나의 뇌는 어떻게 작동할까?

뇌의 무게는 고작해야 1.5킬로그램에도 훨씬 못 미치고, 겉은 부풀어오른 호두모양에 그 속에 들어있는 것도 따지고 보면 안정직인 밀도를 지닌 부드러운 단백질에 불과하다. 하지만 그 뇌속에는 1000억 개의 신경세포가 원활하게 주변과 신호를 주고받고, 이들을 연결하는 고리는 무려 500조에 달한다. 이 숫자를 표현해보면 아마존 열대우림의 우거진 나뭇잎의 개수를 모두 합친 숫자라고 한다.

뇌의 작동법을 처음으로 발견한 사람

이 뇌의 일반적인 작동과정을 최초로 설명한 사람은 산티아고 라몬 이 카할이다. 카할은 뇌의 내부에서 일어나고 있는 생물학적 과정들을 규명하여 새로운 학문의 기초를 세우고, 이 학문을 ‘합리적 심리학’ 이라고 이름 붙일 작정이었다. 그는 뇌의 세포조직을 하나하나 현미경으로 관찰하여, 거기서 보이는 모든 것들을 그림으로 옮겼다. 하지만 그가 조사할 수 있었던 뇌는 오로지 죽은 동물과 인간의 뇌에 불과했다.

그는 죽은 신경세포를 어떻게든 살려내는 엄청난 능력을 발휘해야 했기 때문에, 그가 기대할 수 있는 유일한 것은 사실상 초자연적인 힘이었다. 불가능하므로 그는 상상력을 동원하여 마치 살아 움직이고 있는듯한 세포들의 움직임을 기술하려고 노력했다. 이와 같은 방식으로 카할은 뇌 신경계통 연구를 위한 근대적인 기초를 마련하였다. 카할의 이러한 가설들 가운데 수 많은 것들이 훗날 사실로 입증되었고, 그 중에서도 가장 중요한 것은, 신경전류가 뇌와 척수를 통과할 경우에는 언제나 한 방향으로만 흐른다는 사실이었다. 그렇다면 발이 다쳤을 경우에는 신경전류가 뇌에 다시 돌아 와야되는데, 어떻게 흐르는 것이지?

이 질문에는 카할이 대답을 할 수 없었지만, 결국 독일의 생리학자 오토 뢰비가 증명해내었다. 신경신호가 화학적인 매체의 도음으로 하나의 시냅스에서 또 다른 시냅스로 이동한다는 것을 최초로 입증하였다.

두 번째 질문: 이러한 뇌는 어떠한 부분으로 구성되어있으며, 거기에는 어떠한 이유가 숨겨져 있을까?

매클린의 모델의 따르면 인간의 뇌는 겉보기와는 달리 ‘3개의 뇌’로 구분되었다. 파충류의 뇌, 포유류의 뇌, 인간의 뇌로 구분하고 있지만, 매클린이 말하는 뇌의 3개 마다 다르게 있는 역할들은 모두에게 있는 부분이었다.

그렇다면 우리의 뇌는 어떻게 나뉘어질까? 인간의 뇌는 뇌간, 간뇌, 소뇌 그리고 대뇌로 나뉘어진다. 뇌간 또는 뇌줄기는 뇌의 가장 아래쪽 단면을 구성하고 머리의 한 가운데에 위치한다. 뇌간은 다시 중뇌 뇌교 그리고 연수로 나뉘어진다. 뇌간은 대뇌에서 나가는 운동신경과 대뇌로 들어오는 감각신경의 중요한 통로로서 해당 신경을 접속하고 차단하는 기능을 갖추고 있으며, 또 다른 한 편에서는 심장박동, 호흡과 신진대사 같이 우리 몸에서 자동적으로 이루어 지는 기능들뿐만 아니라 눈의 깜박임, 기침이나 삼킴 등과 같은 반사작용 등을 통제하고 있다. 간뇌는 뇌간의 상부에서 상당히 작은 영역을 차지하고 있으며 그 구성은 시상, 시상하부 시상상부, 시상밑부의 네 부분으로 나누어진다. 간뇌의 역할은 외부로부터 전해지는 대부분의 정보를 일차로 분석 감정하여 대뇌로 중계하는 기능을 한다. 간뇌는 신경과 호르몬으로 구성된 민감한 시스템이기 때문에 취침과 기상, 통증의 감지, 체온조절뿐만 아니라 성행위와 같은 충동도 제어하고 있다. 소뇌는 우리의 운동기능과 신체적인 학습에 결정적인 영향을 주고 있다. 대뇌는 수많은 영역으로 구분되지만, 크게 보면 ‘단순한’ 감각적 기능을 수행하는 영역과 ‘고차원의’ 연상능력을 지닌 영역으로 나누어질 수 있다.

하지만 이것은 뇌의 역할에 불과하다. 뇌 연구가 뇌에 숨겨진 비밀을 밝혀내고 결국 정신이 생성되는 메커니즘까지 찾아낸다고 해도, 의미와 이성이 무엇인가라는 물음에 대한 답을 찾아낸 것은 아니다.

나의 뇌는 저렇게 나누어진 영역에서 작동하고 있을 테지만, 감정을 느끼는 부분에서는 모든 사람의 뇌는 아직도 블랙홀 같은 의미라고 생각된다.

재밌는 문장

필자의 4살짜리 아들의 경우도 마찬가지이다. 그 녀석은 동물에 대한 관심이 엄청나게 많다. 그래서 수많은 공룡의 이름을 줄줄이 꿰고 물개와 바다표범을 쉽게 구별해내는 대신에 아직도 자기 스스로 티셔츠도 제대로 입지 못한다.