뇌 과학, 21세기 프런티어사업으로 선정
유네스코와 전 세계 1천여 뇌 연구기관 및 57개국 정부는 뇌의 중요성을 알리기 위해 1991년부터 매년 3월 3째 주를‘세계 뇌 주간’으로 정하고 홍보에 박차를 가하고 있다. 더불어 선진국을 중심으로‘뇌의 G7’이라 불리는‘휴먼 프런티어 프로젝트’를 통해 뇌 연구를 범국가적으로 추진 중이다. 뇌에 대한 이러한 전 세계 과학계의 관심은 뇌가 단순한 과학의 영역으로만 존재하지 않고 있음에 주목한다. 인간의 모든 창조활동에 근원이 되는 뇌야말로 현재 인류 스스로가 만들어온 문제에 대한 해결책을 제시해줄 것이라는 희망이 그 밑바탕에 깔려있기 때문이다.
뇌의 모든 비밀 풀어줄 만물이론 도전은 가능할까
뇌 연구와 과학기술의 융합, 마음과 뇌의 관계 연구하다
하지만 신경과학과 신경공학의 발전은 필연적으로 윤리적 문제를 야기한다. 가령 전자장치로 만든 해마, 즉 인공해마로 뇌를 보철한 환자가 기억능력을 스스로 제어할 수 있게 된다면 망각 능력까지 상실하게 돼 엄청난 정신적 고통을 치르게 될지도 모를 일이다. 신경윤리의 정의는 크게 두 가지로 나뉜다. 2003년 신경윤리라는 용어를 처음 사용한 미국 칼럼니스트인 윌리엄 새파이어는 이를‘사람 뇌의 질환치료 또는 기능 향상에 관한 옳고 그름을 검토하는 철학의 한 분야’라고 정의했다. 미국의 신경과학자 마이클 가자니는 2005년 펴낸‘윤리적 뇌’에서‘뇌의 기초를 다루는 메커니즘을 이해함으로서 알게 된 질병, 죽음, 생활철학 등의 사회적 쟁점을 우리가 어떻게 다루기 바라는지를 검토하는 분야’라고 정의했다. 그는 신경윤리가 뇌의 질병 치료에 국한되지 않고 광범위한 사회적, 생물학적 맥락에서 개인의 책임을 따지며, 뇌에 기반을 둔 생명철학을 지향하는 노력이라고 강조했다. 계산신경과학은 뇌의 기능 중 뉴런이 정보를 처리하는 과정을 계산적 모델로 적용해 설명하기 위해 컴퓨터 과학과 신경과학이 융합하여 출현한 학제 간 연구다. 1943년 미국의 워런 메컬럭과 월터 피츠가 함께 발표한 논문이 그 효시로, 뉴런이 학습과 같은 정신과정을 수행하기 위해 어떻게 서로 연결돼 신경회로망이 형성되는지 보여줬다. 영국 생리학자인 앨런 호지킨과 앤드루 헉슬리는 뉴런의 신호전달 메커니즘을 밝혀 노벨상(1963년)을 받았고, 미국의 데이비드 허블과 스웨덴의 토르스텐 비셀은 뉴런의 시각정보처리를 연구해 노벨상(1981년)을 탔다. 현재는 컴퓨터 이론과 신경과학을 융합해 마음과 뇌의 관계를 밝히려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
‘블루 브레인 프로젝트’출범, 반(半)인조인간시대 오나
2005년 7월 초, 스위스 로잔공대의 뇌정신연구소와 세계 굴지의 컴퓨터 회사인 IBM은‘블루 브레인’이라는 야심찬 프로젝트를 출범했다. 이 프로젝트는 게놈프로젝트와 맥을 같이하는 것으로, IBM이 개발한 블루진 슈퍼컴퓨터의 엄청난 계산 능력을 활용해 포유류의 뇌를 생물학적으로 매우 정확하게 시뮬레이션하고, 궁극적으로 생물학적 지능 발현에 연관된 과정을 이해하는 것을 목표로 하고 있다. IBM은 당대 최고의 체스제왕이었던 개리 카스파로브와 경쟁하기 위해‘딥블루’라는 슈퍼컴퓨터를 처음 만들었다. 1997년 5월 딥블루는 세기의 체스 경기에서 궁극적으로 승리했고, 이 뜻밖의 결과는 전통적인 지능에 대한 사람들의 개념에 큰 도전을 안겨 주었다. 딥블루는 전통적인 컴퓨터 과학의 방법론을 조합하여 초당 2억 회라는 엄청난 속도로 모든 가능한 경우수를 단순한 논리로 따져냈다. 일견 무식해 보이는 접근에도 불구하고, 딥블루는 체스와 같은 지능게임에서 인간을 처음으로 이긴 컴퓨터로서 지능의 본질에 대한 수많은 논쟁을 낳았다. 하지만 자연과 사회의 실세계 문제는 더욱 복잡해 딥블루와 같이 단순한 논리의 조합으로 만들어진 선형적 지능으로는 접근하기 어렵다. 세상은 복잡하고 모호한 모습으로 다가오며, 우리는 빠르게 변화하는 환경에 맞춰 학습하고 적응해야 하며, 그리고 전혀 다른 방향에서 창의적 접근을 수행해야 한다. 따라서 선형적 지능을 뛰어넘어 뇌의 다양한 단계간의 상호작용에 기초하여 뇌와 같은 방식으로 사고하는 지능의 도약이 필요하다. 블루 브레인은 질적 수준의 지능 도약을 이루기 위하여 뇌와 같은 방식으로 생물학적인 뇌의 시뮬레이션을 시도하고 있다. 현재 블루 브레인은 세포 수준에서 정확한 뉴런을 10만 개 정도 모은 수준까지 이르렀다. 앞으로 컴퓨터의 계산 능력이 100만 배 더 증가하게 되면 인간의 두뇌 전체를 시뮬레이션 할 수 있는 파워를 갖게 된다. 한편, 과학자들은 뇌에 생체 칩을 심어 특정 기능을 강화하는 방안도 연구 중이다. 예컨대‘섹스 칩’은 버턴을 누르면 뇌 특정 부위를 자극해 섹스 없이도 오르가슴을 느끼게 해준다. 최근 미 위스콘신 대학의 연구자 애덤 윌슨은 몸을 움직이지 않고 뇌파만을 이용해‘트위터’메시지를 보내는 데 성공했다고 발표했다. 인간의 신경과 연결해 근육 기능을 그대로 재연하는 인공지능 의족과 의수에 대한 연구도 활발하다. 과학전문 인터넷 매체인‘라이브 사이언스’는 인간 심장을 대체하는‘완전 치환형 인공심장(TAH)’도 현재 최대 몇 달을 버티는 수준에서 몇 년까지 사용할 수 있도록 발전하고 있다고 보도했다. 미 UCLA의 연구팀은 탈·부착이 가능한 신장을 개발 중이고, 미국 아동 당뇨병 연구재단은 인슐린을 공급해 줄‘휴대용 췌장’이 수년 안에 시장에 나올 것이라고 예견했다. 시력도 과학자들이 관심을 기울이는 분야 중 하나다. 특수 안경이 영상정보를 인공 망막에 보내면, 인공망막이 다시 시신경을 자극해 뇌가 보고 있다고 느끼게 해주는 기술도 미래에 시력장애인들을 위해 유용하게 사용될 전망이다.
뇌는 21세기 인류의 최대 화두이자 과학기술의 마지막 미개척지다. 뇌 연구는 근본적으로 IT, BT, NT 등 신기술이 융합되는 다 학문간 분야로, 인류의 삶의 질 향상과 미래 산업 창출 등 경제·사회·문화적 파급효과가 매우 크다. 선진국들은 뇌 과학의 주도권을 잡기 위해 10년 이상의 장기계획을 세웠다. 미국과 유럽은 각각 1990년과 1991년‘뇌의 10년’을 선포했고, 일본도 21세기를‘뇌의 세기’로 명명해 막대한 예산을 투자했다. 우리나라도 1998년 6월‘뇌연구촉진법’을 입법화해 뇌 과학을 21세기 프런티어 사업으로 선정했다. 이렇게 각국이 뇌 연구에 매진하는 이유는 뇌 과학이 미래 산업의 핵심이 될 것이란 전망 때문이다. 지금껏 과학의 진보가 인류문명의 비약적인 성장의 토대를 마련해온 것이 사실이지만, 물질 문명의 성장에 초점을 맞춘 과학의 진보는 정신적 가치에 대한 무관심을 초래함으로써 날로 극심해져가는 지구환경의 생존위기를 불러왔음 또한 사실이다. 뇌에 대한 과학자들의 연구는 그 자성을 밑바탕에 깔고서 도전하는 마지막 과학의 영역이라는 아이러니를 가진 셈이다. 뇌에 대한 관심이 단순히 과학에만 머무르지 않고 예술·문학·교육 전반까지 그 영역이 확대되어 나가고 있음은 어쩌면 과학자만이 아닌 모든 사람들이 뇌는 인류가 가진 마지막 자산이라는 희망을 공통적으로 품고 있는지도 모른다. 우리나라의 뇌 과학에 대한 연구 및 관심은 선진국에 비하면 규모는 작으나 희망적이다. 특히, 한국은 뇌 과학 연구의 쌍두마차 역할을 할 수 있는 생명과학의 수준이 세계적이라, 그 시너지 효과에 대한 가능성이 무척 높을 것으로 기대를 모으고 있다. NP
※ 당신의 뇌를 운영하는‘BOS 3법칙’
자신이 정보의 주인이고 자신의 뇌파를 스스로 조절하며 뇌를 운영할 수 있다는 강력한 믿음을 가질 때 우리의 잠재된 능력이 기지개를 켜기 시작할 것이다. 바로 이것이 뇌 운영시스템 BOS(Brain Operating System)의 기본 원리다. 뇌파로 뇌 운영법칙을 생활 속에서 활용하는 몇 가지 지침들을 살펴보자.
1. 제1법칙 : 선택하면 이뤄진다
- 대뇌피질에서 뇌간까지 뇌파를 통합할 수 있는 강렬한 선택을 하라
나의 선택의 의지가 강력할 때 의식적인 사고에서 무의식적인 습관에 이르기까지, 대뇌피질에서 뇌간까지 통합할 수 있게 된다. 뇌 또한 그 선택을 이룰 수 있도록 강력하게 반응한다. 가슴이 뛰고 뇌가 기뻐할 평생목표와 세부목표들을 구체화시키는 것도 강렬한 선택을 만드는 좋은 방법이다.
- 뇌파를 긍정적으로 조절하는 환경을 만들어라
건강하고 균형 잡힌 육체를 만드는 것에서부터 주변의 환경들을 최대한 개선시켜라. 텔레비전을 시간을 정해서 본다거나 좋은 음악을 듣는 등, 시각적·청각적 자극들을 조절하면 뇌파와 뇌의 컨디션들도 쉽게 변할 수 있다.
2. 제2법칙 : 굿 뉴스가 굿 브레인을 만든다
- 비관적인 생각을 긍정으로 전환하라
어떤 뉴스를 듣느냐에 따라 뇌파가 달라지고 호르몬이 분비되어 감정도 바뀐다. 비관적인 생각 대신 다른 것을 생각하거나 부정적인 정보와는 논쟁을 벌이는 과정을 통해 희망과 에너지를 갖게 될 것이다.
- 언어습관을 긍정적으로 바꿔라
생각들을 말하는 순간 뇌파는 바뀌고 이것이 다시 새로운 정보자극으로 변한다. “이걸 또 해야 해?”라고 말하지 말고“이것을 통해 좋은 기회가 생긴다”고 말하자. 이렇게 함으로써 부정적 정보의 일반화를 막을 수 있다. ‘항상’이나‘절대’라는 말을 부정적인 정보와 연결시키지 말자. 자신을 탓하는 말보다 객관적인 상황을 인정하고 변화의 가능성을 말하라.
- 스스로에게 좋은 뉴스를 주어라
주변에 굿 뉴스가 없다면 내 스스로에게 좋은 뉴스를 만들어보자. 이 과정을 통해 긍정적인 뇌파습관이 더욱더 강화될 것이다.
3. 제3법칙 : 항상 깨어 있어라
- 감정에 따른 뇌파를 컨트롤하라
뇌를 경영하려면 매순간 뇌파의 주인이 되어야 한다. 힘든 순간일수록 감정에 빠져있는 뇌파에서 벗어날 때 그 힘든 시기를 극복하고 앞으로 나아갈 수 있다.
- 항상 자신의 뇌파를 점검하라
지금 자신의 뇌파는 건강한 상태로 있는지, 어떤 정보를 처리하고 있는지 점검하라. 행복을 생각하고 있는지, 평화를 위해 움직이고 있는지 물어보자. 그것이 바로 나의 뇌를 경영하는 것이다.
이나라 기자
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