뇌와 가장자리계 요소, 시상하부의 기능과 기억력

가장자리계의 구조들은 잘 알려지지 않았고 크기도 작지만, 기억, 식욕, 감정, 졸음, 각성 같은 기본 과정들을 조절하고 통제하며, 감각 정보를 처리함으로써 우리의 행복에 근본적인 역할을 한다.

 

“가장자리계” 라는 개념은 1952년 미국의 신경과학자 폴 D. 매클린이 내놓았다. 그러나 오늘날에는 그 구성 요소들이 하나의 통합된 계통을 이룬다는 견해에 모든 신경학자들이 동의하는 것은 아니다.

 

사고 이외의 신체 기능들을 담당하고 있다는 사실 하나만으로 서로 별개인 많은 구조들을 그냥 하나로 엮었을 뿐이라고 보는 사람들이 많다.

가장자리계의 가장 중요한 구성 요소는 시상하부(hypothalamus)라는 작은 발전소이다. 사실은 구조라기보다는 신경세포의 다발이다. 시상하부라는 이름은 하는 일이 아니라 있는 위치를 말한다.

 

시상(thalamus) 밑에 있다는 뜻이다. (시상의 영어 단어는 “안쪽 방이라는 라틴어에서 유래했다. 시상은 일종의 감각 정보의 중계소이며, 뇌의 중요한 부위이지만 물론 뇌에서 중요하지 않은 부위는 없지만 가장자리계에 속하지 않는다는 것은 분명하다.) 시상하부는 신기하게도 눈에 잘 띄지 않는다.

 

크기는 땅콩만 하고 무게는 3그램에 불과하다. 그러나 시상하부는 몸의 가장 중요한 화학적 과정 중 상당수를 제어한다. 성 기능을 조절하고, 허기와 갈증을 통제하고, 혈압과 염분의 변화를 지켜보고, 잠을 잘 시간이 되었는지를 판단한다. 심지어 우리가 얼마나 느리게 또는 빠르게 나이를 먹는지에도 관여한다.

 

인간으로서 제대로 살아갈 수 있는지 여부의 상당 부분이 머리 한가운데 들어 있는 이 작은 부위에 달려 있다.

해마(hippocampus)는 기억의 저장에서 중추적인 역할을 한다. (영어 명칭은 바다에 사는 “해마'를 뜻하는 그리스어에서 유래했다. 모습이 비슷하다고 생각했기 때문이다.) 

 

편도체(amygdala, “편도(아몬드]"를 뜻하는 그리스어에서 유래)는 두려움, 분노, 불안, 온갖 유형의 공포증 같은 강렬하면서 스트레스를 유발하는 감정들을 담당한다. 편도체가 망가진 사람들은 말 그대로 두려움을 모르며, 심지어 남들의 두려움도 알아차리지 못할 때가 많다. 

 

편도체는 우리가 자고 있을 때에 유달리 활성을 띠며, 우리가 왜 그렇게 자주 악몽을 꾸는지를 그 점이 어느 정도 설명해줄지도 모른다. 악몽은 그저 편도체가 무거운 짐을 내려놓는 과정일지도 모른다.

뇌가 아주 오랫동안 매우 철저하게 연구되어왔다는 점을 생각하면, 우리가 뇌에 대한 기초적인 사항들에서조차 모르는 부분이, 아니 적어도 의견 차이를 보이는 부분이 너무 많다는 사실에 놀라지 않을 수 없다. 의식이란 정확히 무엇일까? 아니, 생각이란 정확히 무엇을 뜻할까? 

 

유리병에 담거나 현미경 슬라이드에 올려놓을 수는 없지만, 생각이 실제로 분명히 있는 무엇이라는 점은 확실하다. 생각은 우리의 가장 중요하면서 경이로운 재능이다. 그러나 생리학적인 토대라는 측면에서 보면, 우리는 생각이 무엇인지를 사실상 알지 못한다.

기억에도 거의 같은 말을 할 수 있다. 우리는 기억이 어떻게 형성되고, 어떻게 어디에 저장되는지를 꽤 많이 알지만, 일부만 저장하고 일부는 저장하지 않는 이유는 알지 못한다.

 

실제 가치나 유용성과는 거의 무관하다는 것은 분명하다. 나는 1964년 세인트루이스 카디널스 야구팀의 선발진 이름을 다 기억할 수 있다. 1964년 이래로, 아니 사실상 그 당시에도 내게 전혀 중요하지 않은 내용임에도 그렇다. 

 

반면에 나는 나의 휴대전화 번호도, 커다란 주차장에서 내 차를 주차한 지점도, 아내가 슈퍼마켓에서 사오라고 말한 세 가지 중에서 하나도, 1964년 카디널스 선발 명단보다 분명히 더 시급하면서 더 기억할 필요가 있는 훨씬 더 많은 것들을 떠올리지 못한다(말이 난 김에 덧붙이면, 팀 매카버, 빌 화이트, 훌리안 하비에르, 딕 그로트, 켄 보이어, 루 브럭, 커트 플러드, 마이크 섀넌이다).

따라서 우리가 배워야 할 것이 아직 엄청나게 많으며, 우리가 결코 배우지 못할 것도 많다. 그러나 우리가 아는 것들 가운데 일부는 적어도 우리가 모르는 것만큼이나 놀랍다. 우리가 어떻게 보는지, 아니좀더 정확히 말해서 뇌가 우리가 무엇을 본다고 어떻게 알려주는지를 생각해보라.

지금 주변을 한번 둘러보라. 눈은 초당 1,000억 개의 신호를 뇌로 보낸다. 그러나 그것은 이야기의 일부일 뿐이다. 당신이 무엇인가를 "볼 때, 시각 정보 중 시신경에서 오는 것은 약 10퍼센트에 불과하다. 

 

우리 뇌의 다른 부위들이 그 신호들을 해체해서 얼굴을 인식하고, 움직임을 해석하고, 위험을 식별해야 한다. 다시 말해서 보는 것의 가장 큰 부분은 시각 이미지를 받는 것이 아니라, 그 이미지를 이해하는 것이다.

시각 입력이 시신경을 통해서 이를 처리하고 해석할 뇌로 전달되는데에는 미미하지만 알아차릴 수 있을 만큼 시간 — 5분의 1초, 즉 약 200밀리초이다 이 걸린다. 

 

5분의 1초는 빠른 반응이 요구될 때, 이를테면 다가오는 차를 피하거나 머리가 입을 타격을 피하려고 할 때

에는 사소한 시간이 아니다. 이 시간 지연에 대처하는 데 도움이 되도록, 뇌는 정말로 놀라운 일을 한다. 앞으로 5분의 1초 뒤에 세계가 어떤 모습일지를 끊임없이 예측하며, 그 예측이 바로 우리에게 현재라고 제시되는 것이다. 

 

즉 우리는 결코 바로 이 순간의 세계를 보는 것이 아니라, 잠시 뒤의 세계를 보고 있다는 의미이다. 다시 말해서, 우리는 평생을 아직 존재하지 않는 세계에서 살면서 보낸다.

뇌는 우리를 위해서 많은 방법으로 우리를 속인다. 소리와 빛은 우리에게 도달되는 속도가 다르다. 비행기가 머리 위로 지나가는 소리를 듣고서 올려다볼 때마다 우리는 이 현상을 경험한다. 

 

소리는 하늘 저편에서 나는데 비행기는 다른 쪽에서 소리 없이 움직이고 있다. 그러나 뇌는 더 가까운 주변 세계를 대할 때에는 대개 이 차이를 무시한다. 그래서 우리는 모든 자극이 동시에 도달되는 것처럼 느낀다.

비슷한 방식으로, 뇌는 우리의 감각을 구성하는 모든 요소들을 꾸며낸다. 존재에 관한 기이하면서 직관에 반하는 한 가지 사실은 광자는 아무런 색깔도 없고, 음파는 아무런 소리도 나지 않으며, 후각 분자는 아무런 냄새도 없다는 것이다. 

 

영국의 의사이자 작가인 제임스 르 파누는 이렇게 말한다. “나무의 초록과 하늘의 파랑이 열린 창을 통해서 우리 눈으로 쏟아져 들어올 때, 우리는 압도적인 인상을 받지만, 사실 망막에 부딪히는 빛 입자는 색깔이 없으며, 고막에 부딪히는 음파는 소리가 나지 않고, 냄새 분자들은 아무런 냄새도 없다. 

 

모두가 공간을 날아다니는 보이지도 않고 무게도 없는 아원자 입자들이다.” 삶을 풍성하게 하는 이 모든 것들은 우리의 머릿속에서 만들어진다.