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사람들 사이에서 급상승 중인 뇌에 대한 호기심을 채워 주고자, 저자는 독일 막스플랑크 연구소에서 오랫동안 연구하고 익힌 지식을 『이게 다 뇌 때문이야』에 흥미롭게 풀어냈다. 뇌과학 연구로 특히 유명한 세계 최고의 기초과학 연구소인 막스플랑크는 국내에서 활발하게 활동 중인 김대식 카이스트 교수, 세계적인 주목을 받고 있는 신예 뇌과학자 장동선 박사가 몸담았던 곳이기도 하다. 친절하고 부드러운 설명 덕분에 뇌과학 입문자들도 재미있게 읽을 수 있는 이 책은, 뇌과학 기술을 초심리학적 현상에 대응시키며 차근차근 알기 쉽게 들려준다.

회의실부터 술자리까지,
언제 어디서나 제법 쓸모 있는 뇌 이야기

한동안 ‘뇌섹남’, ‘뇌섹녀’ 키워드가 널리 유행했다. 풍부한 지식과 교양으로 지적 매력을 풍기는 이들에 대한 찬사와 동경은, 인공 지능 등 과학 기술의 비약적 발달을 실감하면서 점차 ‘뇌’ 그 자체에 대한 지적 관심으로 옮겨 가고 있다. 최근 교양 부문에서 ‘핫’한 주제는 다름 아닌 뇌 분야이다. 실제로 해외 언론에서도 뇌와 뇌의 직접적 소통이 가능해진 기술적 성과를 ‘눈에 보이는 텔레파시’라 일컬으며 대대적으로 다룬다. 또한 많은 사람들이 그러한 기술이 현재 어느 정도의 수준에 도달해 있는지, 한편으로 우리 인간만의 고유한 능력은 무엇이며 또 한계는 무엇인지에 새삼 주목하고 있다. 그리고 그 한가운데에 바로 ‘뇌’가 있다.

어린 시절, 당신도 ‘초능력자’가 되기를 꿈꿔 본 적이 있지 않은가? 초능력이 있다고 주장하는 사람들이 출연하는 해외 TV 프로그램이나 멋진 영웅들이 등장하는 영화가 엄청난 인기를 끌었던 당시, 우리는 내게도 그런 능력이 있기를 바라며 때로 무모한 시도를 하기도 했다. 이같이 초능력을 통해 가능하다고 여겨지는 분야, 이를테면 ‘독심술’, 생각만으로 물체를 움직이는 ‘염동력(telekinesis)’, 생각만으로 의사소통을 하는 ‘텔레파시(telepathy)’ 등을 아우르는 학문을 초심리학(parapsychology)이라고 한다.
그런데 뇌과학 기술이 비약적으로 발달한 지금, 이러한 초심리학적 현상을 과학적으로 구현하는 것이 가능해졌다! 독심술과 염동력, 텔레파시는 더 이상 비밀스러운 초능력이 아니다. 그렇다면 과연 어떻게, 어디까지 가능하다는 것일까? 저자 마리오 마르쿠스가 뇌과학 기술의 현주소를 초심리학적 현상과 연결 지어 재미있게 들려준다. 알아 두면 언제 어디서나 쓸모 있게 꺼내 놓을 수 있는 그의 뇌 이야기, 함께 빠져들어 보자.

세계적인 기초과학 연구소 막스플랑크 출신 마리오 마르쿠스,
최첨단 뇌과학을 흥미진진하게 풀어내다!

사람들 사이에서 급상승 중인 뇌에 대한 호기심을 채워 주고자, 저자는 독일 막스플랑크 연구소(Max-Planck-Institut)에서 오랫동안 연구하고 익힌 지식을 《이게 다 뇌 때문이야》에 흥미롭게 풀어냈다. 뇌과학 연구로 특히 유명한 세계 최고의 기초과학 연구소인 막스플랑크는 국내에서 활발하게 활동 중인 김대식 카이스트 교수, 세계적인 주목을 받고 있는 신예 뇌과학자 장동선 박사가 몸담았던 곳이기도 하다.
친절하고 부드러운 설명 덕분에 뇌과학 입문자들도 재미있게 읽을 수 있는 이 책은, 뇌과학 기술을 초심리학적 현상에 대응시키며 차근차근 알기 쉽게 들려준다. 우선 [1부]에서는 ‘보지 않고 카드의 패 맞히기’, 유리 겔라의 ‘숟가락 휘기’ 등 초심리학적 현상이 과연 어디까지 진실이고 또 거짓인지, 그 신빙성을 진단하며 이야기의 문을 연다.
다음 [2부]에서는 여러 가지 뇌 촬영 장비를 활용한 이른바 독심술(넓은 의미에서의 ‘생각 읽기’)을 다룬다. 뇌를 촬영하면 우리가 머릿속으로 생각하는 단어나 숫자, 심지어 꿈까지 ‘판독’할 수 있는 것은 물론이고 축적된 지식 상태와 지능 지수(IQ)도 알 수 있다. 단순히 ‘생각’을 읽는 수준을 넘어 체스 실력이나 예술적 자질, 강박증과 같은 정신적 장애, 성격, 무의식에 숨어 있는 인종차별주의나 정치적 성향도 확인할 수 있다.
[3부]에서는 초심리학으로 보자면 ‘염동력’에 해당하는 분야, 즉 ‘뇌로 기계를 조작’하는 장치에 관해 다룬다. 의족, 의수, 의안 등의 인공 기관과 휠체어 제어, 생각만으로 움직이는 자전거와 자동차 관련 기술 현황을 소개한다. 몸을 움직일 수 없고 표현도 하지 못하는 환자도 이러한 기술을 통해 자신의 생각을 소리로 표현하고, 이메일을 쓰며, 그림까지 그릴 수 있다.
3부에서 뇌로 기계를 조작하는 장치를 소개했다면, 반대로 [4부]에서는 ‘기계로 뇌를 조작’하는 장치를 다룬다. 신체의 움직임을 조작함으로써 파킨슨병, 뇌전증, 뇌졸중으로 인한 운동 장애, 이명증, 조현병 증상, 폭식증 등의 치료를 도울 수 있다.
[5부]에서는 ‘보이지 않는 눈’ 등 물리적 기관이 없어도 보고 듣고 느낄 수 있는 기술을 소개한다. [6부]에서는 초심리학에서 ‘텔레파시’라고 부르는 현상, 즉 ‘뇌에서 뇌로 신호를 전송하는 과학 기술’을 다룬다. 끝으로 [7부]에서는 이러한 기술의 발달로 발생할 위험이 있는 윤리적 문제를 짚어 본다.

지금 이 순간에도 뇌과학 영역에서는 새로운 연구 결과가 발표되고 있다. 누구보다 뛰어난 두뇌를 가진 슈퍼 인간이 탄생한다면 과연 어떤 일이 벌어질까? 더 이상 ‘사이언스 픽션(Science-Fiction)’이 아니라 ‘사이언스 파서블(Science-Possible)’이 펼쳐지지 않을까?
뇌를 둘러싼 과학 기술의 현주소를 안다는 것은, 호기심을 채워 주는 교양 지식인 동시에 급변하는 미래에 대응하기 위한 생존 지식이기도 하다. 멀지 않은 미래에 찾아올 수많은 변화들은 바로 이 ‘뇌’에 달려 있다.

Part 1. 초심리학, 그 진실 혹은 거짓
들어가기 전에
수천 년 역사의 초심리학
속임수
통계 자료의 분석 결과
초심리학을 둘러싼 학계와 법조계의 입장
대안: 신체 언어 및 신체 기능의 해독
대체 기술은 존재할까

Part 2. 뇌 속 들여다보기
들어가기 전에
단어와 숫자 읽기
꿈 인식
머릿속으로 생각하고 있는 이미지 읽기
거짓말 탐지
거짓말탐지기, 믿어도 될까
성적 자극에 대한 남녀 간 반응
동성애자와 이성애자
소아성애증
인터넷 중독
이성과 감정
기쁨, 슬픔, 역겨움, 두려움, 분노심
모성애와 낭만적 사랑
질투심
죄책감, 당혹감, 수치심, 자만심
시기심과 남의 불행을 고소해하는 마음
공감
증오심
외향성과 내향성
협력과 배신
타인에 대한 관대함
살인 욕구
인종차별주의
소외로 겪는 상실감
좌파와 우파
인간에게 자유의지는 존재할까
해마, 지식의 저장소
뇌 관찰로 지능을 알 수 있을까
뇌 관찰로 계산 실력을 알 수 있을까
뇌 관찰로 체스 선수의 실력을 알 수 있을까
컴퓨터 게임의 효과와 뇌 관찰
조향사와 와인 소믈리에의 뇌 관찰
뇌 관찰로 음악적 재능을 알 수 있을까
뇌 관찰로 드럼 연주자의 연주 경력을 알 수 있을까
오페라 가수가 노래할 때의 뇌 관찰
재즈 음악가가 연주할 때의 뇌 관찰
무용수의 뇌 관찰
화가의 뇌 관찰
뇌 관찰로 신앙심과 위약 효과를 알 수 있을까
뇌 관찰로 언론 매체에 대한 신뢰도를 알 수 있을까
신앙인이 기도할 때의 뇌 관찰
성찰적 명상을 할 때의 뇌 관찰
정신적 상처의 흔적
우울증, 자살 성향, 강박 행동
소비자를 사로잡는 광고 영상
광고 효과와 뇌 관찰
장기 계획과 단기 계획
뇌 관찰로 초능력 여부를 알 수 있을까
2부를 정리하면서

Part 3. 염동력, 생각으로 사물 움직이기
들어가기 전에
인공 기관
휠체어
인간형 로봇
자전거, 자동차, 드론, 비행기
뇌 음악
생각으로 그림 그리기
EEG 신호, 언어장애인의 입을 열다
가상 여행
머릿속 문장을 이메일로 보내기
두뇌 제어 장치를 익히는 최고의 방법
3부를 정리하면서

Part 4. 뇌 조작의 방법과 기술
들어가기 전에
자장
인위적 자폐증
머리에 전극을 부착해 전류 자극하기
외부 부착 전극 자극술을 통한 두뇌 훈련
전극삽입술
광: LED 및 광전도체
주기적 광 펄스 및 사운드 펄스
마이크로 파장
하나님의 헬멧
초음파
뇌 원격 조작
4부를 정리하면서

Part 5. 눈 없이 보고, 귀 없이 듣고, 피부 없이 느끼는 세상
보이지 않는 눈
보이지 않는 귀
생각하는 피부

Part 6. 데이터 전송: 뇌에서 뇌로, 뇌에서 칩으로, 칩에서 뇌로
뉴로피드백: 자신의 뇌를 통한 뇌 기능 제어
두뇌 데이터, 칩에 저장할 수 있을까
합성텔레파시의 원리
합성텔레파시 분야의 기술 현황

Part 7. 윤리적 문제
두뇌 조작에 얽힌 문제들

부록 A - 뇌 촬영 기술
부록 B - 생각을 표현하는 장치
부록 C - 뇌의 영역별 기능
부록 D - 뇌파

사진 자료 출저

프랑스 리용의 클로드베르나르대학교의 쟝 플래일리 연구 팀은 졸업 시험을 앞둔 ISIPCA 재학생들과 5~35년 경력을 보유한 조향사들의 뇌를 fMRI로 관찰했다. 피실험자들의 호흡 마스크에 20가지 향을 주입한 후 이들의 뇌 활성화 상태를 측정한 것이다. 그 결과 학생들은 우측 뇌섬엽이 활성화된 반면, 조향사들은 좌측 해마옆이랑이 활성화됐다. 해마옆이랑은 일반적으로 기억을 불러오고 마음속 이미지를 상상하거나 연상하는 데 관여한다. 이 실험에서 피실험자 전원의 후각신경구는 물론 활성화됐다. 그런데 놀라운 사실은 조향사 경력이 오래되었을수록 후각신경구의 활성화 정도가 약했다는 점이다. 초보 조향사일 때는 ‘좀 더 원초적인’ 후각에 연관된 후각신경구가 관여하다가, 전문성이 쌓이고 중견 조향사가 되면 기억과 상상에 관여하는 해마옆이랑이 그 자리를 대신하는 것이다.
_Part 2 | 조향사와 와인 소믈리에의 뇌 관찰

독일 뷔르츠부르크대학교 안드레아 퀴블러 연구 팀과 화가 아디 회슬레는 ‘브레인 페인팅’이라는 기술을 공동으로 개발했다. 브레인 페인팅을 하려면 모니터가 2개 필요하다. 한 모니터에는 사용자가 그리고 있는 이미지가 나타나고, 다른 모니터의 화면에는 장소, 색상, 선명도, 형태, 기타 그리기 옵션 등 여러 가지 아이콘이 띄워져 있다. 아이콘마다 깜빡거리는 시간은 다르다. 사용자가 화면의 특정 아이콘을 응시하면 그의 EEG 전극에서 P300 신호가 생성되어 컴퓨터 프로그램에 전달되고, 다른 모니터의 화면에 이미지가 생성된다.
_Part 3 | 생각으로 그림 그리기

‘e-관광’이라고도 불리는 가상 여행이 널리 보급될 날도 멀지 않았다. 가상 여행은 수업과 광고에 활용될 수 있을 뿐 아니라, 그동안 여행은 꿈도 꾸지 못하던 장애인에게도 새로운 기회가 된다. 게다가 중국의 둔황 석굴이나 프랑스의 라스코 동굴처럼 파괴됐거나 붕괴 위험이 있는 지역도 여행할 수 있다. 곧 고대 도시를 가상으로 복원해서 아즈텍인과 갈리아인과 함께 산책하는 기술이 구현될 것이다. 단순한 수준의 가상 박물관 관람은 이미 가능하다. 프랑스 렌의 아나톨 리퀴에르 연구 팀은 알고리즘을 개발했다. 이 알고리즘으로 만들어진 가상 박물관에서는, 여러 장소를 차근차근 단계별로 관람하거나 장애물을 피해 다닐 필요가 없다. 가상 박물관에 들어간 다음, 생각을 통해 정보를 보내면 본인이 원하는 위치로 화면이 ‘이동’해 있다.
_Part 3 | 가상 여행

연구 팀은 초콜릿, 치즈, 살라미 등 특정한 음식에만 강한 식탐을 느끼는 사람들을 모집했다. 그리고 피실험자들에게 비디오로 여러 가지 음식을 보여 주고 어떤 음식에 식탐을 느끼는지 관찰한 뒤, 해당 부위를 전극을 조합한 전류로 자극하여 치료를 실시했다. 우뇌 전전두엽피질은 양전하 전류로, 좌뇌 전전두엽피질은 음전하 전류로 자극할 때 치료 효과가 가장 뛰어났다. 연구진은 이 방법으로 피실험자들의 뇌를 자극한 뒤, 이들이 전류 자극 전에 강한 식탐을 느끼던 음식을 테이블에 차려 놓고 실컷 먹으라고 했다. 그 결과, 피실험자들은 전류 자극 전에 비해 식탐을 훨씬 덜 느꼈다.
_Part 4 | 머리에 전극을 부착해 전류 자극하기

1970년대 샌프란시스코의 캘리포니아대학교에서 기적이 일어났다. 한 연구 팀에서 외부 수신기의 전극을 이용하여 소리 신호를 청각장애 환자의 시신경까지 전달시켰다. 로빈 마이클슨과 로버트 페팃은 전에는 소리를 전혀 듣지 못하던 환자가 “내 꽃이 다 어디로 사라진 거지?”라는 노랫말을 나지막하게 흥얼거리며 연필로 리듬을 타는 모습을 관찰한 것이다. 이후 청각 보조 장치 기술은 급속도로 발전했다. 현재 청각 임플란트 수술을 받은 환자는 전 세계에 30만 명이 넘는 것으로 집계되며, 그중 독일은 10%를 차지한다(2011년 12월 기준). 대뇌 1차 청각피질에 삽입물을 이식하는 방법도 있다. 뇌와 연결된 달팽이관에 삽입하는데 그 효과는 충분히 입증되었다.
_Part 5 | 보이지 않는 귀

두뇌 확장을 한 사람들도 고유한 정체성을 가진 인간으로 볼 수 있을까? ‘인공 텔레파시’로 여러 사람의 두뇌를 네트워크화하고 막대한 양의 새로운 정보에 접근하는 시대에도 인간의 개성이 남아 있을까? 이제 인간은 다음의 두 부류로 나뉘어야 하지 않을까? ‘어떤 프로세스를 실시하기 전의 인간’ 혹은 ‘어떤 프로세스를 실시한 후의 인간’으로 말이다. 어디 그뿐인가. 개인의 고유한 결정력에 비한다면 네트워크화된 공동체의 압력은 얼마나 크겠는가? 인간도 개미나 벌 등 무리 지어 생활하는 곤충처럼 자의식 없이 집단의식을 따르며 살아야 하는 건 아닐까? 인간의 자율적 판단과 기계가 대신하는 판단, 이 둘 중 무엇의 힘이 더 강력할까?
_Part 7 | 윤리적 문제