진짜 나를 만나는 뇌 과학 시간

▣ 출판사서평

1990년대 초에 국내 물리학과에서 최초로 획기적인 뇌 연구 분야를 개척한 저자의 제안은 이런 물음으로 시작한다. “뇌 강대국들이 추진 중인 두뇌 프로젝트의 성공이 우리에게도 마냥 긍정적인 걸까요? 일본은 물론 중국마저도 뇌 연구에 막대한 투자를 하고 있는 지금 한국의 현실은 어떤가요? 미래 세계를 뒤흔들 뇌에 대한 발견들이 속속 드러나는 한편 알파고 같은 인공지능이 우리 뇌를 모방하는 상황에서, 한창 유연하게 열려 있어도 모자랄 우리 아이들의 머릿속이 딱딱한 틀에 갇힌 채 굳어가는 걸 방치할 수 없지 않은가요?”

그 대답의 일환이 『진짜 나를 만나는 뇌 과학 시간』이다. 420쪽의 분량과 목차에서 드러나듯, 우리가 알아야 할 뇌에 대한 거의 모든 것이 3부로 구성된 뇌 과학의 현재와 과거, 미래에 총망라되어 있다. 이를테면 ‘내 안의 소우주를 찾아서’에서는 뇌 과학이 최근까지 밝혀낸 뇌의 구조와 기능을 하나하나 제시한다. 그 맥락 속에서 인공지능의 학습 방법 및 지능의 실체 등이 명쾌하게 밝혀진다. ‘나를 찾아가는 방법’에서는 뇌 기능이 작동하는 원리를 찾아내기까지의 과정과 그 연구 방법을 체계적으로 살펴본다. 그 과정에서 20세기 생물학의 혁명적 발견에서부터 21세기 새로운 정신과학의 탄생을 짚어 내는가 하면 현대 물리학이 이룬 두뇌 관측 장비의 위력을 보여 준다. 그리고 ‘뇌 과학에서 나를 찾다’에서는 뇌 기능의 작동 원리를 바탕으로 정신세계의 비밀을 파헤치는 동시에 ‘자유 의지와 의식을 이해하는 문제’를 풀어낸다.

뇌 과학의 현황을 하나하나 짚으면서 그 역사적인 발자취를 맥락 속에서 찾아가다 보면, 전설적인 과학자들의 성공과 실패를 생생하게 목격하게 된다. 그에 따라 우리 머릿속에서 학습과 기억이 이루어지는 원리가 밝혀지면서 벼락치기 공부는 왜 효과가 없는지가 절로 이해된다. 나아가 집중력과 기억력을 향상시킨다는 약물을 얼마나 믿을 수 있을까 하는 의문이 제기된다. 그리하여 ‘달팽이마저도 완벽하게 만드는 반복 연습’이 진짜 지능의 원천임을 알게 되고, 생각을 하고 경험을 분석하고 상상하는 것을 우리 자신의 의지로 조절할 수 있다는 것이 얼마나 위대한 일인지 깨닫게 된다.

“어떻게 하면 지능이 더 좋아질 수 있나요?” 하는 질문이 “내가 나인 것은 내가 배우고 기억하는 것 때문이다.”라는 대답으로 나아가는 두뇌 탐구 여정을 기록하는 시간보다 그것을 다시 풀어 쓰고 또다시 고쳐 쓰는 시간이 훨씬 길었다고 저자는 거듭 말한다. 뇌 과학 시간이 독자들이 미래를 설정하는 데 도움이 되기를 바라는 마음이 그만큼 컸다는 뜻이고 뇌 과학이 그만큼 어렵다는 뜻이기도 하다. 수학·물리학·화학·생물학·의학·공학·인지 과학 등을 적용해 뇌의 신비를 밝힌다는 뇌 과학은 인간의 정체성을 알아낸다는 목표까지 세워 놓고 있지만, 뇌는 너무나 복잡하기 때문에 뇌를 이해하는 건 불가능할지 모른다는 답이 주를 이룬다. 그런데 저자는 바로 그런 이유 때문에 청소년들과 뇌 과학 공부를 함께하고자 하는 것이라고 강조한다. 복잡하고 어려운 과제를 풀어 가는 데서 더없는 성취감을 느끼는 뇌의 특성을 하나하나 밝히면서, 끊임없이 새로운 무언가를 추구하는 우리 뇌의 특성에 딱 맞는 공부를 찾으라고 하면 뇌 과학만 한 것도 없다고 역설한다.

끊임없이 변화하면서 새로운 무언가를 찾는 뇌의 특성은 위험을 동반한다. 정서적으로나 육체적으로 미숙한 때의 뇌는 말할 것도 없이 그러하다. 청소년들이 뇌 과학 시간을 통해 스스로의 내면세계를 좀 더 잘 들여다보게 되고, 그리하여 ‘진짜 나’를 찾게 되는 것이 이 책을 쓴 진짜 목적이 되는 이유가 여기에 있다. 그리고 그 목적에 다가가기 위해 청소년 또래를 각 장에 등장시킨 것이다. ‘나의 머릿속은 유일무이하며 모든 것일 수 있다’는 뜻에서 ‘하늘’과 ‘바다’로 이름 지은 두 친구가 자유롭게 주고받는 대화는 우리가 아는 뇌에 대한 지식이 아직 완성된 것이 아니라는 사실과 관계있다. 뇌에 대한 가설은 입증보다 가설로 끝나 버리는 경우가 훨씬 많다. 날마다 뇌에 관한 새로운 연구 결과가 나오고 있다고 해도 과언이 아니다. 현재 뇌 과학은 수많은 과학자들에 의해 지속적으로 만들어지고 있는 과정의 일부라는 것을 알리고, 그런 가운데 독자의 호기심과 상상력을 이끌어 내기 위해 ‘대화와 토론’의 장을 마련한 것이다.

이 새로운 시도는 복잡한 뇌 과학 연구 방법을 할 수 있는 한 다양한 각도에서 살펴보려는 노력에 다름 아니다. ‘김교수의 팁’과 ‘김교수의 R&E’도 마찬가지다. 무언가를 한 가지 방법으로만 이해하는 것은 그것을 전혀 이해하지 못하는 것과 다르지 않다. 어떤 것의 의미를 안다는 것은 그것을 이미 알고 있는 모든 사실과 맥락 속에 연결시킬 줄 안다는 것이고, 그것이야말로 생각하기의 진정한 의미이기 때문에 바다와 하늘 들이 직접 질문을 하고 대답을 찾게 한 것이다. 뇌 기능이 작동하는 원리를 하나하나 알아 가야 하는 이유를 그렇게 느끼도록 했고, ‘자유 의지와 의식을 이해하는 문제’를 뇌 공부를 해 온 맥락 속에 연결시켜 보도록 했다. 그 이유 또한 분명하다. 어떤 복잡한 문제에 직면했을 때 해답을 전혀 알지 못한다 해도 우리가 찾고 있는 것을 느끼고 통찰하다 보면 그 답을 구할 수 있다고 믿었기 때문이다.

현재 해부학계에서는 많은 사람들이 뇌를 보다 쉽게 이해할 수 있도록 우리말 용어를 새로 만들어 쓰고 있고 뇌 전문 용어의 띄어쓰기도 권장하고 있다. 이 모든 것을 적극 수용한 ‘진짜 나를 만나는 뇌 과학 시간’을 가지면서, 뇌 기능의 작동 원리가 밝혀지고 더 나아가 의식세계의 비밀이 풀리는 순간, 독자들은 내 진짜 머릿속을 궁금해하지 않을 수 없을 것이다. 물리학과 생물학을 비롯한 통합과학 전반에 대해 흥미로운 관심이 생기는 것은 기본이다. 학습과 기억 저장의 원리, 인공지능과 진짜 지능, 자유 의지와 의식 문제, 무엇보다 나 자신과 우리 인류의 미래를 진정으로 알고 싶어 하는 독자들에게 오랜 시간 공들인 이 책을 권한다.

추천사

21세기 학문의 꽃은 단연 뇌 과학입니다. 인공지능에서 4차 산업혁명에 이르기까지 핵심은 결국 뇌 과학에 있습니다. 도대체 인간의 뇌가 어떤 존재인가를 알아내기 위해 1990년대 초부터 신경과학자, 심리학자, 컴퓨터공학자, 철학자, 진화생물학자, 물리학자 등이 한데 모여 탄생시킨 뇌 과학은 태생적으로 융합 학문입니다. 우리나라 1세대 뇌 과학자 김수용 교수님과 함께 진짜 나를 만나러 종횡무진 신나는 지적 여행을 떠납시다. - 최재천(이화여대 에코과학부 석좌교수)

KAIST 물리학과 김수용 교수는 물리학적인 방법으로 인간의 뇌를 탐구한 1세대 한국 과학자 중 한 사람이다. 복잡한 현상에서 근본 원리를 탐구하는 물리학자답게, 그는 이 책에서 뇌에 대한 깊은 이해를 바탕으로 뇌 과학이 걸어온 발자취를 탐험한다. 게다가 그것들을 일상에서 쉽게 발견할 수 있는 예제들로 폭넓게 설명하고 있다는 것은 이 책의 큰 매력이다. 독자들은 이 책을 통해 자신도 몰랐던 내면을 목격하는 흥미로운 경험을 하게 될 것이다. - 정재승(KAIST 바이오및뇌공학과 교수)

▣ 작가 소개

저자 : 김수용
서울대학교 물리교육과를 졸업하고 미국 컬럼비아 대학교에서 물리학으로 박사 학위를 받은 후 프린스턴 대학교 플라스마 물리 연구소에서 박사 후 연구원을 지냈다. 1986년부터 지금까지 KAIST 물리학과 교수로 재직 중이다. 인간의 뇌를 물리학적인 방법으로 탐구해 온 한국의 1세대 과학자로, 국내 물리학자로서는 처음으로 전공 분야를 뇌 과학으로 전환하여 쟁쟁한 과학자들을 배출하는 한편 생물물리학, 의료물리학, 경제물리학 등에 관한 연구를 꾸준히 진행했다. 과기부 과학영재교육분과위원장, KAIST 사이버 영재교육센터장, 글로벌영재학회회장 등을 역임하고, 민족사관학교 설립 자문과 서울과학고, 서울국제고, 한국과학영재학교, 국립과학관 등의 자문 교수를 맡으면서 과학 교육에 큰 관심을 갖게 되었다. 그 관심의 일환으로 물리학과 예술, 뇌 과학의 경계를 넘나드는 특강을 펼치고 있다. 태교 연구에 힘쓰면서 『뇌 과학이 밝혀낸 놀라운 태교 이야기』, 『태아는 알고 있다』(역서) 등을 쓰고 번역했다. 그 밖의 저서로 『우주의 창조』(공저), 『원자 속의 유령』(역서) 등이 있다. 『진짜 나를 만나는 뇌 과학 시간』은 과학 교육과 뇌 과학에 대한 오... 랜 관심과 뜨거운 열정이 낳은 결실이다.

▣ 주요 목차

왜 뇌 과학인가

1부 내 안의 소우주를 찾아서

1. 나는 왜 나일까?
2. ‘진짜 나’는
어디에 있을까?
3. 두뇌 탐구 지도 만들기
이리 보고 저리 보는 뇌의 생김새
진화하고 또 진화하는 뇌
발생 단계에 따른
뇌 구조와 그 기능
주름질수록 놀라운 대뇌 겉질 지도
김교수의 Tip 뇌는 본디 무엇을 하려고 생겨났을까?
대뇌 겉질 기능을
한눈에 보는 지도
한국형 대뇌 지도의 탄생
김교수의 Tip 알면 알수록 특별한 신경 세포와 시냅스
절묘하게 연결된 좌우 대뇌
반구
본다는 것의 의미
기억 형성 과정에서 만나는 나
4. ‘진짜 나’는 어떻게 만날까?
두뇌 모형으로 알아보기

뇌는 컴퓨터일까, 아닐까?
마음은 어떻게 작동할까?
나를 모방하는 인공지능
김교수의 Research &
Education

2부 나를 찾아가는 방법

1. 뇌 과학사 톺아보기
뇌는 부위별로 하는 일이 서로
다르다: 모듈성의 선언
우리는 좌뇌로 말한다: 브로카와 베르니케의 뇌 영역
이마엽의 힘을 입증하다: 게이지의 꿰뚫린
앞이마
엽기적인 절제술을 고발하다: 로보토미의 추억
연결과 지형이 뇌 기능을 결정하다: 몸감각 겉질 지도
뇌 난쟁이 지도가
거인의 힘을 발휘하다: 호문쿨루스 지도
겉질의 감각 지각 능력을 의심하라: 모듈의 수상한 연결
기억의 관문을 열어젖히다:
관자엽이라는 기억 저장소
HM이 잃어버린 기억을 찾아서: 관자엽에서 해마로
김교수의 Tip 새로운 정신과학의 출현
2. 기억
해독의 역사와 모형
기억 나누기의 정석: 단기 기억과 장기 기억
기억 나누기의 심화: 무의식적 기억과 의식적 기억
기억의 결합
문제; 공간 지도와 인지 지도 사이
이름만큼 중다할까: 중다 저장고 모형
정보 처리에도 수준이 있다: 처리 수준 모형
끊임없이
수정해 나가다: 작업 기억 모형
융통성을 자랑하다: 연결주의 모형
김교수의 Tip 의식의 스위치는 어떻게 꺼질까?
3. 뇌
과학 연구 방법 따라잡기
미처 몰라봐서 미안해: 현미경과 염색법의 힘
뉴런주의를 선포하다: 뇌 과학의 아버지 카할의 등장

신경 세포는 말한다: 전기 신호, 활동 전위, 이온 통로
신경 세포와 신경 세포는 대화한다: 시냅스 건너기
기억과 학습의
다른 이름: 시냅스 바꾸기
캐고 캐도 끝이 없다: 신경 전달 물질의 정체
유전자와 시냅스 사이의 대화: 기억 강화
원리
벼락치기 공부는 왜 효과가 없을까?
세상에서 가장 수상한 단백질과 장기 기억 원리
나는 나의 시냅스다: 주의 집중의
비밀
그것이 알고 싶다: 신경 세포와 뇌 네트워크 사이
나를 들여다보는 창문: 뇌 촬영 기술의 발달
어디까지 탐사할까:
fMRI와 광유전학의 내일
김교수의 Research & Education

3부 뇌 과학에서 나를 찾다


1. 궁극의 두뇌 지도
2. 진짜 나와 진짜 지능 사이
3. 자유 의지를 이해하는 문제
4. 내 마음의
미래
김교수의 Research & Education

참고자료 / 찾아보기