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우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까?

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책소개

두개골 속에 꽁꽁 감춰진 뇌의 비밀을 밝혀 미래를 바꾼다고?
- 뇌의 10퍼센트밖에 못 쓰고 산다고?
- 뇌 세포가 죽을 때까지 생긴다고?
- 얼굴에만 반응하는 뇌 영역이 따로 있다고?
- 내 뇌의 주인은 정말 나일까?
- 생각만으로 로봇을 움직일 수 있다고?

『우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까?』는 우리 몸속 모든 기관의 활동을 조절하는 신체의 중요 기관인 ‘뇌’의 기본 구조와 기능에서부터 신체 기관의 역할을 돕거나 대신 하는 생체공학, 줄기세포를 이용해 만든 인공 뇌인 뇌 오가노이드와 전자두뇌 같은 뇌공학에 관한 최신 정보까지 뇌에 관한 다양하면서도 흥미로운 정보로 가득하다.
인간의 뇌와 기계를 연결하는 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야에서 세계적으로 주목을 받는 뇌공학자 한양대학교 임창환 교수가 40개의 흥미로운 질문과 답으로 머릿속에 꽁꽁 숨겨져 있는 뇌의 비밀을 하나하나 풀어준다. 이를 통해 왜 뇌과학을 배워야 하는지, 그리고 이를 통해 앞으로의 세계가 어떻게 변화할지 떠올려 볼 수 있을 것이다.
▶ 뇌의 비밀을 밝혀 미래의 모습을 바꾼다!
인간 뇌의 비밀을 밝히기 위한 세계적 경쟁이 2000년대 이후 본격화되었다. 유럽 연합은 대규모 뇌 연구 프로젝트인 ‘인간 뇌 프로젝트’를 시작해 뇌의 네트워크와 인공 신경망 등의 연구를 본격화했고, 미국은 2013년부터 ‘브레인 이니셔티브’라는 뇌 지도 프로젝트를 시작했다. 이뿐만 아니라 테슬라의 일론 머스크는 뇌공학 회사 ‘뉴럴링크’를 설립했고, 페이스북의 마크 저커버그는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 연구에 투자를 선언했다. 이들은 왜 뇌에 관해 이토록 큰 관심을 보이는 걸까?
지금까지 ‘뇌과학’이 엄청나게 발전해 왔지만 사실 ‘뇌’의 작동 원리에 대해 알려진 것은 그리 많지 않다. 또한 뇌와 관련한 질환, 예를 들어 퇴행성 질환인 치매조차 왜 생기는지 의견이 분분하다. 그렇기 때문에 뇌에 관한 집중적인 연구를 통해 뇌와 관련한 병의 치료법을 알아내고 뇌의 기능을 공학 분야와 결합시켜 각종 신경 손실로 생긴 신체 마비를 보완할 수 있는 로봇을 개발하고 있다. 그리고 한발 더 나아가 미래에는 꿈을 저장하고, 인공 시각으로 뛰어난 시력을 얻고, 뇌를 통째로 컴퓨터에 업로드한다고 한다. 우리는 이 책을 읽으며 뇌과학과 관련한 최신의 정보를 얻는 동시에 닥쳐올 미래를 준비해 나갈 수 있을 것이다.

▶ 일상의 뇌 상식부터 첨단 뇌공학까지 ‘뇌’에 관한 모든 것
이 책은 우리가 일상 속에서 흔히 느끼는 뇌에 관한 궁금증부터 SF영화 속에 담긴 뇌과학과 관련한 정보를 이해하기 쉽게 풀어 뇌과학에 대해 흥미를 가질 수 있도록 했다. 초콜릿을 먹으면 기분이 좋아지는 이유는 초콜릿 속에 이성에게 사랑의 감정을 느낄 때 뇌에서 분비되는 신경 전달 물질인 ‘페닐에틸아민’이 들어 있어서라고 알려 준다.
또 뇌과학에 대해 흥미를 느낄 수 있도록 널리 알려진 영화 속 장면들을 통해 이야기를 풀어 나간다. 예를 들어 영화 〈아바타〉 속 장면 가운데 주인공의 아바타 접속 장면을 보며 뇌의 활동을 관찰하는 다양한 방법을 소개한다. 지금의 기술로는 뇌를 관찰하는 방법이 ‘양전자 방출 단층 촬영(PET)’나 산화 헤모글로빈 수치를 이용한 ‘기능적 자기 공명 영상(fMRI)’, 그리고 뇌파를 이용하는 것 등 세 가지가 있지만, 아직까지는 영화에서처럼 빠르게 뇌의 활동을 관찰할 수 없다는 것을 들려준다. 또 만화 영화 〈공각기동대〉 속 전자두뇌 즉 전뇌를 설명하면서 뇌와 컴퓨터의 정보 처리 방식이 0과 1이기 때문에 연결이 가능하다는 등 뇌에 관한 정보를 알기 쉽게 설명하여 신기한 뇌과학의 세계로 독자들을 이끈다.

▶ 한창 연구가 진행 중인 뇌 오가노이드나 뇌-컴퓨터 인터페이스 등 최신 뇌과학까지 섭렵
이 책은 뇌의 모양은 어떻게 생겼는지, 그리고 우리 몸에서 어떤 역할을 하는지에 관한 기본 정보를 그림을 이용해 한눈에 이해할 수 있도록 구성했다. 그뿐만 아니라 영국의 생명공학자인 매들린 랭커스터 박사가 유도 만능 줄기세포를 이용해 뇌 오가노이드(유사 장기)를 만든 실험, 미국의 뇌공학자 미겔 니코렐리스 교수가 원숭이 뇌에 전극을 심어 생각만으로 로봇 팔을 자기 팔처럼 이용하게 만든 뇌-컴퓨터 인터페이스 실험 등 지금 각 나라의 연구실에서 이루어지는 뇌와 관련한 최신 연구들이 소개되어 있어서 뇌과학자를 꿈꾸는 미래의 과학도뿐만 아니라 최신 과학 정보에 관심 있는 독자의 흥미를 끌어낸다.

출판사 서평

시리즈 소개

[질문하는 과학]은 〈물리학〉, 〈화학〉, 〈생명 과학〉, 〈지구 과학〉의 네 가지 학문으로 구성된 청소년 과학 탐구 시리즈이다. 흥미롭고 기발한 질문 40개와 에피소드가 담긴 명쾌한 답변으로 아이들이 과학과 친해질 수 있도록 돕는다.

▶ 과학자들이 실험실을 벗어나 청소년과 직접 소통 나선다
자연과학대학 교수들은 랩실도 운영해야 하고, 논문에 대한 압박도 크고, 너무 바쁘기 때문에 단행본을 집필하기가 쉽지 않다고 한다. 대부분의 문과 교수들에 비해서 ‘글쓰기’를 훨씬 더 어려워하는 측면도 있다. 게다가 전공 분야에 폭 파묻혀 지내기에 ‘청소년’들의 흥미와 수준에 맞춘 집필은 더욱 난감하게 느껴질 수밖에 없다. 이 시리즈는 자연과학대학 교수들이 사명감을 갖고 청소년들을 위해 집필했다. 우리 사회가 발전할수록 과학은 더욱 중요해지고 이에 따라 과학을 이해하는 능력을 갖춘 시민들이 많아져야 한다. 미래의 한국을 책임질 자랑스러운 시민이 될 청소년들이 과학을 잘 이해하고 좋아하기를 바라는 마음으로 집필했다고 밝혔다.

▶ 기본 개념들을 과학적인 관점으로 이해하기
교수들은 대학생들이 과학에 관련된 아주 초보적인 지식에 대해서조차 정확한 개념에 대한 이해가 부족한 경우가 많다고 말한다. 어찌어찌 문제 풀이는 웬만큼 해내는데, 정확한 개념 정립이 되어 있지 않다 보니 흥미도 잃어버리고 발전도 느린 경우를 종종 볼 수 있다고 한다. [질문하는 과학] 시리즈는 40가지 정도의 아주 기초적인 기본 개념들을 과학적인 관점으로 다시 볼 수 있게 해 주고 이들을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 구성하였다.

1권 탄소 톡 산소 펑 화끈화끈 화학 수업 - 박동곤(숙명여자대학교 화학과 교수)
2권 세포 짠 DNA 쏙 북적북적 생명 과학 수업 - 신인철(한양대학교 생명과학과 교수)
3권 정전이 되면 자이로드롭은 땅에 떨어질까? - 김영태(아주대학교 물리학과 교수)
4권 오스트레일리아가 우리나라 가까이 오고 있다고? - 좌용주(경상대학교 지질과학과 교수)
5권 우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까? - 임창환(한양대학교 생체과학과 교수)

목차

프롤로그 4

1장 뇌가 궁금해
1 마음이 뇌에 있다고? 14
2 아인슈타인의 뇌는 더 특별할까? 19
3 음악을 들으면 정말 머리가 좋아질까? 25
4 왜 자꾸 초콜릿이 당길까? 29
5 뇌의 10퍼센트밖에 못 쓰고 산다고? 33
6 꿈을 저장할 수 있을까? 37
7 인간의 지능이 높은 까닭은? 42
영화 속 뇌과학1 - 〈리미트리스〉 48

2장 뇌의 생김새와 구조
8 우리 뇌는 어떻게 생겼을까? 52
9 뇌 세포의 개수를 셀 수 있다고? 58
10 뇌 세포가 죽을 때까지 생긴다고? 63
11 뇌 영역은 어떻게 나눌까? 67
12 좌뇌형 인간 우뇌형 인간이 있을까? 72
13 남자와 여자의 뇌는 다를까? 77
14 우리에게 파충류 뇌가 있다고? 81
영화 속 뇌과학2 - 〈지난여름, 갑자기〉 86

3장 뇌가 하는 일
15 통증은 어떻게 느낄까? 90
16 우리는 어떻게 말을 할 수 있을까? 95
17 얼굴에만 반응하는 뇌 영역이 따로 있다고? 101
18 뇌는 시각 정보를 두 갈래로 전달한다고? 107
19 길을 찾는 뇌 세포가 따로 있다고? 113
20 뱀을 보면 왜 도망가게 될까? 118
21 호문쿨루스가 뭘까? 123
22 내 뇌의 주인은 정말 나일까? 128

4장 변화하는 뇌
23 뇌를 바꿀 수 있을까? 136
24 늙지 않는 뇌가 있다고? 142
25 우리 뇌를 속일 수 있다고? 147
26 뇌파를 조절해 집중력을 높인다고? 153
27 왜 꿈을 꿀까? 158
28 왜 어떤 기억은 저장되고 어떤 기억은 지워질까? 162

5장 뇌 기능이 떨어지면 어떻게 치료할까
29 뇌 커넥톰 지도가 뭘까? 168
30 치매는 왜 생길까? 173
31 뇌를 이식할 수 있을까? 178
32 인공 시각을 만들 수 있다고? 182
33 빛과 소리로 뇌를 조절한다고? 187
영화 속 뇌과학3 - 〈겟 아웃〉 192

6장 뇌를 어떻게 연구할까
34 뇌 활동을 동영상으로 본다고? 196
35 뇌 안에 자석이 들어 있다고? 200
36 인공 지능으로 뇌의 비밀을 푼다고? 205
37 생각만으로 로봇을 움직일 수 있다고? 209
38 실험실에서 뇌를 만들었다고? 215
39 뇌의 일부를 전자 두뇌로 대체한다고? 220
40 우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까? 225
영화 속 뇌과학4 - 〈공각기동대〉 230

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