1. 뇌와 행동의 기원은 무엇인가?

임상초점 1-1

뇌 손상을 입은 채로 살아가기

뇌 손상을 입고 이전의 생활을 거의 하지 못했다. 그리고 자신의 글을 쓰면서 새로운 가치관을 갖게됐다고 한다.

뇌 때문에 생긴 결함의 보상이란?

 

1-1. 21세기의 신경과학

외상성 뇌 손상(TBI, traumatic brain injury)

머리에 물리적 손상을 받아서 뇌에 손상을 입은 것.

 

외상성 뇌 손상으로 뇌가 행동을 일으키도록 조직화되어 있는 방식을 알게한다.

증거를 얻는 방법

(1) 다양한 동물 중에서 뇌와 행동의 진화

(2) 정상인에서 뇌가 행동과 연관되어 있는 방식

(3) 뇌 손상을 입었거나 뇌에 문제가 있는 사람들은 뇌가 어떻게 변화하는지 

 

-> 우리 자신을 이해하는 방식, 교육 시스템과 우리의 사회적 관계를 만드는 방식, 뇌 손상 또는 뇌 질환을 가진 사람들을 돕는 방식의 변화

 

왜 뇌와 행동을 연구하는가?

1) 뇌가 어떻게 행동을 일으키는가 하는 것은 아직 해결되지 않은 과학적 질문이다.

인간을 위해하기 위해

2. 뇌는 지구상에서 가장 복잡한 살아 있는 기관이며, 여러 동물군들도 뇌를 가지고 있다.

3. 증가하고 있는 행동적 질환들은 뇌에 대한 우리의 이해가 증가되어야만 설명할 수 있고 치료할 수 있다.

 

뇌라는 것은 무엇인가?

중추신경계(central nervous system, CNS)

뇌+척수

뇌는 두개골에 척수는 척추에 둘러싸여 있다.

말초신경계(peripheral nervous system, PNS)

중추신경계 바깥에 잇는 뉴런과 신경돌기들

 

뇌는 크게 2가지로 구분되는데,

대뇌(cerebrum) 또는 전뇌(forbrain):대부분 의식적 행동을 담당한다.

뇌간(brainstem): 대뇌는 뇌간을 감싸고 있으며, 뇌간은 무의식적 행동을 담당한다.

-소뇌(cerebellum): 운동을 학습하고 조정하는 역할

 

뇌라고 하는 것은 두개골 안에 머무는 신체기관 이상의 것을 의미한다.

감각정보와 움직이는 능력없이 뇌가 작동할 수 있을까?

-> 어려워 보인다.

 

체화된 행동(embodied behaviour)

우리가 수행하는 운동과 우리가 지각한 타인의 운동이 그들과의 소통에 핵심이라는 이론

-> 우리는 말을 듣는 것뿐만 아니라 몸짓이나 신체언어를 관찰함으로써 서로를 이해.

 

역치하(subliminal) 근육 움직임, 감각박탈 이후에도 하지 않는 상태로 해도 뇌는 스스로 감각경험을 만드는 것처럼 보였다.

(1) CNS가 정상적으로 작용하기 위해서는 외부에서 들어오는 감각정보는 물론 자신의 신체 움직임에서 비롯하는 감각정보도 필요하다.

(2) 뇌와 의사소통은 운동을 생성하고 다른사람의 운동을 관찰함으로서 보여준다.

-> 운동과 감각이 완전히 없는 상태에서 뇌의 의식이 유지될 수 있는지의 여부는 밝혀지지 않았다.

 

행동이란 무엇인가?

제때에 나타난 패턴들로 구성된다.

인간 행동은 학습과 유전의 혼합물이다.

 

 

1-1 복습문제

1. 외상성 뇌손상은/는 머리에 충격이 가해진 결과 나타나는 뇌의 부상이다.

2. 뇌와 척수가 합쳐져 중추신경계을/를 구성한다. 뇌와 척수 바깥에 있는 모든 뉴런과 뇌의 척수에서 뻗어 나온 섬유들이 합쳐져 말초신경계을/를 형성한다.

3. 뇌 구조물들의 큰 집합체인 대뇌 또는 전뇌은/는 척수로 연결되는 뇌간을/를 감싸는 거의 좌,우 대칭인 반구를 가진다.

4.  행동에 대한 하나의 간단한 정의는 살아 있는 유기체에서 나타나는 움직임이다. 모든 행동들에는 원인과 기능이 있지만, 그 행동들이 선천적 또는 자동적인 정도, 그 행동들이 학습에 의존하는 정도, 그리고 복잡성에 있어서 서로 다르다.

5. 체화된 행동이라는 개념을 간략하게 설명하시오.

타인을 이해함에 있어 말뿐만 아니라 행동도 본다.

 

 

1-2. 뇌와 행동에 대한 관점

아리스토텔레스의 정신론

뇌의 역할이 피를 식혀주는 기관에 불가

물질과 정신을 분리했다.

 

데카르트의 이원론

뇌 안에 마음의 자리가 있다고 했다.

마음이 송과선에 있다고 했다.

 

비교 초점 1-2 말하는 뇌

인간 외에 다른 종들도 초보적 언어를 갖고 있다.

학자들은 동물을 연구하는 두 가지 방법은 언어 훈련과 자발적인 발성과 몸짓 분석이다.

동물이 언어적 소통을 할 때 인간이 사용하는 것처럼 전두엽 부위가 활성화 되는 것을 볼 수 있다.

-> 동물들로 지시적 신호를 배우고 공유할 수 있음을 알 수 있다.

 

다윈과 물질론

뇌와 신경계로 이성적인 행동을 설명할 수 있다.

 

후생유전작(epigenetics): 환경과 경험이 관련되는 유전자 발현의 차이를 연구

 

뇌와 행동에 대한 현재의 관점

The organization of behaviour

제거적 물질론(eliminative materalism)

마음을 언급하지 않고도 행동을 충분히 설명할 수 있다.

 

의식의 회복: 사례 연구

뇌와 행동의 연구를 통해 어떻게 의식을 기술할 것인가에 대한 통찰을 제공한다.

 

Adrian Owen(2015)는 혼수상태의 뇌 영상을 찍어 그들의 뇌를 분석하면서 의식을 회복할 수 있는 정도를 평가할 수 있는지를 발견하였다.

Nicholas schiff는 약한 전류를 흘리면 환자의 행동기능을 회복할 수 있는 것을 발견하였다.

 

과학과 종교의 구분

물질론에서는 객관적이고 측정 가능한 주장을 한다.

 

1-3. 뇌와 행동의 진화

신경계와 뇌 어느 것도 모든 생명체에게 공통적이지 않으며, 신경계와 행동은 동물이 진화하면서 점진적으로 진화해왔다.

(1) 신경계 그리고 움직이기 위해 근육을 맨 처음 발달시킨 동물들

(2) 복잡한 행동을 조정할 수 있도록 뇌가 진화해감에 따라 신경계가 더욱 복잡해가는 방식

(3) 현재 인간의 뇌로 복잡하게 진화된 방식

->뇌와 행동의 진화 추적

 

뇌세포와 뇌의 기원

지구는 45억년전, 생명체는 35억년전, 뇌세포는 7억년전, 뇌는 2억5천만년 전 출현

 

동물에서 신경계의 진화

신경계가 꼭 필요한 것이 아니다.

 

1. 뉴런과 근육: 뇌세포와 근육이 먼저 진화되어 동물이 움직일 수 있게 되었다.

2. 신경망: 뉴런들이 근육을 움직이는뉴런들과 직접 연결되는 방식

3. 양측 대칭

4. 분절화: 유사한 구조가 반복된다.

5. 신경절: 뉴런의 집합체를 갖고 있다. 

6. 척수: 뇌와 척수를 가진 척색동물(chordate)는 뇌가 단일 신경계 통로를 통해 감각수용기 및 근육과 연결된다.

7. 뇌

 

척색동물의 신경계

물고기는 작은 뇌를 갖고 있고, 개구리와 같은 양서류는 그보다 뇌가 커졌다.

조류는 그보다 뇌가 더 커졌고, 파충류는 뇌가 더커졌다.

 

 

1-3. 복습

1. 뇌세포와 근육이 동물계에서만 진화되었기 때문에 모든 동물의 공통조상에는 유사한 기본패턴이 있다.

2. 동물 계통의 신경계들 간의 진화적 관련성은 복잡성이 높아지는 정도에 따라 가장 단순한 뉴런과 근육에서 분절화된 신경계, 척수에 의해 통제되는 신경계, 뇌와 척수를 가진 척색동물 문의 신경계로 구분된다.

3. 관련된 동물군을 나타내는 나뭇가지 그림을 진화계통도(이)라 한다.

4. 복잡한 대뇌와 소뇌를 가진 비교적 큰 뇌가 많은 동물 계통에서 진화되었다면, 인간의 뇌가 가진 특이점은 무엇인가?

-크기가 크고 주름이 많은 뇌는 돌고래와 영장류처럼 몸통의 크기가 큰 뇌에서 볼 수 있다. 그러나 인간은 가장 큰 뇌를 가진 영장류 계통에 속한다는 점에서 눈에 띄고, 이 계통에서도 가장 크고 복잡한 뇌를 가졌단 점에서 특이하다.

 

 

 

1-4. 인간 뇌와 행동의 진화

진화적 증거는 인간이 직립 자세를 유지하고, 도구를 만들어 사용하며, 언어를 개발하는 데 전문화되어 있음을 보여주는데, 우리의 조상들이 최소한 어느 정도 이런 특성들을 공유했기 때문이다.

 

인류: 영장류목의 일원

깊이지각과 색채지각을 하며 그 덕분에 손 움직임을 능숙하게 할 수 있다.

 

오스트랄로피테쿠스: 우리의 먼 조상

직립보행을 했을 것이라 추측, 발바닥에 아치가 있었다.

 

최초의 인간

호모 하빌라스(Homo habilis, 도구를 만드는 인간)

호모 에렉투스(homo erectus 직립인간)

호모사피엔스(Homo sapiens sapiens)

->공통조상으로부터 진화됨에 따라 뇌의 크기가 커졌다.

 

뇌의 크기와 행동 간의 관계

고래와 코끼리의 뇌는 인간보다 훨씬 크다.

뇌의 상대적인 크기를 측정하는 데 두 가지 방법이 있는데, 하나는 신체의 크기와 뇌의 크기를 비교하는 것이고 다른 하나는 뇌세포의 수를 측정하는 것이다.

->인간은 체중대비 가장 큰 뇌를 갖고 있다.

 

뇌-신체의 상대적 크기 추정

뇌화 지수(encephalization quotient EQ)

인간이 가장 높다

 

뇌세포의 수 세기

대왕고래 체중이 200톤, 뇌의 무게 1만 5,000g->0.01%

예쁜꼬마선충 959개의 세포, 302개가 뉴런 ->30%

-> 이 경우 비율보다는 절대적인 수가 더 정확하다.

 

현대 인류의 뉴런은 860억 개의 뉴런이 있다.

뉴런이 조밀하게 있는 것이 중요하다.

 

비교 초점 1-3

코끼리의 뇌

코끼리의 뉴런의 수는 2570억개고 인간은 860억개이다. 그러나 코끼리 뇌의 뉴런은 대부분 소뇌에 위치해있다. 이를 통해 대뇌에 뉴런이 있는 것이 중요하다는 것을 보여준다.

 

사람에 속하는 동물의 뇌가 커진 이유

기후변화

생활방식

뇌의 성장과 냉각

큰 뇌의 선호

 

기후와 진화하는 사람과 동물의 뇌

동아프리카의 기후는 변화가 잦았다. 그런 변화에 적응하도록 진화됐다는 가설이 있다.

 

영장류의 생활방식

먹이를 찾기 위해 뉴런을 더 발달, 유지 시켜야했다.

 

사람과 동물의 생리적 변화

뇌를 효율적으로 냉각시키기 위해선 크기가 커져야한다.

 

변경된 성숙

유형성숙(neoteny) 선조들에게선 어린 단계에 나타났던 특성이 후손들에서는 성숙단계에서 나타난다. 날지 못하는 새는 유형성숙 어미새이고, 가축화된 개는 유헝성숙 늑대이며, 양은 유형성숙은 염소이다.

 

1-4. 복습

1.현대 인류는 우리와 가장 가까운 생존하는  친척인 영장류와 공통조상을 공유한다.

2.현대 인류는 동시대에 존재하였던 집단들인 호모에렉투스, 호모 네안데르인, 호모사피엔스로 이어지는 호모 계보에서 진화하였다.

3. 뇌의 크기를 신체 크기에 비교하여 나타내는 것은 뇌화지수이지만, 여러 종의 뇌를 완전하기 비교하기 위해선 뇌세포의 수가 필요하다.

4. 인간의 큰 뇌는 많은 압력과 기회에 대한 반응으로 진화되었는데, 여기에는 기후변화,생활방식, 뇌의 냉각, 그리고 큰 뇌의 선호가 포함된다.

5. 한 가설에 따르면, 호모 사피엔스는 변화 그 자체에 적응하기 위해 진화되었다고 한다. 이 가설의 배후가 되는 추론을 간단하게 설명하시오.

 

 

 

1-5. 현대 인류의 뇌 크기와 지능

큰 뇌와 뇌세포가 많은데도 지능과 관련되지 않을 수가 있을까?

 

인간 뇌의 크기를 비교하는 의미

첫째, 사람의 뇌를 측정하기 어렵다.

신체 질량과 개인에 따라 다양하다.

 

남녀노소에 따라 다르다.

유아기의 신체적 및 행동적 박탈과 스트레스는 뇌의 크기를 감소시킨다.

노화도 뇌세포를 상실시킨다.

 

마지막으로 지능의 의미가 무엇인지 생각해봐야한다.

종 특유 행동(species-typical behavior)

:한 종의 모든 구성원들이 특징적으로 보여주는 행동(예, 양서류의 걷기)

칠성장어는 사지가 없어 걷지 못하는 반면, 도룡뇽은 걸을 수 있다.

 

플린효과(Flynn effect)

한 세대에 시행한 지능검사가 다음세대에서 점수가 향상하는 것.

 

그러나 전 세대와 다음 세대의 뇌의 크기는 별 차이가 없다. 아인슈타인마저도 뇌의 크기는 보통이었다.

 

문화의 습득

밈(meme) 특정 문화 내에서 개인에서 개인으로 전파되는 생각, 행동 양식

과거에 비해 많은 발전이 있었다.

 

1-5 복습

1. 한 종에 속하는 모든 구성원들이 나타는 행동을 종특유행동이라 한다.

2. 일부 현대 인류의 행동은 우리의 신경계로 유전되었지만 훨씬 더 많은 것이 문화에 의해 세대에서 세대로 전해진 학습된 것이다. 밈이라고 하는 아이디어, 행동, 또는 스타일은 사람에서 사람으로 또 문화에서 문화로 확산될 수 있다.

3. Spearmen은 공통의 지능을 주장하였는데, 그는 그것을 일반지능요인(general inteligence factor)이라 불렀다. Gardner는 다중지능을 지지하였다.

4. 종들 간의 진화적 비교에서 사실인 것이 단일 종 내에서 비교에서 사실이 아닐 수 있다는 진술의 배후에 존재하는 추론을 설명하시오.

뇌의 크기와 뇌세포가 천재와 일반인과 큰 차이가 없다. 세대 간에 지능 점수에 차이가 있지만, 뇌의 크기에선 별 차이가 없다.