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건강

2022.08.28 15:18

당신의 몸 얼마나 아십니까?-뇌

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당신의 몸 얼마나 아십니까?

(저자 : J. D. 래트클리프)

뇌

우주에는 경이로운 일도 많지만 그 모든 경이도 뇌와 비교하면 무색해진다. 뇌는 균일한 아교질로 이루어진 1.36kg짜리 버섯 모양의 희백색 조직이다. 뇌가 하는 무수한 기능들을 그대로 흉내낼 수 있는 컴퓨터는 존재하지 않는다. 뇌의 부속품의 수효는 굉장하여 신경세포인 뉴런이 약 300억 개이고, 교질세포로 말하면 신경세포의 5 ~ 10배에 달한다. 사람의 별로 크지 않은 머리통 속에 이 엄청난 수의 세포가 모두 들어 있다. 뇌는 보기에는 사람의 일부에 불과한 것 같지만 사실은 뇌가 바로 사람이다. 사람의 개성을 대표하고 사람의 행동과 사람의 지능을 다스리는 것이 뇌이다. 사람은 자기가 귀로 듣고 혀로 맛을 보며 손가락으로 감촉을 느낀다고 생각한다. 그러나 실상은 이 모든 일들이 뇌 안에서 일어나고 귀, 혀, 손가락은 단순히 정보를 모으는 구실을 할 뿐이다. 사람이 어디가 아프다든지 배가 고프다든지 할 때도 뇌에게 그것을 알려 준다. 뇌는 또 사람의 성충동, 기분, 그 밖의 모든 것을 다스리고 있다.

사람이 잠자고 있을 때마저도, 뇌는 전세계의 전화교신량을 다 합친 것보다도 많은 양의 교신을 취급하고 있다. 외부로부터 사람에게 홍수처럼 밀려 들어오는 정보량은 어마어마하다. 그러면 뇌는 어떻게 이 엄청난 정보를 처리할 수 있을까? 뇌가 중요한 것만 추려보면, 사람은 나머지는 무시해 버린다. 가령 사람이 전축에 음반을 걸어 놓고 동시에 글을 읽으려 한다면, 음반이나 책 가운데 어느 한쪽에 집중해야지 동시에 두 가지에 집중하지는 못한다. 만약 사람이 특별히 재미있는 소설에 몰두하고 있다면, 자기가 무척 좋아하는 음악의 일절을 듣지 못한다고 해도 놀라운 일은 아니다.

물론 각별히 위험한 일이 생기면, 뇌는 마치 자동차의 기어를 바꾸는 것처럼 즉각 기어를 바꾸어 넣는다. 가령 사람이 얼음 위에서 비끄러지면, 뇌는 즉시 내가 균형을 되찾도록 지시를 내리고 팔을 짚어 넘어질 때의 충격을 막으라는 신호를 보낸다. 사람이 얼음바닥에 넘어지면, 뇌는 내가 다쳣는지 다치지 않았는지를 알려준다. 그리고 이 사건을 저장해 두었다가 또다시 얼음 위를 걸을 때는 조심하라고 나에게 경고한다.

이와 같은 비상사태에 대비하는 일 이외에도 뇌는 수천 수만 가지 집안의 허드렛일을 해야 한다. 이를테면 사람의 숨쉬기를 감독하는 일도 뇌가 담당한다. 감각기돤이 사람의 혈액 안에 이산화탄소가 많아지고 있으며 산소가 좀더 필요하다는 사실을 뇌에게 알려오면 뇌는 호흡률 – 가슴 근육의 수축과 확장 회수 – 을 높여 준다.

이와 비슷한 수천 가지 방법으로 뇌는 사람을 어린애같이 보살펴준다. 그러나 그 대신 뇌는 그 대가도 철저하게 요구한다. 뇌는 사람의 몸무게에서 불과 2%밖에 차지하지 않지만, 사람이 들이마시는 산소의 20%, 그리고 사람의 심장이 펌프질하는 피의 5분의 1을 요구한다. 뇌는 산소와 피를 지속적으로 공급받지 않으면 안되며 만약 잠시라도 공급이 부족하면, 사람은 실신하고 만다. 단 몇분이라도 공급이 중단되면, 뇌는 중대한 손상을 입고 사람은 신체의 일부 또는 전부가 마비되며 심하면 사망하기도 한다. 또한 뇌는 영양분 – 포도당 – 을 꾸준히 공급해 달라고 요구한다. 뇌가 없으면 사람은 죽기 때문에, 설사 사람이 심각한 기아상태에 빠진 경우에 있는 영양분은 뇌가 제일 먼저 차지한다.

여러 가지 점에서 뇌는 해안선의 대체적인 윤곽만이 겨우 알려진 광대한 미지의 대륙과 같다. 그런데 뇌의 내부에 대한 탐험을 시도하고 있는 연구자들은 이미 상당히 매혹적인 사실을 발견해냈다. 사람이 느끼는 온갖 고통이 뇌를 통해서 느껴지지만, 막상 뇌 자산은 칼로 잘려지더라도 아픔을 느끼지 못한다는 것이 그것이다. 그러므로 뇌수술은 환자에게 일체 마취를 하지 않은 채 실시 되는데 그렇기 때문에 뇌를 연구하는 학자들은 뇌의 특정 부분을 전기로 자극함으로써 그 반응을 관찰할 수 있었다. 사람이 만약 뇌 수술을 받게 된다면, 이렇 수가 있을까 하고 놀랄 것이다. 한 곳에 살짝 전기를 통하면, 오랫동안 잊어버렸던 초등학교 3학년 담임선생을 ‘볼’ 수 있다. 또 다른 곳을 자극하면, 몇 시간 전만 하더라도 되살릴 수 없었던 기적 (汽笛)이나 자장가 가락을 ‘듣게’된다. 뇌는 일생의 기념물이 들어 있는 오래된 다락방과 비슷하다. 사람은 다락방에 무엇이 있는지 일일이 모를 수도 있으나, 뇌에게는 뇌가 평생 동안 모은 온갖 기념품이 들어 있다.

뇌지도(腦地圖)를 작성하는 학자들은 뇌의 내부의 어떤 곳에서 무슨 기능을 담당하고 있는지, 그 담당구역들의 어렴풋한 윤곽은 알고 있다.시각은 뇌의 뒷부분, 청각은 옆부분에서 담당한다는 등등, 그중에서도 가장 흥미잇는 발견으로는 아마도 ‘쾌감 중추’를 들 수 있을 것 같다. 쥐에게 ‘쾌감중추’에 미세한 전기자극을 주는 장치를 해놓고 스위치를 눌러서 자극을 주는 법을 가르쳐 주면 그 쥐는 거의 쉬지 않고 그 스위치를 눌러댄다. 음식을 먹는 것도 잊어버리고 계속 그 스위치만 눌러댄다. 그렇게 오래 놓아두면, 굶어죽는 수도 있다. 아마 죽어도 행복하게 죽을지도 모른다. 앞으로는 사람이 심한 우울증에 걸리면 의사들은 그의 뇌 안에 이런 전극을 심어 놓을 수도 있다. 전기자극을 조금만 주어도 침울한 사람을 황홀한 기분으로 바꿔 놓을 수 있을 것이다.

뇌는 매우 단단한 요새 안에 들러 있다. 두개골은 꼭대기의 두께가 0.6cm정도이고, 밑둥은 한층 더 두껍다. 뇌는 충격을 받았을 때 그를 완화시켜 주는 구실을 하는 물 같은 액체에 잠겨 있다. 뇌혈관문이 문지기의 구실을 하며 어떤 것들은 들어오게 하고 어떤 것들은 들어오지 못하게 막는다. 가령 내가 필요로 하는 포도당은 맞아들이지만, 병균들과 유독성 물질들은 물리친다. 그러나 대부분의 진통제와 마취제들은 쉽사리 이 관문을 통과하는데, 그 결과 불행히도 뇌의 정상적인 활동을 크게 일그러뜨리는 알콜과 환각제들도 쉽사리 들어온다. 이런 것들이 들어오면 뇌는 시각적인 영상을 눈으로 보지 않고 ‘듣는’ 수도 있다.

뇌의 구조에 관하여 한마디 하겠다. 잔디밭에서 뗏장 한 조각을 들어올려 보면, 어지럽게 뒤얽힌 뿌리들을 보게 된다. 뇌는 그것과 비슷하되 다만 그것보다 몇 백만 더 복잡하다. 300억 개나 되는 뇌의 신경세포(뉴런) 하나하나가 서로 다른 것들과 연결되어 있는데, 어떤 신경세포는 6만 개의 다른 신경세포들과 연결되어 있는 경우도 있다.

뉴런은 필라멘트에 달라붙어 있는 거미와 흡사하다. 거미는 세포체부(細胞體部)이고, 필라멘트는 축삭돌기(軸索突起)이며, 거미의 다리들은 수상돌기(樹狀突起)이다. 그 다리들이 인접 뉴런으로부터 신호를 잡아서 체부로 전달한다. 그러면 그 신호가 다시 시속 최고 460km로 필라멘트를 따라 전달된다. 신호가 하나씩 통과한 뒤에, 필라멘트가 화학적으로 재충전되는 데는 약 2,000분의 1초가 걸린다.

어느 시점에 뇌의 뉴런이 다른 뉴런과 서로 닿지는 않는다. 신호들은 방전 형식으로 전달된다. 한번 ‘방전’할 때마다 신경과 신경 사이에 화학적으로 교신이 이루어진다.

뇌는 갖가지 재능을 가지고 있음에도 불구하고 불행하게도 재생(再生)이라는 경이는 전혀 배우지 못했다. 피부, 간장 조직, 혈액세포들은 손상이나 손실을 입은 뒤에도 대체될 수 있다. 하지만 뇌가 세포 하나를 잃으면 그것은 영영 잃어버리고 만다. 나이 35세에 이르렀을 때 사람은 뇌세포를 하루에 1,000여 개씩 잃어 버리고 있었다! 나이가 듦에 따라 내 무게 역시 줄어든다. 만약 우리 뇌세포에 충분한 여분이 없다면, 이런 현상이 무서운 결과를 빛을 것이다. 굶지만 내겐 보상의 길이 있다. 설사 1,000개의 세포가 죽는다 핟라도, 다른 1,000개의 세포들은 그 손실을 의식하지 못한다. 그렇지만 세포가 너무 많이 파괴되는 경우에는 사람이 눈치를 챌 수도 있다. 후각이 약화되거나 미각이 한결 둔해직나 청각이 쇠퇴하는 수가 있다. 사람은 자신의 주의집중 능력이 감소되는 것을 의식할 것이고 이름, 날짜, 전화번호를 기억하기가 한층 어려워질 것이다. 그러나 뇌는 사람이 살아 있는 한 절대로 중요한 일들은 끝까지 처리해 나간다.

사람은 자기에게 신장과 폐와 부신이 각각 둘씩 있다는 것을 알고 있다. 사람은 흔히 뇌를 좌우 양쪽으로 갈라진 기관이라 생각지 않고 있지만 사실 뇌는 좌우 반구(半球)로 뚜렷이 나뉘어 있다. 뇌의 좌반구는 사람의 오른쪽 몸의 활동을 지배하고, 뇌의 우반구는 왼쪽 몸의 활동을 다스린다. 오른손잡이들은 좌반구가 우세하고 왼손잡이들의 경우는 그 반대이다. 최근의 연구결과는 뇌의 좌반구가 사람의 걷기, 쓰기 능력과 수학 능력을 지배한다고 시사하고 있다. 뇌의 우반구는 근본적으로 벙어리지만, 공간판단과 같은 다른 역할을 할 수 있다.

그러나 뇌의 가장 놀라운 특징은 여러가지 사물을 기억해 두었다가 필요한 때 사람에게 가르쳐 주는 지원 시스템에 잇다. 나는 기억 하나하나를 여러 곳에 저장해 둔다. 가령 사과나무 한 그루를 보거나, 개울물 소리를 들었을 때 그것을 기억해 두었다가 후일 어느 지방에 가서 동일한 현상에 부딪쳤을 때 추억을 불러일으켜 준다. 뇌의 일부가 파괴되더라도 사람은 별로 큰 지장없이 꾸려나갈 수 있는 것이 사실이다. 뇌의 나머지 부분이 안하던 일을 떠맡기까지 상당한 시간이 걸릴 뿐이다. 그러나 뇌는 흔히 없어진 부분을 대신할 수 있는 신경연락망을 구축할 수 있다. 말을 못하던 사람이 다시 말할 수 있게 되고 마비된 팔다리가 다시 움직일 수 있게 되는 것은 이 때문이다. 뇌의 이 경이로운 적응력은 여간 다행스러운 일이 아니다. 훌륭한 보호장치가 있긴 하지만, 뇌는 여러가지 이유로 손상될 수도 있기 때문이다. 예컨대, 종양이 생겨 갖가지 재난을 일으키기도 한다. 그러나 다행히도 적시에 종양을 제거하기만 하면 요즘은 거의 예의없이 안전할 뿐 아니라, 씻은 듯이 회복되는 사례가 많다.

뇌졸증은 또 다른 큰 문제이다. 뇌의 작은 정맥에 핏떡이 생기거나 작은 동맥이 약화되어 파열하면, 뇌의 일부가 굶게 된다. 뇌종증의 증후는 사소한 사고(思考) 장애에 그치는 수도 있는가 하면 전신마비 및 사망에 이르는 수도 있다. 뇌졸증으로 이러한 결과가 일어나면 경우에 따라서는 바로잡을 방도가 거의 없다. 그러나 어떤 경우에는 회복이 가능하다.그 성공 여부는 뇌의 어느 부분이 어느 정도 파괴되었는가에 좌우된다.

뇌의 세번째 큰 적(適)은 뇌손상이다. 뇌척수액과 단단한 두개골이 뇌를 보호해 주고 있지만 심한 타격을 받거나 교통사고를 당하거나 높은 데서 떨어지는 경우, 뇌가 심한 충격을 받는 수도 있다. 그런 경우 뇌는 여러가지 반응을 보인다. 가령 손가락을 망치 같은 것으로 찧었을 때처럼 부어오를 수도 있다. 그러나 뇌는 뼈에 갇혀 있기 때문에 부어오를 자리가 없다. 따라서 압력이 가중하게 마련이고 그렇게 되면 사람은 실신하거나, 심할 때는 죽는 수도 있다.

그러나 앞에서 이미 얘기했듯이 많은 경우 뇌는 신기할 정도의 회복력을 가지고 있다. 사실 지금까지의 설명으로 신비로운 존재인 뇌에 대한 얘기가 절대로 다 끝난 것은 아니다. 지금까지 뇌가 이룩한 업적 – 말, 기억, 논리적 판단과 그 밖의 온갖 놀라운 능력 -이 대단한 것이라 하더라도, 그것은 뇌가 앞으로 이룩할 수 잇는 것에 비긴다면 하잘것없는 것일지도 모른다. 뇌가 지닌 자원으로 말하면 이제 겨우 개발을 시작한 단계에 있고 잠재력 역시 엄청나게 크다. 현대의 사람들에게는 고대의 네안데르탈인들의 뇌가 극히 원시적인 것같이 보이겠지만 몇 십만년 뒤의 사람들이 볼 때 오늘의 뇌의 모습이 그렇게 보일지도 모른다.

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