는 뇌가 주변 환경을 고려하여 색상을 보정하고 최적의 결과를 도출하려는 과정에서 발생하는 개인차로 이해할 수 있으며, 우리 인식이 절대적이지 않음을 시사합니다. 청각 시스템에서 발생하는 이명 현상 또한 뇌의 복잡한 작용과 밀접한 관련이 있습니다. 이명은 외부 자극이 없음에도 소리를 느끼는 현상으로, 그 원인은 매우 다양합니다. 달팽이관 내의 외유모세포가 과도하게 활성화되어 실제로 진동이 일어나기도 하며, 특정 주파수를 담당하는 유모세포가 손상되었을 때 뇌가 이를 보충하려는 과정에서 주변 신경들이 과하게 반응하며 소리가 들리기도 합니다. 따라서 이명은 단순한 착각이 아니라 우리 몸의 감각 기관과 뇌가 상호작용하며 만들어내는 실질적인 반응이자 항상성을 유지하려는 노력의 결과입니다. 시각의 회복 가능성은 손상의 원인과 부위에 따라 결정됩니다. 전래동화 속 심봉사의 사례처럼 기적적으로 눈을 뜨는 일이 현대 과학에서 가능할지 묻는다면, 이는 단순한 심리적 요인인지 혹은 구조적 퇴행인지에 따라 답이 갈립니다. 만약 모든 시각 체계는 정상이나 심리적 충격으로 인해 일시적으로 기능이 차단된 상태라면 원인 해결 시 회복을 기대할 수 있습니다. 하지만 신경세포 자체가 소실되거나 뇌와의 연결망이 완전히 망가진 퇴행성 질환의 경우에는 현대 의학으로도 이를 되돌리는 데 한계가 존재하며, 이는 기적의 영역에 가깝습니다. 뇌가 발달하는 시기에는 적절한 환경 노출이 무엇보다 중요합니다. 특히 '결정적 시기'라고 불리는 유아기 및 청소년기에는 자연스러운 환경에서의 자극이 필수적입니다. 인공적인 구조물이나 제한된 화면에만 노출된 환경은 시각 시스템의 정상적인 발달을 저해할 수 있습니다. 이는 인공지능 학습에서도 자연 이미지를 사용했을 때 효율이 높아지는 것과 일맥상통합니다. 따라서 아이들이 교과서나 컴퓨터 앞에만 머물기보다 자연 속에서 다양한 시각적 경험을 쌓는 것이 건강한 뇌 발달의 핵심이며, 발달 단계에 맞는 교육이 이루어져야 합니다. 과학은 세상의 모든 신비를 완벽히 설명하지 못하지만, 가장 합리적인 근거를 찾아가는 과정입니다. 설명하기 어려운 초자연적 현상에 직면했을 때, 과학자들은 가장 상식적이고 납득 가능한 가설부터 검증하는 '절약의 원리'를 따릅니다. 대중적인 사견과 검증된 과학적 사실을 변별하기 위해서는 대학 수준의 교재를 접하며 기초 지식을 탄탄히 쌓는 노력이 필요합니다. 이러한 과학적 소양은 우리 사회를 더욱 건강하게 만들며, 일반인들이 과학적 지식으로 무장하여 가짜 과학을 배격할 수 있을 때 비로소 진정한 과학의 발전이 가능해집니다.

백세범, 정상철, 정수영

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뇌인지과학

[강연] 뇌를 읽다, 그리고 마음을 읽다 (5) 패널토의 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 4강 | 4강 ⑤

현대 뇌과학에서 뇌 영상은 복잡한 신경 활동을 시각적으로 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 흔히 볼 수 있는 화려한 색상의 뇌 사진은 실제 뇌의 색깔이 아니라, 측정된 신호의 세기나 신경 섬유의 방향을 우리가 보기 쉽게 표현한 결과입니다. 예를 들어 확산 텐서 영상(DTI)은 신경 회로의 방향에 따라 서로 다른 색을 부여하여 뇌의 구조적 연결성을 보여줍니다. 이러한 기술적 장치는 보이지 않는 뇌의 활동을 데이터화하여 질병의 진단과 연구에 필수적인 정보를 제공하며, 우리가 뇌라는 미지의 영역을 탐험하는 지도가 되어줍니다. 창의성과 정신 건강의 상관관계는 오랜 논의의 대상이었습니다. 예술적 창의성은 합리적 판단보다는 독특한 사고와 감정의 흐름에서 비롯되는 경우가 많아, 때로는 정신적인 기복이 창조적 에너지로 승화되기도 합니다. 흥미로운 점은 언어와 추상화를 담당하는 좌측 전두엽이 손상되었을 때, 오히려 억제되어 있던 세밀한 예술적 재능이 발현되는 사례가 있다는 것입니다. 이는 뇌의 특정 기능이 효율성을 위해 다른 능력을 억제하고 있을 가능성을 시사하며, 인간의 잠재력이 뇌의 균형과 조절 속에서 어떻게 나타나는지 보여주는 사례라 할 수 있습니다. 우울증과 같은 정신 건강 문제는 단순히 마음의 의지 문제가 아니라 세로토닌과 같은 신경전달물질의 불균형과 깊은 관련이 있습니다. 우리 정신은 뇌라는 물리적 실체를 매개로 작용하기 때문에, 환경적 요인만큼이나 생물학적 조절이 중요합니다. 마치 성능 좋은 재생 기기가 있어야 아름다운 음악이 연주될 수 있듯이, 뇌 속의 화학적 환경이 적절히 유지되어야 건강한 정신 활동이 가능해집니다. 따라서 약물 치료와 상담 치료는 서로 보완적인 관계에 있으며, 뇌의 물질적 변화를 이해하는 것은 마음의 병을 치유하는 근본적인 접근법이 됩니다. 인간의 뇌는 우리가 의식하지 못하는 아주 짧은 순간의 자극에도 민감하게 반응합니다. 33밀리초라는 극히 짧은 시간 동안 노출된 공포 자극은 의식적인 인지 단계에 도달하지 못하더라도, 뇌의 편도체를 활성화하고 땀이 나는 등의 신체적 변화를 유도합니다. 이는 의식적인 감정 처리와 무의식적인 생존 본능이 뇌 안에서 서로 다른 경로로 작동하고 있음을 의미합니다. 이러한 무의식적 반응 기제는 우리가 위험을 감지하고 대처하는 데 중요한 역할을 하며, 감정이라는 복합적인 현상이 얼마나 깊고 넓은 층위에서 이루어지는지 잘 보여줍니다. 미래의 뇌과학은 뇌 자극 기술을 통해 감정을 조절하고 질병을 치료하는 단계로 나아가고 있습니다. 도파민을 비롯한 뇌의 보상 회로를 정교하게 이해함으로써 중독과 같은 난제를 해결하고, 정신 질환에 대한 사회적 편견을 해소하는 것이 궁극적인 목표입니다. 뇌의 기전이 명확히 밝혀질수록 정신 건강 문제는 개인의 결함이 아닌 치료 가능한 생물학적 상태로 인식될 것입니다. 과학적 탐구가 깊어질수록 인간에 대한 이해는 넓어지며, 이는 결국 질병으로 고통받는 이들이 사회적 낙인 없이 평등하게 대접받는 따뜻한 공동체로 나아가는 밑거름이 될 것입니다.

권준수, 김학진, 신용욱

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