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뇌 연구의 주요 방법
- 손상연구
- 뇌파 및 뇌자기 계측 연구
- 뇌 기능영상 연구
손상연구
- 특정 뇌 영역이 손상되었을 때 나타나는 손상 전후의 기능적 결함을 행동의 변화와 연관시켜 특정 기능과 연결된 뇌의 부위를 찾으려는 연구적 시도, 가장 전통적인 뇌 연구의 방법
뇌파 및 뇌자기 계측 연구
- 비침습적 연구 방법
- 뇌전도(EEG) : 뉴런의 집단적인 활동의 결과로 전류가 발생할 때 신경 전류 주위의 전위 차를 측정
- 뇌자도(MEG) : 뉴런의 집단적인 활동의 결과로 전류가 발생할 때 신경 전류 주위의 미세 자기장을 측정
뇌 기능영상 연구
- 신체 내부의 구조적, 기능적 손상을 입은 환자의 질환 질단 도구로 주로 사용되는 양전자 단층촬영(PET)과 자기 공명영상(MRI)을 사용하여 특정 활동 시 뇌의 활성 부위를 연구함
- 뇌 기능 영상 연구를 통해 손상이 없고 살아있는 뇌를 비 침습적 방법으로 상세하게 연구할 수 있게 됨
- PET과 MRI의 발명으로 뇌과학 연구에서 새로운 지평이 열렸다고 할 수 있음
- fMRI를 통해 특정 활동을 수행할 때 뇌의 활성을 보는 연구가 활발히 진행되고 있음
뇌에 대한 새로운 발견들
- 3중 구조론, 뇌는 하나! 삼위일체의 뇌는 허구다
- 인간 뇌의 특징은 뇌트워크다
- 뇌는 양육이 필요한 본성을 지녔다
- 뇌는 거의 모든 행동을 예측한다
- 뇌는 다른 뇌와 함께 움직인다
- 뇌는 다양성이 표준이다
- 우리의 뇌는 현실을 만들어낸다
1) 3중 구조론, 뇌는 하나! 삼위일체의 뇌는 허구다
- 뇌는 생각하기 위해 존재하지 않는다. 생존하기 위해 존재한다. 우리가 취하는 모든 행위는 경제적 선택이다
- 생존하려면 에너지 효율이 필수 조건이다
- 에너지 효율은 일종의 예산과 같다. 우리의 뇌는 우리가 수분, 염분, 포도당과 같은 자원을 얼마나 잃었는지 계산하고 필요한 양을 얻기 위해 다시 얼마의 에너지를 사용해야 하는지 계산한다
- 예측이 적중했거나 치명적이지 않은 실수하여 배움을 얻은 생물은 진화과정에서 잘 살아남았다
- 정확한 예측은 과거 행동의 결과를 잘 기억하는 것과 관련이 있으나 여전히 연구 중이다
- 합리적인 행동이란 생존에 가장 적합한 결정을 내리고 실행하는 것
- 합리적인 행동은 전통적으로 감정적으로 행동하지 않는 것으로 간주되어왔으나 감정은 때때로 합리적이다
- 외상 후 스트레스 장애 증상처럼 안전한 현재상황에서도 불안과 공포를 느끼는 것은 비합리적으로 보이지만 뇌의 관점에서는 뇌가 현재 존재한다고 믿어지는 위협에서 개체를 보호하는 합리적인 결정
- 즉, 감정을 항상 통제하는 것이 이성적인 결정인 것은 아니다
- 최근 연구에 따르면 대뇌피질이 없는 동물의 뇌에서도 사고기능을 담당하는 부분이 존재
2) 인간 뇌의 특징은 네트워크다
- 인간의 뇌는 효율적인 네트워크를 가진 대기업과 같다
- 특정 신경세포가 특정 기능에 더 기여하는 측면이 있지만 어떤 신경세포도 하나의 심리적 기능만 갖지 않는다
- 다만 모든 신경세포가 모든 것을 동일한 정도로 수행하는 것은 아니다
- 복잡성이 높은 뇌는 더 많은 것을 기억할 수 있다
- 뇌가 기억을 불러올 때마다 매번 다른 신경세포 덩어리들이 그 기억을 조합해낸다 --> 축중
- 복잡한 뇌는 창의적이다, 과거 경험을 새로운 방식으로 결합하여 한 번도 경험하지 않은 일에 대처할 수 있다
- 복잡한 두뇌는 변화하는 환경이 요구하는 각기 다른 신체 예산 요구에 더 빨리 적응한다
3) 뇌는 양육이 필요한 본성이 지녔다
- 아기의 유전자는 주변 환경에 따라 이끌리고 조절된다
- 아기를 껴안고 이야기하고 눈을 맞추는 댜앙한 행위들이 아기의 뇌를 필연적이고 돌이킬 수 없는 방식으로 배선해 나간다
- 쓰지 않은 연결은 가지치기로 효율성을 확보하는데, 세부조정이 잘된 연결은 정보 전달과 처리에 효율적이므로 재사용될 가능성 큼
- 양육자가 아기의 신체를 보호하는 물리적 환경을 잘 제공하면 아기의 뇌는 신체예산을 건전하게 편성할 수 있는 세부조정과 가지치기를 활발히 해 나가게 된다
- 아기의 양육자가 해주지 않는 일을 통해서도 배선된다, 일반적으로 양육자가 모든 욕구를 채워주는 것보다 스스로 학습할 기회를 줄 때 아기는 자신의 신체예산을 더 잘 관리하는 배선을 만들 수 있다
- 신생아의 뇌는 필요한 부분으로 관심을 좁히는 배선이 부족
- 특정한 일에 '주의'를 기울이고 다른 세부사항을 무시할 수 있는 능력은 양육자의 관심공유를 통해 이루어진다, 관심공유는 양육자의 말과 시선의 전환으로 시행된다
- 신생아는 양육자를 개별감각으로 인식하여도 하나로 알아보지 못하는데, 감각통합을 통해 양육자의 얼굴, 냄새, 음성, 온기 등을 조합하여전체로 인삭하는 법을 배운다
- 감각통합은 아기가 자신의 신체예산을 관리해주는 존재를 인지하는 과정이며 이것이 애착형성의 신경적 토대가 된다
- 이 시기 빈곤과 역경은 아기의 뇌 배선에 치명적이다
4) 뇌는 거의 모든 행동을 예측한다
- 우리가 보는 것은 세상에 있는 것과 우리 뇌가 구성한 것의 조합이다
- 뇌는 빛과 같은 감각데이터가 뇌에 도달하기 전에 이미 예측을 통해 적절한 행동을 결정하고 이를 위해 신체를 조정하기 시작
- 감각데이터가 입력되어 뇌의 예측을 확인시켜주면 계획된 행동이 실행된다
- 뇌의 예측과 감각데이터가 일치하지 않을 때, 감각데이터를 통해 예측을 수정하고 새로운 경험을 구성하는 것이 학습이다
- 즉, 뇌는 실수를 통해 배운다 -> 뇌의 가소성
- 뇌의 예측은 정확성보다는 생존을 위해 배선되어 있다. 생존이 위태로우면 감각데이트를 왜곡하여 지각하고 예측에 따라 예정된 행동을 개시할 확률이 높다
- 뇌는 과거 경험과 현재 상황을 기반으로 다음에 행할 행동을 개시하며, 이 과정은 인식없이 이루어진다
- 즉, 과거경험이 바뀌면 뇌의 예측이 달라져 다른 행동을 할 수 있고 세상을 다르게 경험하게 된다
- 과거경험을 바꾸는 것은 불가능하지만 현재 경험을 학습을 통해 확장해 나감으로써 앞으로 뇌가 예측하는 방식을 바꿀 수 있다
- 초기 배선(어린시절의 양육환경)은 자신의 책임이 아니지만, 어른이 되면 어느정도 선택의 여지가 주어지게 된다
- 뇌과학 관점의 자유의지란, 새로운 방향으로 예측하는 뇌를 길러낼 자유이며, 그러한 선택에 책임을 지는 것
5) 뇌는 다른 뇌와 함께 움직인다
- 어린 뇌는 양육자와 함께 신체예산의 공동운영과 재배선 작업을 한다
- 성인의 뇌도 타인의 신체예산 에너지를 예치하거나 인출하는 작업을 평생 하게 된다
- 신체예산 조절에서 타인의 도움을 받지 못하면 추가부담을 져야 한다. 애착 관계에 있는 사람의 사망으로 돌봄의 가능성이 사라지면 위험상황에서 더 많은 에너지를 소비하여 사망을 앞당길 수 있다
- 경전이나 책을 통해 위로를 받는 것도 고인이 될 필자에게서 신체예산을 지원받은 것과 같다
- 우리는 공감을 통해 상대방에 어떻게 생각하고 느끼며 행동할 지 예측한다
- 자신과 다른 유형의 사람에게 공감하기 어려운 것은 예측하기 어려운 일을 처리할 때 신지대사 비용이 많이 들기 때문이다
- 익숙한 사람의 집단과 선입견에 의지하면 새로운 것을 배우는데 따르는 불편함과 신진대사 비용이 줄어들지만, 동시에 학습의 기회를 낮추어 효율적인 예측을 향상하지 못하게 된다. 결과적으로 생존의 가능성을 감소시킬 확률이 높다
- 신체적 학대, 언어폭력, 따돌림은 모두 만성 스트레스를 야기한다. 말은 뇌 활동과 신체계통에 직접 영향을 미친다
- 위협적인 사람에게 혐오스러운 말을 들으면 뇌는 위험을 예측하고 다량의 호르몬을 혈류로 보내 신체예산을 탕진할 수 있다
- 어쩌다 경험하는 스트레스는 운동과 같아서, 인출된 신체예산을 곧 다시 채워넣으면 더 강해질 수 있지만 만성스트레스는 시간이 경과하면서 뇌를 점차 갉아먹어 질병을 일으킨다
- 모욕과 위협을 지속적으로 받은 사람은 병에 걸릴 가능성이 높고, 식사 전후 2시간 동안 스트레스를 받으면 실제 섭취량보다 104칼로리를 더 섭취한 것과 같은 대사작용이 일어난다
- 견과류와 같이 건강에 좋은 지방을 섭취하더라도 그날 안에 스트레스를 받으면 나쁜지방을 잔뜩 섭취한 것과 같은 신진대사가 일어난다는 연구결과도 있다
6) 뇌는 다양성이 표준이다
- 환경의 영향을 받아 배선되는 뇌의 변이는 인간 종의 진화능력을 보존해준다
- 뇌에는 보편적 특징이 많으나 인간의 본성은 하나가 아니라 다수로 존재한다. 특정 문화에서 길러지고 배선된 사람의 뇌가 특정 종류의 마음을 만들어내기 때문
- 다양성은 종의 생존에 필수적이기 때문에 생존을 목표로 하는 인간은 여러 종류의 마음을 갖는 것이 중요하다. 모두가 같은 마음을 가지고 있다면 재난이 닥쳤을 때 인간은 멸종할 수 있다
- 어떤 마음도 본질적으로 다른 마음보다 더 낫거나 나쁘지 않다. 환경에 더 잘 적응한 변이가 있을분이다. 하나의 보편적인 마음이 인간이 하나의 종임을 증명해주지 않는다
- 변이가 표준이고 생존에 유리하더라도 변이의 가능성은 예측을 어렵게 하여 불안감을 유발하기 때문에 사람들은 보편적인 기준으로 인간을 분류하려고 시도한다. 환경의 영향을 받아 배선되는 뇌의 변이는 인간 종의 진화능력을 보존해준다
- 뇌의 예측이 현재 자신이 속한 문화와 일치하지 않으면 신체예산은 적자를 누적하여 질병발생률이 높아지게 된다. 특히 이민자의 자녀들은 문화적응을 위해 신체예산을 많이 쓴다. 이들은 부모의 문화와 새로운 문화, 두 문화에 속하며 두 종류의 마음 사이를 왔다갔다 해야하기 때문이다
7) 우리의 뇌는 현실을 만들어낸다
- 우리는 모두 인간의 뇌 속에만 존재하는 사회적 현실의 세계에 살고 있다
- 문자, 기호, 화폐, 주소 등은 모두 인간의 뇌에서 만들어낸 상징으로, 이것들이 사회적 현실을 구성한다
- 사회적 현실은 인간만의 독특한 능력이며, 어떻게 이러한 능력이 발달하게 되었는지는 아직 정확하게 밝혀지지 않았으나, 창의성, 의사소통, 모방, 협력과 관련이 있을 것으로 추측하고 있다
- 신경 압축 프로세스는 추상적 사고를 가능하게 하며 사회적 현실을 창조하는 인간에게만 능력
- 대뇌피질에서 압축은 감각데이터를 나르는 작은 신경세포에서 시작하여 크고 잘 연결된 신경세포들로 옮겨지며 요약을 만든다. 요약된 내용은 더 크고 잘 연결된 신경세포를 전달되어 압축된 뒤 더 크고 고도로 연결된 신경세포로 전달된다. 이 프로세스는 배선이 빽빽한 앞부분에 이를 때까지 이어져 가장 일반화되고 압축된 요약을 생성해낸다
- 대뇌피질의 배선은 압축을 가능하게 한다
- 압축은 감각통합을 가능하게 한다
- 감각통합은 추상화를 가능하게 한다
- 추상화는 물리적 형태가 아닌 기능을 기반으로 유연한 예측을 가능하게 한다 -> 추상화
- 의사소통, 협력, 모방을 통해 예측을 공유함으로써 사회적 현실을 만들고 향유할 수 있다
- 신경계의 기본단위는 뉴런이며, 뇌의 70%는 뉴런으로 이루어져 있다
- 인간의 신경계가 가지는 가장 큰 특징은 다른 동물보다 대뇌피질이 특히 발달한 것이다
- 대뇌피질은 전통적으로 이성적 사고를 통해 본능적 욕구와 감정을 제어하는 것이 가장 큰 기능이라고 간주되어왔으나, 최근의 뇌 과학 연구결과들은 잘 발달된 대뇌피질은 정확한 예측을 통해 신체예산을 적절히 관리하는 데에 최적화되어 있다는 것을 보여주고 있다
- 인간의 정신활동은 감각데이터의 수용, 판단, 행동의 순서로 이루어진다고 믿어져왔지만, fMRI를 사용한 뇌 연구를 통해 예측, 감각데이터의 수용 및 확인, 행동의 순서로 인간의 정신활동이 이루어진다는 것이 밝혀졌다
- 인간 뇌의 가장 큰 특징은 복잡성이다. 복잡계 네트워크로서 기능하는 뇌는 정확한 예측을 위해 뇌 전체를 사용하여 과거경험으로 축적된 기억을 상황에 맞게 인출한다
- 인간의 뇌가 복잡하면서도 동시에 효율적인 네트워크를 가지기 위해서는 적절한 감각자극과 감각의 통합이 필요한데, 이는 양육자의 양육행동을 통해 유야기에 가장 활발하게 이루어진다
- 인간은 양육과정에서 신체예산을 타인으로부터 지원받는 경험을 하고, 감각통합이 획득되면서 애착 능력을 갖게 된다. 액착의 능력은 이후 인간이 타인과 소통하며 신체예산을 주고 받는 관계형성의 기초를 이룬다
- 인간의 뇌는 추상화와 압축의 능력을 가지며 이러한 능력이 타인의 뇌와 의사소통하면서 사회적 현실을 만들어내는 특징을 가진다, 이는 현재까지 인간만의 능력으로 밝혀져 있다
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