인간의 뇌는 세 부분으로 구성된다. 뇌간(생명의 관리자, 파충류의 뇌), 구피질(감정의 왕국, 변연계, 포유류의 뇌), 신피질(사고의 근원지, 대뇌피질).

뇌간은 5억 만 년 전에 발달된 부위로 뇌의 가장 안쪽에 있다. 척수와 연결되어 심장박동, 호흡, 침 분비 등 가장 기본적 생명유지 활동을 관장한다. 파충류의 뇌는 대부분이 뇌간으로 구성되어 있어 뇌간을 '파충류의 뇌'라 부르기도 한다. 동물적 충동의 원천으로 프로이트가 주장한 이드id와 유사하다.

구필질은 뇌간을 둘러싸고 있다. 뇌간과 신피질을 서로 연결하면서 감정, 체온, 혈압, 혈당, 소화기능을 담당하는 화학물질을 생성하고 체내로 분비하므로 화학적인 뇌라고도 한다. 대부분의 포유동물이 이 영역을 포함하고 있으므로 '포유류의 뇌'라고도 한다. 변연계가 지나치게 활동성을 뛰면 충동적인 행동을 한다.

신피질은 변연계를 둘러싸고 있는 가장 바깥쪽 부분이다. 이성, 논리, 고차원적 인지활동을 담당하면서 변연계의 동물적 충동을 이성적으로 억제하는 역할을 한다. 영장류에게서만 나타나므로 '영장류의 뇌'라고 한다.

인간의 공감능력은 거울뉴런의 작용 때문이다. 거울이라는 단어에서 알 수 있듯이 인간은 상대방의 감정이나 상황을 자기 자신의 감정, 상황에 투영시켜 상대방과 비슷한 감정을 느낀다. 다가올 AI 시대에 인간이 AI에게 대항할 수 있는 힘의 원천이 바로 공감능력이라고 한다. AI는 공감능력이 없기 때문이다. 물론 그렇게 프로그램화 할 수는 있을지 모르겠지만. 싸이코패스는 거울뉴런이 없는 사람이고 소시오패스 역시 거울뉴런이 있는지 없는지 모를, 뇌에 장애가 있는 사람이다.

남자와 여자는 외모뿐만 아니라 뇌도 다르다. 남자의 뇌는 여자보다 10% 더 크(기만 하)다. 남자는 두정엽과 우반구가 발달되어 있고 전두엽의 좌우가 다르지만(우측이 더 크다) 여자는 전두엽, 해마, 뇌량, 측두엽, 언어중추가 남자보다 월등하고 전두엽의 좌우가 같다. 그래서 남자는 남자답고 여자는 여성스럽다. 그런데 이러한 다름은 오해를 불러온다. 오해는 아무리 사랑하는 남녀라할지라도 피할 수 없는 운명, 아니, 뇌의 작용이다. 그러니 다름을 받아들이고, 남녀여, 싸우지 말라.

사춘기에 질풍노도의 시절을 보내는 것은 전두엽이 발달과정 중에 있기 때문이다. 뇌는 후두엽, 두정엽, 측두엽, 전두엽 순으로 발달이 진행되는데 전두엽은 사춘기까지도 발달이 진행중이다. 그런데 이 전두엽이 뇌의 지휘소라는데 문제가 있다. 아직 지휘체계가 잡혀있지 않기 때문에 다른 신체부위는 어른과 같지만 전두엽만은 어린애인 상태다. 또한 변연계에서 도파민 분비가 활발하기 때문에 자극에 민감해진다. 시간이 약이다. 폭력성 언어는 아이들의 베르니케 영역(문자해독 담당)과 브로카 영역(발음 담당)의 발달을 저해한다고 하니 부모부터 예쁘게 말하자.

사춘기의 또다른 특징으로는 늦게 자고 늦게 일어나는 버릇이다. 이것은 인체의 생체시계가 청소년기에는 아동이나 성인과 다른 방식으로 작동하기 때문이다. 해가 뜨고 빛이 눈으로 들어오면 시교차상핵이 뇌간에 위치한 봉선핵을 자극한다. 그러면 세로토닌(신경조절물질)이 분비되어 교감신경이 활성화 되므로 신체는 각성상태가 된다. 해가 지면 세로토닌 대신 멜라토닌이 분비되어 부교감신경이 활성화되므로 피곤과 졸음을 느낀다. 그런데 청소년기에는 이 멜라토닌이 아동이나 성인보다 3~4시간 늦게 분비된다. 즉 청소년이 올빼미족이 되는 것은 자연스러운 현상이므로 중고등학생의 수업 시작 시간은 늦잠을 충분히 자고 난 오후가 되어야 옳다. 

잠은 공부만큼 중요하다. 하루 종일 보고 들은 각종 정보는 해마에 일시 저장되었다가 잠을 자는 동안 재가공되어 저장된다. 잠은 렘(REM, Rapid eye movement, 얕은 잠, 꿈) 수면과 논렘(non-REM, 깊은 잠) 수면을 반복한다. 렘 수면 동안 정보들이 재가공되면서 버릴 것과 저장할 것을 분류한다. 이 과정에서 꿈을 꾼다. 저장할 정보는 논렘 수면 중에 대뇌피질로 저장된다. 가장 중요한 것은 정보의 재가공이므로 렘수면이 논렘수면보다 중요하다. 렘수면은 잠의 후반부에 길어지므로 충분히 잠자지 않으면서 한 공부는 바닥이 깨진 컵에 물을 담으려는 것과 같다.   

효과적 학업성취를 위해 잠만큼 중요한 또 한가지는 운동이다. 운동을 하면 새로운 뇌세포가 많이 생성되어 머리가 좋아질 기반이 확립된다고 한다. 비단 새로운 뇌세포를 위해서뿐만 아니라, 오래 앉아 있으려면 강한 체력이 필요하고 체력은 운동을 통해 향상된다는 것은 말할 꺼리도 안된다.

'환상지'라는 것이 있다. 신체 일부가 훼손되었는데 계속 그 신체가 있는 것 같은 느낌을 받는 것이다. 이것은 특정 신체 부위는 잃었지만 그 부위를 관장하던 뇌의 영역은 그대로이기 때문이다. 잃어버린 신체 부위를 담당하던 뇌 영역은 근접한, 다른 신체를 담당하는 뇌의 영역에 동화된다. 그래서 어떤 신체 부위가 손상되면 다른 신체 부위의 능력이 증가된다. 그런데 만약 역할이 대체된 뇌에 자극이 가해지면 본래 역할을 수행하려하는 가소성이 생겨 없어진 신체가 있는 것 같은 감각이 생기는 것이다.

뇌파에는 다섯 종류가 있는데 델타, 세타, 알파, 베타, 감마파다. 각각 깊은 수면, 명상, 휴식, 독서, 고도의 정신활동에서 발생한다. TV를 볼 때는 알파파가, 독서를 할 때는 베타파가 검출되는데, 이로써 TV가 바보상자라는 논거가 된다.

스트레스가 만병의 근원이라는 것은 누구나 안다. 스트레스가 발생하면 뇌는 췌장에게 인슐린 분비를 중지하라는 명령을 내린다(물론 그 뇌의 주인은 이런 사실을 모르지만). 인슐린의 역할은 포도당이 세포로 흡수되도록 하는 것이다. 뇌의 지시로 췌장이 인슐린 분비를 중지하였으므로 포도당은 세포로 흡수되지 못하고 혈류를 타고 뇌로 공급된다. 즉 뇌는 스트레스 상황이 발생하면 그 상황을 해결하기 위하여 더 많은 에너지를 필요로 하는데, 세포가 먹어야 할 포도당을 자기가 혼자 먹으려고 이런 이기적 행위를 하는 것이다. 이렇게 췌장이 할 일을 제대로 하지 못하게 되면 포도당이 혈액내에 증가하여 당뇨병이 생긴다. 스트레스 상황이 지속되면 아드레날린과 코르티솔 분비량이 증가하고 이에 따라 췌장과 해마의 기능이 퇴화된다. 만약 스트레스를 조절할 수 있는 상황, 환경을 만들 수 있다면 스트레스로부터 해방될 수 있다. 그런데 이 말은 모순이다. 조절할 수 없는 상황, 환경에 놓여있기 때문에 스트레스를 받는데, 그것을 조절할 수 있다면 스트레스에서 벗어날 수 있다니, 이 무슨 개 풀 뜯는 소리냐? 그렇다고 방법이 없는 것은 아니다. 운동, 취미생활, 명상... 다만, 실천할 수 있다면.

뇌에 대한 상식 중 가장 일반화된 오류는 좌뇌, 우뇌의 기능에 관한 것이다. 보통 좌뇌는 이과, 우뇌는 문과로 알고 있는데, 새로운 것을 학습할 때는 우뇌가 활성화 되고 그것이 익숙해지면 좌뇌가 활성화된다. 예술과 같은 창조적인 활동을 배울 때는 우뇌가 쓰이지만, 어느 정도 기술을 익히면 좌뇌를 쓴다는 뜻이다. 위대한 예술가, 과학자는 우뇌와 좌뇌가 원활하게 상호협조하는 뇌를 가진 것이지 우뇌나 좌뇌가 다른 쪽보다 좋은 사람이 아니다.

인체에는 머리에 있는 뇌 말고도 또 하나의 뇌가 있으니, 장(腸)이다. 뇌에는 1,000억 개의 신경세포가, 장에는 1억 개가 있다. 다만 장의 신경세포는 자율신경으로 두뇌의 통제나 지시 없이 스스로 알아서 할 일을 한다. 세로토닌은 뇌에서 5%, 장에서 95%가 생성되고 도파민은 두뇌와 장에서 비슷하게 생성된다. 장의 신경이 자율신경이긴 하지만 두뇌와 긴밀하게 연결되어 협조한다. 그래서 두뇌가 아프면 장도 아프고(지나친 긴장, 근심걱정으로 인한 배탈, 설사) 장이 아프면 두뇌도 아프다(만성 장 질환으로 인한 스트레스, 우울증).

인체에서 쓰면 쓸수록 좋아지는 장기 두 개가 있다. 하나는 심장, 다른 하나는 뇌이다. 뇌를 발달시킬 수 있는 가장 효과적인 방법은 독서, 심장을 튼튼하게 하는 방법은 물어볼 필요도 없이 운동이다. 즉 독서와 운동을 병행하면 무병장수할 수 있다. 

저자는 전문 뇌과학자가 아니라 대학에서 산업공학을 전공하고 평생 기획관련 일을 하던 분이다. 우연히 뇌에 빠져 독학으로 책까지 썼다. 참 대단한 뇌를 가진 분이다.

#처음만나는뇌과학이야기

＜1부＞

이 책은 전문가가 아닌 일반 대중들이 생활 속에서 보다 건강하고 의미있는 삶을 만들 수 있는 효용성에 중점을 두었다.

크게 나의 내면 세계와 다른 사람들 과의 관계속에서 일어날 수 있는 현상, 두뇌를 활용하는 방법과 방안에 대해 누구나 쉽게 읽고 이해할 수 있는 수준에서 과학적인 설명을 곁들였다.

＜기억이 뇌에서 만들어지는 과정＞

서술기억은 일화기억과 의미기억으로 또 나뉜다.

기억의 형성과 저장에 가장 밀접한 관련이 있는 두뇌부위는 측두엽 안쪽에 있는 #해마 라는 부위이다.

해마는 단기 기억을 장기 기억으로 저장하는 데 결정적인 역할을 하며 정보들을 분류하거나 서로 연계하거나 과거의 사건과 관련 짓는 정교화 과정 등을 거쳐 #대뇌피질 에 새겨 넣는다. 

해마가 손상된 사람들은 새로운 정보는 기억하지 못한다.

뇌에 단백질 수준이 부족하면 #기억 이 제대로 형성되지 않을 수도 있고 사람마다 정보를 받아들일 때의 정서 상태가 다르다 보니 동일한 사실을 다르게 해석하여 그 해석 결과에 따라 기억의 내용이 바뀔 수 있다고 한다.

시기나 질투의 감정은 두뇌의 변연계에서 다루어진다고 한다.

남의 불행을 기뻐하는 감정을 #샤덴프로이데 라고 하는데 한 실험에서 참가자들에게 옛 동창생들이 사회적으로 크게 성공하여 부러운 생활을 하고 있는 장면을 상상하도록 했을 때 전두엽 바로 뒤쪽에 있는 불안을 느끼는 영역인 #전대상피질 이 활성화 된 것을 볼 수 있었다.

반면에 동창들이 불행에 빠졌다는 상상을 하도록 했을 때는 쾌감을 발생시키는 보상회로인 #중격측좌핵 이 활동하기 시작했다.

와인을 마시면 눈썹 뒤편으로 자리 잡은 #대뇌피질 부위인 지적 쾌락을 담당하는 #내측안와전두피질 이 활성화된다고 한다.

한 실험에서 피실험자들은 실제 가격이나 맛과는 상관없이 비싼 것이라고 사전에 알려준 와인을 마실수록 더 큰 만족감을 느꼈는데 이는 인간의 판단 과정에 감정이 개입되고 브랜드라고 하는 가치에 의미를 부여하는 속성 때문이라고 한다.

값비싼 음식을 먹고, 술을 마시고, 명품을 가짐으로써 그것들을 누리는 다른 사람들과 같은 집단에 속할 수 있다는 심리적인 위안을 받는 것이다.

저자는 맛집이라고 알려진 곳이 진짜 맛집이 아닐 가능성이 높으며 절대미각을 가진 사람들도 있겠지만 평범한 대다수의 사람들은 음식 맛의 차이를 거의 구분하지 못할거라 자신한다고 한다.

뇌의 가장 바깥 부분에 위치한 이성적이고 합리적인 판단에 관여하는 대뇌피질과 감정적인 정서를 처리하는 변연계를 연결해주는 도로를 #파페즈회로 라고 한다.

이 회로는 부정적인 사고의 증폭 작용과 관련되어 있으며 패쇄적인 연속 흐름을 가지고 있기 때문에 한 번 부정적인 감정을 가지게 되면 그 흐름에서 벗어나기 쉽지 않다고 한다.

부정적인 생각이 들거나 화가 났을 때 그것을 인지할 수 있는 능력을 #메타인지 라고 하며 부정적인 생각에서 빠져나오는 가장 좋은 방법은 다른 생각을 하는 것이라고 한다.

전두엽의 인지기능을 최대한으로 활용해 가장 먼저 나 스스로 어떠한 상태에 있는지 인지해야 한다.

자신의 감정을 잘 다스리고 이성적으로 행동하는 사람일수록 인지하는 것을 인지하는 초월적인지 능력인 메타인지가 발달되어 있다.

＜2부＞

내가 뇌의 주인일까?

뇌가 나의 주인일까?

우리의 일상적인 행위들이 자유의지가 아닌 #잠재의식 에 의해 이루어진다는 주장과 모든 생각과 행동이 자신의 의지에 의해 생겨난 것이라는 주장은 여전히 논쟁거리다.

대부분의 신경학자들은 뇌 안에서 감정이 주도권을 쥐고 있고 감정을 통해 비로소 인식된 관계가 의미를 획득할 수 있다고 생각한다고 한다.

감정이 결정에 미치는 영향은 70~80%나 되지만 이는 거의 무의식적으로 이루어지며 고작 20~30%의 의사결정만이 의식적인 과정을 거치고 이것도 #자유의지 에 따른 것은 거의 없다는 것이다.

TV는 정말 바보상자일까?

통계에 따르면 TV시청에 한국인인 평균 3시간, 미국인들은 7시간, 영국인들은 4.5시간을 소비한다고 한다.

한 실험결과에서 TV를 시청할 때는 주로 알파파 상태의 뇌파가 출현했고 책을 읽을 때는 다시 베타파로 돌아왔는데 이 의미는 TV를 볼 때 그만큼 정신적인 활동이 저하된 것이라 할 수 있다.

#뇌파 는 1초당 몇 번의 사이클이 반복되는지 나타내는 헤르츠의 크기에 따라 구분하는데 지금까지 알려진 뇌파는 모두 5가지다.

제리맨더는 TV시청이 최면상태와 비슷한 정신 상태로 만든다고 주장하기도 했다.

TV는 사고 능력을 저하시키거나 왜곡되거나 편향된 방향으로 이끌 수 있다.

생체의 행동을 어느 특정한 방향으로 이끄는 계기가 되는 자극을 #큐 라고 하는데 TV속의 광고, 먹방, 홍쇼핑 등 수많은 큐가 있다.

예전에 ＜멈추지 못하는 사람들＞ 책을 읽으며 스티브 잡스는 정작 자기 자녀들에게는 아이패드를 금지시켰다는 것을 알고 완전 배신감이 들었는데 보통 게임을 개발하거나 디지털 기기를 만든 본인들은 중독성의 심각성을 알기 때문에 아예 사용을 하지 않는 다고 한다.

#인지증 이라고 불리는 치매 환자가 갈수록 늘어나고 있는데 치매는 크게 4가지 종류로 나눌 수 있다고 한다.

가장 흔하게 볼 수 있는 것이 알츠하이머라고 알려진 치매로 사고력이나 판단력, 기억력 등을 담당하는 대뇌피질의 세포들이 점차 소실됨으로써 기억능력, 언어능력, 방향 감각 등이 상실되는 증상이 나타난다.

이 외에 루이소체형 치매, 니먼 픽씨병이라고 알려진 전두측두형 치매, 뇌혈관성 치매가 있다.

치매를 예방하기 위한 활동으로는 유산소 운동과 식습관의 개선, 적극적인 정신 활동이 있다.

유산소 운동을 통해 신경세포의 생성을 촉진하고 뇌세포의 수가 줄어드는 것을 방지해줄 수 있으며 소식을 하고 균형 잡인 식단과 꼭꼭 씹어 먹는 습관, 사회 봉사 활동 참여나 사람들과의 적극적인 교류, 독서, 재교육 등을 통해 두뇌 건강에 큰 도움을 줄 수 있다.

이렇게 두뇌의 활동이 이루어지면 치매가 진행된 상태에서도 뇌가 정상적으로 작동할 수 있다고 한다.!