뇌의 진화에서 시작해, 뇌과학의 미래까지 신비한 우리 뇌의 모든 것

뇌의 진화에서 시작해, 뇌과학의 미래까지 신비하고 놀라운 우리 뇌의 모든 것!

좌뇌와 우뇌는 어떻게 다를까? 잘 기억하려면 어떻게 해야 할까? 어린이들이 게임에 중독되기 쉬운 이유는? 우리 몸의 지휘 본부, 뇌에 대해 궁금한 모든 것들! 우리 몸의 지휘 본부, 뇌의 모든 것 많은 과학자들이 관심을 가지고 연구해 왔지만 아직까지 그 쓰임을 다 파악하지 못한 것이 바로 뇌입니다. 그만큼 뇌가 하는 일은 무궁무진하고 다양하지요. 우리가 확실하게 알고 있는 것은 뇌가 우리 몸이 숨을 쉬고, 소화를 하고, 기억을 하도록 해 주는 등 몸의 총 지휘 본부 역할을 하고 있다는 것입니다. 그래서 뇌의 어느 부분이 고장 나면 기억을 잃기도 하고, 성격이 바뀔 수도 있습니다. 인간의 뇌는 최초의 단세포에서 시작해 조금씩 발전하고 커지면서 지금에 이르렀습니다. 인간의 뇌는 몸무게의 100분의 2 정도밖에 안 되지만, 이 작은 뇌의 작동으로 우리는 표정만 보고도 친구의 마음을 이해하고, 다른 사람을 감동시키는 그림을 그릴 수도 있습니다. 우주선을 쏘아 올리고, 지구 밖에 우주 기지를 건설한 것도 모두 이 작은 뇌에서 시작되었지요. 특히 급격히 발전하고 있는 컴퓨터는 뇌에 대해 더 깊이 있게 연구할 수 있는 도구가 되는 한편, 성능을 유지하면서도 크기가 점점 작아지는 컴퓨터 기술이 뇌과학과 결합해 놀라운 결과를 내고 있습니다. 척수를 다쳐서 스스로 걷지 못하던 사람도 뇌와 연결한 웨어러블 로봇을 입거나 인공 신경 세포를 이식해 자유로워질 날이 머지않았습니다. 인공 신경 세포의 발전은 보행뿐 아니라 여러 신체 장애를 극복하게 해 줄 것입니다. 뇌과학의 발전은 우리의 미래를 어디까지 바꾸어 놓을까요? 뇌의 진화에서 뇌의 미래까지, 10대의 눈높이에 맞춘 뇌과학 〈궁금했어, 뇌과학〉은 뇌의 각 부분의 역할과 함께 기억 원리, 학습법, 신경 세포의 작동 등 뇌가 어떻게 움직이면서 우리 몸의 지휘 본부 역할을 하는지 설명한 책입니다. 뿐만 아니라 10대들이 중독에 쉽게 빠지는 이유, 기억력을 높이려면 어떻게 공부해야 하는지, 왜 우리는 무서운 기억을 오래 갖게 되는지 등 실용적인 정보도 담겨 있습니다. 뇌의 신경 세포는 1천억 개나 되는데 각 세포는 전기 신호를 켜고 끄는 방법으로 정보를 주고받습니다. 수많은 신경 세포들이 서로 정보를 주고받아, 척수와 같은 중추 신경부터 손끝과 피부의 말초 신경까지 뇌에서 제어할 수 있습니다. 손가락을 까닥거리고, 빠르거나 느리게 걷는 것도 모두 뇌가 손과 다리에 시킨 일이지요. 뇌의 각 부분들은 하는 일이 나뉘어 있어서, 어떤 부분은 사물을 보고, 어떤 부분은 소리를 듣고, 어떤 부분은 감정을 느낍니다. 어떤 부분은 이 정보들을 저장합니다. 그리고 이 많은 일들을 동시에 처리하기도 하지요. 이렇게 우리 몸에서 일어나는 모든 일을 지휘하는 뇌는 크기는 작아도 우리 몸이 사용하는 전체 에너지의 20%를 사용합니다. 그렇기 때문에 뇌를 활성화시키려면 세포를 만드는 단백질과 뇌를 움직이는 연료인 탄수화물을 잘 섭취해야 합니다. 특히 청소년 시기는 뇌가 아직 자라는 중이어서 영양을 충분히 섭취해야 합니다. 청소년기의 뇌는 80% 정도만 완성된 상태여서 자주 흥분하거나 화를 내고, 게임과 같은 중독에 쉽게 빠질 수 있습니다. 이것은 뇌에서 아직 도파민의 양을 적절히 조절해서 분비하지 못하기 때문입니다. 도파민은 즐거울 때 분비되는데 뭔가에 빠지면 계속해서 분비해서 그것만 하게 만들지요. 이처럼 뇌를 알면 자신을 이해하게 되고 더욱 뇌에 흥미가 생긴답니다. 저자의 말처럼 뇌를 알고 나아가 인공 지능에까지 관심을 갖는 미래형 인재로 성장하게 해 줄 주춧돌이 되는 책입니다.

1장 뇌는 어떻게 생겼을까?
단세포 생물에서 다세포 생물로
각 부분마다 다른 역할을 하는 뇌
정보를 전달하는 신경 세포
/ 궁금 pick / 나는 좌뇌형일까? 우뇌형일까?

2장 뇌는 어떻게 움직일까?
기억하고 학습하는 뇌
우리 몸의 지휘 본부
척수 신경과 감각 신경
뇌 건강과 영양
/ 궁금 pick / 뇌의 진화를 도와준 동물들

3장 뇌과학은 어떻게 발전해 왔을까?
뇌과학의 시작
신경 세포의 발견
뇌과학을 발전시킨 기술
/ 궁금 pick / 거짓말하는 뇌를 찍는 사진

4장 뇌과학과 나는 어떤 관계가 있을까?
뇌는 나의 모든 것
뇌의 병, 마음의 병
미래를 결정하는 기억
/ 궁금 pick / 공포 분위기로 성적을 올릴 수 있을까?

5장 뇌과학은 어떻게 미래를 만들어 갈까?
서로 닮은 뇌와 컴퓨터
인공 신경 세포의 발달
뇌와 컴퓨터의 결합
/ 궁금 pick / 뇌를 성형하는 시대

작가의 말

최초에 단 하나의 세포로 이루어진 생명체가 여러 개의 세포를 지닌 작은 다세포 생물로 진화하기 시작한 것은 약 10억 년 전쯤이야. 다세포 생물이 생명을 지켜 내려면, 바깥 세계에 대한 정보를 세포들끼리 서로 주고받아야 해. 해가 뜨는지 지는지, 혹은 추운지 더운지를 알아야 먹이를 찾을 수 있거든. 그러다 보니 몇몇 세포들이 모여 서로 정보를 주고받는 ‘신경’이라는 기관이 생겨나게 되었어. -본문 12쪽에서우리 몸의 다른 부분처럼 뇌도 세포로 이루어졌어. 그중에서도 가장 중요한 것은 ‘뉴런’이라고 불리는 신경 세포야. 뇌에 있는 1,000억 개 정도의 신경 세포는 전기 신호를 켰다가 끄는 방법으로 서로 정보를 주고받아. 우리가 하는 생각이나 움직임도 모두 신경 세포들이 정보를 주고받으며 이루어지는 것이지. -본문 20쪽에서해마는 새로운 기억을 저장하는 것 외에 오랫동안 간직해야 하는 기억을 대뇌 피질로 올려 보내는 역할을 해. 이렇게 만들어진 기억을 ‘장기 기억’이라고 하지. 해마가 저장할 수 있는 기억의 양에는 한계가 있어. 보통 30초 동안 최대 아홉 가지 정보를 저장할 수 있어. 30초가 지나면 장기 기억으로 올려 보내지 못한 기억은 하나둘 사라지게 돼. -본문 34쪽에서신경 속의 신경 세포들이 전기 신호로 정보를 주고받는다는 사실을 처음으로 관찰한 사람은 이탈리아 생리학자 루이지 갈바니야. 1791년 갈바니는 개구리로 실험을 하다가 신기한 경험을 했어. 금속 접시 위에 놓인 개구리의 다리를 자르려고 칼을 갖다 대었더니, 죽은 개구리 다리의 근육이 부르르 떨렸어. -본문 77쪽에서이 사건에서도 알 수 있지만, 뇌에 문제가 생기면 다른 사람이 될 수 있어. 어린 시절부터 모범생으로 자란 휘트먼이 갑자기 잔인한 범죄자가 된 것처럼 말이야. 뇌에 조그만 문제가 생겨도 전혀 다른 사람이 되는 이유는 뇌 속의 신경 회로에 영향을 주기 때문이야. 컴퓨터로 말하면, 프로그램이 바뀐 것과 마찬가지지. -본문 97쪽에서우리가 마약이라고 부르는 약물들도 대부분 도파민 분비를 촉진하는 것들이야. 도파민이 분비되면 뇌는 뜻밖의 보상을 받았다고 느끼기 때문에 계속해서 약물을 더욱 원하게 돼. 뇌는 보상을 받았다고 느끼는 순간 그것이 자신에게 유익한 것이라고 판단하기 때문에 게임이든 마약이든 자극을 자꾸만 즐기려고 해. ‘중독’이라는 덫에 걸리고 마는 거야. -본문 106쪽에서뇌와 컴퓨터는 서로 아주 많이 닮았어. 뇌는 신경 세포들이, 컴퓨터는 트랜지스터들이 많이 모여서 서로 전기 신호를 주고받으며 일하거든. 신경 세포가 작동하는 방식이 컴퓨터의 부품인 트랜지스터가 작동하는 방식과 비슷하다는 뜻이야. 신경 세포 주변에 돌기들이 삐죽삐죽 솟아 있는 것처럼 트랜지스터에도 가늘고 뾰족한 발이 세 개 달려 있어. 이 발들은 다른 트랜지스터로 전기 신호를 보내거나 끊는 일을 해. 신경 세포의 돌기들이 전기 신호를 주고받는 모습과 닮았어. -본문 121쪽에서하지만 몇몇 사람들이 이런 예측에 의문을 던지기 시작했어. 컴퓨터 프로그램으로 보존된 뇌를 과연 살아 있는 생명체로 볼 수 있을까 하는 거지. 물론 너무나 먼 미래의 일이니 고민할 필요가 없다고 생각하는 사람도 있어. 그러나 많은 과학자들은 우리를 지배하는 뇌에 대해 더 연구해야 한다는 쪽이야. -본문 138쪽에서