[레전드 모음집] 아는 만큼 똑똑해지는 뇌 사용법 몰아보기 (서울대학교 뇌인지과학과 이인아 교수) - 요약(2)

[레전드 모음집] 아는 만큼 똑똑해지는 뇌 사용법 몰아보기 (서울대학교 뇌인지과학과 이인아 교수) 

 

 

1. 학습의 다양한 종류와 뇌의 거대한 틀:

• 지난번 방송에서 해마가 기억 저장의 중요한 역할을 한다는 것을 배웠지만, 뇌는 해마 외에도 다양한 방식으로 학습합니다. 오늘은 단순한 기억 지속 시간(단기 기억 vs. 장기 기억)을 넘어, 뇌가 어떻게 학습이라는 복잡한 과정을 수행하는지에 대한 더 큰 그림을 이해하는 것이 중요합니다. 뇌는 학습의 종류에 따라 해마 외에도 다른 뇌 영역들을 활용하며, 인공지능과의 차이점을 이해하는 데에도 도움이 됩니다.

 

 

2. 역동적인 환경에서의 해마 활약:

• 우리 주변 환경은 끊임없이 변화하며, 뇌는 이러한 변화에 적응하기 위해 노력합니다. 예측 불가능하고 애매한 역동적인 환경에 직면했을 때, 해마를 중심으로 하는 시스템이 활발하게 작동하기 시작합니다. 이는 기존에 가지고 있던 세상에 대한 모델이나 기대와 실제 상황이 일치하지 않을 때 발생합니다. 예를 들어, 매일 가던 출근길이 공사로 막혔을 때, 새로운 길을 찾고 기억하는 과정에서 해마가 중요한 역할을 합니다. 운전 역시 익숙하지 않은 새로운 길을 갈 때는 해마의 도움이 필요합니다.

 

 

3. 고정된 환경에서의 선조체 학습 (습관 형성):

• 반대로 변화가 거의 없는 고정된 환경에서는 기저핵의 일부인 선조체가 주도적인 역할을 합니다. 선조체는 반복적인 학습을 통해 무의식적인 습관이나 자동화된 행동을 형성하는 데 특화되어 있습니다. 매일 하는 일, 오래된 습관, 구구단 암기, 악기 연주 등이 선조체를 통해 학습되는 대표적인 예시입니다. 이러한 행동은 의식적인 노력 없이 자동적으로 수행되며, 뇌는 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 해마에서 학습한 내용을 선조체로 빠르게 이전하려고 합니다.

 

 

4. 익숙함과 새로움: 해마와 선조체의 상호작용:

• 낯선 환경에서는 해마가 활발하게 작동하여 새로운 정보를 학습하지만, 익숙해지면 선조체가 그 역할을 대신하여 에너지를 절약합니다. 하지만 익숙한 환경에서 예상치 못한 변화가 발생하면 다시 해마가 작동하여 상황을 파악하고 새로운 판단을 내리게 됩니다. 해마와 선조체는 상황에 따라 유기적으로 협력하지만, 때로는 서로 간섭하여 효율성을 떨어뜨리기도 합니다. 예를 들어, 스포츠 경기 중 긴장된 상황에서 의식적으로 동작을 생각하려 하면 오히려 무의식적인 선조체의 흐름을 방해하여 실수를 유발할 수 있습니다.

 

 

5. 퍼포먼스 라인 탈맥락화 훈련:

• 양궁 국가대표 선수들이 소음이 심한 환경이나 비가 오는 날씨 속에서도 흔들림 없이 실력을 발휘하는 것은, 어떤 상황에서도 자신의 퍼포먼스 라인을 유지할 수 있도록 해마의 간섭을 최소화하는 훈련을 지속적으로 하기 때문입니다. 이는 학문적으로 '탈맥락화'라고 불리며, 특정한 환경 조건에 얽매이지 않고 자동적으로 수행될 수 있도록 훈련하는 것입니다. 수능 시험 역시 100문제 중 상당수는 기계적으로 풀어야 하는 문제이므로, 다양한 환경에서 훈련하여 어떤 상황에서도 당황하지 않고 문제를 풀 수 있도록 준비하는 것이 중요합니다.

 

 

6. 선조체 학습의 특징: 반복과 집중:

• 선조체는 주의가 집중된 상태에서의 반복 학습을 통해 효율적으로 정보를 습득합니다. 악기 연습이나 운동 훈련 시, 코치가 짧은 시간이라도 집중해서 반복하는 것이 중요하다고 강조하는 것은 이 때문입니다. 주의를 기울이지 않고 딴짓을 하면서 반복하는 것은 학습 효과가 떨어집니다. 선조체를 통해 학습된 내용은 학습 곡선이 선형으로 증가하는 특징을 보이며, 일단 완벽하게 학습되면 오랫동안 잊혀지지 않는 강력한 기억으로 남습니다. 하지만 잘못된 방식으로 습관이 형성되면 고치기가 매우 어렵다는 단점도 있습니다.

 

 

7. 선조체와 중독의 연관성:

• 선조체는 신경전달물질인 도파민과 밀접하게 관련되어 있으며, 중독의 핵심 센터 역할을 합니다. 반복적인 행동은 선조체를 활성화시키고 도파민 분비를 촉진하며, 이러한 보상 작용이 중독으로 이어질 수 있습니다. 파킨슨병은 선조체 기능 저하로 인해 운동 능력에 이상이 생기는 질환이며, 음악 감상 시 일시적으로 증상이 완화되는 현상은 아직 명확하게 설명되지 않고 있습니다.

 

 

8. 기계 학습 AI와 뇌의 학습 시스템 비교:

• 현재의 기계 학습 AI는 뇌의 학습 시스템 중 선조체가 담당하는 반복 학습 능력은 매우 잘 흉내 내지만, 해마의 핵심 기능인 새로운 정보에 대한 '원샷 러닝' 능력은 전혀 따라오지 못하고 있습니다. 아무리 많은 데이터를 학습해도, 새로운 상황에 대한 적응 능력이나 유연성은 인간의 뇌에 비해 크게 부족합니다. 또한, AI는 반복 학습 과정에서도 뇌에 비해 에너지 효율성이 떨어지는 한계를 가지고 있습니다.

 

 

9. 뇌 정보 처리의 핵심: 맥락(Context):

• 뇌는 세상을 이해하고 판단을 내릴 때 주변 상황, 경험, 기대 등 다양한 맥락적인 정보를 종합적으로 활용합니다. '몬데그린 효과'(외국어 가사를 모국어처럼 들리는 현상, '오빠 만세' 사례)는 이러한 맥락이 우리의 지각에 얼마나 강력한 영향을 미칠 수 있는지 보여주는 대표적인 예시입니다. 팝송 가사를 한국어 가사처럼 들리게 만드는 것은 듣는 사람의 뇌에 한국어라는 강력한 맥락을 심어주기 때문입니다. 뇌는 불확실하거나 애매한 자극에 직면했을 때, 가장 강력한 맥락을 기반으로 '추측'하거나 '찍는' 방식으로 상황을 빠르게 판단하려고 합니다.

 

 

10. 패턴 완성 및 패턴 분리:

• 뇌는 과거 경험을 통해 형성된 패턴을 활용하여 현재 상황을 빠르게 인식하고 예측하려고 합니다. 이를 **'패턴 완성'**이라고 합니다. 하지만 새로운 상황에서는 기존 패턴과 다른 '패턴 분리' 능력도 중요합니다. 뇌는 끊임없이 현재 상황이 익숙한 패턴인지, 아니면 새로운 패턴인지 판단하려고 노력하며, 이 과정에서 해마가 중요한 역할을 합니다. 지나치게 패턴 완성에 의존하는 사람은 새로운 변화에 둔감해질 수 있으며, 반대로 지나치게 패턴 분리에 민감한 사람은 과거 경험의 의미를 제대로 활용하지 못할 수 있습니다.

 

 

11. 뛰어난 자서전적 기억 (Highly Superior Autobiographical Memory - HSAM):

• 매우 드문 경우이지만, 자신의 일생 동안 겪었던 모든 일을 거의 완벽하게 기억하는 사람들이 있습니다. 이를 '초월적인 자서전적 기억(HSAM)'이라고 부릅니다. 이들은 특정 날짜를 제시하면 그날 있었던 일, 날씨, 감정까지 세세하게 기억해냅니다. 이는 해마의 기억 능력이 극도로 발달한 사례이지만, 때로는 과거의 부정적인 기억에 지나치게 얽매여 일상생활에 어려움을 겪기도 합니다. 뇌는 자연스럽게 잊을 것은 잊도록 설계되어 있기 때문에, 지나치게 완벽한 기억은 오히려 적응에 어려움을 초래할 수 있습니다.

 

 

12. 주의력 결핍 과잉 행동 장애 (ADHD)와 뇌:

• ADHD는 주의력 부족과 과잉 행동을 특징으로 하는 신경 발달 장애로, 선조체가 해야 할 일을 해마가 간섭하거나, 주의력을 담당하는 전전두피질의 기능 저하와 관련이 있을 수 있습니다. 하지만 최근에는 ADHD가 과잉 진단되는 경향이 있으며, 특히 어린아이의 경우 주변 환경적인 요인이 주의 산만을 유발할 수도 있습니다. 전전두피질은 청소년기까지 계속 발달하며, 어린아이는 주변 자극에 취약하기 때문에, 스마트폰 등 주의를 분산시키는 환경에 노출되는 것이 ADHD 진단 증가의 한 원인으로 지목되기도 합니다.

 

 

13. 사진과 같은 기억력 (Photographic Memory):

• 일부 사람들은 마치 사진을 찍듯이 세부적인 시각 정보를 매우 정확하게 기억하는 능력을 가지고 있습니다. 이는 해마의 멀티모달(시각, 청각, 후각 등 다양한 감각 정보 통합) 기능과 관련이 있을 수 있지만, 특정 감각에 더 강한 기억력을 가진 사람들도 있습니다. 그림을 잘 그리는 사람은 머릿속에 대상을 정확하게 떠올리는 능력이 뛰어나기 때문입니다. 하지만 뇌는 한쪽 기능이 발달하면 다른 쪽 기능이 약화되는 경향이 있어, 완벽한 기억력과 뛰어난 다른 능력을 동시에 갖기는 어려울 수 있습니다. 뇌는 끊임없이 내부적인 경쟁과 균형을 이루고 있습니다.

 

 

14. 뇌 기능의 균형과 활용:

• 뇌의 다양한 영역들은 서로 경쟁하면서도 협력합니다. 따라서 특정 영역만 과도하게 사용하는 것보다, 뇌의 여러 영역을 골고루 사용하는 것이 중요합니다. 번아웃은 특정 뇌 영역만 지속적으로 사용하여 발생하는 현상입니다. 취미 활동이나 새로운 경험을 통해 뇌의 다양한 부분을 활성화시키는 것이 뇌 건강에 도움이 됩니다.

 

 

15. 인공지능과 뇌의 차이점:

• 인공지능은 대량의 데이터를 기반으로 반복 학습하는 능력은 뛰어나지만, 인간의 뇌가 가진 유연성, 창의성, 그리고 단 한 번의 경험으로 배우는 '원샷 러닝' 능력은 아직 따라오지 못하고 있습니다. 뇌는 에너지를 효율적으로 사용하는 반면, 현재의 AI는 에너지 소비가 매우 많다는 단점도 있습니다.

 

 

16. 스토리텔링과 기억력 향상:

• 스토리텔링은 해마가 정보를 처리하는 핵심 방식입니다. 공간과 시간이라는 맥락 속에서 사건이 이어지는 스토리는 해마의 흥미를 유발하고, 한 번만 들어도 오랫동안 기억하게 만드는 효과가 있습니다. 영화나 드라마를 한 번 보고도 내용을 잘 기억하는 것은 해마가 스토리를 좋아하기 때문입니다. 기억술 역시 '메모리 팰리스'와 같이 자신이 잘 아는 공간을 활용하여 이야기를 만들고 그 안에 기억할 내용을 연결하는 방식을 사용합니다.

 

 

17. 뇌 연구의 미래:

• 뇌 과학은 아직 밝혀지지 않은 미스터리가 많은 분야이지만, 과학 기술의 발달로 인해 뇌 정보 처리 과정에 대한 이해가 빠른 속도로 깊어지고 있습니다. 앞으로 뇌 과학 연구는 인간의 인지 능력을 향상시키고 뇌 질환을 치료하는 데 획기적인 기여를 할 것으로 기대됩니다. 뇌 연구는 물리학, 수학, 생명과학, 의학, 심리학, 철학 등 다양한 분야의 융합적인 접근이 필요한 학문입니다.

 

 

18. 오빠 만세 현상의 뇌 과학적 해석:

• 팝송 가사가 한국어처럼 들리는 '몬데그린 효과'는 뇌가 외국어에 대한 정보가 부족한 상황에서 자신의 모국어 경험이라는 강력한 맥락을 이용하여 들리는 대로 해석하려는 경향 때문에 발생합니다. 뇌는 불확실한 정보를 가장 가능성 높은 방향으로 빠르게 '추측'하는 능력을 가지고 있으며, 몬데그린 효과는 이러한 뇌의 정보 처리 방식을 보여주는 재미있는 사례입니다.

 

 

이처럼 뇌는 매우 복잡하고 다층적인 학습 시스템을 가지고 있으며, 해마는 그중에서도 새로운 경험을 기억하고 공간 정보를 처리하는 데 핵심적인 역할을 담당합니다. 건강한 뇌 기능을 유지하기 위해서는 규칙적인 생활 습관과 꾸준한 인지 활동이 중요하며, 뇌 과학 연구를 통해 우리는 뇌의 신비로운 작동 원리를 더욱 깊이 이해하고 활용할 수 있을 것입니다.