뉴런의 생김새와 용도에 대한 집중 고찰

 

이 세상에서 탐구의 대상이 면서 주체인 것은 뇌 밖에 없다

모든 생명체의 기본 단위는 세포입니다 세포는 하는 역할에 따라 그 모양이

각양각색 이지만 대충 이렇게 생겼습니다

내와 신경계의 기본 단 2도 세포입니다 근데 이렇게 생겼습니다

이건 보통의 세포 랑은 달라도 너무 다르죠

도대체 어떤 일을 하기에 이렇게 괴상한 모습일까요

19세기 후반 이러한 신경세포를 최초로 연구한 스페인의 신경 학자

산티아고 나문희 칼도 똑같은 질문을 했습니다

그는 그림 실력도 출중해서 다양한 신경 세포를 현미경으로 관찰한 후 이를

3000 점이 넘는 그림으로 남겼다고 합니다

마치 노끈 이나 밧줄처럼 생겼죠 그래서 당시 독일의 한 해부학자 가 이를

라틴어로 밧줄이 나 힘줄 을 나타내는 율원 이라 명명했다 고 합니다

뉴런은 이처럼 아주 독특한 모양의 세포입니다 도대체 왜 이렇게 생긴걸까요

카르 뉴런이 전기 신호를 전달하는 일종의 생체 전깃줄에 라고 생각했습니다

그는 그런 전기 신호가 외계인 머리처럼 생긴 수상돌기 라 부르는 곳에서

소시지를 이어 붙인 것처럼 생긴 축삭 돌기 쪽으로 흐를 것이라 촉촉해씁니다

여기서 수상돌기 나 축삭 돌기는 그 지름이 1 마이크로미터

머리카락 지름의 50분의 1도 안되는 어 천간은 전선 입니다

하지만 그 길이는 천차만별이라 다리에 있는 신경의 경우는 척추의 꼬리

부분에서 발가락까지 그 길이가 1미터가 넘는 것도 있습니다

율원 이 이렇게 생긴 건 모두가 전기 신호를 전달하기 위함이 어떤것입니다

뉴런은 정보전달을 위해 최적화된 신경쓰 봅니다

그렇다면 처음 어깨에 뉴런이 모여 있는 우리의 되는 만렙 정보 처리 장치입니다

감각기관 에서 입력된 정보를 처리해서 다양한 운동 기관으로 내보내는

신경세포 들의 직접 회로 입니다

그리고 이러한 뉴런의 관한 기본 사실들을 밝혀 뇌 과학의 아버지라고

불리는 사람이 바로 산티아고 나문희 칼입니다 당시 그의 업적이 얼마나

대단했는지 다음과 같은 이야기가 전해지고 있습니다

신이 뇌를 만들기로 마음먹은 날 자신의 아이디어를 자랑하려고 칼 교수에게 전화 했다고 합니다

그리고 노후를 어떻게 작동 시킬 것인가에 대한 자신의 생각을 설명했습니다

이를 듣고 칼이 대답했습니다 나쁘지 않네요

그런데 보여드릴 그림이 몇장 있는데 시간을 내서 마드리드 좀 내려오시면 어떨까요

그걸 보시면 신께서 창조 하려고 하는 내가 실제로 어떻게 작동하는 건지 알 수 있을 것 같습니다

과연 신이 카레 그림을 보고서도 인간의 뇌를 창조 했을까요

심히 의심스럽습니다 지금의 우리는 뇌를 구성하는 기본 단위가 안 율원

이라는 것을 당연하게 받아들이고 있지만 20세기 초까지만 하더라도 뉴런

의 존재 여부가 논쟁의 핵심이 얻습니다

당시 최고의 내준 문가 라고 할 수 있는 두명의 과학자 가 서로 다른 생각을 갖고 있었기 때

뿐입니다 커리 뇌를 구성하는 기본 다니는 율원 이라 소위 율원 독트린 을

주장한 반면 역시 당대 최고의 해부 학자였던 카밀로 골지 는 뇌는 유럽과

같은 단일 세포들의 집합이 아니라 마치 그물처럼 얽혀 있는 네트워크 구조

라는 순경 그물 썰을 주장했던 것입니다

뉴런 설과 망상 설의 대충 도리어 씁니다

재밌게도 골지 와 카알은 1906년 노벨 생리의학상을 공동 수상 있는데

수상 연설에서 도 이를 놓고 심하게 다퉜다 고 합니다

이 둘의 싸움은 당시 뇌에 대해 사람들이 갖고 있던 두 가지 사고방식을

반영하는 것이었습니다 이는 다른 과학 분야에서도 반복적으로 일어났던

논쟁의 주제 였는데 바로 부분과 전체의 문제였습니다 내 활동을 뇌 원

잘할 수 있는 율원 으로 설명할 수 있느냐 없느냐의 문젠데 조금 유식한

말로 하면 환원주의 논쟁 입니다

19세기 원자 설과 세포 설 등이 차례로 발표되면서 과학계는 부분으로

전체를 설명하려는 환원주의 적 경향이 득세 했고 뉴런 썰도 그런

트렌드에서 등장했습니다

하지만 부분이 모여 복잡한 네트워크를 이루면 원래는 전혀 없었던 성질이

나타날 수 있다는 반 환 원주 의적 주장도 만만치 않았습니다

복잡한 네트워크 는 말할 것도 없고 사실 간단한 분자 만 생각해도 원래

원자 와는 전혀 다른 성질을 가질 수 있으니까요

수소와 산소가 만나 물이 되는 경 만 생각해도 쉽게 이해할 수 있는 논리입니다

4 와 관련 에서는 이를 국소 주의와 분산 주 의 논쟁이 라고도 합니다

뇌는 각각의 기능을 담당하는 부위가 별도로 존재한다는 게 국소 주 이고

전체적으로 네트워크를 형성해서 여러가지 역할을 분담 한다는게 분산

주입니다 부분을 대변하는 게 국소 쥐 전체를 강조하는 게 분산 주 인 셈이죠

국소 주 의 본격적 출발은 18세기 말 프란츠 가래 악명 높은 골

상황이었습니다 얼굴을 보고 운명을 점친 관상 과 마찬가지로 두개골의 모양

만으로도 그 사람의 성격과 지능을 알 수 있다는 건데 이는 뇌가 부위별로

다른 기능을 한다는 국수주의적 생각에 기초한 것입니다

예를 들어 골 상악 에 따르면 기본적으로 머리가 큰 사람이 지능이 높고

안구가 튀어나온 사람이 기억력이 좋다는 등 뇌가 발달해서 돌출한 부분을

보고 어떤 성격과 능력이 발달해 있는 지를 결정할 수 있습니다

성실함과 책임감을 담당하는 부위도 있고 심지어 지조 있는 사람 공산주의적

경영 형이상학적 소양 등을 나타내는 뇌 부위가 있다는 거죠

당시 한 골 쌍 학자는 나폴리 옹의 누에 질서 기관이 유난히 발달해서

프랑스를 혼돈에서 구할 수 있었다고 주장했습니다

프랑스 갈은 심지어 두상 만으로도 그 사람이 천재가 될지 냉혹한 살인자가

될 지 알 수 있다고 공공연히 말했다고 합니다

이런 국수주의 는 19세기 후반 프랑스의 신경 학자 폴 브로커가 뇌에서

언어를 담당하는 부인 브로카 영역을 발견함으로써 절정의 인기를 누리게 됩니다

브로카 도가 이처럼 지나치게 골 쌍 악을 신보 하여 심지어 인종간 차이나

남녀간 차이 마저 늘 겉모습으로 설명할 수 있다고 주장 해서 과학자로서 치명적 5점 을 남겼습니다

재미있는 사실은 프란츠 그리 죽었을 때 사람들은 그의 뇌의 무게를 측정

했는데 그가 머리가 나쁘다고 무시했던 여성들의 평균 뇌의 무게 보다 가벼웠다 고 합니다

머리가 나빠 쓰니 그가 제창한 골 쌍 아기 제대로 된 연구 였을 리 만무 하주 물론 그 이후 칼이 제창한 율원 30

골 상업과 는 격이 다른 제대로 된 과학의 틀을 갖추고 있었지만 그 당시

지배적이었던 국소 지적 전통을 은연중에 따르고 있었다는 것은 부인할 수 없는 사실이 얻습니다

뉴런이 독립적으로 존재하는 신경세포 라면 각자 독자적인 역할을 수행할 수

있다고 생각하는 게 어찌 보면 당연한 생각이 없는 지도 모릅니다

칼과 꼴찌가 노벨상을 수상했던 20세기 초는 앞서 언급한 폴 브로카 에

언어 중추 에도 시각 중 추첨 각종 추 운동 중추 등이 차례로

발견됨으로써 누가봐도 국소 주의 의 승리로 보였습니다

국소 지 논리에 따르면 소희 할머니 뉴런 도 존재합니다

우리가 할머니를 생각할 때 활성화 되는 별도의 뉴런이 있다는 겁니다

하지만 뇌의 구조를 파악하는데 있어서는 칼이 옳았다고 해서 뇌의 기능

면에서도 국소 주의적 생각이 옳았던 것은 아닙니다

시간이 흐를수록 국수주의적 사고방식으로는 이해할 수 없는 현상들이

나타나기 시작했고 이를 골 찔 신경 그물망으로 이해하려는 노력이 되살아나기 시작했습니다

이처럼 망 상설 또는 분산 주 의 끈질긴 저항 은 그 뿌리가 오래되었다는 데에도 그 이유가 있습니다

놀랍게도 이러한 반 환 원주 의적 전통은 그 보다도 약 100년 전인

19세기 초 빛의 파동 살을 확립한 토마스 영예 까지 거슬러 올라갑니다

율원 설과 망상 설의 논쟁은 마치 물리학에서 의 입자 설과 파동 설의

논쟁을 연상시킵니다 17세기 후반 뉴턴은 빛의 본질이 입자 라고 주장했고

18세기 초 토머스 영은 이중 슬릿 실험 으로 빛이 파동 임을

입증했습니다 토마스 영은 박학다식한 만물 박사 로 도 유명했는데 그의

전기에 는 다음과 같이 묘사 되어 있었다고 합니다

모든 것을 알고 있던 마지막 인물 다른 천재적 업적들 중에서도 빛의

본질에 대해 u 턴이 틀렸음을 a 찡한 박씨가 이자 우리의 시각을

설명하고 병자를 고쳤으며 노제 타석을 해독한 사나이 금연 빛의 대가였던

만큼 빛을 인지하는 시각이 도 관심이 많아 1802년 색칠 시각에 삼원색

썰이 라는 논문을 발표했습니다 그는 빛의 파장에 따라 엄청나게 다양한

색에 존재할 수 있다고 생각했습니다

그렇다면 각각의 색깔이 지각하는 세포도 무안해 1

나는 문제가 발생합니다 그래서 그는 인간의 망막에 는 색을 지각하는 세

종류의 감각 세포 만 존재하고 마치 삼원색 을 섞고 다른 모든 색을 만들

수 있듯이 이 세 종류의 색깔 지각이 서로 중첩되어 다양한 색을 만들어낸다 고 주장했습니다

망막에 있는 전체 시각 세포가 모두 협력하여 하나의 색을 지각한다 는

아이디어입니다 칸이 뉴런의 모양만 으로 이를 전개 신호를 전달하는 일종의

전기줄 로 해석해 뜻이 영은 빛의 파동 소를 토대로 뇌 색깔 지각

메커니즘을 정확하게 출원 했던 것입니다 빛의 파동이 든 인간을 외 도색을

입자로 서가 아니라 파동 으로 인식한다는 아이디어 쓰며 이는 옳은 것으로 입증되었습니다

당시 기술로는 이를 뒷받침 하는 관찰이나 실험이 전무 했음에도 불구하고

오직 생각만으로 이러한 결론을 도달 했으니 역시 천재는 뭐가 달라도 다른 모양입니다

이러한 영의 생각이 이후 카밀로 골지 등의 망상 선로 이어집니다 비로

카밀로 골지 는 율원 이라는 신경 원자를 부인 함으로써 부분적으로 오류를

범 했으나 네트워크란 아이디어는 전체적으로 올랐음 이 입증되었습니다

1940년대 말 캐나다의 심리학자 도널드 해보는 뇌 활동의 기본 단위가

개별적인 율원 이 아니라 율현 이 서로 연결된 패턴 즉 신경회로망 임을 밝혔습니다

그는 하나하나에 뉴런이 아니라 뉴런의 네트워크가 변하는 것이 학생이고 그

변화가 지속되는 게 기억 이라고 주장했습니다

20세기 양자역학이 확립 되면서 빛은 입자 면서 동시에 파도 이라는

사실이 밝혀졌습니다 마찬가지로 20세기 뇌 과학이 비약적으로 발전하면서

뇌라는 복잡계 를 이해하기 위해서는 뉴런 설과 망상 설이 동시에

필요하다는 것이 입증되었습니다

뇌 구조의 기본 단위는 율원 이지만 뇌 활동의 핵심은 네트워크 했던 것입니다

우리가 개인이 면서 공동체의 삶을 살아가는 것과도 유사합니다 뇌의 칵

부위는 각자의 역할을 하기도 하지만 많은 경우 힘을 합쳐 함께 일합니다

양자역학적 미 시계 확률 적이고 불확정성 적인 기반에서 만물이 출연 하대

신경계의 복잡하고 역동적인 매트릭스에서 지각이나 기업뿐 아니라 자 않아

의식과 같은 고차원적 풍경이 떠오를 수 있었을 겁니다

이처럼 우주에 존재하는 모든 것 중 가장 복잡한 걸 꼽으라면 단연코 인간의 뇌 입니다

우리의 뇌에는 천 어깨 달하는 율원 이 있고 각각의 뉴런은 다른 뉴런과

적게는 수백에서 많게는 만기 에 달하는 연결부위를 갖고 있습니다

율원 끼를 연결부위를 신 x 라고 하는데 그 시냅스 의 수가 수백 조 에 달할 수 있다는 의미입니다

이런 신경세포의 연결망 전체를 커 네토 미라 합니다

마치 유전자 하나하나를 진 이라고 하고 전체를 개념 이라고 하듯이 뇌

연결해 전체 지도를 커넥터 미 라 명명한 것입니다

이 커 4 톰 이야말로 한 인간의 정체성을 결정합니다

나는 나의 개 놈보다 위대하다 많은 나의 커넥터 및 아

세계적인 뇌 과학자 세바스찬 승 교수의 말입니다

이점 인간의 뇌는 그 자체가 하나의 복잡계 이고 카우스 입니다

우주 최대의 수수께끼가 암흑 물질과 암흑 에너지 라면 이 작은 핑크색

덩어리는 그 자체가 우주적 미스터리 입니다

우리 하나하나에 뇌를 소주의 비유한다면 인류 전체의 집단 지능 은

그야말로 다중 우주의 향연 입니다

20세기에는 우주를 정복하는 국가가 세계를 지배한 단 많이 있었습니다

21세기는 뇌를 정복하는 국가가 세계를 지배합니다 그래서 20세기의

상징적 코드가 스페이스 오디세이 라면 21세기는 브레인 오딧세이 입니다

그래서 카우스 에 뇌의 영상 시리즈의 제목을 카우스 브레인 오디세이 로 명명해 씁니다

여기에는 앞서 얘기한 외곽의 선구자 칼이나 골지 와 동시대 인물이었던

주일 베른의 sf 걸자 해저 2만리 도 한 몫 했습니다

폐 저이 말 위에서 이 말리는 대충 8천 km 지만 원제 에서 의 2만리

그는 10만 km 정도 고 오차는 있지만 한 인간이 갖고 있는 유로는

몽땅 한 줄로 세우면 대량 이정도 거리라고 합니다

또 2003년 니모를 찾아서 라는 영화의 주인공 이름이 모는 해저 2만리

에 네모 선장 에서 따온 것이라고 합니다

따라서 카우스 브레인 오디세이 는 뇌 를 찾아서 함께 떠나는 u 러닝

이만 위에 멋진 여행 길입니다

그 길에서 만난 멋진 사람들 재미있는 얘기와 사건들

놀랍고 신기한 풍경들을 영상으로 전하겠습니다