인체 속의 컴퓨터…뇌의 신비|단층촬영으로 작동경위 밝혀져

중앙일보

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뇌. 화학적인 컴퓨터.
신경과학자들은 뇌의 작용은 뇌의 복잡한 주름 내에서 이루어지는 화학물질과 전기에 의한 작용이라고 생각하고 있다.
이러한 뇌 세포에서의 정보전달경로가 밝혀짐에 따라 뇌에 대한 인식도「모자이크식 뇌」 에서「복합적인 뇌」로 바뀌었다.
또 뇌에 대한 연구도「어떻게 뇌가 신체를 조정하는가」에서「정신작용에 관한 뇌 작용」 으로 바뀌고 있다.
기억·감정발현·사고 등 뇌의 정신작용 메커니즘을 알아본다.

<기억>
기억은 뇌의 기능 중 다른 감각의 기초가 되는 최고의 형태.
시각적 이미지가 전기자극의 형태로 뇌 세포에 전달되고, 그것이 신경세포에 전달되어 기억으로 남게되는 것
전기형태의 정보과정은 1분도 채안되는 짧은 과정이다.
「프랜시스·크리크」의 연구에 따르면 전기자극을 받은 신경세포는 다른 신경세포와 연결된 돌기부분을 통하여 신경전도체인 화학물길을 보내 정보를 전달한다는 것.
「크리크는 그 돌기를「기억의 중추」라고 부른다.
이 수상돌기가 굵고 짧은 모양으로 변하면서 다른 세포에 적기 적인 자극을 보내는 형태가 연속적으로 이뤄지면 소위「단기간기억」이라는 기억작용이 일어난다.
그러나 이런류의 기억은 수상돌기가 다시 원래의 모습대로 길게 늘어나면 다시없어지게 된다. 우리가 상점의 전화번호를 보고 금방 외었다가도 얼마 뒤 잊어버리는 것이 이런 예다.
일반적으로 단기간 기억은 한번에 전화번호정도 (7개의 숫자)이상을 기억할 수 없다.
이에 반해 해마·아미그달라 등 감정을 관장하는 기관과 전기자극이 합쳐진 기억은「영구기억」으로 정수리에 있는 대뇌피질에 저장된다. 아주 기쁘거나 슬픈 감정과 함께 들어온 정보는 뇌세포 속에 화학적인 물질로 저장되는 것이다.

<감정발현>
신경과학자들은 뇌의 감정발현과정에서도 화학물질이 작용하는 것으로 믿고있다.
학자들은 화학물질이 감정발현에 어떻게 작용하는가는 밝히지 못했으나 화학물질을 확인했고, 감정의 종류에 따른 뇌의 작동부분도 확인했다.
양전자에 의한 단층촬영(PET) 장치를 이용해 운동하는 뇌를 관찰하면 사람이 기쁨·고통 등을 느낄 때 어떤 신경세포가 작용하는가를 볼 수 있다.
PET는 방사성동위원소처리를 한 설탕 같은 물질을 투입해 뇌의 활동부위에서 방사능을 방출케 함으로써 관찰하는 방법.
펜실베이니아대학의「마틴·레비히」박사는 이 실험을 통해 실제로 매우 불안한 사람은 오른쪽 이마부위에서 반응을 나타내는 것을 확인했다.
「감점이 뇌의 어느 부분에서 일어나는가」를 관찰하는 것만으로는 「감정이 어떻게 일어나는가」를 알 수 없다.
감정을 전달하는 신경전도체가 어느 곳으로 가느냐에 따라 각기 다른 메시지를 전달하기 때문.
따라서 아직 감정발현의 메커니즘은 밝혀지지 않은 상태다.
미국정신건강국립연구소(NIMH)의 「스티븐·펄」박사는 원숭이 실험을 통해서 화학물질을 사용해 공포심을 느끼게 하는데 성공했으며, 뇌의 아미그달라 부위가 공포심과 관계가 있다는 사실도 알아냈다.「펄」박사는 동시에 이 신경세포부위는 공포심을 유발하는 물질뿐 아니라 반 공포물질도 함께 받아들인다는 사실을 발견했다.
어느 물질을 받아들이느냐는 물질의 도착순서에 달렸다는 것.
반 공포물질의 정체는 아직 밝혀지지 않았으며 어떻게 감정의 발현에 영향을 주는 가도 밝혀지지 않았다.
반 공포물질은 좋은 기분을 설명하는 개념도구로서 이용되어왔다.
조깅을 하는 사람들은 운동은 달리는 사람의 기분을 좋게 하는 물질의 생성을 자극한다고 믿고 있으며, 침술가들은 침이 천연마취제로서 작용하도록 반 공포물질을 활성화시킨다고 믿고있을 정도다.

<인식>
뇌 속에는 기억의 회로가 있는 것처럼 사고의 회로도 있는 것으로 믿어진다.
다만 사고·연상·계획 등의 인식기능은 기억이나 감정보다 정의하기가 더 어려울 것이라는 것. 인식기능을 담당하는 곳은 대뇌의 복합피질부위와 감각기능을 맡지 않은 모든 피질 부위.
인식기능부위를 다친 사람은 기억은 할 수 있으나 앞날을 계획 할 수는 없다. 이점은 양전자에 의한 단층촬영으로 쉽게 증명된다.
인식기능을 맡은 뇌 세포의 위치는 IQ에 따라 다르다는 것이 워싱턴대학의「조지·오제먼」박사의 실험에 의해 밝혀졌다.
IQ가 낮은 사람의 경우 인식능력세포는 직감을 관장하는 정수리부위에 위치하지만 IQ가 높은 사람은 청력과 기억을 맡고있는 측두골의 너른 부위에 위치한다는 것.
또 인식세포의 인식능력은 좀더 복잡한 형태로 나타나는 것으로 보인다.
우리가 한 문장을 읽을 경우 문장은 음절과 어절 등으로 분해돼 무질서하게 인식된다는 것.
따라서 뇌 세포에 손상을 주면 문장구성순서에 상관없이 인식이 파괴된다는 것.
이런 점 때문에 2개의 언어를 배울 경우는 1개의 언어를 배울 때보다 2배 이상의 뇌 세포 용량이 필요하다는 것이다.【뉴스위크지】