뇌를 아니?
뇌 신비
뇌는 거대한 신비다
뇌는 몸 전체를 관장한다
뇌는 복잡하고 거대한 조직을 일사불란하게 움직이게 하는 지휘자다. 각기 다른 악기를 가진 다른 연주자들의 연주를 하나의 음악으로 완성시키는 오케스트라의 지휘자와 같다. 지휘자가 없다면 다른 악기와 독립된 단원들이 연주하는 것은 소음에 불과하다. 연주가 시작되기 전 잠시 각자의 악기를 점검하기 위해 연주할 때는 시끄럽고 정신이 없다. 지휘자가 지휘봉을 들고 지휘를 시작하면 각기 다른 소리를 내는 악기들은 조화롭게 하나의 음률을 가진 음악으로 만들어진다.
뇌는 오케스트라와는 비교가 되지 않을 정도로 복잡하다. 작동원리나 조직도 훨씬 다양하고 세밀하게 작동한다. 수적인 면이나 세밀한 부분에서 오케스트라와는 비교가 되지 않는 보다 정밀한 체계를 가지고 있다. 난해하고 어수선해 보이지만 일정한 체계를 가지고 있다. 뇌는 전략을 가진 군사지휘체계를 닮았다. 수많은 신경 세포들이 서로 정보를 주고받아 척수와 같은 중추신경부터 손끝과 피부의 말초신경까지 뇌에서 제어한다. 손가락을 까닥거리고 빠르거나 느리게 걷는 것도 모두 뇌가 손과 다리에 시킨 일이다. 심지어 눈의 깜빡임까지 뇌에서 관장한다. 뇌는 성격이 포악해지고 부드러워지는 것까지 관장한다. 뇌를 바꾸면 성격도 바뀔 수 있다는 것을 뇌의 역할에서 확인할 수 있다.
인간의 뇌는 최초의 단세포에서 시작해 조금씩 발전하고 커지면서 현재의 상태를 가지게 되었다. 뇌는 몸무게의 100분의 2 정도 된다. 작지만 엄청난 양의 일을 수행하는 뇌의 작동으로 표정만 보고도 친구의 마음을 이해하고, 다른 사람을 감동시키는 그림을 그릴 수도 있다. 물속을 잠행하는 잠수함도 만들고, 우주선을 쏘아 올리고, 도시를 건설하고 미래를 예측할 수 있는 역할도 갖는다.
뇌는 여러 공동체가 다시 하나의 커다란 공동체로 통합되어있는 구조다. 뇌의 각 부분들은 하는 일이 나뉘어 있다. 사물을 보고, 소리를 듣고, 감정을 느끼는 부분이 다르다. 정보를 저장하는 역할도 특정 부위에서 주관한다. 놀라운 것은 각기 다른 행동과 생각을 동시에 수행할 수도 있다. 밥을 먹으면서 티브이를 시청하고, 함께 식사하는 사람과 대화를 한다. 놀라운 능력이다. 다기능을 가진 뇌는 동시에 다른 행동을 할 수 있다. 행동과는 다른 생각까지도 실행할 수 있는 능력을 가진 기관이다.
몸에서 일어나는 대부분의 일을 지휘하는 뇌는 크기는 작아도 우리 몸이 사용하는 전체 에너지로 볼 때 부피 대비 10배나 된다. 다른 기관보다 일을 10배 많이 하고, 복잡한 임무를 수행하기 때문이다. 뇌를 활성화시키려면 세포를 만드는 단백질과 뇌를 움직이는 연료가 필요하다. 뇌는 전체를 파악해서 원활하게 지휘하기도 하지만 지휘체계가 무너져 혼란을 겪게 하기도 한다.
예를 들면 청소년기의 뇌는 80% 정도만 완성된 상태다. 뇌는 항상성을 가지고 안정되게 몸과 마음을 관리하지만 지나치기도 해서 중독되게 하기도 한다. 청소년기의 아이들은 흥분하거나 화를 내고 반항적인 생태를 갖는다. 게임과 같은 중독에 쉽게 빠진다. 청소년기 아이들의 뇌는 도파민의 양을 조절할 능력이 부족한 것이 원인이다. 조절이 원활하지 못해 과다 분비하게 되면 중독에 빠질 수 있다. 도파민을 적절히 조절해서 분비하지 못하기 때문이다. 도파민은 사람을 행복하게 해주는 호르몬이다. 도파민은 즐거울 때 분비되는데 뭔가에 빠지면 계속해서 분비된다. 하나에 빠지게 한다. 즐거움을 주는 것에 자연스럽게 몰입하게 되는데 그것이 바로 중독이다.
도파민(Dopamine)은 동물들의 중추신경계에서 발견되는 호르몬이나 신경전달물질이다. 뇌신경세포 사이에 신호를 전달하기 위해 분비되는 신경전달물질 중의 하나다. 넘치면 중독되고 모자라면 우울증이 오기도 한다. 넘쳐도 문제, 모자라도 문제다. 그래서 뇌는 일정한 상태를 유지해야 한다. 그것을 지휘 통제하는 곳이 바로 뇌다. 뇌를 알면 자신을 이해하게 되고 뇌에 더욱 흥미가 생긴다. 뇌는 건강을 유지하기 위한 출발이자 마지막이다. 또한 뇌는 종합지휘통제소다.
뇌 과학
스트레스는 질병의 생산자다
스트레스는 만병의 근원이다
현대인들을 힘들게 하는 것 중에 스트레스가 차지하는 비중이 크다. 스트레스를 그냥 두면 신체기능뿐만이 아니라 정신적인 면까지 망가뜨린다. 모든 병의 근원이라고 할 만큼 현대인에게는 스트레스가 악영향을 끼친다. 생명의 수명을 관장하는 것은 텔로미어다. 스트레스가 작용해서 인간의 수명까지도 줄인다는 것이 밝혀졌다.
살면서 긴장과 마음의 부담을 갖지 않고 살 수는 없다. 삶이 전쟁이라고 할 만큼 치열하고 힘들지만 상시적으로 스트레스를 받고 사는 사람들을 연구대상으로 했다. 만성 질환을 앓는 아이를 돌보는 어머니들을 상대로 연구를 진행했다. 심하게 스트레스를 받고 있다는 어머니들은 텔로미어의 길이가 가장 짧았다. 텔로미어를 보호하는 역할을 하는 텔로머라아제 수치 또한 가장 낮았다. 대상자들 중에서 가장 오랫동안 아이를 돌본 어머니의 텔로미어 길이가 더 짧았다. 만성적인 극심한 스트레스가 장기간에 걸쳐 이어질 때 수명을 관장하는 텔로미어는 더욱 짧아질 수 있음을 확인했다.
인간은 스트레스를 받으면 세 가지 형태로 반응을 보인다. 첫째는 ‘위협’으로 받아들이는 경우다. 위협 반응은 두려움과 긴장으로 받아들여 미래를 걱정하거나 심지어 일어나지 않은 사건의 나쁜 결과까지도 예상하는 경우다. 지금 일어나고 있는 상황을 최악의 상황까지 미리 짐작해서 걱정하는 사람들의 반응이다. 둘째로는 위협과는 반대로 스트레스를 ‘도전’으로 받아들이는 사람들이 있다. 낙천적이고 즐길 줄 아는 사람들이다. 인생을 도전이라고 생각하거나 파도를 타고 노는 서핑이라고 생각하는 경우다. 장애물 경기도 달리는 길에 일부러 장애물을 놓고 넘는 것을 즐기는 것처럼 인생도 즐길만하다고 보는 것이다. 모험을 즐기는 사람들이다. 셋째는 인생을 오는 대로 받아들이며 사는 사람들이다. 인생은 마음먹기에 달렸다는 말도 있다. 실패를 실패로 받아들이지 않고 일상적인 일로 받아들이는 사람이다. 성공이 정상이라면 실패도 정상이라고 받아들이면 아무런 문제가 없다. 기쁨이 정상이라면 슬픔도 정상이라고 생각하면 아침저녁으로 바뀌어 부는 바람처럼 인간사를 그런가 보다. 그래서 뭐가 문제인데 라고 웃으며 받아들이면 스트레스를 받을 일이 적어진다. 마음 한 번 바꾸니 세상이 달라져 보인다는 말이 허사가 아니다.
문제는 세상의 일을 받아들이는 다른 마음이 곧 스트레스 지수와 연결된다는 점이다. 스트레스를 위협으로 받아들이는 사람은 실제로 심하게 스트레스를 그대로 받아들여 수명을 관장하는 텔로미어 길이도 짧아졌다. 스트레스를 도전이라고 받아들이는 사람은 스트레스로 인해 어려움을 적게 받아 극복이라는 개념으로 받아들여 스트레스지수도 낮았다. 스트레스지수가 가장 낮은 사람은 스트레스를 자연스럽게 받아들이는 사람이었다. 고난과 슬픔을 하나의 사건으로 인간사에서 당연히 일어날 수 있는 일로 받아들여 스트레스가 거의 없었다.
다 같이 만성 질환을 앓는 아이를 돌보는 어머니들이었지만 삶을 받아들이는 태도에 따라 인생의 질은 달라졌다. 수명을 관장하는 텔로미어의 길이도 상대적으로 짧았다. 같은 상황이었음에도 다른 인생을 산다는 점에서 삶을 대하는 태도를 고민할 필요가 있다.
조금 전문적으로 설명하면 이렇다. 스트레스는 2개의 신경 경로를 통해 몸 전체로 확산된다. 첫째 경로는 교감신경계이고, 둘째 경로는 뇌 속 경로다. 시상하부-뇌하수체-부신축이다. 스트레스가 지속되면 신체기능이 교란되어 질병이 생긴다. 더구나 만성적인 스트레스는 코르티솔 과다 분비가 되도록 한다. 과다 분비된 코르티솔은 해마의 기능을 억제한다. 해마의 기능이 억제되면 새로운 기억형성이 방해를 받고, 기억형성에 방해를 받으면 새로운 신경세포를 만들지 못해 뇌피질이 위축된다. 뇌피질의 위축으로 신경계와 호르몬에 문제가 생기면 병도 따라온다. 무서운 병이다. 건망증, 알츠하이머 치매까지 생긴다. 문제가 생길 소지를 막아주는 것이 바로 명상이다. 명상은 스트레스의 증폭 확산을 막을 수 있다. 명상이 인간의 뇌를 긍정적인 방향으로 조정하고 해결해주는 것이 과학으로 밝혀지고 있다.
신경계의 고장은 신경계의 병만을 만들어내지 않는다
신경계는 신경계만을 담당하지 않는다. 신체의 대부분과 연결되어 있다. 신경계는 오지랖이 넓어 인간의 몸 구석구석까지 참견을 한다. 직접적으로 아니면 간접적으로 연결되어 있다. 신경세포는 생후 2년 때가 가장 많다. 사춘기가 되면 절반이 죽는다. 그렇다면 뇌는 어떻게 존재하는가. 사춘기 때 이미 반이 사라진다면 살아가야 할 기간이 훨씬 많은데 어떻게 살아가야 할까.
과학계에서 연구하고 있는 주제다. 신경계의 가장 핵심인 신경세포, 즉 뉴런은 출생 이후에도 계속 늘어나는가. 그렇다면 1000억 개의 뉴런을 가진 아이와 2000억 개의 뉴런을 가진 아이는 어떤 차이가 날까. 뉴런의 수와 아이의 지능은 관계가 있을까. 답은, 차이가 있다. 분명한 차이가 난다. 출생한 후에는 뉴런의 수 변화가 없다고 하는데 정말로 불가능한 것일까. 답은 가능하다. 그렇다면 어떻게 하면 뉴런 수를 늘려서 머리가 좋아지고, 건강해질 수 있는가. 뇌는 알아서 성장하고 발달할까. 그렇지 않다. 뇌는 자극이 없으면 반응하지 않는다고 했다. 반응하지 않는 뇌는 죽은 뇌와 별다르지 않다.
일반적으로 뉴런은 임신 5개월에서 6개월 즈음에 대부분 완성된다. 한국적인 교육에서 중요하게 여겼던 것이 태교다. 태교가 실제로 중요할까. 답은, 정말 중요하다. 출생 2년 후에는 뉴런의 수가 증가하지는 않는 것으로 알려졌다. 하지만 새로운 연구결과가 늘어나고 있다. 뉴런도 새로이 탄생하고 죽어간다는 것이 밝혀지고 있다. 하지만 아직은 팽팽하게 이론이 엇갈리고 있다.
확실하게 늘어나는 것이 있다. 사용한 만큼 뇌 운동을 한 만큼 늘어나는 것이 있다. 뉴런을 이어주는 존재, 시냅스다. 신경세포는 독립적인 존재로 혼자서는 역할 수행을 하지 못한다. 신경세포를 연결해주는 시냅스가 있어야 신경세포 간의 통신이 이루어져 정상작동하게 된다. 시냅스는 신경세포를 연결해주는 다리다. 신경세포와 신경세포 사이를 연결하는 시냅스는 활달하게 증식을 하고 확장을 해서 뇌의 기능을 성장시킨다. 섬과 섬을 연결해주는 다리가 없으면 섬은 고립된다. 다른 섬이나 육지와 연결하지 않고 섬에서 독자적으로 자립할 수가 없다. 섬을 연결해주는 다리가 있어야 한다. 드물지만 배라도 있어야 한다. 배와 다리가 시냅스다.
결국 뇌는 살아있는 생명체와 같아서 끝없이 변화하고 성장과 사멸한다는 것을 보여주고 있다.
뇌의 치료
뇌의 불균형이 질병을 만든다
항상성의 불균형이 질병의 증세다. 대부분의 질환은 항상성의 불균형에서 비롯된다. 항상성 조절에 관여하는 인자들에 결함이 발생하면 안정이 깨어지고 항상성 유지가 불가능해진다. 지속적인 항상성 불균형이 이어지면 유전적 혹은 후천적 기능 장애를 동반한 질환이 발생할 수 있다.
다시 돌아와도 결국은 뇌의 문제로 귀결된다. 청각의 과정을 살펴보자. 귀에 털이 나 있어 유모세포에는 감각털이 있다. 감각털은 통로로 자극이 들어오면 전기신호로 변환시킨다. 귀로 들어온 소리가 청각신경인 유모세포에서 신경신호로 바뀌어 뇌로 들어와 좌뇌와 우뇌로 연결된다. 청각정보는 마침내 일차 청각피질에 도달하게 된다. 일차 청각 피질은 소리의 주파수 대역에 따라 반응하는 구조로 되어 있다.
저음은 일차 청각피질의 앞쪽과 옆면에서 처리되고, 고음은 피질의 뒤쪽과 중앙에서 처리한다. 베르니케 영역과 브로카 영역을 설명하려 한다. 1863년 프랑스의 외과의사인 폴 브로카는 대뇌 좌반구의 전두엽이 손상돼 말을 하지 못하는 언어장애가 생긴 여덟 가지 사례를 담은 논문을 발표했다. 브로카는 말하기 기능을 수행하는 영역이다. 전두엽의 운동피질에서 입과 입술을 조절하는 영역과 인접해 있어서 브로카 영역이 손상되면 말을 알아듣거나 읽을 수는 있지만 말하기는 어려워해 브로카 실어증이 나타난다.
1874년 독일의 신경병리학자인 칼 베르니케는 브로카 영역과는 다른 대뇌 좌반구의 손상에 의해 정상 언어기능에 장애가 생긴 사례를 발표했다. 대뇌의 측두엽 상부 표면에 위치하는 베르니케 영역은 청각피질 바로 뒤쪽에 위치한다. 베르니케는 알아듣기 기능을 수행하는 영역이다. 베르니케 영역에 문제가 생기면 베르니케 실어증이 생긴다. 베르니케 실어증에 걸리면 말을 유창하게 하는 것처럼 들리지만 내용이 논리적이지 않고, 다른 사람이 하는 말의 의미를 이해하지 못한다.
말의 어조와 시간을 지각하는 감각은 말의 의미를 명확하게 전달하고 파악하는 데 도움이 되는 역할로 우반구에 의해 수행된다. 우반구는 이야기를 이해하는 것, 추론을 만들어내는 것과 같이 이야기의 주제를 추출하는 기능에 관여한다. 좌반구에 비해 우반구는 광범위한 의미 연합을 활성화시킴으로써 언어의 은유 기법을 이해하게 한다.
일반적으로 언어의 의미를 이해하지 못하는 것은 왼쪽 뇌에 손상을 입은 경우이고, 음악에 감응하지 못하는 것은 우뇌가 손상되어서다. 한 데 예상치 않은 결과가 있다. 왼쪽 뇌가 손상되어 언어기능을 잃은 사람이라도 대개 노래는 부를 수 있다. 특별하다. 오른쪽 뇌가 손상돼 음악상실증에 걸린 한 음악 교수는 왼쪽 뇌가 온전하고 지적 능력에도 문제가 없어 강의를 계속할 수 있었다. 더구나 지휘도 하고, 새로운 언어를 배우기까지 했다. 놀라운 것은 음악을 들어도 즐거움을 느낄 수 없었고, 지휘를 할 때에도 좌뇌가 손상되기 이전처럼 열정에 휩싸이지 못했다.
뇌는 부위마다 고유한 담당 역할이 있다. 좌뇌와 우뇌의 역할도 따로 있다. 뇌는 독립적으로 정보처리를 하지 않고 협력체계를 구축해서 정보를 해석하고 판단할 수 있도록 연계되어 있다. 그럼에도 전두엽 후두엽 측두엽 같은 뇌의 영역에 따른 기능이 있다. 하지만 어느 한쪽만 발달하면 상호협력체제에 문제가 발생하게 된다. 좌우 뇌가 불균형하게 발달되면 자폐증, 틱장애, 주의력 결핍 과잉행동장애 같은 병의 발병 원인이 될 수 있다. 발병 원인인 좌우 뇌의 균형을 맞춰주면 증상이 완화된다는 실험 결과가 있다.
좌뇌는 언어를 사용한 의사소통, 산수, 의식적인 행동, 논리적 사고, 충동적인 행동을 담당한다. 우뇌는 표정 등을 사용한 비언어적 의사소통, 무의식적인 행동, 감성지수, 사랑 같은 추상적인 개념의 이해, 주의 깊고 안전한 행동 등을 주관한다. 좌우 뇌를 고르게 발달시키는 것으로 장기, 바둑, 보드게임 등을 권한다.
미국의 기능성 신경학 전문의인 로버트 머릴로 박사는 자폐증, 틱장애, 주의력결핍장애, 과잉행동장애 뚜렛증후군, 언어장애 같은 소아 정신질환은 아이의 뇌가 잘못된 것이 아니라 좌우 뇌의 기능적인 불균형으로 인해 좌우 뇌가 통합적으로 연결되지 않아 생기는 질환으로 보고 있다. 소아 정신질환을 치료하기 위해서는 약물보다 기능이 약해진 아이의 뇌를 운동으로 활성화하여 좌우 뇌 균형을 맞추는 것이 필요하다고 했다.
뉴로피드백은 뇌의 비정상을 정상으로 돌려놓는 작업이다
뉴로피드백은 뇌에 동기를 유발하고, 뇌를 일깨워주는 역할을 한다. 뇌는 인지해야 대뇌가 작동된다. 뇌는 감지되어 인지된 것, 즉 받아들인 것만 인지하고 나머지는 버린다. 중요하다고 인식한 것만 받아들인다는 말이다. 수많은 변화의 중심에 있는 것이 생명체다. 한 사람이 숲속에 서 있다고 가정해보라. 언제 어디에서 무엇이 튀어나올지 모른다. 야수가 달려들지도 모른다. 바람과 공기와 소리를 느끼고, 보고, 들어야 한다. 오감을 작동시켜 파악하고 분석한다. 하나의 감각을 더 동원하면 육감으로 경계태세를 갖추고 있다. 쉬는 것이 아니다. 거기에 몸은 음식을 먹고 소화를 시키고 있고 장기와 신체기관들이 분주하게 자신의 역할수행을 하고 있다. 한 생명체가 살아가려면 몸과 마음, 그리고 감각이 정말로 많은 일을 처리해야 한다. 즐기는 일에만 몰입하기엔 지구라는 환경은 위험하다. 인간의 뇌는 위험한 지구에서 생존하기에 적당하도록 설정되어있다.
오감으로 파악하고 분석하는 데 중요한 역할을 수행하는 것이 뇌다. 뇌가 가진 역할이 깨지면 치명적인 일이 벌어진다. 아주 사소한 변화가 몸 전체의 균형을 깬다. 그만큼 뇌가 중요하고, 뇌가 하는 일의 중요한 임무는 뇌파가 대행한다. 뇌파가 작동되어야 뇌가 가동되고, 신체활동이 가능해진다. 그만큼 뇌파의 역할은 막중하다. 뉴로피드백은 뇌가 정상 작동하도록 기초작업을 가동하는 역할 집행자다.
사람들은 흔히 뇌로 생각하고 뇌로 행동한다고 하지만 결국은 호르몬에 의해 인간은 살아간다고 할 수 있다. 호르몬은 되먹임 작용을 통해 신체의 밸런스를 유지한다. 여기에서 피드백이 나온다. 뇌하수체는 갑상선 호르몬의 농도가 모자라면 갑상선자극 호르몬을 많이 분비하고 넘치면 조금 분비한다. 자신이 일으킨 변화에 받아들여 자신을 재조정하는 되먹임을 한다. 신체활동이 줄어들게 하는 되먹임은 음성되먹임이라고 하고 반응이 반응을 더욱 가속시키는 움직임을 양성되먹임이라고 한다.
다시 돌아가서 뉴로피드백에 대해 설명한다. 구체적으로 예를 들면 현대인들을 괴롭히는 주의력 결핍증이나 불면증은 심각한 정신질병이다. 정신질병을 앓고 있는 사람들의 뇌파는 정상인들과 차이가 있다. 뇌파를 정상 뇌파상태로 돌리면 해당 질병이 치료된다. 정상적인 뇌파 상태로 되돌려 놓는 뇌파 조정기술을 뉴로피드백이라고 한다.
뉴로피드백에 의한 질병의 진단 및 치료 과정은 이렇다. 일차적으로 진단을 위해 환자의 두피에 전극을 붙이고 생체 전기신호의 일종인 뇌파를 수집한다. 둘째 뇌파신호가 약해 증폭 회로를 통해 입력된 뇌파에 강한 전압을 가하여 신호를 증폭한다. 셋째 뇌파는 눈만 깜박여도 변화가 생긴다. 발가락을 움직이는 미세한 움직임에도 변화가 생겨 필터 회로를 통해 주된 뇌파만 걸러낸다. 넷째 주된 뇌파 대역을 찾아낸다. 마지막으로 아날로그 형태인 뇌파를 컨버터를 통해 디지털 형태로 바꾸어 주면 컴퓨터 화면에 나타나고, 뇌파상태를 확인할 수 있다. 이해하기 쉽게 대화로 설명하면 이해가 쉬울 듯싶다. 뉴로피드백 원리가 핵심 내용이기 때문이다.
(본 정보는 도서의 일부 내용으로만 구성되어 있으며, 보다 많은 정보와 지식은 반드시 책을 참조하셔야 합니다.)
