신경가소성 - 일생에 걸쳐 변하는 뇌와 신경계의 능력 -

뇌는 일생에 걸쳐 끊임없이 변한다
 뇌가 고정되어 있지도, 무한히 변하지도 않는 이유
 신경가소성에 관한 진짜 지식을 알려주는 한 권의 책

 처음, 한 권으로, 과학적으로 만나는 ‘신경가소성’ 개론서. 60년 전의 신경과학자들은 성체의 뇌는 호박 속의 파리 화석처럼 고정되어 있어 절대로 변할 수 없다고 생각했다. 오늘날 우리는 우리의 뇌와 신경체계가 일생에 걸쳐 변한다는 사실을 안다. ‘신경가소성’이라고 불리는 이 개념은 자기계발에 대한 대중의 열망에 불을 지폈고, 효과를 알 수 없는 ‘두뇌 훈련’ 게임과 앱을 개발, 판매하는 인터넷 기업가들에게 영감을 불어넣기도 했다. 신경생물학자이자 과학 작가 모헤브 코스탄디가 쓴 이 책은 비전문가를 위해 전문적인 주제의 핵심 지식을 원리에 기초해 설명하는 〈MIT Essential Knowledge〉 시리즈 중 한 권으로, ‘신경은 어떻게 뻗어나가고, 어떻게 회선을 정리할까? 어떤 종류의 자극이 뇌 재배선에 영향을 끼칠까? 신경 손상과 장애는 어떤 가능성을 만들어낼까? 생애 주기에 따라 신경이 변하는 방식은 어떻게 달라질까? 과학자들은 어떤 실험을 통해 신경가소성에 관한 지식을 알아냈을까?’ 등 신경가소성이라는 개념이 오남용되고 있는 시대에 중심을 잡기 위한 중요한 질문들에 답한다. 독자는 이 책을 통해 더 깊이 있는 독서를 위한 토대를 마련하고, 신경가소성과 관련한 넘쳐나는 정보와 그로 인한 오해를 스스로 판단할 수 있을 것이다.

“우리 뇌는 모두 맞춤형이다!”
언제나 변하지만 뜻대로 변하지는 않는 뇌,
세포 수준부터 그 변신을 낱낱이 살핀다

 신경가소성을 이해하기 위한 기본적인 핵심 개념을 소개하는 책 《신경가소성 - 일생에 걸쳐 변하는 뇌와 신경계의 능력》이 출간되었다. 이 책에서 저자 모헤브 코스탄디는 우리의 행동과 경험에 따라 뇌가 어떻게 변하는지 보여주면서 신경가소성의 개요를 간결하고 매력적으로 보여준다. 신경과학 분야에서 진행된 주요 연구 및 실험 방법과 기술, 그리고 지금까지 뇌에 관한 우리의 견해가 진화해 온 과정에 초점을 두고 일반 독자를 대상으로 신경가소성에 관해 반드시 알아야 할 내용을 정리했다. 가소성이라는 개념의 간략한 역사에서 시작하여 발생 가소성, 시냅스가소성, 신경회로의 재배선, 신경계통 손상의 재활, 감정조절, 중독, 통증에 이르는 내용을 재미있게 설명한다. 독자는 이 책을 통해 현대 신경과학의 핵심 주제인 ‘신경가소성’의 핵심 개념은 물론 신경과학의 역사적 흐름과 맥락까지 이해할 수 있을 것이다.

‘두뇌 훈련’ 여부와는 상관없이,
우리의 뇌와 신경체계는 일생에 걸쳐 변한다!

60년 전의 신경과학자들은 성체의 뇌는 호박 속의 파리 화석처럼 고정되어 있어 절대로 변할 수 없다고 생각했다. 오늘날 우리는 우리의 뇌와 신경체계가 일생에 걸쳐 변한다는 사실을 안다. ‘신경가소성’이라고 불리는 이 개념은 자기계발에 대한 대중의 허황된 열망에 불을 지폈고, 효과를 알 수 없는 ‘두뇌 훈련’ 게임과 앱을 개발, 판매하는 인터넷 기업가들에게 영감을 불어넣기도 했다.

“구글 검색창에 ‘뇌 재배선하기rewiring your brain’라고 치면(독자들도 영문으로 쳐보기 바란다?옮긴이), 자동 완성 기능에 따라 이 구절이 들어간 가장 인기 있는 검색어 목록이 나온다. 검색 결과에 따르면 우리는 뇌를 리셋하여 사랑과 행복을 쟁취하고 직장에서 성공하는 것은 물론 인생의 의미까지 찾을 수 있다. 검색 목록의 아래로 더 내려가면 긍정적으로 생각하기, 자신감 키우기, 밤에 숙면하기, 미루는 습관 고치기 등 뇌를 재배선해서 할 수 있는 더 많은 옵션이 나온다. 인터넷이 하는 말을 온전히 믿는다면 우리는 뇌를 리셋해서 어떤 행동도 바꿀 수 있으므로 인생 역전의 힘은 머릿속에 들어 있는 1.4킬로그램짜리 살덩어리를 끊임없이 변형하는 능력에 있다고 말할 수 있겠다.“ _9쪽

 저자는 이어서 이렇게 묻는다. “그러나 뇌를 재배선한다는 게 실제로 어떤 의미일까?”
이 책은 그것이 실제로, 과학적으로 어떤 의미인지 설명한다. 신경계는 애초에 변화하도록 진화했으므로 ‘신경가소성’은 인간은 물론 신경계를 갖춘 모든 생물에 내재한 근본적인 속성이다. 그리고 연구자들은 뇌와 행동의 어떤 측면을 연구하는지에 따라 신경가소성을 각기 다르게 정의한다. 그러니까 이 용어는 너무 모호해서 구체적인 부연 설명 없이 단독으로 쓰이면 거의 의미를 상실하는 것이다. 한마디로, “당신의 뇌를 리셋하라”는 구호는 매우 과장되거나 전혀 근거 없는 경우가 많다.
하지만 특정한 경험이 뇌를 변화시킨다는 것을 보여주는 연구들이 있다.(6장) 2개 국어의 사용은 왼쪽 아래마루소엽에서 회색질의 밀도 증가와 상관관계를 보였고, 언어를 배우는 시기에 따라 뇌의 변화 정도에는 차이가 있었다. 또 피아노 연습은 뇌의 백색질 신경로를 바꾸었으며, 공수도 검은띠 보유자는 대조군보다 운동겉질과 소뇌의 백색질 신경로가 훨씬 컸다. 이처럼 이 책에서는 소규모 전문가 집단과 아마추어 또는 신참자를 비교하는 연구를 통해 언어 학습, 음악 훈련, 운동, 지식 등이 뇌를 어떻게 변화시키는지를 보여준다.

신경가소성에 관한 진짜 지식을 알려주는 한 권의 책
〈MIT Essential Knowledge〉 시리즈의 대표 도서

 이 책은 우리의 행동과 경험에 따라 뇌가 어떻게 변하는지 보여주면서 신경가소성의 개요를 간결하고 매력적으로 보여주고 있다. 각 장에서 다루는 내용을 살펴보면 다음과 같다.

1장 <서론>은 신경가소성에 관한 역사적 관점에 대한 부분이다. 신경가소성과 관련한 주요 실험 결과를 짚어보며 역사적으로 뇌에 대한 우리의 인식이 어떻게 달라졌는지 설명한다.
2장 <감각 치환>에서는 골상학부터 뇌 기능의 국재화(localization of cerebral function) 이론을 비롯하여 뇌가 특화된 별개의 영역으로 조직되었다는 주장을 알아보고, 시각 및 청각 장애인을 대상으로 한 연구에서 축적된 증거를 통해 드러난 가소성에 대해 알아본다.
3장 <발생 가소성>에서는 뇌의 발달 과정 중 일어나는 신경계의 변화를 설명한다. 다 발달하기 전의 뇌에서 일어나는 시냅스 가지치기와 더불어 다 자란 뇌가 새로운 세포를 키우는 시냅스 형성에 대해 알아본다. 두 과정 모두 학습, 기억, 그리고 일반적인 뇌 기능의 여러 측면에 중요한 역할을 한다.
4장 <시냅스가소성>에서는 학습의 바탕이 되는 시냅스가소성 메커니즘에 대해 알아본다. 시냅스가소성은 시냅스가 변형되는 다양한 방식을 뜻한다. 경험과 학습은 기존 시냅스 연결의 강도를 바꿔놓을 뿐 아니라 완전히 새로운 시냅스를 창조하기도 한다.
5장 <성인의 신경 발생>에서는 성인의 뇌에서도 새로운 신경세포들이 생겨날까 하는 문제에 관해 진실은 무엇인지 알아본다. 이는 최근까지도 상반되는 주장이 이어질 정도로 신경과학의 첨단에 서 있는, 논쟁적인 주제다.
6장 <뇌 훈련>에서는 악기 연주나 외국어 학습처럼 다양한 형태의 훈련이 어떻게 뇌를 바꾸는지 알아본다. 진정한 두뇌 훈련은 당신의 뇌를 리셋해준다고 약속하는 게임이나 장치들이 아니라, 악기나 새로운 언어를 배우는 것처럼 지속적으로 일어나야 하는 인지 작업이다. 저자는 런던의 택시 운전사들이 대도시의 복잡한 도로에서 엄격한 훈련을 거친 후 뇌의 회백질이 많아졌다는 사실에 주목한다.
7장 <신경 손상과 뇌 손상>에서는 말초 신경 및 뇌졸중 같은 뇌 손상 이후에 일어나는 뇌의 재조직화를 다룬다. 신경 손상으로 유도되는 신경가소성은 별로 이로운 것이 없는 반면, 뇌졸중 이후에 일어난 겉질 재조직화는 운동 기능 회복에 크게 기여한다고 알려져 있다.
8장 <중독과 통증>에서는 신경가소성이 예측을 벗어나 중독 및 통증을 일으키는 과정을 살펴본다. 이런 비순응적 형태에서 보듯 신경가소성의 결과가 언제나 바람직한 것은 아니다.
9장 <삶의 단계별 뇌의 변화>에서는 삶의 단계별 뇌 변화에 관해 이야기한다. 태아기 가소성부터 뇌에서 전체 시냅스의 약 40퍼센트가 감소하는 청소년기의 특징, 최근 연구되기 시작한 부모 되기에서 비롯하는 신경가소성, 노화하는 뇌의 특징을 살펴본다.
10장 <결론>에서는 핵심 내용을 요약하고 새로 발견된 신경가소성 유형 및 아직 풀리지 않은 문제들을 소개한다.

지은이 : 모헤브 코스탄디
과학 작가. 신경생물학자. 〈네이처〉 〈뉴사이언티스트〉 〈사이언스〉 〈사이언티픽 아메리칸〉 등 여러 과학전문지에 기고하고 있다. 〈가디언〉에서 블로그 ‘신경철학Neurophilosophy’을 운영하고 있으며, 이 블로그는 영국 심리학회에서 뽑은 ‘가장 영향력 있는 신경과학&심리학 블로그’에 선정되기도 했다. 지은 책으로는 《일상적이지만 절대적인 뇌과학지식 50》이 있다. 유니버시티 칼리지 런던에서 신경과학으로 학사와 석사 학위를 받았으며, 킹스턴대학에서 과학교사 자격 인증 석사학위를 받았다. 런던을 기반으로 활동하고 있다.

옮긴이 : 조은영
어려운 과학책은 쉽게, 쉬운 과학책은 재미있게 번역하고자 고군분투하는 번역가입니다. 서울대학교 생물학과를 졸업하고, 서울대학교 천연물과학대학원과 미국 조지아대학교 식물학과에서 석사학위를 받았습니다. 조지아대학교와 충남대학교 연구원으로 일했으며, 거시생물학에서 미시생물학까지 두루 익힌 자칭 척척 석사입니다. 옮긴 책으로 『10퍼센트 인간』 『세렝게티 법칙』 『랜들 먼로의 친절한 과학 그림책』 『침입종 인간』 『나무에서 숲을 보다』 『오해의 동물원』 『내가 태어나기 전 나의 이야기』 『애니멀 타임스』 등이 있습니다.

해제 : 김경진
2015년 서울대를 퇴직하고 대구경북과학기술원 뇌·인지과학 전공 석좌교수로 재직 중이다. 한국과학기술한림원 정회원이며, 뇌신경과학회·통합생물학회·분자세포생물학회 회장, 뇌프론티어 사업단 단장, 한국뇌연구원 2대 원장을 역임했다. 대한민국학술원상(2010), 한국분자·세포생물학회에서 수여하는 목암생명과학상(1997)과 일천상(2016) 등을 수상했다.