사피엔스의 뇌

사피엔스의 뇌

아나이스 루 지음

윌북 / 2024년 3월 / 324쪽 / 19,800원





프롤로그 - 나의 오늘을 바꾸는 뇌과학의 질문들



안녕하세요 뉴로사피엔스 여러분 - 나의 오늘을 바꾸는 뇌과학의 질문들

두개골 안에 자리한 뇌는 내가 어떤 선택을 내리는지, 무슨 감정을 느끼는지, 누구를 사랑하게 되는지 등 인생의 많은 문제를 좌우하는 최고의 결정권자입니다. 참고로 저는 뇌의 놀라운 잠재력에 매료되어 신경과학을 공부하기 시작했고, 뇌에 대해 더 많이 배우고 알게 될수록, 뇌과학이 우리가 고민하는 삶의 여러 문제와 긴밀히 연결된다는 걸 깨달았습니다. 뇌는 우리가 활용할 수 있는 가장 강력한 도구입니다. 그러므로 이 도구를 가장 효과적이고 지혜롭게 활용할 방법을 나누고자 합니다.

한편 뇌 가소성 덕분에 뇌의 뉴런과 시냅스는 평생 변화합니다. 이는 노력으로 뇌의 건강과 능력을 바꿀 수 있다는 뜻이죠. 그런데 문제는 뇌가 노력을 좋아하지 않는다는 겁니다. 그럴만한 사정이 있는 것이, 뇌는 신체 기관 중에서 에너지 소비가 매우 큰 편에 속합니다. 따라서 어떤 상황에서든 에너지를 최소화하려는 경향이 있죠. 우리가 운동 가는 걸 미루고, 소파에 드러눕고 싶어 하는 이유가 여기에 있어요. 그렇다면 이런 본능을 지닌 뇌와 나는 어떻게 지내야 할까요? 일상에서 인지 기능을 강화하고 비축할 수 있는 좋은 방법이 있을까요? 우리는 왜 공감하고, 유머를 구사하는 존재로 진화했을까요? 저는 과학계의 실험과 연구 결과를 바탕으로 이러한 질문들에 답을 찾아보려고 합니다.

뇌에 관한 아주 짧은 소개서

단어로 보는 뇌 - 뇌 신분증: ① 무게 - 1.4킬로그램 ② 기능 - 신체의 모든 기관과 근육의 조절을 담당하는 통제 센터 ③ 환경 - 뇌는 가장 철저하게 보호되는 신체 기관 중 하나로, ‘뇌척수액’이라고 하는 액체에 담겨 있어서 충격을 덜 받습니다. ④ 소비 - 뇌는 무게로 따지면 몸 전체의 2퍼센트를 차지하지만, 신체가 만들어내는 전체 에너지의 20퍼센트나 소비합니다. ⑤ 구성 - 860억 개의 뉴런이 네트워크를 구성하고 있는데, 이 뉴런들은 화학적으로 혹은 전기적으로 서로 소통합니다.

좌우 반구와 뇌엽의 구조 / 변연계의 핵심 역할: 뇌는 좌반구와 우반구로 이루어져 있습니다. 우반구는 신체의 좌측을 통제하고 좌반구는 신체의 우측을 통제합니다. 그리고 우리 뇌는 다음과 같이 네 개의 엽으로 나뉘어 있습니다.

‘① 전두엽은 이마 바로 뒤에 위치하며 이성적 추론, 언어 구사, 계획 수립 같은 고도의 인지 기능을 주관합니다. ② 두정엽은 두개골 위, 약간 뒤편에 위치하며 신체와 주위 공간에 대한 의식을 관장합니다. ③ 후두엽은 머리 뒤쪽에 위치하며 시각을 담당합니다. ④ 측두엽은 귀 뒤에 위치하며 청각, 기억, 감정을 관장합니다.’

참고로 각각의 뇌엽은 다양한 기능을 통제하는 중추이지만, 각 뇌엽이 정상적으로 기능하려면 뇌 전체의 뉴런 네트워크와 연결되어야 합니다. 변연계는 특히 중요한 영역입니다. 감정이입, 기시감, 사랑 등의 현상에 변연계가 관여하기 때문이죠.

쾌감을 갈구하는 건 생존 본능이다: 우리는 대부분 초콜릿이나 케이크를 보면 먹고 싶다는 욕구를 느낍니다. 맛있는 디저트를 볼 때 뇌에서 ‘쾌락과 보상 체계’가 활성화되기 때문입니다. 그렇다면 쾌락과 보상 회로는 어떻게 작동할까? 일단 보상을 나타내는 감각 신호가 전전두피질에 들어옵니다. 전전두피질은 전두피질 앞에 위치하죠. 그다음에 이 신호가 해마(기억 중추)나 편도(생존을 결정하는 사건에 대한 반응을 조절하는 기관) 같은 뇌의 다양한 구조로 중계됩니다.

특히 이 신호는 배쪽 피개부로 전달되어 그 영역의 뉴런을 강하게 활성화하면서 도파민을 분비합니다. 이는 다시 쾌락을 관장하는 측좌핵, 중격, 전전두피질에 곧바로 전달되죠. 이 도파민의 고리가 우리에게 행동이 불러온 쾌감을 의식하게 하고, 그 행동을 기억하게 합니다. 이로써 우리는 쾌감을 주는 행동을 반복하게 됩니다.

뇌의 경이로운 멀티태스킹: 뇌는 매 순간 경이로울 만큼 많은 작업을 수행합니다. 우리가 살아가는 모든 순간에 쉼 없이 움직이고 있죠. 지금 이 순간에도 당신의 뇌는 뉴런들 사이의 연결을 강화하거나 새로 만듭니다. 뉴런이 10여 개 죽는 동안 다른 뉴런 10여 개가 태어납니다. 지금 이 순간, 당신의 시각피질과 단어의 이해를 관장하는 영역은 이 책을 읽기 위해 맹렬하게 기능하고 있을 겁니다. 또한 작업기억을 관장하는 전전두피질도 활발하게 기능하고 있겠죠. 한편으로는, 당신의 뇌는 심장에 아무 위험이 없다는 메시지를 보내고 있습니다. 따라서 심장이 정상적인 리듬으로 뛰고 있을 겁니다.

혹시 지금 무언가를 먹고 있나요? 그렇다면 뇌의 운동피질이 활성화되면서 근육에 포크를 입으로 가져가라는 메시지를 보내고 있을 겁니다. 목덜미 위쪽에 있는 소뇌가 활발하게 작용하면서 포크의 균형을 유지하고 손과 입을 조응시킬 거고요. 뇌는 또한 소화에 필요한 타액, 소화액, 장액을 분비시킬 겁니다. 하지만 이것들은 뇌가 하고 있는 활동의 극히 일부일 뿐입니다. 뇌의 활동은 집중적이고 복잡합니다. 우리가 하는 모든 일, 모든 말, 모든 생각에 뇌가 함께합니다. 그러니 뇌에 대해서 배우고 뇌를 더 잘 보살피는 일은 곧 나를 이해하고 보살피는 일이 되겠지요.



우리 뇌의 초능력



공감은 고도의 지능이다

호모 사피엔스는 믿을 수 없는 능력을 지니고 있습니다. 바로 자기 동족이 느끼는 바를 함께 느끼고 이해하는 능력이죠(다른 포유류들도 어느 정도 공감 능력을 지니고 있긴 합니다). 그런데 흥미로운 점은 인간의 공감 수준이 모두 같지는 않다는 사실입니다. 예컨대 똑같은 동물 다큐멘터리를 봐도, 저는 어느새 펑펑 울고 있는데, 제 친구는 콧물 한번 훌쩍이지 않죠. 이유가 뭘까요?

공감이란 무엇인가?: 공감은 크게 인지적 공감과 정서적 공감이라는 두 가지 유형으로 나눌 수 있는데요. 정서적 공감은 우리가 흔히 말하는 공감에 해당합니다. 타인의 감정을 느끼고 공유하면서도 자신의 감정과 혼동하지 않는 능력이지요. 참고로 공감할 때 타인의 감정에 침범당하지 않고 자신과 타인을 구분하는 일은 무척 중요합니다. 그러지 못하면 정서적 감염에 빠질 수 있습니다. 한편 인지적 공감은 타인의 심리 상태, 감정, 생각을 이해하는 능력입니다. 정서적 공감이 ‘느낌’이라면 인지적 공감은 ‘이해’라는 인지 과정이죠. 정서와 인지라는 공감의 두 차원은 동전의 양면과도 같습니다.

그리고 정서적 공감은 이른바 ‘상향처리’ 방식으로, 가슴에서부터 머리로 작용합니다. 느낌에서 출발해 분석으로 나아가는 것이죠. 반면 인지적 공감은 ‘하향처리’ 방식으로, 머리에서부터 가슴으로 작용합니다. 인지, 성찰, 뇌 기능에서 출발해 신체의 감정을 깨우고 의식에 이르게 하지요. 이 두 차원은 상호보완적이지만, 반드시 두 차원이 다 갖춰져야만 공감이라고 할 수 있는 건 아닙니다.

참고로 2009년 신경생리학자 니콜라스 댄지거는 고통에 무감각한 사람들조차도 타인의 표정을 보고 고통의 수준을 가늠할 수 있다는 연구 결과를 밝혔습니다. 그 피험자들은 하향처리 방식, 다시 말해 인지적 공감 과정을 활용했습니다. 타인의 얼굴을 관찰하고 인지적으로 분석해서 타인의 고통을 상상한 것이었어요. 아무튼 어떤 경우든 공감은 오직 감정으로만 이루어지는 게 아니라, 타인의 주관적 경험에 대한 이해를 동반할 때 가능합니다. 다시 말해 공감은 고도의 인지적 능력이기도 한 것이죠.

사피엔스는 왜 공감 능력을 계발했을까?: 타인의 입장에 설 줄 알면 타인의 의도와 욕구를 더 잘 예측할 수 있고, 상부상조나 협동 같은 사회적 행동을 하는 데 유리한데, 호모 사피엔스가 진화 과정에서 지금과 같은 위치를 차지하게 된 것은 사실상 집단의 힘과 협동 능력 덕분이었죠. “혼자 가면 빨리 갈 수 있지만, 함께 가면 더 멀리 갈 수 있다.” 이런 격언이 있지요. 공감이 호모 사피엔스의 소통을 개선하고 협동을 촉진하는 중요한 능력이기 때문에 계발되었을 거라는 게 첫 번째 가설입니다. 우리가 타인의 경험을 보고 학습하는 일도 공감과 연관이 있습니다. 왜 그럴까요? 우리는 타인의 고통을 공감함으로써 그러한 고통을 유발하는 상황을 피하는 법을 배우게 됩니다. 이러한 양상은 동물들에게도 관찰됩니다. 어쩌면 고통은 공감의 핵심이자, 공감의 기초일지도 모릅니다.

공감은 지능이다: 공감은 원래 우리 몸의 고통을 알려주는 뇌의 회로들에서 출발해 점점 발전했을 것으로 보입니다. 뇌 영상 촬영을 동원한 연구들에 따르면, 우리는 타인의 고통을 목격하고 감정을 이입할 때 내가 고통을 받을 때와 똑같은 뇌 구조가 활성화됩니다.

한편 공감에는 ‘거울 뉴런’만 관여하는 것처럼 이야기하는 경우가 많은데요. 거울 뉴런은 타인의 행동을 관찰하기만 해도 내가 그 행동을 할 때처럼 활성화되죠. 거울 뉴런 덕분에 우리는 타인의 의도를 이해하고 새로운 것을 배울 수 있어요. 그렇지만 공감은 거울 뉴런 말고도 다른 여러 뇌 영역과 뉴런을 끌어들이는 고도로 복잡한 인지 과정입니다. 타인의 느낌을 상상하고 재현하는 이 과제는 거울 뉴런에 근거한 단순 기억과는 차원이 다릅니다. 아무튼 정서적 공감과 인지적 공감은 다음과 같이 뇌의 두 회로를 활용합니다.

① 정서적 공감 - 뇌 영상 촬영을 이용한 여러 연구 덕분에 우리는 신체적 고통을 느낄 때 뇌의 어떤 영역이 활성화되는지 알게 되었습니다. 최근 연구들은 이 네트워크가 타인의 고통을 볼 때도 마찬가지로 작동한다는 사실을 알려주었죠. 하지만 경우에 따라 활성화는 조금씩 다르게 나타납니다. 예를 들어 고통의 감각에 관여하는 뇌섬엽과 전대상피질은 자신이 고통을 느낄 때나 타인의 고통을 볼 때 똑같이 활성화됩니다. 그렇지만 자기 자신의 고통을 처리하는 데 관여하는 영역인 체성 감각 영역은 타인의 고통을 보기만 할 때는 활성화되지 않아요. 왜냐하면 이 영역은 몸 표면의 정보를 받아들이는 기능을 하기 때문입니다. 이렇게 자신의 고통을 느끼는 방식과 타인의 고통을 느끼는 방식이 조금씩 다르기 때문에 우리는 다른 사람의 절망을 자신의 절망과 혼동하지 않고 살아갈 수 있습니다.

② 인지적 공감 - 타인의 입장에 서서 그 사람의 심리를 이해하는 일은 이마 바로 뒤 중앙배부 전전두피질의 소관인데, 이 영역은 고도로 복잡한 인지 기능을 담당하고 있어요. 게다가 타인의 고통을 정서적으로 느끼지 못하는 사람들도 다른 사람이 괴로워하는 장면을 볼 때면 이 영역이 활성화됩니다. 즉 정서적 공감을 하지 못하는 사람들도 추론을 바탕으로 타인이 어떻게 느끼는지 이해할 수 있다는 뜻입니다. 한편 인지적 공감에 중요한 또 다른 영역은 측두-두정 연접부입니다. 귀 뒤의 측두피질과 머리 위 두정피질에 걸쳐져 있는 이 부분은 나와 타인의 구분에 관여합니다. 측두-두정 연접부는 내 관점에서 감정이나 고통을 가늠할 때보다 타인의 관점에서 가늠할 때 더 강하게 활성화됩니다.

③ 공감의 핵심 - 편도체는 정서적 공감과 인지적 공감이라는 두 회로의 기반 위에서 결정적 역할을 하는 영역입니다. 편도체는 뇌 중심부에 박혀 있는데, 편도체는 공포에 사로잡힌 표정을 알아보는 데도 중요한 역할을 합니다. 조지타운대학교의 심리학 교수 애비게일 마시는 무서워하거나 불안해하는 표정을 잘 알아차리는 사람일수록 곤경에 처한 타인을 위해 자기 시간과 돈을 더 잘 내어준다는 연구 결과를 내놓기도 했습니다. 타인의 얼굴에서 감정을 읽어내는 능력이 없다면 그 사람이 어떤 기분인지 알 수 없고 그가 슬퍼하거나 두려워하는 이유도 짐작할 수 없으므로 이타적인 행동이 나올 수 없겠죠. 이러한 뇌의 역학은 공감이 정서적 과정인 동시에 인지적 과정임을 다시 한번 보여줍니다.

공감과 돌봄: 환자들의 고통을 일상적으로 대하는 의료 종사자들이 어떻게 제정신을 유지할 수 있는지 의아할 때가 있지 않았나요? 공감은 돌봄을 업으로 삼는 사람들에게 아주 중요한 능력입니다. 사람들은 타인의 감정에 휩쓸리지 않고 나와 타인을 구분하기 위해 이러저러한 방어기제를 사용합니다. 타인을 돌보는 일을 하는 사람들이 감정이입에 어떻게 대처하는지를 다룬 연구는 많지 않습니다. 하지만 신경과학자 정야웨이, 양자옌, 장 드세티는 흥미로운 연구를 발표했죠. 이들은 침술사와 일반인들에게 침을 맞는 사람의 영상을 보여주며 그들의 공감 반응을 뇌 영상으로 비교해보았습니다.

그 결과 두 대조군의 반응에는 확실한 차이가 있었습니다. 의료 종사자가 아닌 일반인들의 뇌에서는 뇌섬엽과 전대상피질을 지나는 정서적 공감 네트워크가 강하게 활성화되었고, 침술사들의 뇌에서는 고도의 지적 기능과 관련된 인지적 공감 네트워크가 두드러지게 활성화되었습니다. 연구진은 피험자들에게 침을 맞을 때의 아픔도 추측하고 평가하게 했습니다. 이로써 인지적 공감이 더 활성화될 때와 정서적 공감이 더 활성화될 때의 구체적 차이를 확인할 수 있었죠. 침술사들은 침을 맞는 아픔을 10점 만점에 4 정도로 평가했지만, 일반인들은 평균 6.5로 더 높게 평가했습니다. 공감의 인지적 측면은 나와 타인을 뚜렷이 구분함으로써 감정이입을 자제하게 해줍니다.

사이코패스의 뇌: 반사회적 인격장애가 있는 사람을 사이코패스라고 부릅니다. 사이코패스는 공감 능력이 떨어지고, 감정이 없고, 무서운 것도 없고, 타인이 고통스러워하는 모습을 보면서 좋아한다고들 하는데요. 과연 어디까지가 진실일까요? 신경과학 연구들은 이 주제에 대해서 무엇을 말해줄까요?.

① 공감의 핵심 - 사이코패스는 일반인과 어떻게 다를까요? 이들은 정서 차원에서 두려움이나 불안을 느끼는 능력이 제한적입니다. 공감 능력이 떨어지고 남에게 해를 입히고도 후회나 죄의식을 크게 느끼지 않아요. 행동 차원에서는 타인에 대한 폭력, 조종, 기만, 착취 같은 공격 성향이 관찰됩니다. 이러한 사이코패스의 특징은 뇌의 신경 배선에서 비롯된 것일까요? 어린 시절의 환경이나 대인관계 등 다른 요인도 작용하겠지만, 역시 뇌가 주요한 요인인 걸까요?

② 표정을 읽지 못한다 - 공감은 타인의 표정을 보고 그 사람의 감정을 해독하는 능력을 바탕으로 합니다. 심리학자 애비게일 마시는 『이타주의자와 사이코패스』라는 저서와 일련의 연구에서 이 주제를 다뤘습니다. 그는 주로 아동과 청소년을 대상으로 연구를 진행했고, 사이코패스의 특징을 보이는 아이 12명의 뇌를 fMRI로 관찰해보았습니다. 그 결과 보통 아이들과 편도체가 활성화되는 양상이 다른 걸 확인할 수 있었습니다. 편도체 활성화가 관찰되지 않은 것이죠. 따라서 편도체 기능 이상이 공감 능력을 떨어뜨렸다고 볼 수 있습니다. 사이코패스들이 절망하고 괴로워하는 사람을 볼 때도 아무렇지 않은 이유를 이를 통해 설명할 수 있죠. 그리고 공감 연구의 세계적 권위자 장 드세티가 실시한 또 다른 연구에서는 사이코패스들에게 공포, 슬픔, 기쁨, 고통이 드러난 사람들의 표정을 동영상으로 보여주었는데, 이 실험에서도 그들의 편도체가 활성화되지 않는 것을 확인할 수 있었습니다.

③ 타인의 감정을 느끼지 못한다 - 타인이 느끼는 바를 공유하는 정서적 공감이 이루어질 때는 뇌섬엽과 전대상피질이 강하게 활성화되는데, 크리스티안 케이서스가 이끄는 흐로닝언대학교의 연구진은 사이코패스의 뇌에서도 이러한 현상이 관찰되는지 확인해보았습니다. 연구진은 사이코패스의 특징을 지닌 피험자들에게 정서적 공감을 유발하는 동영상(가령 손을 막대기로 내리치는 장면)을 보여주었습니다. 그런데 공감 반응을 하는 사람은 뇌섬엽과 전대상피질이 강하게 활성화된 반면, 사이코패스들은 전혀 그렇지 않았습니다. 뇌섬엽도, 전대상피질도 아무 일 없는 것처럼 잠잠하기만 했습니다. 따라서 사이코패스들은 표정을 읽을 줄 모를 뿐 아니라 정서적 공감도 안 되는 것으로 이해할 수 있습니다.