브래인 “미래는 뇌 과학 시대다”

□ 박문호 박사 호치민경제대학 강의 모습

   얼마 전‘브레인’이라는 텔레비전 드라마가 우리 뇌에 대한 생각에 신선한 충격을 주었다. 마음은 가슴(심장)에 있는 것으로 우리는 무의식적으로 생각하고 행동해 왔다. 마음이 아플 때 가슴이 아프다고 표현했다. 그런데, 브레인 드라마에 나오는 신경정신과 의사는 뇌를 보며‘내 마음이 있는 곳’이라며 감탄해 했다. 가만히 논리적으로 따져보면 마음은 가슴에 있는 것이 아니고 머리에 있는 게 맞다. 가슴은 아무것도 느낄 수 없는 심장에 지나지 않지만 모든 생각이 머무르는 곳, 기뻐하고 슬퍼하는 마음은 두뇌를 통해 표현되는 것이다. 놀라운 것은 우리는 매일 같이 생각하고 지각하고 느끼지만 그 모든 것을 이루고 있는 내 뇌를 제대로 모르고 있다는 점이다. 아주 피상적으로 알고 있는 정도에 지나지 않고, 뇌의 구조, 기능, 상태를 제대로 파악하고 이해하지 못하는 것이다.

   세계 최대의 뇌 과학연구소를 이끌고 있는 뇌 과학자 조장희 박사는‘미래는 뇌 과학 시대’라고 말한다. 그는 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명단층촬영(MRI) 양전자방출단층촬영(PET) 등 세가지 첨단 장비를 손수 개발해 낸 세계 유일의 과학자이다. 현재 세계 최고의 14테슬라 MRI를 개발 중에 있고 수년 내 완성될 걸로 기대하고 있다. 이러한 이유로 노벨상 수상에 가장 가까이 있는 한국 과학자로 주목 받고 있다. 뇌를 수술하여 개복하지 않고도 해상도 높은 뇌 촬영 기기를 통해 뇌 속에 흐르고 있는 실핏줄을 비롯하여 두뇌 곳곳을 드려다 볼 수 있게 된 것이다. 이러한 두뇌 이해는 우울증, 알츠하이머, 알코올 중독, 인지장애, 정신병 등을 예방 내지 조기 진단할 수 있게 하고 있다. 또한 현재는 우리 두뇌를 10%도 활용하지 못한다고 알고 있지만 우리가 두뇌 활동을 제대로 알고 이용하게 된다면 그 기능은 무한히 확대될 수 있을 것이다.

    한국 최고의 뇌 과학자 박문호 박사가 호치민국립경제대학 최고경영자과정 특강을 위해 호찌민을 방문했다. 그는 텍사스 A&M 대학에서 전자공학 박사학위를 받은 공학자이고 현재도 한국 최대규모 연구소인 한국전자통신원의 책임연구원으로 있다. 하지만 그는 현재 뇌 과학자로 더욱 유명하다. 그의 뇌와 자연과학 연구는 실로 대단한 업적을 남겼으며, 그를 따르는 후학들이 박자세(박문호 자연과학 세계)라는 사단법인을 만들기도 했다. 2008년 출간된 “뇌 생각의 출현”이라는 그의 저서는 그 해 매일경제, 중앙일보, 조선일보에서 올해의 베스트 셀러로 선정되기도 했다. 다음 내용들은 박문호 박사의 최고경영자과정 특강 내용이다.

머리를 몸과 분리하여 생각하라

   우리는‘내 몸’이라고 표현할 때 항상 머리와 몸을 함께 생각한다. 하지만 이제부터 몸과 머리를 분리하여 생각하라. 운동선수들이 열심히 노력하여 몸에 운동신경을 형성하지만 최고의 선수가 되는 자들은 1%도 안 된다. 성공한 선수들의 공통점은 단순히 운동신경을 계발한 게 아니라 두뇌 신경세포 활동을 왕성하게 형성하였다는 점이다. 뇌를 위한 행동을 해야 대가가 된다. 몸은 두뇌의 명령에 의해 움직일 뿐이다. 어쩌면 몸은 두뇌의 명령을 수행하기 위해 머리에 부착되어 있는 조직일 뿐이다. 모든 움직이는 것에는 두뇌가 있다. 반대로 움직이지 않는 식물 등에는 두뇌가 필요 없다. 멍게는 초기에는 올챙이처럼 유충인 상태로 움직인다. 이 때는 두뇌 신경 세포가 존재한다. 하지만 이 유충이 성체가 되기 위해 바위에 달라 붙어 움직일 필요가 없게 되면 놀랍게도 48시간 내로 두뇌 중추신경세포는 사라진다.

   우리는 늘 몸을 튼튼히 하기 위해 운동을 한다. 무의식적으로 머리 아래 부분인 몸을 중시하며 생활하고 있다. 하지만 몸은 머리를 위해 존재한다고 생각을 바꿔라. 이제부터는 머리를 중시하고, 머리가 무엇을 원하고 있는지, 건강한 머리를 위해서 무엇을 해야 하는지 생각해야 한다. 머리 아래 있는 부분 심지어 얼굴까지도 장기 또는 신체이식 수술을 할 수 있다. 하지만 두뇌 이식 수술은 불가능하다. 유일한 나라는 존재일 뿐 아니라 그런 과학은 있을 수 없기 때문이다. 두뇌 이하의 몸은 변화를 줄 수 있고, 변화를 주어도 건강하게 살 수 있지만, 두뇌만큼은 변화를 줄 수 없다. 그만큼 우리 신체 구조에서 중요하고 유일한 부분인 것이다.

□ 두뇌 신경 세포 다발

□ 실제 두뇌 신경 세포 이동 모습(좌측 사진에서 우측 사진으로 신경세포가 시냅스 작용에 의해 이동하고 있다)

 브레인은 ‘세포 배양기’

   브레인은 살아있는‘세포배양기’이다. 브레인에 관한 많은 지식이 있는데 이 지식이 가장 중요하다. 두뇌는 액체 상태, 즉 바다에 떠 있는 것과 같이 물로 쌓여 있다. 어른이 된 뇌는 1.4킬로그램 정도 되는데, 두부처럼 물렁물렁하다. 1.4킬로 무게가 뇌척수액에 떠있기 때문에 50그램 밖에 압력을 받지 않는다.

   왜 사람들은 숨을 5분 이상 참지 못할까? 밥을 안 먹고 열흘을 버티고, 물을 안 마시면 일주일을 버틸 수 있지만, 호흡을 안 하면 5분을 못 버틴다. 숨을 3분만 참으면 의식이 사라짐을 느낄 수 있다. 몸에 있는 체세포들은 간단히 죽지 않는다. 이렇기 때문에 장시간 걸리는 장기 또는 조직 이식이 가능하다. 하지만 뇌는 5분만 산소가 공급되지 않으면 죽게 되는데, 이는 세포의 구성 양상이 다르기 때문이다.

   실험실에서 16일된 생쥐 태아를 끄집어 내어 뇌를 추출하고, 뇌세포만 분리하여 배양할 수 있다. 3시간 동안 세포 배양기에 영양물질을 넣어주면 뇌 세포가 발을 뻗기 시작한다. 신경세포가 아무리 굻다고 해도 머리카락 두께(100마이크로) 반 정도 밖에 안된다. 그렇지만 세포가 뻗어 나가는 축삭의 길이는 1미터 이상이 된다. 이를 직접 실험해 보면서 실로 놀라움을 금치 못했다. 간, 허파, 근육의 세포들은 스스로 배양하지 못한다. 하지만 뇌세포들은 끊임없이 돌기를 내고, 뻗어 나가는데 그것이 본질이다. 자기 몸의 천 배를 뻗어나간다. 브레인 세포는 태어나서 2살 때까지 자라다가 성인이 될 때까지 세포 수의 절반이 죽는다. 세포 수가 절반이 죽으니까 뇌 크기도 반으로 줄어들지 않겠는가 생각할 수 있지만, 세포 수는 줄어든다 하더라도 세포들이 스스로 증식하고 가지치기를 하여 자라나기 때문에 전체 크기는 달라지지 않는다.

 내가 나를 만든다

   브레인은 몸이 지치는 것보다 10배의 강인한 에너지를 갖고 있다. 세포 배양기로서 멈추지 않고 계속 떨림을 통해 활동해 나가고 있다. 우리가 의식하지 않는 상태에서 조차 뭔가를 끊임없이 사고하고 인지한다. 그런데, 이런 브레인의 움직임의 방향을 우리가 인위적으로 적절하게 조절할 수 있다는 것이다. 어떤 목표를 투입하고 생각을 집중시키고 같은 방향의 사고를 반복하면 브레인의 활동은 그 쪽으로 진행한다는 것이다.

   우리 두뇌 뒤편에 시각을 관장하는 신경세포들이 있다. 그런데, 시각을 상실하여 장님이 되면 이 신경세포들은 더 이상 시각을 맡아서 일할 필요가 없게 된다. 시각 활동이 더 이상 필요하지 않기 때문에 시각을 맡아서 일했던 신경세포들은 다른 활동을 위해 존재한다. 청각에 관련된 신경세포 역할을 하게 되는 것이다. 시각을 잃은 사람이 청각에 지나치게 예민하고 탁월한 것은 시각 신경세포들이 청각 신경세포와 협력하게 되었기 때문이다.

   긍정의 힘을 말하는 책들이 많다. 믿는 대로 된다는 것이다. 이것은 하나의 신념에 지나는 것이 아니라 과학이다. 브레인 신경세포들에게 일정한 방향성, 어떤 믿음, 긍정의 목표를 주입하면 신경세포들은 그 방향으로 촉수를 뻗고 떨림을 가지며 활동하게 된다. 이런 일정한 방향으로 움직이게 된 두뇌활동에 의해 실제로 그 방향으로 진행되어 그런 결론에 도달하는 것이다. 하버드 대학 심리학 교수는 사람이 돈을 벌고 싶어하면 돈을 벌게 되고, 학자가 되고 싶어하면 학자가 되고, 예술가가 되고 싶어하면 예술가가 된다는 말을 한적이 있다. 이것은 단순히 심리학적 문제가 아니라 브레인의 신경세포들에게 일정한 방향성을 주었을 때 그렇게 움직인다는 과학에 근거하고 있는 것이다.

   우리 두뇌는 엄청난 강인한 에너지를 갖고 있다. 우리가 어떤 일을 진행함에 있어 미칠 필요가 있다. 몸은 지치지만 브레인은 지치지 않는다. 자신의 힘을 믿고 미치도록 열정을 다할 필요가 있다. 브레인은 견딜 수 있는 것이다. 결국 내가 어떻게 사고하고 믿느냐에 따라 내 모습이 결정되는 것이다.

 기억은 충격과 반복에 의해 이루어진다.

   사람이 머리가 좋다는 것은 결국 많은 정보를 기억하고 있는 것을 말한다. 그런데 기억이 어떻게 일어나는지 알아야 한다. 기억은 신경세포들 간의 연결에 의해서 일어난다. 사과라는 말을 들으면 빠르게 신경세포의 떨림에 의해 시냅스 연결에 의해 기억장치에 접근하여 브레인이 기억하고 있는 단어를 떠올린다. 사과의 이미지가 떠 오르고 침이 생기는 것이다. 과연 이러한 기억은 어떻게 일어나는 것일까? 충격과 반복이 기억에서 아주 중요하다.

   브레인은 예측하는 기계와 같다. 운동피질에서 출력을 내보내면서 감각피질로 나아가는데, 어떤 상황이 전개되는지 예측하며 행동한다. 이렇게 예측하는 경우 무의식적으로 일을 처리하게 된다. 이런 상태에서는 새로운 것을 받아들이고 기억할 필요가 없다. 기존에 형성된 틀에서 무의식적으로 움직이기 대문이다. 하지만 예측이 어긋났을 때 의식적으로 처리하게 되고 이때 새로운 사실로 인지하여 기억이 일어난다. 충격을 받으면 도파민이 분출하게 되고 신경세포들이 순간적으로 엉겨붙게 되어 정보가 각인되는 것이다. 예를 들어 길을 가다 코가 두 개인 사람을 만난다면 전혀 예측에 없는 일이 발생한 것이다. 이때 브레인은 충격을 받아 놀라고 새로운 사실에 주의하고 인지하기 시작한다. 길 거리에서 스쳐지나 갔던 코 하나인 수 많은 사람들은 하나도 기억에 담아두지 않았던 반면 코 두 개의 사람을 새로운 충격적 사실로 받아들이고 기억하게 되는 것이다.

   기억에 중요한 요인 하나는 브레인이 예측하지 못하는 충격, 새로운 사실을 만나게 하라는 것이다. 새로운 환경에 들어가면 모든 게 신기하기 때문에 주목하게 되고 인지하게 된다. 이런 새로운 환경에 들어가는 가장 좋은 방법 중 하나가 여행이다. 나는 호찌민에 처음 와서 오토바이로 물결치는 사람의 이동을 보면서 충격을 받았다, 이러한 새로운 사실이 내 머리에 확 다가온 것이다. 그렇지만 여러분들은 계속 보고 있기 때문에 별다른 인지 효과가 발생하지 않을 것이다. 브레인이 예측하여 무의식적으로 처리하기 때문이다.

   두 번째 기억의 중요 요소는 반복이다. 뉴우런 신경세포가 전류에 따라 떨리며 다른 뉴우런 신경세포에게 정보를 전달하게 되는데, 5번 반복되어야 전달이 가능하게 된다. 이렇게 전달된 정보만이 기억으로 각인되게 되는 것이다. 효과적인 기억을 만들기 위해서는 반복된 정보 유입이 아주 중요하다.

□ 두뇌의 하얀색은 지방피질인데, 이 지방 피질을 없애면 이렇게 뇌혈관을 볼 수 있다. 뇌혈관 실제 사진

 브레인에는 산소가 필요

   브레인의 신경세포들이 활발하게 활동하기 위해서는 포도당과 산소가 필요하다. 현대인에게 포도당은 너무 넘쳐나서 문제다. 영양공급이 과다할 만큼 잘 먹기 때문이다. 하지만, 산소 공급은 아주 중요하지만 경시되는 경향이 있다. 두뇌에 산소 공급을 원활히 하는 방법은 유산소 운동이다. 조장희 박사님이 직접 개발한 최첨단 MRI를 통해 조깅을 이틀 동안 한 두뇌를 찍고 운동하기 전의 두뇌를 촬영해 보았더니 확연하게 두뇌 실핏줄이 다르게 나타났다. 운동을 한 후에는 두뇌 실핏줄이 모두 선명하게 보이는 것이다. 결국 붉게 보이는 실핏줄을 통해 산소 공급이 브레인에게 충분히 이루어지고 이런 상태에서는 가장 이상적인 두뇌 활동이 이루어게 된다.

   산이나 숲에 가서 잠을 자게 되면 많이 자지 않았는데도 상쾌한 것은 이런 곳은 산소 밀도가 높아 두뇌에 더 많은 산소가 들어갔기 때문이다. 브레인이 최고의 상태로 활동하게 만들고자 한다면 운동을 하여 산소를 충분히 공급하라.

 특히 전두엽이 중요

   한 학자가 번쩍거리는 시계를 손목에 차고 침팬지에 다가갔더니 시계를 집중하여 쳐다보는 것이다. 이 때 버스 한 대가 지나가니 버스를 따라 눈길이 가 다가 몇 초 후에 다시 시계를 집중하는 것이다. 원숭이의 전두엽은 두뇌의 11%를 차지하는데 이러한 집중적인 관찰이 가능한 것은 전두엽이 발달되어 있기 때문이다. 전두엽 비율이 3%밖에 되지 않는 고양이는 사물을 집중하여 관찰하지 못하고 천방지축이다. 사람의 전두엽 비율은 모든 동물 중에 최고로 많은 30%이다. 전두엽은 우리 이마 부분에 해당하는 것으로서 이 부분이 활성화 되도록 할 필요가 있다. 그러나 술을 마시게 되면 했던 소리를 반복하는 것을 보는데, 알코올이 전두엽을 마비시켰기 때문에 나타나는 현상이다. 전두엽에 산소 공급을 원할이 하고, 신경세포들이 활발히 떨릴 수 있도록 방향성(목표, 신념)을 주면 우리의 뇌는 최상의 조건에 따라 움직이게 된다. 내가 나를 만드는 것이다.

 (편집팀)

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