사용설명서 없이 사용하고 있는 우리의 뇌를 찬찬히 들여다보다!
방대한 지식과 깊이 있는 통찰로 주목받고 있는 뇌과학자 김대식 카이스트 교수의 뇌과학 교양서 『당신의 뇌, 미래의 뇌』. 세상을 해석하는 뇌, 우리의 개인적 역사를 지탱하는 뇌, 기계가 모방하고 읽어내려고 하는 뇌를 대중의 눈높이에 맞춰 압축적으로 소개해주는 책이다. 저자는 뇌를 입체적으로 설명하기 위해, 뇌의 세계를 거침없이 활보하며 생각을 생각하는 뇌과학자의 면모를 유감없이 발휘한다.
우리는 어떻게 지각하고 인지하는 것일까? 감정을 느낀다는 것을 무엇일까? 우리가 학습하고 기억할 때 어떤 일이 벌어지고 있는 것일까? 뇌과학의 미래는 어떻게 펼쳐질까? 보고 지각한다는 것, 감정을 느끼고 기억한다는 것에 대해 뇌과학은 어떻게 설명하는지, 뇌과학의 미래는 어떻게 나아가게 될 것인지 등을 쉽고 흥미롭게 이야기해준다.
뇌과학은 우리의 뇌를 어떻게 바라보는가?
한 권으로 이해하는 지각, 인지, 감정, 기억…
“털 없는 원숭이로 지구에 등장한 인류에게 세상은 언제나 두렵고 신비스러웠습니다. 그리고 예측할 수 없는 일들의 합집합인 세상을 조금이나마 이해하기 위해 인간은 신비스러운 것들에게 이름을 붙이기 시작합니다. 천둥, 소나기, 신, 영혼, 죽음…. 이름이 주어지는 순간 그들에게 부탁도 하고, 구걸도 할 수 있으니 말이죠. 과학과 문명이 발전하는 만큼, 인간이 두려워해야 하는 외향적 존재들은 사라져버렸고, 우리 인류에게 남은 마지막 진정한 신비는 어쩌면 존재하지 않는 것들을 믿을 수 있는 ‘나’라는 존재인지도 모르겠습니다. 이 책은 그러한 ‘나’를 찬찬히 들여다보고자 합니다. 보고 지각한다는 것, 감정을 느끼고 기억한다는 것에 대해 뇌과학은 어떻게 설명하는지, 뇌과학의 미래는 어떻게 나아가게 될 것인지 등을 이야기할 예정입니다. 시각, 인지, 감정, 기억 등 결국 ‘나’에 대한 뇌과학 이야기입니다.” _ 본문 중에서
과거를 기억하고,
현재와 세상을 해석하고,
미래를 준비해야 하는 우리 뇌의 비밀
“뇌를 이해한다는 건 나를 이해한다는 것”
뇌는 두개골이라는 컴컴한 감옥 안에 갇혀 있다. 우리는 이런 뇌로, 과연 어떻게 세상을 지각하고 인지하는 것일까? 감정을 느낀다는 것을 무엇일까? 우리는 무엇을, 어떻게 기억하는 것일까? 뇌과학의 미래는 어떻게 펼쳐질까? 이 책은 과학과 인문학을 넘나들며 자신만의 깊이 있는 통찰로 세상을 해석하는 뇌과학자 카이스트 김대식 교수의 뇌과학 교양도서다. 저자는 이 책에서 ‘뇌’를 입체적으로 설명하기 위해, 뇌의 세계를 거침없이 활보하며 ‘생각을 생각하는 뇌과학자’의 면모를 유감없이 발휘한다. ‘뇌, 나, 현실, 미래’를 한 권에 압축해서 담아놓은 것이 특징이다. 주된 키워드는 시각, 인지, 감정, 기억 등이다.
이 책은 자신의 ‘뇌’를 조금이나마 이해하고 싶은 이들을 위한 뇌과학 책이다. 뇌의 신비는 밝혀진 것보다 밝혀지지 않은 것들이 더 많아서, 뇌의 모든 것을 말하자면 한도 끝도 없다. 그래서 이 책에서 저자는 보고 지각한다는 것과 느끼고 기억한다는 것, 뇌를 읽고 뇌에 쓴다는 것 등 세 가지 주제로 범위를 좁혀, 중요하면서도 핵심적인 뇌의 특징을 압축적으로 살펴본다.
이 책의 첫 번째 주제는 ‘시각과 인지’이다. 눈·코·입·귀로부터 전달받은 정보에 의존해 세상을 해석하는 뇌의 수수께끼 같은 특징을 흥미롭게 소개한다. 이 책에 따르면, 우리는 있는 그대로의 세상을 결코 볼 수 없다. 객관적으로 존재하는 외부의 어떤 대상이 눈을 통해 들어오면 그 감각을 뇌가 해석하고, 우리는 그렇게 해석한 결과물을 볼 수 있을 뿐이다.
이 현상을 제대로 이해하기 위해서는 감각과 지각을 구분할 필요가 있다. 이 책에 따르면, 감각기관을 통해 들어온 감각은 객관적으로 측정할 수 있지만, 우리가 대상을 바라볼 때의 지각, 주관적 체험(퀄리아)은 과학적으로 측정할 수 없는 속성을 지녔다.
감각과 지각의 차이라니, 우리는 이를 어디에서 쉽게 찾을 수 있을까? 착시는 감각이 지각으로 바뀌는 대표적인 사례 중 하나다. 가령, 어떤 그림은 정적인 이미지인데도 움직이는 그림인 것처럼 착시를 일으키는데, 이는 뇌가 ‘이렇게 생긴 것은 움직일 때가 많다’고 해석함에 따라 움직이는 것처럼 보이는 것이다. 비단 이 사례뿐 아니라, 착시 현상을 보여주는 사례는 아주 많다. 아무리 동일한 크기의 원이라는 것을 알고 있다고 하더라도, 우리 눈에는, 주변을 둘러싼 원이 크면 안쪽의 원이 더 작게 보이고, 주변의 원...이 작으면 안쪽의 원이 더 작게 보인다. 흥미롭게도, 현대 뇌과학에서는 단순한 시각적 착시뿐 아니라, 인간의 생각, 기억, 감정, 인식의 대부분을 착시 현상이라고 본다. 즉 오감이 전달해준 정보에 뇌의 해석이 플러스알파로 포함되어 있다는 얘기다.
그 다음으로 이 책이 다루는 것은 ‘감정과 기억’이다. 우리의 수많은 감정과 기억은 도대체 어떤 이유로, 무슨 필요에 의해 생긴 것일까? 자세히 들여다보면, 인간이 내리는 수많은 선택과 결정은 감정과 기억에 의해 크게 영향을 받는다. 인간은 스스로 합리적으로 결정하고 선택한다고 여기지만, 현대 뇌과학에서는 대부분의 선택이 비합리적으로 이뤄진다고 보고 있다. 덧붙여 자신의 선택을 정당화하기 위해, 뇌가 아주 그럴싸하게 이야기를 꾸며낸다고도 설명한다. 우리는 각각의 선택들 사이에 인과관계가 있다고 판단하지만 실제로 아무 관계가 없을 때가 대부분이며, 먼저 선택하고 나중에 정당화하는 작업이 다반사로 이뤄진다는 것이다.
도대체 왜 그럴까? 우리는 뇌가 객관적인 감각을 신뢰할 것이라 여기지만, 사실 뇌가 신뢰하는 것은 예전부터 알고, 경험하고, 믿었던 편견이다. 비싼 것이 더 좋다는 편견에 사로잡혀, 실제로 맛이 동일하더라도 다르다고 생각하고, 더 비싼 것을 선호하는 경우가 많다는 것. 어떤 판단을 내릴 때 초기에 접한 정보에 집착함으로써 합리적인 판단에 지장을 초래하는 현상(‘닻내림 효과’)도 빈번하게 이뤄진다.
그러면 인간의 뇌를 넘어, 인간의 뇌를 모방하면서 새로운 길을 만들고 있는 인공지능의 미래는 어떻게 될까? 이 책의 뒷부분, 뇌과학의 미래를 다루는 부분에서는, 브레인 리딩(읽기)과 브레인 라이팅(쓰기)을 자세히 들여다본다. 최근 뇌과학의 주목할 만한 발전으로, 뇌과학자들은 뇌의 패턴을 읽을 수 있을 뿐 아니라, 뇌에 기억을 심어주는 기술에도 손을 뻗치게 되었다. 그러면 ‘생각하는 기계’는 과연 현실화될까? 저자는 인공지능을 ‘약한 인공지능’과 ‘강한 인공지능’으로 구분한 후, 독립성·정신·자유의지를 갖춘 ‘강한 인공지능’이 현실화될 경우에 대비해, 어떻게 처신해야 인공지능에게 인간이 공존할 만한 가치가 있는 존재가 될 수 있는지를 질문해야 한다고 주문한다. ‘지구상에 인간이 왜 필요한가?’라는 질문에, 수긍할 만한 대답을 내놓을 수 있어야만, ‘강한 인공지능’과 인류의 공존이 가능하다는 것이다. ‘강한 인공지능’이 ‘인간 없는 세상’을 선택하지 않을 이유를 찾지 못한다면 어떻게 될까? 인간이 만든 인공지능으로 인해 인간이 자신의 존재 이유를 찾아야 한다는 점은, 아이로니컬하면서도 인간의 해악을 되짚어볼 수 있다는 점에서 두고두고 곱씹어볼 만하다.
이처럼 이 책은, 우리의 생각하는 것과는 다른 ‘우리의 뇌’의 특성을 쉽고 흥미롭게, 핵심을 콕 집어 명료하게 설명해주는 뇌과학 교양 도서라 할 수 있다. 이 책을 통해 독자들은, 사용설명서 없이 사용하고 있는 우리의 ‘뇌’를 이해하는 데 큰 도움을 얻을 수 있을 것이다.
머리말
1장 보고 지각한다 : 시각과 인지
뇌를 본 순간
신경세포에 색을 입혀보았더니
눈으로 들어오는 정보들
영역마다 다른 뇌 기능
움직이는 것들의 흔적을 좇아
연결된 신경세포들
지각, 해석을 거친 감각
정보를 해석하는 뇌, 그리고 착시
2장 느끼고 기억한다 : 감정과 기억
호모 에코노미쿠스를 위한 변명
선先 선택, 후後 정당화
스토리텔링, 인류 발전의 원동력
과거·현재·미래가 공존하는 뇌
기억과 자아의 흔적
결정적 시기의 교육
3장 뇌를 읽고 뇌에 쓴다 : 뇌과학의 미래
브레인 리딩, 뇌를 읽다
브레인 라이팅, 기억의 편집
생각하는 기계
스스로 학습하는 기계
감정을 교류하는 기계
자의식을 지닌 기계
인공지능은 계속 진화할 것인가?
맺음말
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“뇌를 본 순간 정말 신기했어요. 신기할 만한 게 하나도 없다는 점이 신기했어요. 그냥 1.5킬로그램짜리 고깃덩어리에 불과했습니다. 진짜 별것 아니에요. 징그럽고, 혈관으로 뒤덮인 고깃덩어리였습니다. 그런데 이렇게 별것 아닌 것으로 인간은 우주의 원리에 대해서 사유하고, 인공지능까지 만들고 있는 것이죠.” (15쪽)
“우리는 타인이 어떻게 보는지 알 수 없어요. 제 눈에는 제가 보는 세상만 들어옵니다. 여러분이 보는 세상을 제 눈으로 볼 수는 없잖아요? 여러분의 뇌를 관찰하면 감각(센세이션)은 알아낼 수 있습니다. 신경세포들이 언제, 무엇에, 어떻게 반응하는지 말입니다. 그런데 그게 정말 여러분 눈에 보이는지는 제가 알 수 없어요. 여러분이 보인다고 하니까 그러려니 그냥 믿는 거예요. 의식이나 영혼, 정신도 마찬가지입니다. 정신은 내면적인 속성이기 때문에 자기 자신만 느낄 수 있습니다.” (45쪽)
“뇌를 연구하다 보면 가장 신기한 것은 뇌가 머리 안에 있다는 것입니다. 무슨 얘기일까요? 뇌가 머리 안에 있다는 것은, 사실 알고 보면 상당히 큰 철학적인 의미를 담고 있습니다. 뇌는 현실을 알 수 없다는 것을 뜻하죠. 뇌는 두개골이라는 어두컴컴한 감옥에 평생 갇혀 지내는 죄인입니다. 뇌는 세상을 직접 경험하는 것이 아니에요. 눈·코·입·귀를 통해 세상을 받아들입니다. 예를 들어, 망막에서 들어온 정보(빛 에너지)가 전기 에너지로 바뀌어 스파이크가 일어나면, 뇌는 스파이크만 보는 것입니다. 그 스파이크만 보고 지금 보고 있는 게 사과인지 바나나인지 구별하는 겁니다. 뇌 표면에는 감각 센서도 없어요. 그러니까 손으로 만져도 아무 문제가 없습니다.” (81쪽)
“고향이라는 게 뭘까요? 고향이란, 뇌가 최적화된 환경입니다. 그래서 고향이 편할 수밖에 없습니다. 결정적 시기에 뇌가 그 환경에 익숙해졌으니까요. 그 밖에 나머지 3분의 1은 랜덤으로 만들어진다고 합니다. 일란성 쌍둥이도 100퍼센트 똑같은 뇌를 가질 수는 없습니다. 유전적으로는 똑같아도 환경이 100퍼센트 똑같을 수는 없거든요. 말하자면 사람들이 모두 조금씩 다른 뇌를 가지고 있다는 겁니다. 조금씩 다른 뇌를 갖고 있으면 조금씩 다른 계산이 일어나고, 그에 따라 해석이 조금씩 다를 수밖에 없습니다. 사실, 우리 눈에는 세상이 매번 다르게 보입니다. 어떻게 보면 항상 다르게 보이는데 같은 세상에 살고 있다고 생각하는 게 더 신기한 일입니다.” (103~104쪽)
“경제학자들은 특수한 조건이나 아주 예외적인 상황에서 비합리적인 선택을 한다고 주장합니다. 그러나 뇌과학자들은 정반대로 주장합니다. 즉 인간은 대부분 비합리적인 선택을 하고, 아주 가끔 예외적으로 합리적인 선택을 한다고 말이죠.” (115쪽)
“자아라는 건 사실 존재하지 않습니다. 기억에 남아 있는 자신의 선택을 스스로 합리화해서
자기 자신이 이 세상에 오직 하나만 존재하는 것인양 선을 그어 연결할 뿐이라는 얘기죠. 자기 자신이란 존재하지 않거나 여러 명입니다. 현재의 자신과 20년 전의 자신은 완전히 다른 사람입니다.” (129쪽)
“일상생활은 선택의 연속입니다. 선택 자체도 일종의 패턴입니다. 전두엽에서 어떤 패턴이 한쪽으로 쏠리면서 선택 행위가 이루어진다고 알려져 있습니다. 그런데 우울증 환자들은 비행기가 착륙하지 못하고 계속 뱅글뱅글 선회 비행을 하는 것처럼 이런 패턴이 전두엽에서 한쪽으로 쏠리지 않습니다. 그래서 선택을 하지 못하는 것입니다. 이때 강한 자극을 주면 패턴이 한쪽으로 쏠린다고 합니다.” (202~203쪽)
“뇌과학을 응용한 미래를 언급할 때 항상 단골로 등장하는... 게 인공지능입니다. 인공지능 분야는 크게 두 가지로 나뉩니다. 우선, 사람과 비슷한 수준으로 세상을 보며 정보를 인식하는 인공지능을 ‘약한 인공지능’이라고 부릅니다. 그리고 이런 약한 인공지능에 독립성·정신·자유의지 등이 추가되면 ‘강한 인공지능’이라고 합니다.”(213쪽)
“기계가 지능과 의식을 갖게 되는 순간, 기계는 지각하고 기억하고 생각하고 느끼는 자신의 모습을 유지하고 싶을 것입니다. 인간은 기회가 된다면 기계한테서 지능과 의식을 빼앗고 싶겠죠. 기계가 모를 리 없습니다. 그러면 기계는 무엇을 해야 할까요? 기계에게 인간은 유의미한 존재일까요? 어쩌면 기계에게 인간은 우리 발밑의 벌레들처럼 무의미한 존재가 될지도 모릅니다. 그렇다면 우리가 지금 해야 할 일은 무엇일까요? 우리 아이들에게 무엇을 가르쳐줘야 할까요? 그것은 아마도 기계와의 경쟁에서 이길 수 있는, 즉 인간 고유의 능력일 것입니다.” (266~267쪽)
김대식 [저]
KAIST 전기 및 전자과 교수. 독일 막스-플랑크뇌과학연구소에서 뇌과학으로 박사학위를 받았고, 미국 MIT에서 박사후과정을 밟았다. 이후 일본 이화학연구소 연구원으로 재직했으며, 미국 미네소타 대학교 조교수, 보스턴 대학교 부교수로 근무했다. 주로 뇌과학과 뇌공학, 사회 뇌과학, 인공지능 등의 분야를 연구하고 있다.
중앙Sunday에 《김대식의 Big Questions》를 연재했으며 조선일보에 뇌과학 칼럼 《김대식 교수의 브레인 스토리》를 연재중이다. 저서로 『내 머릿속에선 무슨 일이 벌어지고 있을까』 『김대식의 빅퀘스천』이 있다. KBS 1TV에서 과학 정보 토크쇼 《장영실쇼》를 진행하고 있으며, 인문ㆍ과학ㆍ예술을 토대로 미래형 인재를 키우는 리더 양성 프로그램 ‘건명원’의 과학분야 운영위원을 맡고 있다.
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