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응용 과학 Applied Science/뇌과학 Brain science 49

디폴트 모드 네트워크, DMN, Default Mode Network, 멍한 상태이거나 몽상에 빠졌을 때 활발해지는 뇌 영역

디폴트 모드 네트워크, DMN, Default Mode Network 우리는 무엇인가를 하고 있지 않으면 '불안'을 느끼도록 조장하는 사회에 있다. 최근 두뇌 연구 결과 밝혀진 '디폴트 모드 네트워크(DMN·Default Mode Network·멍한 상태이거나 몽상에 빠졌을 때 활발해지는 뇌 영역)'는 과학적인 근거를 가지고 우리에게 쉼을 권한다. 인지신경과학은 인간의 특정한 인지 과정이나 기능을 어떤 두뇌가 담당하는지에 관심을 기울이고 연구해 왔다. 다양한 연구의 결론은 하나의 두뇌 영역이 하나의 역할만을 수행한다는 대응적인 정의가 어렵다는 것을 보여주었다. 하나의 두뇌 영역은 다양한 맥락에서 많은 역할들을 수행하고, 하나의 기능을 수행하는 데는 많은 두뇌 영역들이 관여한다. 따라서 두뇌-기능을 1대1..

뇌섬엽, 腦섬葉, insular, 명상, insular lobe, Insular cortex

뇌섬엽(腦섬葉,insular lobe 또는 Insular cortex) 또는 대뇌섬 또는 도엽(島葉)은 대뇌 반구에서 가쪽 고랑 깊은 곳에 묻혀 있는 대뇌 겉질의 부분이다. 개체발생학적으로는 대뇌가 발생 및 발달 형성시 대뇌의 표면을 이루지만, 점차로 이마엽, 관자엽, 마루엽이 빠르게 자라서 이곳을 덮는다. 뇌섬엽은 전두엽과 두정엽, 측두엽에 의해 덮여 보이지 않는 대뇌피질 부위다. 대뇌피질이 외측고랑을 중심으로 접혀들어가면서 생성된 뇌섬엽은 대체적으로 위쪽은 넓고 아래쪽은 좁은 역삼각형 형태이다. 뇌섬엽은 외부세계를 경험하고 인식하는 데 핵심적 역할을 한다. 내부적, 외부적으로 일어나는 상황을 뇌가 체계적으로 이해하는 데 관여하며, 자기 자신을 인식하고 사회적 상호작용을 가능하게 한다. 어떤 일을 경험..

통증(痛症), 통각(痛覺)수용기, 감각적 고통, 신경적 고통, 통증의 신경 전달

통증(痛症) 실제적· 잠재적인 조직 손상 또는 피해, 악영향 등으로 서술될 수 있는 불쾌한 감각적·감정적 경험을 말한다. 고통은 우리로 하여금 잠재적인 위험 상황으로부터 피할 수 있도록 하며, 손상된 신체 부위가 회복될 때까지 보호하는 역할을 하고, 미래에 일어날 수 있는 상황을 회피할 수 있게 한다. 고통은 말초신경계에 위치한 통각(痛覺)수용기가 자극됨에 의해 시작되거나 말초신경계나 중추신경계의 손상 또는 기능 장애에 의해 비롯된다. 대부분의 고통은 자극이 사라지거나 신체의 손상이 회복됨과 동시에 사라지지만, 때로는 그 후까지도 지속되기도 한다. 또 어떤 자극도 없고 병적 원인이 없음에도 불구하고 고통이 생기는 경우도 있다. 다른 한편으로는 선천적으로 고통을 느끼지 못하는 사례가 보고되기도 한다. 고통..

볼츠만 두뇌, Boltzmann brain, 자기 인식, 혼돈 상태 엔트로피, 볼츠만 두뇌 역설

볼츠만 두뇌, Boltzmann brain, 자기 인식, 혼돈 상태 엔트로피 자기 인식에 관한 가설 중 하나로, 혼돈 상태에서 임의적으로 엔트로피가 요동한다는 주장이다. 이 개념은 우주에서 임의의 요동이 나타난다는 물리학인 급팽창 이론을 주장한 루트비히 볼츠만의 이름을 땄다. 볼츠만 두뇌 역설 볼츠만 두뇌는 종종 "볼츠만의 두뇌 역설"이나 "볼츠만의 두뇌 문제"라고도 불린다. 또한 이것은 "볼츠만의 산물"로도 판명되었다. 이 개념은 우리가 우주의 조직에서 좀 더 큰 단위를 관찰할 때의 설명에 필요하다. 열역학 제2법칙에 따르면, 닫힌 계에서는 엔트로피가 감소하지 않는다. 우리는 우주의 가장 큰 가능성은 최대의 엔트로피 상태가 되는 것으로 예측할 수 있다. 그러나 관측되는 엔트로피가 낮은 이유는 무엇일까?..

철학적 좀비, 데이비드 차머스, Philosophical Zombie

철학적 좀비, Philosophical Zombie, P-Zombie 심리철학 및 형이상학의 고전적인 논제. 의식, 보다 구체적으로는 현상적 의식인 감각질에 얽힌 사고실험이다. 역사상 르네 데카르트를 비롯하여 비슷한 발상은 여러 차례 제기된 적 있으나, 구체적으로 "좀비"라는 이름을 쓰는 형태의 현대적인 논증은 데이비드 차머스가 제안했다. 마음에 대한 물리주의를 논박하기 위하여 고안된 연역논증이다. 다만 연역논증의 특성상 설령 본 논증이 타당하다고 하더라도 해석의 여지는 여전히 열려 있다. 그 결론을 부정함으로써 전제들 중 하나 이상을 부정하는 것도 가능하기 때문이다. 창 밖을 보며 바깥 나무의 싱그러운 푸른 느낌을 경험하고, 초콜릿 바를 씹는 즐거움을 만끽하며, 오른쪽 어깨에서 욱신거리는 통증이 느껴진..

매리의 방(Mary's room), 감각질(感覺質), 퀄리아(qualia)

매리의 방(Mary's room) 프랭크 잭슨(Frank Jackson)에 의해 1980년대에 쓰여 진 것으로서 물리주의에 대한 반대 개념으로 많이 쓰이곤 한다. 흑백의 방에 있으면서 흑백 텔레비전을 통해 세계를 탐구한 색 과학자 매리는 이 세계와 자신에 대한 모든 정보를 가지고 있다. 그런데 어느 날 매리는 이 흑백의 방에서 나오게 되고 세계에 대한 어떤 것과 그것에 관한 시각적 경험을 배우게 된다. 이는 매리의 이전 지식이 불완전했음을 보여주며, 그녀는 모든 물리적 정보를 가지고 있었으므로 물리적 정보 이상의 것이 있다는 것이다. 논증은 이렇게 정리할 수 있다. 메리가 흑백의 방을 떠나기 전, 그녀는 색과 색 지각에 대한 모든 물리적 사실들에 대해 알고 있었다. (그녀는 모든 물리적인 사실을 알고 있..

미니두뇌 첫 개발, 뇌, 의식, 지능, 뇌 기능 체외에서 일부 구현하는 연구, 인간 줄기세포로 만든 미니 뇌, 쥐에 이식

의식이고 지능이고, 생물이 주변과 에너지적 밸런스를 유지하는 과정에서 생겨난 산물 생물에 뇌가 생기는 순간, 더 넓은 권역을 하나의 개체로 커버하는 효율성 생겨? 호주 연구진이 배양접시에 키운 신경 세포에 '퐁' 게임 하는 법을 가르쳤다. 미국에선 사람 뇌를 모방한 미니 장기 '오가노이드'를 쥐의 뇌에 이식해 감각을 인식하게 하는데 성공했다. 직접 연구하기 어려운 퇴행성 뇌신경질환 연구를 위한 새로운 수단이 되리란 기대다. 하지만 윤리 문제에 대한 우려도 나온다. 호주 바이오기업 코티컬랩스와 모나시대학 등 공동 연구진은 배양접시에서 뇌 신경 세포와 미세전극을 연결, 외부와 피드백을 주고받게 한 '디시브레인(DishBrain)'을 개발하고 '퐁' 게임을 학습해 플레이하게 했다. 퐁은 화면 양끝의 긴 막대 ..

매력 발산의 비밀, 뇌세포 통해 이성 간 신호 주고받아

매력 발산의 비밀, 뇌세포 통해 이성 간 신호 주고받아 ​살면서 매력(魅力)이 넘치는 사람을 볼 수 있다. 이성끼리 더욱 그렇다. 자기도 모르게 그 사람에게 호감이 간다. 과학자들은 그동안 이 매력이 어디서 비롯되는지 많은 연구를 지속해왔다. 그러나 뚜렷한 원인을 찾지 못했다. 심리학자들이 대화방식, 매너 등을 조언하는 정도였다. 그러나 최근 첨단기술이 발전하면서 그 비밀이 밝혀지고 있다. 뇌 세포 속에 이성끼리 매력을 주고받는 기제가 작동하고 있다는 것. ‘사이언스 데일리’에 따르면 노스캐롤라이나대 연구팀은 심부뇌영상 기술(deep brain imaging techniques)과 광유전학 기술(optogenetics)을 활용해 쥐 뇌세포 시상하부 속에 매력을 주고받는 신경세포가 있다는 사실을 발견했다...

인생을 지배하는 뇌, 전두엽과 편도체

우리의 뇌는 대뇌 번연계와 대뇌신피질로 나눠 생각해 볼 수 있다. 대뇌변연계는 낡은 뇌이며 대뇌신피질은 새로운 뇌라고 할 수 있다. 낡은 뇌는 자율신경계라 부르며 호흡, 심박, 소화흡수 같은 생화학 반응을 담당. 파충류의 뇌 예를 들어 우리가 음식을 섭취하면 위산과 효소가 분비되어 음식물을 분해하거나 흡수, 재합성한다. 이런 화학반응은 먹은 사람의 의지와는 무관하게 몸이 기억하고 알아서 판단한다. 새로운 뇌란 가장 바깥쪽 이마 뒤에 위치하며 인간에게만 발달한 영역입니다. 사물을 분별하거나 선악을 판별하거나 좋고 나쁨을 판가름하고 인간의 의식과 의지를 담당하고 있다. 두 뇌는 서로 다른 영역을 담당하고 있는데 이 둘을 연결해 주고 이어주는 것이 바로 상상력 ​ 전두엽과 편도체 창의성을 발휘하여 문제 해결을..

개념, concept, 범주화, 範疇化, Categorization

개념 (concept) - 개념 (concept), 사물이나 사건 또는 그 박의 자극들이 가진 공통된 속성을 묶거나 범주화하는 심적 표상 - 개념은 사물의 유목이나 범주를 구분 짓는 추상적 표상이나 기술, 정의로 간주 - 개념은 우리가 사고하는 능력과 세상을 이해하는 데 기본 - 인지의 다른 측면과 마찬가지로, 개념에 문제가 있는 몇 가지 사례를 살펴봄으로 인해 개념이 어떻게 구성되는지에 대한 통찰을 얻을 수 있다. ​ ​개념의 조직화와 범주 특정적 결함 - 20여 년전, 두명의 신경심리학자는 개념이 어떻게 구성되는지 이해하는 데 중요한 역할을 하는 뇌 손상으로 인한 마인드버그를 보고 (Warrington, 1983) - 환자는 다양한 무생물체를 인식하는 데 어려움을 겪었으며, 그 물체에 대해 어떠한 정..

뇌, 생각의 출현

『뇌, 생각의 출현』은 38억 년이라는 시간과 우주라는 공간으로 우리의 지식과 세계관을 확장시킨다. 이 책은 인간을 넘고 지구를 벗어나 우주와 생명의 탄생 그리고 생각의 출현에 이르는 거시적 체계를 탐사하는데, 38억 년의 시공간을 넘나들며 펼치는 그의 사유는 자연과학의 역사를 ‘생명, 세포’의 관점으로 들여다보고 있어 우리의 우주 개념을 다른 차원으로 업그레이드시키는 거대한 지식 세계를 알려준다. 또한 미시적으로는 ‘생각’, ‘의식’이 우리 뇌에서 어떻게 나타나고 작동하는지를 현미경처럼 자세하게 관찰하고 서술하고 있다. 즉, 어류, 조류, 양서류, 포유류, 영장류, 그리고 호모사피엔스에 이르는 뇌의 발생과 진화, 그리고 인간 뇌의 진화과정 속에서 감정, 기억, 생각, 창의력 등이 어떻게 출현하게 되는지..

양손잡이, 양손잡이 나달, 양발잡이 손흥민, 두 손 쓰는 법, Ambidexter

양손잡이 나달 사람들이 흔히들 왼손잡이로 알고 있는데, 사실은 오른손잡이이다. 테니스를 처음 배우던 무렵 양손으로 포핸드를 쳤는데 전 코치이자 삼촌인 토니 나달이 한쪽으로만 포핸드를 치라고 하자 왼손을 선택했다고 한다. 왜인지는 자기도 잘 모른다고. 오른손은 백핸드를 사용할 때 보조적으로만 쓴다. 그 결과 대부분의 선수가 백핸드가 포어핸드에 비해 빈약한 데 반해 나달은 백핸드도 강한 편인데, 원래 오른손잡이라는 이점덕인지 특히 패싱샷, 특히 코트 반대편으로 가로지르는 백핸드 샷을 할때 보통선수들의 두손 백핸드에서는 나오기 힘들거나 한손 백핸드를 사용시 주로 나오는게 가능한 각도로 받아쳐내기도 한다. 양발잡이 손흥민 고속의 치달과 더불어 손흥민의 상징이자 어린 시절부터 빛을 발했던 뛰어난 능력이다. 특히 ..

우뇌타입 좌뇌타입은 따로 없다. 좌뇌와 우뇌방식의 사고와 상관없다. 뇌는 따로 작동하지 않는다.

우뇌타입 좌뇌타입은 따로 없다. 좌뇌와 우뇌방식의 사고와 상관없다. 뇌는 따로 작동하지 않는다. 뇌는 두개의 반구로 나눠져있고, 각각의 반구가 어떤 작업을 수행할 때 조금 더 왕성하게 활동할 뿐이지 독립적으로 한쪽만의 뇌를 사용하지 않는다. 뇌의 중간부분에 두개의 반구를 연결하는 영역이 있다. 뇌량(Corpus callosum)이라고 부르는 곳이다. 좌반구가 우반구에게, 즉 우뇌가 좌뇌에게 얘기하는 데 걸리는 시간은 2/1000초 정도 이다. 일반적인 사람이 무엇을 하던지 간에 한쪽 뇌는 다른 쪽 뇌가 하는 일에 반드시 개입할 수 밖에 없다. 한쪽 뇌가 하나의 기능을 독단적으로 맡아서 한다는, 그래서 좌뇌는 분석적이고 우뇌는 감성적이라는 얘기는 어디서 나온 것인가? 이 오해는 두개의 반구가 서로 소통하지..

음양오행, 사주명리, 과학, 학문, 지구적 차원의 쇼

‘음양오행이라는 거대한 농담, 위험한 농담’을 쓴 이지형은 음양설이 요즘 세상에선 통용되기 어려운, 몹시 단순한 이분법에 해당한다고 말한다. 음양설에 따르면, 우주와 삼라만상은 음과 양으로 구성돼 있고, 만물은 이 둘의 변이 속에 생성하고 발전하고 소멸한다. 세상은 어둠과 밝음, 밤과 낮, 고요함과 움직임, 여성적인 것과 남성적인 것, 수동과 능동, 추위와 더위의 교대로 설명 가능한데, 이를테면 지진은 음기에 짓눌린 양기의 폭발적 발산으로 해석된다. 음양의 기원은 거슬러 거슬러 올라가면 “태양과 달로 최종 수렴한다.” 태양과 달, 거기서 비롯되는 낮과 밤을 겪으며 고대 중국인들은 음양의 프레임을 떠올렸다. 45억년 전에 만들어진 ‘태양-지구-달 시스템’이 음양설의 바탕이니, 138억년 전 빅뱅으로 생성된..

마음의 물질 - 물질 법칙은 마음이 만들어 내야만 하는 것이며, 심리법칙은 물질에 의해서 만들어진다.

의식이 독특한 성격을 가지고 있다는 것과 사고가 자신의 메커니즘을 '간파' 할 수 없음을 받아들이면, 일부 철학자들이 사유 실체라는 개념을 제안하거나 심지어는 모든 물질에 다 의식이 있다고 보는 일종의 범심론 panpsychism을 제안했던 것이 놀랍지 않다. 그렇지만 현대 과학의 연구결과는, 마음의 기초를 이루는 물리적 물질이 전혀 특별한 것이 아니라고 말한다. 그것은 아주 통상적인 것 — 즉 그것은 약간의 금속과 더불어 탄소, 수소, 산소, 질소, 유황, 인과 같은 화학원소로 만들어져 있다. 그러므로 뇌의 본질적 구성 속에는 정신적 속성의 본질을 해명해 줄 단서가 될 것은 아무것도 없다. 특별한 것은 그것이 어떻게 구성되어 있는가다. 위의 통상적인 화학원소들이 지극히 복잡한 분자의 부분을 이루고, 분..

뇌는 변화한다, 가소성(可塑性), plasticity, 시냅스 가지치기(synaptic pruning), 시냅스 구성 스파인(spine)

가소성(可塑性)이란 힘을 가하면 변형하고, 힘을 제거하더라도 변형된 형상이 그대로 남는 성질 塑= 빚을 소 - 소(塑)는 토우(土偶)를 뜻하는 한자어로 미술대학의 조소과(彫塑科)에 이 소(塑)라는 한자를 사용 영어로는 플라스티세티(plasticity)이며 우리가 잘 알고 있는 플라스틱(plastic)은 여기에서 따온 말 뇌 가소성의 원리들은 변화의 방향을 주도하는 방법에 대한 힌트를 준다. 사용하지 않는 시냅스들을 없애는 과정인 시냅스 가치치기에서 알 수 있듯, 뇌에서 자주 사용하지 않는 부분은 약해진다(“Use it or Lose it”). 그래서 변하고 싶을 때는 문제보다는 목표하는 상태에 집중하는 것이 좋다. 자기를 바로 알기 위한 통찰은 필요하지만, ‘또 못했어, 매번 이 모양이야’처럼 지나친 반..

공부 잘하는 뇌 건강법

사람은 왜 배우는가? 인간의 두뇌는 과거에 일어난 일이나 얻은 지식을 어느 정도는 잊어버리게끔 되어 있다. 보다 정확하게 말하면, 인간의 두뇌는 과거에 습득한 것의 극히 일부밖에 기억해 내지 못한다. 그런데 왜 사람은 고생해서 배우고, 지식을 얻으려고 하는가? – 히로나카 헤이스케의 중에서 히로나카 헤이스케의 말처럼 인간의 뇌 기억 능력에는 한계가 있다. 안타깝지만 고생해서 공부한 내용의 일부밖에 기억하지 못한다. 내가 이 글을 쓰기 위해 사용하고 있는 노트북처럼 1 테라바이트를 저장할 수 있고, 저장된 내용을 원하는 때에 불러올 수 있다면 얼마나 좋을까? 인공지능 알파고의 능력을 원하는 건 아니지만 고생해서 한 공부들이 전부 기억났으면 좋겠다. 아니 그냥 읽은 것이 모두 기억났으면 좋겠다는 생각을 잠시..

두려움

두려움은 인간의 생존과 발전을 위해서 가장 기본적이고 우선순위가 높은 감정이다. 위험을 감지하여 신체 반응을 불러일으키고 준비태세에 돌입하거나 대응하도록 도와주기 때문이다. 원시시대부터 두려움에 민감한 개체는 생존 확률이 높았기 때문에 가장 강력한 정서로 발달한 것이다. 이성적 판단을 앞질러 감각적으로 느끼고 무의식적으로 반응하는 것이 두려움이란 정서다. 그래서 쉽게 인식하지 못하는 경우가 생긴다. 이런 탓에 생각을 하는 인간은 두려움이 무엇인지 판단하지 못한 채 또는 눈앞에 두려움의 대상이 사라졌음에도 생각 속에서 두려움을 확대하고 증폭시키기도 한다. 두려움이 생존을 위해서 중요한 역할을 한다고 해도 인간의 평안과 웰빙을 방해하는 것은 사실이다. 그래서 우리는 두려움의 실체에 대해 좀더 잘 알 필요가 ..

사회적 뇌(social brain), 편도체

편도체와 사회적 뇌(social brain) 우리의 뇌에는 편도체(amygdala)라는 영역이 있다. 아몬드 같이 생긴 모양으로 내측두엽(medial temporal lobe, MTL) 에 위치하는데, 편도체는 인간 정서의 중요한 역할을 담당하기 때문에 많은 연구가 이루어져왔다. 하지만 최근 적어도 둘 이상의 연구들에 따르면, 편도체가 ‘사회적 뇌(social brain)’ 또한 담당한다고 한다. ​ 존재하지 않는 이미지입니다. ​ ‘사회적 뇌(social brain)’ 가설은 우리의 상대적으로 큰 두뇌가 우리를 사회적 행동을 인도하고 형성하도록 돕기 위해 진화했다는 생각에서 비롯되었다. 이 위대한 가설의 개관과 이를 뒷받침해주는 몇몇 연구는 내 Caltech 동료인 Ralph Adolph의 에세이 “T..

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