체육관으로 간 뇌과학자

- 일단 성인이 되면 신경발생, 즉 새 뉴런의 탄생이 가능한 뇌 영역은 두곳 뿐이다. 하나는 장기기억과 기분에 매우 중요한 해마이고, 다른 하나는 후각을 담당하면서 미각에도 기여하는 후각신경구. 쥐에게 좋은 냄새를 다양하게 제공함으로써 후각환경을 풍족하게 해주면 후각신경구의 신경발생을 증가시킬 수 있고 새로운 뉴런의 생성으로 인해 실제로 뇌의 크기도 커진다는 사실이 여러 연구를 통해 밝혀짐
- 아마 바로 뒤에 있는 전전두엽피질은 가장 늦게 발달하는 영역이며, 과학자들은 그것이 인간과 동물을 구분짓는 영역이라는 것에 동의한다. 전전두엽 피질은 작업기억, 의사결정과 계획, 유연한 사고를 포함한 몇 가지 인지기능에 필수적임. 이것은 모든 실행기능을 아우르는 중앙 사령부로서 인간의 수많은 행동과 생각에 관여함. 여러분은 전전두엽 피질이 다양한 학습상황에 새로운 사고방식을 적용하고 스트레스 반응을 관리하며 보상체계를 지휘함
- 해마, 내후각피질, 주변후피질, 해마곁피질을 포함하는 측두엽의 일부는 서술기억이라 불리는 일반적 기억유형에 매우 중요함. 서술기억은 의식저으로 기술할 수 있다는 의미이며, 사실에 대한 기억(의미기억)과 경험에 대한 기억(일화기억)을 포함.
- 새로운 서술기억을 기록하려면 내측두엽 핵심영역들이 반드시 작동해야 함. 또한 이 영역들은 새로운 기억을 반복적으로 회상하거나 장기기억으로 변환할 때 다른 정보와 연합될 수 있다.
- 내측두엽 핵심영역들은 일단 장기기억을 형성하고 나면 더는 필요하지 않다. 저장된 기억들은 피질세포들의 복잡한 신경망에 머무는 것으로 보인다.
- 성인의 해마는 손상되더라도 다른 영역으로 대체할 수 없다. 따라서 이 영역을 잃어버리면 뇌가소성도 존재할 수 없다.
- 이제 우리는 해마세포들이 학습된 특정 연합에 반응하여 활성화 비율을 변화시킴으로써 새로운 연합기억의 형성에 신호를 보낼 수 있다는 것을 안다. 누군가의 이름을 외우면 해만의 특정 세포집단이 새롭게 학습한 이름과 얼굴연상에 활성화될 것이다.
- 새로움은 기억력을 증진하는 또 다른 핵심요소. 우리의 뇌는 자연스레 새로운 것에 주목함. 그것은 사실 주변환경에서 위험요인을 될 만한 새로운 것들을 경계하기 위한 행동이며, 안전에 관한 문제이기도 함. 우리의 뇌는 새로운 자극에 가장 강하게 반응하므로 매일 보는 사무실 직원보다 완전히 새로운 사람을 볼 때 더 크게 반응함. 또 새로운 정보는 더 기억하기 쉬운 것으로 밝혀졌다.
- 두뇌와 신체의 연결은 사고를 비롯한 두뇌활동이 신체에 영향을 줄 수 있다는 개념. 예컨대, 부상이나 독감에서 회복하는 과정에 대해 긍정적 생각을 하는 것만으로 회복속도를 당길 수 있음. 반대로 신체의 변화, 예를 들어 움직임의 증가 또는 감소는 두뇌에 영향을 줄 수 있다.
- 의식적 운동은 유산소 운동과 정신적 활동을 병행할 때 일어난다. 움직임에 완전히 몰두하면 두뇌와 신체의 연결에 대한 의식화가 고조됨.
- 의식적 운동은 운동만 할 때 보다 기분을 훨씬 더 많이 고양시킬 수 있음.
- 운동에 확언이나 만트라를 추가하면 누구든 의식적 운동을 할 수 있다.
- 기분조절에 관여하는 그 밖의 영역은 해마, 편도체, 자율신경계, 시상하부 그리고 보상체계다
- 운동은 신경전달물질인 세로토닌, 노르에피네프린, 도파민과 신경호르몬인 엔돌핀의 분비량을 증가시켜 기분을 좋게 함.
- 긍정적 확언은 기분을 고양시키는 것으로 나타났지만, 이러한 행동변화의 기저에 깔린 신경생물학은 여전히 미스터리다.
- 1분 동안 강력한 자세를 취하면 스트레스 호르몬인 코르티솔이 감소하고 테스토스테론이 증가하여 면접상황에서 더 좋은 결과를 얻을 수 있음. 따라서 강력한 자세는 중요한 대화, 프레젠테이션, 면접을 위한 준비에 유용할 것임.
- 인체에는 스트레스 대응을 돕는 세가지 체계가 있음.
(1) 체성신경계 : 우리 몸이 일어나 움직이도록 지시를 내리는 신경계의 일부. 신경계의 기본영역은 전두엽의 일차운동피질과 그 외 영역에서 척수와 신경을 통해 수의근으로 향하는 모든 경로를 포함한다. 수의근은 의식적으로 움직일 수 있는 근육이며, 위험한 상황에서 탈출하도록 움직임을 돕는다.
(2) 자율신경계 : 자율신경계에는 별개의 두가지 상황에서 작동하는 하위체계가 있음. 첫번째는 교감신경계라 불리며 싸움 도주 반응에 관여. 스트레스 요인이 나타나면 교감신경계가 활성화되어 신체반응을 준비함. 일단 심박수와 호흡수가 증가하고 동공이 확대됨. 또 신체와 근육이 에너지를 쉽게 조달할 수 있도록 글루코스를 혈류로 내보내고, 달려야 할 경우를 대비해 주요 근육에 혈액을 보낸다. 신장기능, 소화, 생식을 비롯해 응급상황에 필요하지 않은 나머지 시스템은 폐쇄된다. 예를 들어 사자가 공격할 때는 볼일을 보거나 배란할 시간이 없다. 나중에 하면 된다.
자율신경계의 두번째 하위체계는 부교감신경계 또는 휴식 소화체계임. 이것은 우리가 휴식을 취할 때 활성화되며, 기본적으로 응급상황에 대한 교감신경계의 반응과 완전히 반대로 작용함. 이 체계는 심박수와 호흡수를 감소시키고 동공을 축소함. 또 거하게 먹은 브런치를 소화할 수 있도록 하여 혈액과 에너지를 소화계로 보내고, 여성의 배란과 남성의 정자생성을 위해 생식기능을 지원하며, 방광을 축소하여 소변을 배출하게 함. 교감신경과 부교감신경은 각자의 기능을 조정하여 하나가 활성화되면 다른 하나는 뒤로 물러 앉는다.
(3) 신경내분비계 : 신경내분비계에서 교감신경계의 스트레스 반응 중 일부를 수행하는 두가지 핵심 모르몬이 분비됨. 첫번째 호르몬은 스트레스에 대한 반응으로 코르티솔 분비를 촉진하는 신호를 보내면, 글리코겐 합성(글루코스의 혈류 방출)은 증가하고 면역기능은 억제되며 골 생성은 감소함. 응급상황에서 코르티솔 분비가 폭발적으로 증가하면 뇌와 주요감각이 활성화되어 불타는 건물에서 탈출할 통로를 찾는 것과 같은 응급상황에 더 잘 대처할 수 있게 됨. 두번째 핵심 호르몬은 역시 부신에서 생성되는 아드레날린. 스트레스 상황에서 아드레날린이 분비되면 심박수가 증가하여 혈액을 더 세게 펌프질한다. 또 아드레날린은 혈압을 높이고 기도와 동공을 확장함. 이렇게 해서 사자로부터 도망치도록 대비시키는 것이다.
- 세금에 대해 걱정할 때의 스트레스 체계는 예상치 못한 영양 떼의 습격을 받을 때보다 덜 활성화되겠지만 활성화방식은 동일. 어떤 사건이나 환경 또는 삐걱거리는 관계에 대한 인식에서도 마찬가지. 만약 그런 것들을 스트레스로 여기면 실제로 많은 스트레스를 경험하게 된다. 이상하게 들리겠지만 스트레스 체계는 그런 식으로 작동한다. 교감신경계가 일상의 만성적 스트레스에 의해 활성화되면 부교감신경게는 활성화되지 않을 것이고, 우리 몸과 뇌는 위험에서 도망치거나 위험과 싸울 준비를 하느라 한시도 안심하지 못할 것임.
- 교감신경계의 만성적 활성화는 모든 응급체계를 활성상태로 유지함. 심박수와 혈압, 혈중 글루코스 농도가 높은 수준으로 유지되고, 소화와 생식에 사용할 혈액은 적게 만들어짐. 교감신경계의 만성적 활성화가 심장질환, 당뇨병, 궤양, 그리고 발기부전과 생리중단 같은 장기적 생식문제를 유발하는 과정은 매우 쉽게 확인할 수 있음. 그뿐만 아니라 장기적 스트레스는 면역계를 약화시키고 질병에 취약하게 만들며 상처의 회복속도를 늦춤. 따라서 인체에 내장된 스트레스 반응체계가 예상치 못한 치명적 위험에 반응하도록 잘 적응되어 있더라도 만성적 스트레스가 일상을 침범하면 우리를 공격하게 되는 것이다.
- 나쁜 소식들은 갈수록 더 악화된다. 장기적인 만성 스트레스는 뇌에 부정적 영향을 미친다. 신경과학 연구의 길고 풍부한 역사는 장기적 스트레스의 부정적 영향, 특히 고농도 코르티솔이 뇌 기능에 미치는 영향에 주목해왔고, 그것은 그다지 아름답지 않은 이야기다. 장기적인 스트레스의 영향을 받는 세가지 핵심영역은 해마, 전전두엽피질, 편도체이며 이들은 각각 기억, 집행기능, 기분조절의 중추다
- 유년기나 청소년기에 예측불가능한 만성 스트레스에 노출된 경험은 그 후의 삶에서 스트레스를 완화하는 데 도움을 줌. 이러한 현상을 스트레스 면역이라 부르며, 항스트레스 메커니즘의 형성을 돕는 스트레스 노출 경험에 결정적 시기가 있음을 시사함. 따라서 유년기에 적정한 수준의 스트레스에 노출되면 성인기게 강한 회복력이 발달할 수 있다.
- 심리적 스트레스를 유발하는 네가지 핵심요인은
(1) 상황을 통제할 수 없다는 느낌
(2) 앞날을 예측할 수 있는 정보가 없는 상황
(3) 사교생활이나 여가 등 즐거운 배출구가 없는 상태
(4) 상황이 갈수록 악화되어 간다는 느낌
- 코카인은 도파민이 분비되는 곳에 직접 작용하며, 뇌세포의 정상적 도파민 재흡수를 억제하여 평소보다 많은 양의 도파민이 그 주변을 떠나니게 함 측좌핵에 고농도로 쌓은 도파민은 극도의 희열감을 유발함. 정상적 뇌는 도파민에 의한 타격에 익숙하지 않으며, 그 결과로 느껴지는 감각도 이전의 감각과 완전히 다름. 따라서 코카인 중독은 강력할 수밖에 없다. 그에 반해 헤로인은 VTA와 측좌핵을 포함한 보상회로 전체에 분포하는 아편 수용체를 표적으로 삼음 수용체가 세포의 출입구라는 것을 기억하라. 헤로인이 VTA의 아편 수용체를 활성화하면 도파민 분비가 촉진됨. 니코틴이 도파민 분비를 촉진하는 방식은 또 다르다. 담배를 피우면 니코틴이 혈류로 유입되고 VTA의 아세틸콜린 수용체를 활성화하여 도파민 분비를 촉진함. 세가지 약물 모두 황홀감의 형태로 쾌락을 제공하지만, 도파민 체계의 활성화 방식과 작용장소 및 수준이 다르기 때문에 각각 다른 종류의 감각을 느끼게 함. 해부학적 경로의 정밀한 활성화 방식과 활성수준의 차이들이 보상의 다양한 맛을 만들어낸다. 최근 연구는 이런 약물남용의 주된 역할이 보상회로의 욕구영역을 자극하는 것이라고 지적. 강렬한 쾌락은 분명 약물중독의 초기단계인 개시의 일부지만, 보상체계는 연구자들이 명확히 밝히려고 시도중인 욕구영역으로 초점을 빠르게 옮기는 것 같다.
- 지금까지 알려진 창의성의 복잡성과 다양성, 광범위함을 고려하면 다수의 영역이 창의성의 프로세스에 관여하는 것은 당연함. 창의성에 관여하는 주요 영역 중 하나가 앞서 다루었던 전전두엽피질이다. 더 구체적으로 말하면, 연구자들은 전전두엽피질의 배외측 전전두피질이 창의성에 매우 중요한 세가지 핵심기능에 관여한다는 것을 발견. 첫번째 기능은 작업기억이다. 문제 해결을 시도할 때 정보를 전산망에서 처리하는 기능, 즉 머릿속에 일시적으로 기억해두는 기능이다. 작업기억은 진행중인 사건을 감시하고 관련정보를 기억하게 하며, 우리는 그것을 고려하고 평가하고 머릿속에서 조작하여 문제를 해결한다. 작업기억의 두번째 핵심기능인 인지적 유연성과도 관련이 있다. 우리는 인지적 유연성을 통해 여러 사고방식과 원칙 사이를 옮겨다닐 수 있따. DLPFC의 손상은 인지적 유연성의 결함을 유발함. 정상적인 사람들은 바뀐 규칙에 빠르고 유연하게 적응할 수 있지만, DLPFC가 손상된 환자들은 한 가지 원칙에 집착하며(정신적으로 갇힌다) 답이 틀렸다는 피드백을 들어도 다른 선택지를 탐색하지 못하는 것으로 보임. 작업기억에서 처리한 정보를 유연하게 조합하고 그것을 앞뒤, 위아래, 안팎으로 살펴보는 능력은 창의적인 사람들에게 나타나는 전형적 특징임
- 창의성의 신경과학
* 창의성은 양쪽 뇌 모두의 영향을 받으며 정서적 영역(편도체, 대상피질, 복내층 전전두피질)과 상호작용하는 배외측 전전두피질 그리고 장기적 지식과 기억에 관여하는 영역들(대외피질과 해마)과 연관되어 있음.
* 해마는 창의성의 프로세스에 매우 중요한 상상력과 미래에 대한 사고에 영향을 미침.
* 일부 연구들은 좌측 전두엽의 손상이 통제를 느슨하게 하여 일부 환자들에게서 창의적 결과물들이 폭발적으로 쏟아져 나온다고 설명함.
* 모든 연구결과에 따르면, 창의적 사고는 다른 인지 능력처럼 연습을 통해 향상될 수 있는 평범한 사고의 특정 버전일 뿐이다.
* 창의성의 열쇠는 미지의 무언가를 발견하는 과정을 즐기는 것이다.