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by 일과삶 Jun 24. 2018

상상을 통해 본 뇌과학의 미래

다음 세기에 우리가 배울 뇌에 관한 것

오늘의 TED추천은 과학이야기다. 과학은 실험에 의해 검증된 방법으로 얻어 내는 체계적인 지식 체계이지만, 때로는 상상력에 의해 가설을 세우고 증명해나가야 발전이 있을 것이다. 인간의 뇌에 대한 연구는 아직도 미개척 영역이고 다양한 분야에서 주목을 받고 있다. 그런 차원에서 신경과학의 미래는 어떻게 될지 발표자와 함께 상상력의 여행을 떠나보는 것도 좋을 듯하다. What we'll learn about the brain in the next century (다음 세기에 우리가 배울 뇌에 관한 것)이라는 제목으로 신경공학자인 Sam Rodriques (샘 로드리게스)는 뇌 과학의 향후 100년이라는 황홀한 여행으로 데려다준다.

Sam Rodriques (샘 로드리게스) - TED 화면 캡처

발표자는 물리학 전공자였지만 3년 전 그만두고

뇌 작동방식에 대해 이해하려 하고 있다. 좌절이나 감정이라는 것은 신경과학에서 일종의 일반적인 문제이다. 이론 물리학 출신인 발표자는 매우 정교한 물리적인 현상을 정확하게 묘사하기 위한 수학적 모델을 만드는데 익숙해서 이런 것을 해결하고자 한다. 많은 사람들이 감정을 이해하고 싶어 하지만 쥐나 원숭이를 통해 감정을 연구할 수 없다. 왜냐하면 그들에게 어떻게 느끼는지 혹은 무엇을 경험하였는지

물어볼 수가 없기 때문이다. 대신에 동기된 행동(Motivated Behavior)이라는 연구로 끝난다.

NIH(국립보건원)은 매년 약 55억을 신경과학 연구에 사용하지만 아직까지 지난 40년 동안 뇌질환을 가진 환자의 결과에 있어 의미 있는 개선이 없었다.

fMRI (TED 화면 캡처)

발표자의 생각은 기본적으로 쥐를 암이나 당뇨병에 대한 모델로 사용하기 때문이라고 생각한다. 쥐의 뇌는 인간의 심리나 뇌질환을 재생산하기에 충분히 정교하지 않다. 뇌는 전기 신호를 서로 보내는 작은 세포인 뉴런으로 구성된다. 뇌가 어떻게 작동하는지 이해하길 원한다면, 이들 뉴런의 전기 활동을 측정할 수 있어야 한다. 뉴런에 전기 기록 장비나 현미경 같은 것으로 관찰하기 위해서 쥐나 원숭이에게 실험할 수는 있지만 인간에의 뇌에는 실제로 할 수 없어

뇌파 기록을 위해 머리에 전극을 쓴 이미지 (TED 화면 캡처)

서 fMRI(기능적 뇌 자기공명 영상) 혹은 뇌파 전위 기록술과 같은 대용물(Proxy)을 개발하여 사용하고 있다. 이런 대용물을 통해 뇌파를 측정하지만, 뉴런의 활동을 측정하지는 않는다. 즉, 우리가 가지고 있는 이런 기술은 실제로는 잘못된 것을 측정한다는 것이다. 건강한 인간의 뇌에서 뉴런의 활동을 보는 것이 불가능하다는 생각이 만연하다. 발표자는 우리를 미래도 데려가서 잠재적으로 가능하다고 생각하는 개요를 보여준다.

우선 2100년에 알츠하이머 병의 근본 원인을 이해하게 된다는 상상력으로 단계별 어떤 발전이 있었는지를 상상으로 보여준다. 크게는 세 개의 핵심적인 단계가 있었다.

TED 화면 캡처

첫 단계는 두개골 통과이다.

2020년대에 머리카락 한 올보다 얇은 미세한 구멍을 내는 실험을 하기 시작하여 결국 레이저를 사용하여 구멍 내기 성공한다.

두 번째 단계는 뇌 조직 자체에 접근한다.

뉴런의 활동을 측정하기 위해서, 뇌 조직 자체에 실제로 접근해야 한다. 뇌 조직에 무엇을 주입하든, 결국 뇌졸중의 위험이 있다. 혈관을 건드려 터지면 뇌졸중이 유발된다.

뇌 조직에 들어갈 프로브의 이미지 (TED 화면 캡처)

2030년대 중반에 유연한 프로브를 만들어서 혈관 주변을 이동하게 한다. 프로브에 큰 배터리를 장착하여 뇌 환자에게 투입하고 어떤 위험도 없이 수천 개의 뉴런을 기록하게 된다. 이 기술은 신경과학을 개인의 차원에서 연구하기 시작하도록 했다.

세 번째 단계는 대중화 단계이다.

뇌에 전기 접속이 가능해지면, 컴퓨터에 뇌를 연결할 수 있다. 이렇게 되면 그냥 생각으로 이메일을 보낼 수 있다. 눈으로 사진을 찍을 수 있고, 더 이상, 아무것도 잊지 않을 것이다. 선택한 것을 기억하는 것은 어딘가 하드 드라이브에 장기적으로 저장될 것이고, 마음대로 다시 소환할 수 있기 때문이다.

뇌에서 보내는 이메일 툴 상상 (TED 화면 캡처)

2043년 FDA(식품의약국)가 레이저-구멍 뚫기 시스템에 대한 규제 철폐를 결정했을 때, 상용 수요는 바로 폭발적이었다. 사람들은 다음과 같은 이메일 서명을 사용하기 시작했다.

"오타를 이해해 주세요. 제 뇌에서 보냄"

왜냐하면, 2050년대에는 신경과학자가 거리에서 연구실로 사람을 데려와 그들을 감정적 작업 혹은 사회적 행동, 혹은 추상적 사고능력과 같은 쥐에서 결코 연구할 수 없는 것에 관여시킬 수 있기 때문이다. 또한 그들이 이미 가지고 있는 인터페이스를 사용하여 그들의 뉴런 활동을 기록할 수 있다. 그들이 경험하고 있는 것에 대해 질문을 할 수도 있다. 즉, 동물에서는 결코 할 수 없었던 심리학과 신경과학의 연결이 가능했다.

ADHD의 다양한 원인 상상 (TED 화면 캡처)

2055년에 배리와 레이트, 두 과학자는 통찰에 대한 신경 근거를 발견하였다. 배측 전전두엽 피질에서 어떻게 뇌에서 아이디어를 이해하려고 하는지, 어떻게 다른 뉴런이 다시 재조직을 하는지 결국 이들 활동이 긍정적인 피드백을 이끄는 방법으로 정렬되기까지 알 수 있다. 결국은, 우리를 인간답게 만드는 것에 대해 알 수 있게 되었다.

2060년대에 신경 활동을 기록할 수 있었다. 정신 질환을 신경 수준에서 관찰한 실제 병리학에 기반해서 정의하기 시작했다. 예를 들어, ADHD(주의력 결핍 및 과잉 행동 장애)의 경우, 수십 개의 각기 다른 질병이 있음을 발견했다. 세기 초에는 모두 ADHD로 불리었다. 비슷한 증상을 가진다는 것 외에는 실제 서로 간에 관련이 없다. 이런 것은 다른 방식으로 치료되어야 할 필요가 있다.

다시 2017년으로 돌아온다. 발표자는 스스로 어떤 것은 풍자적이거나 설득력조차 없이 들릴 것이라 생각한다.

미래를 실제로 볼 수 없기 때문이다. 발표자는 건강한 인간의 뉴런 전기 활동에 접근할 수 있는 방법을 알기 전까지는 인간의 뇌나 인간의 질병에 대해 어떠한 진전도 만들 수 없고 오늘날 그 방법을 알아내기 위해 연구하는 사람이 거의 없다는 점을 주장한다. 그게 바로 신경과학의 미래다. 신경과학자들이 쥐의 뇌를 내려놓고 인간의 뇌와 인간의 질병을 이해하는데 필요한 생각과 투자에 전념해야 할 것이다.

뇌과학에 문외한인 필자로서는 발표자의 주장에 대해 옳고 그름을 따지고 싶지 않다. 동물실험에 대해서도 동의해야 할지 말아야 할지 잘 모르겠는데, 하물며 건강한 인간의 뇌를 어떻게 연구할 수 있을지도 의문이다. 다만 여기서 배우고 싶은 점은 그의 스토리 전개 방식과 상상력이다. 우선 우리를 2100년이라는 어마어마하게 뭔 미래에 둔다. 그리고는 2100년의 그 모습이 어떻게 이루어졌는지 차근차근 2020년부터 2100년까지 과거 이야기를 하듯이 들려준다.

《마스터풀 코칭》에 의하면 마스터풀 코치는 불가능한 미래(Impossible Future)를 코칭 대상자와 함께 만들어서 코칭 대상자가 창의적으로 생각하고, 불가능한 꿈을 꾸고, 극적인 변화를 가져오도록 꿈꾸는 동시에 행동하는 사람이 될 수 있도록 힘과 용기를 북돋아준다. 여기서 중요한 점은 불가능한 미래는 과거로부터 전개되는 것이 아니라 미래에 대한 상상으로부터 시작해서 역으로 접근해야 한다는 것이다. 미래의 비전에서 시작하여 거꾸로 접근하는 것이다. 이렇게 하면 더 원대한 꿈을 키울 수 있다. 현실에 안주해서 안될 것이라는 부정적인 생각보다는, 비전을 통해 출발하기 때문에 긍정적인 상상이 가능하다. 발표자의 2100년의 비전은 신경과학자의 불가능한 미래일 수도 있다. 그의 바람대로 오늘날의 문제점이 해결됨과 동시에 미래의 상상력이 펼쳐질 수 있길 기대해 본다.

참고자료: 《마스터풀 코칭》 로버트 하그로브, 쌤앤파커스

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