이상적인 두뇌 스캐너

 

 

       이상적인 두뇌 스캐너 정신과 두뇌 / 과학

 

2015.04.09. 09:00

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이상적인 두뇌 스캐너

By Neuroskeptic, April 6, 2015 6:13 am, DISCOVER

 

    철학자들이라면 자유의지라든가 정신-육체와 같은 문제에 대해 생각하겠지만, 앞으로 나올 “이상적인 두뇌 스캐너”라는 개념도 생각해 봄직하다.

예를 들어 사고 실험 하나를 생각해 보자. 색맹인 신경과학자가 두뇌의 모든 활동을 스캐닝 할 수 있는 슈퍼 스캐너를 가지고 있다고 하자. 그녀는 이 스캐너를 가지고 정상인 사람이 적색, 청색, 녹색, 등등을 볼 때 두뇌에서 일어나는 모든 현상을 알아낼 수 있다. 그러나 두뇌에 대한 이 모든 정보에도 불구하고 색맹인 과학자가 스스로 색을 경험할 수 있도록 해주지는 못한다. 따라서 주관적인 의식적 경험은 두뇌 활동으로 축소될 수 없다.

 

 

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   이런 사고 실험은 철학적으로는 흥미롭지만, 그러나 신경과학자들 입장에서는 보다 실질적인 부분을 생각하게 된다. 과연 이상적인 슈퍼 스캐너라면 뭘 해내야 할까? 두뇌 활동의 모든 것을 알아낸다는 의미는 무엇인가? 그런 것이 대체 가능할 것인가?

이 주제를 생각할 때 제일 처음 떠오르는 생각은 우선 슈퍼 스캐너라면 두뇌 속 모든 세포 하나하나의 전기적 활동을 기록할 수 있는 것이라야 한다는 점이다. 따라서 슈퍼 두뇌 스캐너의 출력은 천억 개에 달하는 두뇌 세포 각각이 일을 하는지 알 수 있도록 엄청난 데이터 스트림이 될 것이다. 그리고 이 스트림은 시간적으로 해상도에 제한이 없어야 한다. 즉, 샘플링 속도를 원하는 대로 할 수 있어야 한다.

   또한 각각의 세포가 어디 있는지도 알 필요가 있다. 따라서 스캐너는 각각의 신경 세포(뉴런)의 공간좌표도 제공할 수 있어야 한다. 하지만 세포가 모두 둥글게 생기지 않았기 때문에 이것만으로는 충분하지 않다. 각 세포의 모양도 알아야 한다는 것이다. 따라서 천억 개 각각의 세포에 대한 3차원 모델도 필요하다. 이렇게 해야 완전한 3차원 두뇌 모델이라고 할 것이다.

이렇게 두뇌 세포 각각의 모양과 (시간적으로) 엄청난 고해상도로 전기적 활동을 알려주는 스캐너를 갖게 된다고 하자.

이것만으로는 충분하지 않다. 전기장을 측정하는 것만으로 두뇌를 이해할 수 있을까? 온갖 신경전달물질과 유전자, 단백질 등등은 어떻게 할 것인가? 이런 것들도 (실시간으로) 알 필요가 있지 않을까? 혹 이런 식의 ‘분자’적 정보는 필요가 없고 단지 두뇌의 전기적 활동만을 측정해도 충분한 것일까?

여기서 나오는 의문점은 이것이다. 두뇌의 본질은 전기적일까, 아닐까? 답은 알 수 없다.

 

   그러나 그런 질문은 썩 학구적이지는 않다. 그보다는 (거의) 이상적인 두뇌 스캐너를 우리가 만들 수 있을까 하는 질문과 관련된 것이다. 우리는 이미 아주 작은 전극을 이용하여 각각의 두뇌 세포나 혹은 세포들의 일부의 전위를 측정할 수 있다. 맞는 말이다. 주어진 어느 순간에 한 줌의 신경세포에 대해 그렇게 할 수 있다.

그러나 미래에는 나노기술을 이용하여 수십억 개의 아주 작은 전극으로 된 격자를 만들 수 있고 그것을 이용하여 두뇌라는 전자회로의 다소간 완전한 회로도를 제공할 수 있다. 이는 공상과학지만, 그러나 환상만은 아니다. (그리고 스캐너가 아니라 외과적 임플란트[이식]에서는 어느 정도 다가서고 있다.) 반면 동물 두뇌 속 모든 단백질의 위치를 실시간으로 측정할 수 있다는 말은 아직은 완전히 환상이다.

두뇌 활동의 완전한 측정이 가능할까 하는 문제는 우리가 과연 두뇌 활동이 무엇으로 구성된다고 생각하는지에 달려있다.

 

[출처] 이상적인 두뇌 스캐너|작성자 HANS

- 네이버 블로그 <Physics of Dream>hansyoo 님의 글 중에서 전재.....