우리의 뇌는 생각보다 더 많은 것을 알고 있다(5) 다양한 학습 시스템과 기억 시스템

R부인의 발작

 

그 즈음 신호등이 초록색 불로 바뀌었고 뒤에 있는 차들이 R 부인의 차를 향해 경적을 울려대기 시작했습니다. 그러나 R부인은 신호를 놓칠 수밖에 없었고 그 다음 신호에 가서야 기어를 변속 하여 운전을 할만큼 회복되었습니다. R부인은 이 사건으로 매우 놀랐으며 아무리 생각해 봐도 그 원인을 알 수 없었습니다. 다음 날 저녁, 친한 친구들이 R부인의 집에 놀러 왔습니다. 그날 R부인은 친구들과 나누는 대화에 정신을 집중하기가 어려웠습니다. 자신이 겪은 일을 친구들에게 말해 볼까 생각도 했으나 말을 꺼내지 않기로 했습니다.저녁을 먹고 식탁을 정리하고 있을 때, 오른쪽 다리가 또다시 떨리기 시작했다. 이번에는 서 있는 상태에서 경련이 일어났고 다리가 이전보다 더 심하게 떨렸기 때문에 넘어질 수밖에 없었다. 거실에 있던 친구들이 ‘쿵’하는 소리를 듣고 무슨 일인가 하고 달려왔습니다. R부인은 바닥에 쓰러져 있었습니다. 팔과 다리는 뺏뻣하게 뻗쳐진 채 겉잡을 수 없이 떨리고 있었습니다. 머리는 뒤로 젖혀져 있었습니다. 친구들이 불안해하면서 이야기하는 것을 알아듣지도 못하는 것 같았습니다. 일 분도 되지 않아 경련은 멈추었습니다. R 부인은 의식을 회복했으나 어리둥절해하고 혼란스러워하는 것 같았습니다. R부인은 구급차로 병원으로 옮겨졌습니다. 응급실의 의사는 최초의 발작 사실과 친구들이 설명하는 경련발작에 대해서 들은 즉시, 신경과 의사에게 연락하여 컴퓨터 단층촬영을 받게끔 했습니다. 검사 결과, 신경과 의사가 예측한 대로 양쪽 전두엽에서 종양이 발견되었습니다. 이틀 후 신경외과 의사가 이 작은 양성 종양을 제거했고, R부인은 무사히 회복되었습니다. R부인의 경우 발작이 처음 일어났을 때, 종양이 왼쪽 대뇌반구의 일차운동피질의 '발' 영역을 압박했습니다. 그래서 발작이 시작되었을 때 오른쪽 발에 경련이 일어났습니다. 발작이 운동피질을 따라 내려가면서 차츰 신체의 다른 부위에서 경련이 일어나게 되었습니다.

 

연합피질

 

대뇌피질의 나머지 부위는 연합피질입니다. 전두엽의 연합피질은 운동을 계획하는 것과 관련됩니다. 이 부위에 있는 뉴런은 일차운동피질에 있는 뉴런에 정보를 보내어 근육운동이 일어나도록 합니다. 두정엽, 측두엽과 후두엽에 있는 연합피질은 각각의 일차감각피질에서 정보를 받고, 거기에 대한 지각과 기억에 관여합니다. 일차체감각피질에서 체감각연합피질로 정보가 가고, 일차시각피질에서 시각연합피질로, 일차청각피질에서 청각연합피질로 정보가 갑니다. 사과를 보고 '이것은 사과다'라고 알아보는 뇌 부위는 시각연합피질이고, 눈감고 사과를 만져보고 나서야 '이것은 사과다'라고 아는 뇌 부위는 체감각연합피질에 따로 있습니다. 마찬가지로 '아삭아삭 '하는 소리를 듣고 ‘아, 이 소리는 사과 먹을 때 나는 소리야’하고 안다면 이는 청각연합피질에서 알아차리는 것입니다. 냄새만 맡고 아는 뇌 부위가 있습니다. 또 맛을 보고 ‘이것이 사과다'라는 것을 아는 뇌 부위가 있습니다. 그러한 뇌 부위는 미각연합피질에 따로 있습니다.

 

뇌는 경험한 것을 어떻게 기억하나

 

뇌를 구성하는 주인공 세포는 신경세포인 뉴런입니다. 뉴런은 세포의 한 종류이면서 특히 정보를 처리하는데 전문화되어 있습니다. 뉴런의 몸뚱아리(세포체)에서는 돌기가 많이 뻗어 나와 있습니다. 하나의 뉴런은 여러 뉴런의 돌기로부터 정보를 받고 또 다른 뉴런에게 정보를 전달합니다. 이 부위가 시냅스입니다. 뉴런이 여러 개의 돌기를 뻗어서 다른 뉴런과 정보전달을 많이 할수록 신경회로는 복잡해집니다. 뇌에 있는 신경세포인 뉴런을 현미경으로 보면 뉴런이 다른 뉴런으로부터 정보를 받아들이는 부분인 수상돌기 가지들을 볼 수 있습니다. 봄철과 여름철에는 나무에 있는 잎이나 가지가 무성하다가 겨울철이 되면 작은 가지와 이파리가 많이 떨어집니다. 뇌가 건강한 사람들의 뉴런은 봄철과 여름철에 나무에 있는 잎과 가지처럼 수상돌기 가지가 무성합니다. 우리가 보고 듣고 느끼고 행동하고 생각하고 여러 가지를 경험하면서 뉴런의 가지는 계속해서 변화합니다. 즉, 봄철과 여름철 나뭇가지처럼 무성해집니다. 그러면서 새로운 시냅스가 형성됩니다. 실험실 동물이 사는 환경이 단조롭지 않고 자극이 많으면 거기에 사는 동물의 뇌는 여름철 나뭇가지처럼 뉴런의 상호연결이 풍부해집니다. 이것은 어린 동물뿐만 아니라 나이가 든 동물에게도 해당됩니다. 그렇기 때문에 우리가 여러 가지에 관심을 가지고 활동을 계속하면 언제라도 뉴런의 연결을 증가시킬 수 있습니다. 이때 정신활동이나 신체활동이나 어느 것이라도 뉴런의 가지를 무성하게 합니다. 우리가 살아가는 동안 매 순간순간 뉴런의 수상돌기가 변합니다. 어떤 뉴런에 있는 수상돌기 가지는 줄어들지만 다른 뉴런에 있는 수상돌기는 더 많은 가지를 칩니다. 그리하여 뉴런들 간에 정보를 전달하는 부위인 시냅스가 새로이 연결될 기회가 많아집니다. "조금 전에 당신은 무엇을 했는가?" "지금은 무엇을 하고 있는가?" '여러분이 지금 무엇을 보고 듣고 하느냐에 따라 여러분의 뇌는 다르게 변합니다. 우리가 지적인 활동을 많이 할수록 또 지적인 자극을 많이 받을수록 뉴런의 수상돌기는 더 많은 가지를 쳐서 다른 뉴런과 더 많은 연결을 맺습니다. 신체적인 운동도 뇌의 뉴런 수상돌기 가지들을 무성하게 합니다. 여러분이 운동을 하면 근육뿐 아니라 그 근육을 담당하는 뉴런도 쇠퇴하지 않고 발달합니다. 애들이 많이 뛰어놀면 근육, 그리고 그와 관련된 신경계가 발달합니다.