생물학적 마음

- 지질학적 시간표를 보면 원인의 뇌 섭취와 엄청나게 크고 강력한 뇌의 출현이 일치한다. 하지만 이 두 가지 사건은 다른 방식으로도 연결되어 있다. 매우 진화한 인류 문명의 식생활을 보면 간단 한 일상 요리부터 훌륭한 고급 요리까지 뇌 요리를 즐긴다. 유명 셰프인 마리오 바탈리 Mario Batali는 준비하고 요리하는 데 한 시간 정 도 걸리는 송아지 뇌로 만든 라비올리를 할머니로부터 배워 소개한 다.12 멕시코의 전통 옥수수 스튜인 포졸레는 보다 복잡하여 돼지머리를 통째로 여섯 시간 정도 고기가 뼈에서 다 떨어질 때까지 삶아 서 만든다. 물론 유대교 율법에 따라 도축된 고기가 아니지만, 맛있을 게 틀림없다. 대부분의 이슬람 세계에서는 아브라함이 자신의 아들 이스마엘을 하나님께 바친 것을 기념하는 이드 알아드하라는 희생 축제일에 뇌로 만든 축제 요리를 준비한다. 뇌 마살라, 레몬소스에 절인 뇌, 양다리찜 등으로 이루어진 이 요리는 좋 은 음식은 낭비하지 않는다는 문화적 관습뿐 아니라 축제일이면 으레 의식에 따라 도축된 고기를 과할 정도로 많이 먹는 포만감도 추족시킨다. 
- 뇌의 전기 신호는 건전지 전극 사이 차이처럼 뉴런을 둘러싸고 있는 세포막 사이의 아주 작은 전압 차이에서 생긴다. 건전지와는 달리, 막전위는 이온ions이라 불리는 전기를 띤 분자가 세포막을 넘나드는 흐름의 결과로 나타나며 시간에 따라 역동적으 로 오르내린다. 만약 신경세포막 사이의 전압이 세포의 안정 수준 에서 약 20밀리볼트 이상 요동치게 되면 활동전위action potential(동 작전위라고도 하며 근육, 신경 등 흥분성 세포가 자극을 받았을 때 나타나는 세포막 의 일시적인 전위 변화 ? 옮긴이)라 불리는 훨씬 더 큰 전압의 스파이크 spike가 일어날 수도 있다. 활동전위 동안 뉴런의 전압은 약 100밀리볼트 정도 변화하고 이온이 세포막에 있는 작은 통로를 통해 이리저리 지나가면서 1000분의 몇 초 간격을 두고 기준선으로 다시 돌아간다. 뉴런이 이와 같은 전기에너지를 순식간에 보여줄 때 우 리는 그것이 '발화 중firing'이라고 한다. 활동전위는 공간적으로는 신경섬유를 따라 전력질주하는 치타보다 빠른 속도로 퍼지며, 서로 떨어져 있는 뇌의 각 부분이 어떻게 지각과 인지를 중재할 정도로 빠르게 상호작용할 수 있는지에 있어서 매우 본질적인 대답을 제공 한다.
대부분의 뉴런은 초당 3~4회부터 100여 회에 이르는 빈도로 활 동전위를 발화한다.18 이런 점에서 뉴런의 활동전위는, 우리의 모뎀 과 라우터의 불이 깜빡거리게 만들고, 우리의 컴퓨터와 디지털 장 치가 계산하고 서로 의사소통할 수 있게 허용하는 전기 자극과 닮 았다. 이와 같은 전기생리학적 활동의 측정은 신경과학 실험의 주 류이고 전기 신호는 뇌세포가 서로 이야기하기 위해 사용하는 언어, 즉 뇌의 공통어lingua franca라고 종종 여겨진다. 
- 전문화된 뇌 영역의 발견은 의심할 바 없이 생물학적 함의를 가 진다. 지구의 지질학적 진화에 걸쳐 작용하는 힘이 오늘날 우리가 보는 산맥, 바다, 강을 만들어냈듯이 인간의 진화를 형성한 요인이 우리가 지금 찾아낼 수 있는 방식으로 두뇌를 형성했다고 추측된 다. 언어나 사회화와 같은 정신적 기능과 밀접한 상관관계가 있는 활동을 하는 개별적인 뇌 영역이나 일단의 뇌 영역이 존재한다는 사실은, 무엇보다도 이러한 기능이 특정한 신경 하드웨어를 구별적 으로 사용하는 적응adaptation(생물이 서식 환경에 보다 유리하도록 변화하 는 과정을 가리키는 진화생물학 용어 - 옮긴이)이라는 점을 시사한다. 그리 고 이는 현재 많은 신경과학자가 공유하고 있는 해석이다. “중요한 것은(...) (상응하는) 뇌 영역의 특별한 위치가 아니라 무엇보다 우리 에게는 마음과 뇌의 선택적이며 특정한 구성 요소가 있다는 단순한 사실”이라고 칸위셔는 설명한다
- 현대의 신경 영상은 과학의 번지르르함, 미디어의 과장된 광고, 단순하지만 때로는 정도가 지나친 발견 및 매우 다양한 신념 체계 와의 결합 가능성 등이 합해져 뇌의 신비를 강화한다. fMRI와 같은 기술을 사용하여 우리가 확고하게 지닌 태도를 바꾸어야 하는 압박 없이도 뇌 활동에 대한 흥미로운 사실을 배울 수 있다. 그러나 오늘 날 인간의 뇌 영상 기술을 사용하여 인지의 신비가 밝혀질 수 있기 를 희망하는 사람들이 옳을 일은 없다. 아무리 정교한 분석 방법과 결합한다 할지라도 기능적 신경 영상은 단순하게 말해 뇌 활성화 패턴이 실제로 무엇을 의미하며 어떻게 만들어지는지, 또는 어떻게 나머지 뇌와 연결되어 있는지 파악할 수 있는 정도의 해상도나 특 이성을 갖고 있지 않다. “계산 방법과 비침습적 신경 영상이(...) 뇌 기능과 장애를 이해하기에 충분하다는 주장은(...) 순진하고 완전히 잘못된 것이다”라고 신경과학자이자 fMRI 전문가인 니코스 로고테 티스Nikos Logothetis는 말한다.
- 당신이 야생 그대로의 사바나를 배회하는 고대 인간 동물이라 면, 미지의 어둠에 대한 공포를 경험하며 겪은 변화가 원시적인 투쟁-도피 반응fight-or-flight response (생존에 위협이 되는 사건을 인지했을 때의 생리학적 반응 옮긴이)으로서 당신 자신을 준비시킬 것이다. 당신의 전체 체격에 따라 당신이 따를 전략을 정할 것이다.
당신의 붉게 타오른 볼, 당신의 뛰는 심장, 당신의 긴장된 근육, 당신의 터널 시야의 바탕이 되는 생물학적 작용은 시상하부 뇌하수체 부신축hypothalamic-pituitary-adrenal axis 또는 HPA 축(그림 8 참 조)이라는 구조의 네트워크와 밀접하게 연관되어 있다. 시상하부 는 2장에서 논의한 복잡한 화학 수프의 구성 요소인 신경 펩티드 및 호르몬의 분비로 알려진 뇌 영역이다. 시상하부 호르몬 중 하나
인 코르티코트로핀 분비 호르몬corticotropin releasing hormone 또는 CRH라고 불리는 분자는 스트레스를 받는 동안 혈류로 분비되어 뇌 바로 아래에 있는 완두콩 크기의 호르몬 생산공장인 뇌하수체에 빠르게 도달한다. CRH에 자극받은 뇌하수체 세포는 부신피질 자 극 호르몬ACTH: adreno-corticotropic hormone 이라는 또 다른 물질을 혈류로 분비한다. ACTH는 신장 위에 있는 노란 방울 한 쌍인 부신 에 작용하고 코르티솔cortisol로 알려진 세 번째 호르몬을 분비하여 혈압과 신진대사를 신체 전체에 증가시킨다. 이 화학적 신호 전달경로와 병행하여 신경계는 시상하부에서 부신으로 직접 연결된다. 이 부위는 스트레스를 받으면 활성화되어 심박수와 혈류의 증가와 같은 변화를 유발하기 위해 코르티솔과 시너지를 일으키는 또 다른 작은 호르몬인 아드레날린의 방출을 초래한다.
HPA 축은 틀림없이 뇌를 넘어서 확장되기도 하지만 신체 입력 과 피드백이 시스템 작동 방식에 어떤 영향을 미치는지를 고려하기 전까지 겉으로 보기에는 하향식 제어의 또 다른 예인 듯 보인다. 예 를 들어 불안이 증가하면 당신의 시지각이 어떻게 변하는지 생각해
보라. 당신이 경험하는 동공 확장은 주로 아드레날린에 의해 이루어진다. 커진 눈동자는 당신이 선명하게 볼 수 있도록 하지만 주변 시력의 상실 역시 초래하는데 이를 통해 전체 장면을 받아들이지 않고 단 하나의 물체, 즉 당신 룸메이트의 얼굴에 집중하는 경향 을 설명할 수 있다. 아드레날린과 코르티솔은 스트레스와 관련된 신체 증상을 만들어 위험에 대한 지각에도 기여한다. 당신은 의 식적으로든 무의식적으로든 호흡의 속도, 내장을 쥐어짜는 듯한 느 낌, 얼굴과 근육을 충혈시키는 피의 온기를 느낀다. 이것은 뇌와 신 체의 나머지 부분 사이에 피드백 고리를 만들어 각자가 서로를 적 색 경보로 유도한다. 다행히도 이 악순환은 반대되는 뇌-몸 피드백 고리에 의해 균형이 맞춰진다. 이 피드백 고리 안에서는 부신으로 부터 나온 코르티솔이 시상하부 및 뇌하수체에서 CRH 및 ACTH의 생성을 억제하고 몸에서 뇌로 직접적인 화학 신호를 제공하여 시스 템을 통제하에 둔다.
- 990년대 중반 심리학자 안토니오 다마지오Antonio Damasio는 정서적 감각이 의사 결정 과정에 어떤 영 향을 미치는지에 대한 영향력 있는 이론을 주창했다. 다마지오는 우리가 행동으로 인한 정서적 신체 변화와 우리의 결정을 연관시키는 것을 무의식적으로 배운다고 주장한다. 그는 이렇게 학습된 신체 연관성을 신체 표지somatic marker라고 부른다. 우리가 과거에 경험했던 것과 유사한 선택에 직면할 때, 신체 표지가 소환되어 각 각의 가능한 행동 방침을 선호하거나 싫어한다는 즉각적인 피드백 을 제공한다. 다마지오에 따르면 “부정적 신체 표지가 미래의 특정 한 결과와 결합하며 그 조합은 비상벨처럼 기능한다.  “한편 긍정 적인 신체 표지가 결합하면 그것은 포상을 알려주는 등대가 된다. 예를 들어 내가 시내 식당에서 점심을 먹는 것과 집 근처에서 점심을 먹는 것 중에서 결정해야 한다고 해보자. 시내에 있는 식당에는 더 맛있는 음식이 있지만 거기에 가기 위해서는 지하철을 타야 하기에 군중, 어둠, 소음, 소변 냄새까지도 참아야 한다. 지하철과 관련된 부정적인 신체 표지가 (아마도 호흡이 느려지고 목구멍이 조일 것이다) 활성화되고 집 근처의 선택지를 순식간에 결정한다. 다마지오의 관점에서 신체 반응은 모든 세부적인 사항을 생각하지 않고도 가능한 행동 방침과 그것에 따를 수 있는 정서적 결과를 연결하는 지름길을 제공하여 이러한 결정을 내리는 데 도움을 준다.
- 우리는 누가 “두뇌 회전이 빠르다”거나 “발 빠르게 행동한다”라 고 말할 때 은연중에 신체 활동과 인식 사이의 관계를 떠올릴 수 있다. 하지만 바로 이 관계는 은유를 한참 넘어선다. 오늘날 운동은 뇌를 신체의 다른 부분과 직접적으로 결합시키는 생리학적 변화를 일으키는 것으로 알려져 있다. 전력을 다하는 운동을 하는 도중과 끝난 직후 단기적으로 심장은 더 빨리 뛰고 뇌는 혈액 흐름이 많아져 산소와 에너지의 공급을 증가시킨다. 또한 뇌는 세포 성장과 유지를 촉진하는 신경 영양 인자neurotrophic factor라고 하는 국소 작용 화학물질을 생성한다. 장기적으로 이 화학물질은 해마 hippocampus 라고 불리는 뇌 영역에 새로운 뉴런의 형성을 유도한다. 기억 형성에 특히 중요한 해마의 세포가 보충된다는 것은 이 뇌 영 역에서 세포 사멸을 유발하는 알츠하이머병에 대응하는 데 특별히 중요할 수 있다. 따라서 운동이 인지에 미치는 영향은 우리가 몸으 로 하는 상대적으로 피상적인 일들이 이전 장에서 고려했던 것같이 명확한 생리적 경로를 통해 우리의 마음을 바꿀 수 있다는 것을 보여준다.
- 장내 마이크로바이옴의 변화는 분 변 이식fecal transplant 이라고 불리는 다소 불쾌한 절차를 통하거나 (한번 생각해보라) 피험자가 요구르트와 같은 박테리아가 풍부한 물질 을 섭취하도록 하여 생길 수 있다. 이와 같은 세균 요법은 매년 수천 명의 미국 환자에게 대장염을 일으키는 클로스트리듐 디피실레 Clostridium difficile 와 같은 해로운 박테리아에 의한 장 감염을 치료 하는 데 사용된다. 이 시술은 일반적으로 건강한 내장에 서식하는 '좋은 박테리아'의 비율을 증가시킨다. 혜택을 보는 유기체는 말 그대로 독성 미생물이 서 있을 자리도 없게 만들어 염증을 줄일 수 있다. 그리고 최근의 연구는 이러한 장내 마이크로바이옴의 변화가 장의 소화 기능뿐 아니라 불안, 스트레스 및 우울증과 같은 심리적 상태에도 영향을 미친다는 놀라운 결론을 뒷받침한다.