꿈꾸는 기계의 진화의 본문 내용

 

 

 

꿈꾸는 기계의 진화의 본문 내용들...............

 

○ 뇌는 뚜렷한 전기 활동을 일으키는 하나의 살아 있는 존재이다. 이 활동은 아마도 ‘스스로 조절되는’ 전기 폭풍, 혹은 신경과학의 개척자들 중 한 사람인 찰스 셰링턴이 말한 대로 ‘마법에 걸린 베틀’과 간다고 말할 수 있다.

 

○ 마음은 어떤 주어진 순간에도 가능한 모든 폭풍을 표상하는게 아니라, 전기 폭풍과 마찬가지로, 깨어 있을 때 우리가 관찰하는 국지적 주변 세계의 상태와 동형인 것을 표상한다. 꿈을 꿀 때는 감각 입력의 횡포에서 해방되므로 뇌 체계는 본질적인 폭풍을 일으켜 ‘있을 수 있는’ 세계를 창조한다. 우리가 생각을 할 때 일어나는 일과 거의 흡사할 것이다.

 

○ 유기체가 당면한 환경으로부터 얻은 실시간의 감각 정보와, 내부에서 만들어진 감각운동 이미지를 기능적으로 비교하는 걸 지각이라고 한다.

 

○ 예측은 쓸모를 염두에 두고 아직 일어나지 않은 사건을 기대하는 것이다. 예측이야말로 반사와 전혀 다르게 본질적으로 목표 지향적인 뇌기능의 핵심이다.

 

○ 진동 Oscillation - 신경계에 속한 많은 유형의 뉴런은 본질적으로 특정한 유형의 전기적 활동을 하게 되어 있다. 전기적 활동은 뉴런에 특정한 기능적 성질을 불어넣는다. 이는 세포막에 걸린 아주 작은 전압 변동으로 나타난다.

 

○ 이러한 전압의 진동은 뉴런의 세포체와 수상돌기의 국지적인 부근에서 유지되고, 진동수는 초당 1회 이하부터 초당 40회까지 분포한다. 이 전압의 물결을 타고, 그 물결의 정점에서는 활동전위라는 훨씬 더 큰 전기적 사건이 일어난다.

 

○ 실제로 뉴런 활동의 동시성 Simultaneity은 뇌 작동에서 가장 많이 사용되는 방식이다. 끊임없이는 아니라도 동시성이 예측 가능하게 일어나게 하기 위해서는 뉴런의 진동을 이용해야 한다.

 

○ 시골의 고요한 여름밤을 상상해보자. 짙은 정적 속에서 먼저 한 마리, 이어서 또 한 마리의 매미 소리가 들린다. 매미 소리는 금세 커진다. 중요한 것은 녀석들이 리듬 있게 한 목소리로 맴맴거린다는 점이다. 맨 처음 운 매미는 근처에 동족이 있는지 알아보려고 소리쳐 부른 것일지 모른다. 그러나 리듬 있게 맴맴거리는 매미들의 제창은 모여서 덩어리가 된 기능 상태가 된다.

 

○ 개똥벌레는 불빛 활동을 동기화 시켜 크리스마스 트리 불빛이 깜박이는 식으로 나무들을 환하게 밝힌다.

 

○ 흩어진 성분들이 같은 위상으로 진동하고, 증폭되어 하나처럼 작동하는 이 효과를 공명Resonance 이라 한다.

 

○ 뉴런도 이러한 방식으로 공명을 한다. 실제로 어떤 구역에서 서로 같은 위상으로 공명하고 있는 한 무리의 뉴런이 아주 멀리 떨어진 다른 무리의 뉴런과 공명하기도 한다.

Llinas 1988, Hutcheon & Yarom 2000.

 

○ 세포들이 직접 전기적으로 연결되어 있음으로써 뒷받침되는 전기적 공명이라는 성질(심장을 구성하는 모든 근육섬유들의 동시적 수축에 의해 심장이 하나의 펌프로 기능할 때 일어나는 것과 같은)은 아마도 뉴런들 간의 가장 오래 된 의사소통 방식일 것이다.

 

○ 뉴런의 의사소통을 확대하고 정교하게 만들과 세부적인 차이를 전달할 수 있도록 화학적 시냅스 전달 체계가 생긴 것은 진화 과정 나중에서야 일어나는 일이다.

 

○ 진동을 나타낼 능력이 있는 서로 다른 뉴런 무리가 똑같이 들어오는 신호의 서로 다른 측면을 ‘지각’하거나 부호화할 때, 무리는 서로 같은 위상으로 공명하여 자신들의 힘을 모은다. 이것을 뉴런 진동 결맞음 Neuronal Oscillatory coherence 이라 한다.

 

○ 본질적으로 진동하는 전기적 활동에 의해 존재하게 된 뉴런 활동의 동시성, 공명, 결맞음들은 인지의 근본이 된다. 그러한 뉴런의 본질적 활동이야말로 ‘자아’라는 개념의 바탕을 이루는 것이다.

 

○ 뇌는 대부분 닫힌계로 작용하기 때문에, 단순한 번역기가 아닌 실재 묘사기 Reality emulator로 간주해야 한다.

 

○ 뇌 구성요소(뉴런, 뉴런들의 복잡한 연결망)가 가진 본질적인 전기적 활동이 실체 Entity, 혹은 기능적 구조를 형성한다는 사실을 이해할 수 있을 것이다.

 

○ 신경계는 활발한 운동을 조화롭게 편성해서 표현할 수 있는 생물학적 성질인 ‘운동성’을 가진 다세포 생물(세포군이 아닌)을 위해서만 필요하다. 원시동물에서 뇌는 감각이 이끄는 유도 운동이 일어나기 위한 진화적 선행조건이다.

- 동물이 감각의 조정을 받는 내부 계획 없이 활동하고 움직이는 것은 위험하기 때문이다.

- 일단 운동이 시작되면 들어오고 있는 감각 정보에 직접 반응하면서 운동과 보상적 균형을 조정한다. 그러나 손을 뻗기도 전에 이에 대한 계산, 즉 전운동 예측은 끝난다.

- 예측은 뇌 안에 국한되어 있지만, 뇌 안의 단 한 장소에서 일어나는 건 아니다. 이 예측 기능들은 단일한 이해나 구조로 통합되어야 한다.

- 예측 기능을 담는 용기는 무엇일까? 그것은 우리가 자아라고 부르는 것 안에 있다. 즉, 자아는 예측의 중심이다.

- 우유팩을 잡으려 할 때 사용하는 손, 팔, 어깨에 50개 정도의 주요 근육들이 있다고 하자. 위에 묘사한 발견적 공식을 사용하면 10^15이 넘는 근육 수축의 조합이 가능하다. 줄잡아 말해도 경이적인 숫자이다. 이 뻗고 쥐는 순서를 이어가면서 각 밀리초마다 10^15개의 조합을 평하한 후 최고의 것 하나만 선택한다면, 매초마다 10^18번의 결정을 내려야 한다. 뇌가 컴퓨터라면, 이 비교적 단순한 뻗기와 쥐기를 적절하게 실행하기 위한 올바른 근육 조합을 선택하는 데 1엑사헤르츠의 처리 장치가 필요하다.

- 그러나 디지털 체계의 요소들과 달리 뉴런은 아날로그이다. 즉, 뉴런은 반응 성질이 비선형이어서, 그러한 병렬 처리 기계를 때맞추어 연속적으로 조절할 만큼 활동전위를 시간적으로 정확하게 발화하지 못한다.

 

1. 운동 조절의 차원 문제, 즉 어떻게 하면 순차적인 운동의 질을 크게 떨어뜨리지 않고도 뇌에 대한 엄청난 기능적 부담을 줄일 수 있는가?

 

2. 잘 확립된 뇌 기능의 어떤 측면이 이 문제를 푸는 단서를 제공할 수 있는가?

 

○ 심장이 박동하듯 이렇게 불연속으로 작동하는 박동성 체계가 운동을 조절하면, 그 운동은 연속적 실행의 결과로 매끄럽게 나타나는 대신 일련의 근육 경련이 된다는 점이다. 운동은 본래 연속적이 아니라 불연속적으로 실행 된다는 걸 운동 생리학자들이 안지는 백년이 넘었다.

- 새퍼가 깨달은 건 수의근 수축에 8~12HZ 영역에서 분명하게 규정되는 리듬이 존재한다는 것이다.

-  수의운동에 대한 8~12Hz 주기의 현상은 ‘생리학적 떨림’이라는 이름으로 집중적 연구주제가 되었다.

- 1894년 해리스는 팔, 손, 손가락, 혀의 근육들을 포함하는 다양한 근육에서 ‘수의 강축’(손가락을 최대한 빠르게 굽혔다 펴거나 발을 자발적으로 최대한 빨리 흔들 때처럼, 한 근육 혹은 협동 근육을 최대 리듬 속도까지 자립적으로 수축시킴)의 진동수를 측정했다. 8~12Hz의 불연속성은 그가 연구한 모든 근육에서 관찰되었다.

 

○ 지난 15년 동안 생리학적 떨림의 8~12Hz 리듬은 수의 운동 도중만이 아니라 자세를 유지하는 동안이나 가만히 받쳐놓은 팔다리에서도 관찰된다는 게 분명해졌다. Marsden 등 1984.

 

○ N. A. Bernstein 은 40년 전에 “운동 기관이 흥분하려면 리듬을 통한 상호 동기화가 필수적이므로 이 진동수는 운동 기관 전체나 운동 기관의 주요 요소들이 흥분할 때 리듬 있는 진동이 나타난다는 표식이 아닐까?

 

○ 운동을 조절할 때 뇌가 감당해야 하는 엄청나게 높은 기능적 부담을 고려해야 한다. 위의 예로 보면 이 리듬 있는 불연속성은 근육 조직 자체가 타고난 성질은 아니다. 오히려 이 생리학적 떨림은 본질적으로 박동하는 전뇌로부터 내려오는 명령을 근골격 수준에서 반영한 것으로 보인다. 높은 계산적 부담을 피하기 위해 조절계가 불연속으로 작동한다면, 박동성은 불연속 체계에 이상적인 성질이다. 운동 조절을 불연속으로 조종하는 것은 기능적 부담을 줄이려는 단계에서 옳은 방향이다.

- 주어진 운동의 실행 과정에서 근육 집단이 때맞추어 적절하게 동기화될지 불확실하기 때문이다.

- 뇌가 운동을 원활하게 실행시키는 유일한 방법은 온라인의 연속 조종이라고 생각했을지 모르지만, 이제는 그것이 생리학적으로 불가능하다는 걸 안다.

 

○ 조절되는 단위가 개별 근육이 아닌 근육 집단이라는 사실은 운동 조절의 과정에서 어떤 역할을 할까?

 

○ 예측은 이 단계에서 감각운동 이미지의 형성,

1) 즉 외부 세계의 맥락화

2) 에너지를 보존하여 운동 조절의 엄청난 부담을 덜기 위해서이다.

 

- 뇌가 조절을 위한 목표 단위로 개별 근육 대신 근육 집단을 사용하여 시간을 절약한다는 것도 보았다.

- 운동계는 가장 효과적으로 임무를 완수할 수 있는 협동 근육만 고려함으로서 계산 부담을 더 낮춘다.

 

○ 오름섬유라 불리는 아리올리브핵 축색의 말단은 푸르키니에 세포에서 가지를 치고 있는 수상돌기 위를 향해 기어오른다.

- 중추신경계에서 가장 강력한 시냅스 입력의 일부인 오름섬유는 운동 조절에서 중요한 역할을 한다.

- 아래올리브핵이나 오름섬유가 손상되면 운동의 타이밍과 3차원 공간에서 운동의 정확한 타협에 당장 심각한 손실을 일으킨다.

- 아래올리브핵 세포의 축색은 소뇌 오름섬유의 기원이 된다. 그러한 세포로부터 얻은 세포내 기록은 이 세포에서의 막전위 전압이 자발적으로 진동한다는 것을(8~12Hz) 증명했다.

아래올리브핵 세포는 활동전위를(극파) 1~2Hz의 진동수로 발화한다.

- 우리가 움직이지 않을 때조차도 아래올리브의 진동은 10Hz에 가까운 떨림을 초래한다는 것이다.

 

○ N. A. Bernstein의 말을 한 번 더 인용하는 게 좋겠다. “운동기관이 흥분하려면 틀림없이 리듬을 통한 상호 동기화가 필수적이므로 진동수란 운동 기관 전체나 운동 기관의 주요 요소들이 흥분할 때 나타나는 표식이 아닐까?

 

○ 올리브소뇌 체계가 운동 조절을 최적화하고 단순화할 수 있는 뉴런 집합의 제1후보임을 확실히 명하고 있다. 올리브소뇌 체계는 시간적으로는 박동성이고, 공간적으로 빠르고 역동적으로 자기를 재구성한다.

 

○ 몸이 긴 동물은 저항이 최소인 경로를 따라, 즉 장축 방향으로 움직이는 경향이 있다. 전진 방향이 등장한다. 전진 방향이 정해진 동물은 주위 환경에서 새로운 것과 마주칠 때 다른 쪽 끝보다 앞쪽 끝을 통해서 더 자주 마주치게 된다. 앞쪽 끝이 후각이나 시각과 같은 원거리 수용 감각계를 배치할 가장 적절한 위치.

- 뇌와 더불어 머리가 발달한다. 외골격, 즉 두개골은 뇌를 보호하는 범퍼의 역할을 한다. 다시 마주치고 싶지 않은 소화의 산물은 뒤쪽으로 배출

 

○ 뉴런 대 뉴런 의사소통으로 생겨난 위계 조직이 모든 사정을 아는 세포를 만들어서 감각이 준 실재의 파편들을 합쳐 단일한 내부 지각대상으로 바꾸는 일이 가능할까? 설마, 그렇지 않을 것이다. 순수하게 위계적인 연결만으로는 너무 느리고 비대해서, 끊임없이 변화하는 외부 세계의 양상에 보조를 맞출 수 없다. 또 다른 메커니즘이 작용하고 있는 게 틀림없다.

 

○ 의식, 시간의 일치의 또다른 메커니즘은 시간 결맞음 temporal coherence 이다. 뇌 발달에서 ‘함께 발화하는 뉴런은 함께 배선되다’고 말했다. 이 말을 변형하면 ‘함께 발화하는 뉴런은 공모한다’ 혹은 ‘시간의 일치timeness'가 의식이다.

 

○ 각 뉴런 활동이 시간 영역에서 동기적으로 결합하는 것

- 시간 결맞음은 독립적으로 작용해서 감각과 내부수용 자극의 처리를 돕는 신경 메커니즘들이 시간 영역에서 생리학적으로 결합하는 것을 뜻한다. ‘운동적 결합’은 시간 결맞음과 비슷하게 만들어지지만 이해하기는 더 쉽다.

 

○ 최근까지 뇌에서의 시간 사상은 공간 사상보다 이해하기도 연구하기도 더 어려웠다.

 

○ 통계적으로 의미가 있기 위해서는 충분히 큰 숫자의 뉴런으로부터 동시에 전기적 기록을 얻는 게 필수적이다. 예를 들어 교차상관과 같은 시계열 분석으로 뉴런 발화의 동시성을 증명해야 하고 이 상관관계는 감각 사건 혹은 거기서 생겨나는 운동 사건과도 인과적으로 연결되어야 한다.

 

○ 볼프 징어와 동료인 찰리 그레이는 포유류 대뇌 피질에 널리 퍼져 있는 동기성을 보고했다. Gray & Singer 1989.

 

○ 두피에서 검출될 정도로 충분히 큰 40Hz의 결맞음 뉴런 활동은 인지적 과제를 수행하는 동안에 일어난다. 나아가 일부는 40Hz 활동이 시상피질계의 공명 성질을 반영한다는 의견을 내기도 한다. Llinas et al. 1991; Pedroarenas & Llinas 1998; Steriade et al, 1991; Whittington et al. 1995; Steriade et al. 1996; Molotchnikoff & Shumikhina 1996.

 

○ 40Hz의 결맞음 파동이 의식과 관계가 있다면, 시상피질계 안에서 일어나는 활동의 동시성에 의해 결정되는 불연속 사건이 의식이라는 결론을 내릴 수도 있다. Llinas & Pare 1991.

 

○ 자아, 즉 예측의 중심은 항상 변하는 세계 안에서 몸이 완수해야 하는 모든 묘기를 매순간 조화롭게 편성할 수 없다. 그러므로 잘 정의된 운동 패턴의 집합인 고정행위패턴FAP, 즉 미리 만들어진 ‘운동 테이프’를 활용해야 한다.

- 고정행위패턴은 보다 정교한 반사이다. FAP는 하위 반사들을 묶어서 협동운동으로 만드는 것 같다. 상위 운동계에서 시작되어 환경에 맞게 조정을 받는 걷기의 리듬은 대개 척수에 있는 신경 회로가 처리한다. 그러나 그것을 맥락 안으로 집어넣기 위해서는 척수단계 이상의 활동이 필요하다. Bizzi et al. 1998.

- 자극에 대해 정형적이고 리듬 있는 신체의 운동을 구체화하는 뉴런 그물망을 중앙패턴생성기라고 한다.

- 보행보다 더 복잡한 FAP에는 중추신경계가 필요하다. 보행은 뇌간과 척수만으로도 유도할 수 있다.

- FAP는 기저핵을 중심으로 발생하는 것 같다. Saint-Cyr et al. 1995; Hikisaka 1998. 기저핵은 뇌의 운동계와 긴밀하게 연관되어 있는 피질하핵의 거대한 집합체이다. Savander et al. 1996.

 

○ 통증의 느낌이 주어진 감정 상태와 관계가 있는 것에는 동의하지만, 통증이 바로 감정 상태라는 것에는 동의하지 못하겠다고 주장한다. 대뇌피질의 전두엽, 즉 대상피질이 제대로 작동하지 않는 사람은 감각에 대해 뇌 안의 전문화된 통증 경로가 활성화된다. 그러나 통증 경로가 활성화되어도 통증이 일어나지는 않는다. Devinsky et al. 1995; Kuroda et al. 1995; Sierra & Berrios 1998; Heilman & Gilmore 1998.

- 대상피질이 손상된 환자도 자극이 통증으로 이어져야 한다는 사실을 알고 있지만 그 감각이 ‘통증’으로 변환되어 고통을 주지는 않는다. “통증을 느끼세요?” 환자에게 물으면 “맞아요, 통증을 느끼지만 아프지는 않아요.”라고 말한다.

 

○ 감각은 본질적인 사건이다. 진행 중인 신경계 활동의 산물로 의식의 단계까지 이어진다. 감각은 감각 경로가 활성화되지 않아도 얻을 수 있다는 점에서 진정으로 본질적이다. 꿈꾸는 동안 많은 감각을 느끼지만Zadra et al. 1998 꿈에서 느끼는 어떤 것도 감각을 전달하는 경로를 거쳐온 것이 아니다.

 

○ 자율신경 사건이나 감정 사건과 관련된 FAP가 시상하부 활성화에 의해 유발된다는 건 정설이다. 시상하부는 감정의 발생과 신체의 자율신경, 그리고 내분비 활동에 주요한 구조이다.

 

○ 신경계의 능력이 경험을 기초로 스스로를 조정한다는 관점이다.

○ 태어나면서 저절로 발현되는 구조적 형태를 종족발생적 기억만으로 설명하는 건 충분치 않다.

○ 구조적 기억과 전기적 기억은 협력해서 일한다. 날 때부터 몸과 뇌를 위해 있음 being 과 되어감 becoming

○ 달리기라는 FAP는 태어나는 바로 그 순간에 이미 배선되어 기능하고 있음을 볼 수 있다.

○ 빈 서판 관점은 학습이 감각 경험을 마주쳐야만 일어난다고 주장한다.

○ FAP와 FAP를 조정하는 능력은 분명히 날 때부터 기능적 모듈로서 유입되어 있다.

○ 특정한 감정 상태 역시 FAP의 경우처럼 태생적으로 배선되어 작동한다는 말이다.

 

○ 참조기억 referential memory으로 기억 이라는 말을 생각할 때 가장 흔히 떠올리는 기억의 유형이다.

 

○ 평범한 사물을 ‘스케치’ 한 뒤, 윤곽선의 많은 부분을 없애버려서 알아보기 어렵게 만든 선 그림을 기억상실 환자에게 제시하고 무슨 그림인지 물어보면, 이상하고 놀라운 형태의 암묵 기억이 드러난다. 연이어 제시하자, 환자는 자신이 보았던 걸 더 능숙하게 알아보았다. 더불어 이 능력은 여러 주의 시험기간에 걸쳐서 유지되었다. 하지만 과제를 제시할 때만다 그 시험을 전에 수행한 것이 있다는 걸 기억하지 못했다. 브렌다 밀너가 이름 붙인 이 ‘지각 학습’을 지금 우리는 점화Priming라고 부른다.Milner et al. 1998.

- 암묵 기억의 바탕으로 보이는 뇌 영역의 두드러진 특징은 편도체를 포함한다는 것이다. 반면 외현 기억은 해마 및 전전두피질과 관계가 있다.

- 암묵 기억은 외현 기억으로부터 기능적으로도 해부학적으로도 완전히 분리될 수 있음이 밝혀졌다. 의식적 회상으로 기억을 인출하고 있다는 주관적 자각으로 정의되는 외현기억은 결정적인 맥락과 자의적인 학습을 위한 감독이며 나아가 우리가 ‘창조하는’ 외부의 모든 것을 제공한다.

 

○ 유전적 기억은 감각 경험이 없는 상태에서도 일어나는 기억으로 태생적으로 존재한다.

 

○ 감각질 Qualia 이란 실체의 속성을 가리킨다.

- 감각질은 부수현상을 대표하며 의식을 획득하기 위한 필요조건은 아니라는 것이다. 둘째 믿음은, 감각질이 의식을 위한 기초이지만 가장 고등한 생명 형태에서만 등장했다. 감각질은 더 진보된 뇌에만 존재하는 최근에 진화된 중추적 기능이라고 이야기한다.

○ 중추신경계가 존재하는 궁극적인 이유는 예측 기능을 통해 활발한 운동을 유도하는 감각 경험이 있기 때문이라는 것. 지각 자체가 진화 과정을 통해 지금 우리가 보는 정교한 과정이 되었다는 사실을 생각한다면 아무리 양보해도 감각 경험, 즉 감각질은 신경계 기능의 총체적인 구성에서 근본이어야만 한다.

 

○ 머리 쪽으로 이동해서 머리 부분이 풍부하게 되었음을 앞에서 언급했다. 동물이 선택한 이동의 전진 방향 때문이다.

- 자신이 움직이고 있는 세계를 감각적으로 감시할 필요가 있고 동물은 앞을 향해 운동하기 때문에 앞쪽 끝으로 감각기관이 모이게 된다.

- 그 경험은 맥락을 구성하고 감각 활성화를 통일시켜서 하나의 전역적 기능 상태로 몰아가는 역할을 한다.

 

○ 뇌의 40Hz 진동 활성화와 본질적 시상피질 활동과의 관계를 떠올리면서 우리는 인지의 양자가 12~15ms 시간대로 뚜렷하게 측정될 수 있음을 보았다. 이는 중추신경계의 지각 능력이 그 정도여서, 두 가지 감각 자극이 두 가지 구별되는 감각 사건으로 지각되려면 두 사건이 최소한 12.5.ms 만큼은 떨어져 있어야 함을 의미한다. 그렇지 않으면 뇌는 둘을 단일한 감각 사건으로 받아들일 것이다. Kristofferson 1984; Llinas & Pare 1991; Llinas & Ribery 1993; Joliet et al. 1994.

 

○ 세포들이 응집성 있는 하나의 사건을 만들어낼 수 있는 유일한 방법은 정보 흐름의 연결 방식으로 전기를 이용하는 것이다.

- 지각의 시간 틀 안에서 감각 경험의 바탕이 되는 빠르고 광범위한 집합체 활동을 지원할 만큼 충분히 빠르고 멀리 갈 수 있는 유일한 매체이다. 따라서 우리는 감각질이 뇌안의 전기적 활동에 의해 유발되며, 뉴런 막 표면 위에서 스케이트를 타는 전기적 구조와 시간적으로 아주 가까운 사건들로 구성된다는 걸 인정해야만 한다. 이 전기 소용돌이는 깜박이며 지나가는 막전처럼 이리저리 돌진하면서 금세 스러지는 희미한 빛만을 남긴다. 그 빛은 다음 막전이 때리고 펼쳐질 때 다시 켜지는 감각으로 연속적인 감각의 거미줄과 같은 지각을 형성한다. 의식 자체가 순간적인 불연속 사건인 것처럼 감각질 역시 생리학적으로 순간적인 불연속의 세포 사건이다. 감각질과 자아가 관련이 있다는 건 이 장의 끝에서 들여다 볼 주제이다.

 

○ 감각질의 신경생물학적 기초에 관해서는 이렇게 말할 수 있다. 관찰할 수 있는 수준에서의 감각질이란 특정한 뉴런 회로의 집합에 의해 지원되고, 그러한 그물망 안에 속한 일부 뉴런의 활동 및 다른 뉴런의 침묵과 관련되는 기능적인 전기생물학적 사건이다. Chalmers 1995, 1997; Shear 1997.

 

○ 다음 성질들은 근육 수축과 감각질의 공통점이다.

1. 둘 다 세포가 전기적으로 활성화되어 유발된다.

2. 둘 다 관심이 되는 세포 사건은 그것을 유발하는 전기적 사건과 분리할 수 있고, 시간적으로 전기적 활성화에 뒤따른다.

3. 근육 수축이나 감각질의 ‘협동 사건’은 활성화되는 요소의 수 및 활성화 빈도와 관계가 있는 합산 성질이 있다.

- 근육에서 세포 활성화의 산물인 힘은 주어진 시간에 각 세포가 공통 힘줄에 가한 당김의 합이다.

- 감각질에서 세포 활성화의 산물인 ‘감각’은 주어진 시간에 각 세포가 공통 협동 사건에 미치는 활성화의 합이다.

4. 약물이 근육 수축과 감각질에 영향을 줄 수 있다.

 

○ 근육 수축과 감각질에 관련된 차이점

1. 근육 수축과 감각질의 궁극적인 산물은 전혀 다르다.

- 힘은 오래된 물리적 개념으로 근본적으로 근육세포 안의 분자들간에 입자를 전달하는 실제 힘의 빠른 교환과 관계가 있다.

- 감각질은 오래된 ‘자연철학’ 개념으로 근본적으로 이 순간 우리가 세포 안에서 알고 있는 것과는 아무 관계가 없다.

2. 근육세포는 아주 특이한 내부 구조로 쉽게 알아볼 수 있다. 감각질을 지원하는 뉴런은 현재 감각질을 지원하지 않는 뉴런과 형태상으로 구분할 수 없다. 지금으로선 차이가 있는지조차도 분명하지 않다.

3. 근육세포는 시험관 조건에서 수축할 수 있다. 감각뉴런은 온전한 동물 내부가 아닌 조건에서는 감각질을 만들어내는 과정을 보여줄 수 없다. 따라서 뉴런의 전기 자극이 감각을 발생시키는 것을 사람이 하는 “네, 그렇게 느꼈어요.”라는 말과 같은 행동적 반응으로 보고될 뿐이다.

 

○ 모든 감각질의 척도는 감각 자극의 강도와 지각의 관계를 지배하는 다음의 베버-페흐너 법칙에 의해 수학적으로 주어질 수 있다.

s=klnA/A¸

여기서 s는 감각 경험, k는 비례상수, ln은 자연로그, A는 감각 자극이다. A¸ 는 감각 경험이 전혀 없는 감각 자극의 수준이다. 즉, 자극이 지각의 역치 아래에서 유지되는 것이다. A의 진폭이 커짐에 따라 감각 경험이 일정한 비율로, 즉 자연로그의 밑인 e의 2.17이라는 값을 기반으로 하는 기하학적 수열로 커지는 것을 볼 수 있다.

 

○ 동물은 감각질이나 느낌이 없어도 정확히 똑같은 행동을 할 수 있을 것으로 짐작된다.

 

○ 감각질은 자아의 한 부분으로 우리와 관련되어 있다. 환상적인 수법이다. 우리는 감각질 없이 작동할 수 없다.

- 감각질은 명확한 틀, 즉 단순화하는 패턴을 제공해서 결정 속도를 높이고, 그러한 결정이 다시 들어가 지각 풍경의 일부가 되게 해줌으로써 신경계의 작동을 돕는다. 우리는 가시에 옆구리를 찔려 움직였을 뿐만 아니라, 이제는 일반적인 가시에 민감해지기도 했다. 가시를 피할 수도 있고 그것을 길들여 무기로 사용할 수도 있게 된 것이다. 그러므로 감각질은 지각적 통합에서 극히 중요한 도구가 된다. 결합 사건의 보고인 것이다.

- 우리가 감각질을 일종의 우두머리 기관, 즉 개별 감각들이 하나의 집합체처럼 작용하거나 한데 섞이게 해주는 기관으로 이해해야 한다고 본다. 감각질은 이 집합체 활동을 단순화하여 이 판단이 유기체의 예측적 필요를 위해 체계 안으로 재입력되게 해준다. 감각질은 감각 경로나 감각에 의해 전달되는 정보의 회로 수준에서 일어나는 판단이나 평가를 나타낸다. 그리고 내부 감각 FAP 활성화의 통합된 산물인 감각은 자아의 내부 풍경 안으로 재순환 또는 재입력되는 궁극적인 예측 벡터를 나타낸다. 그것이 곧 기계 속의 ‘유령’으로 입력과 출력 사이의 중요한 공간을 나타낸다. 입력도 출력도 아니지만, 입력의 산물이자 출력의 원동력이기 때문이다. 감각질은 우리 뇌가 가진 뉴런 회로의 본질적 성질에서 보자면 비교적 단순화된 구조이다.

 

○ 진화를 고려할 때 염두에 두어야 하는 중요한 두 가지 문제가 있다.

첫째, 진화 과정에서 추상적 사고는 언어보다 앞서 생겨났다.

둘째, 모든 면에서 의도된 언어로 표현되는 전운동 사건은, 의도된 운동에 앞선 전운동 사건과 똑같다는 것이다.

 

○ 시상피질계 - FAP를 억누르기 위한 것이다.

○ 아래올리브핵과 같은 위치에서 타이밍 신호를 조절

 

○ 시상피질계가 등시적 기능 영역에 대해 닫힌계로서 공간적으로 떨어진 뇌 영역의 뉴런 활동들이 표상하는 내부 및 외부 실재의 분열된 성분들을 때맞추어 결합한다.

- 결국 인지를 만들어낼 능력이 있는 구조는 그러한 인지가 발달된 발판인 운동성과 관계가 있어야 한다는 걸 알 수 있다.

- 인지를 만들어내기 위한 구조가 마침내 실현된다면 우리는 사고하거나 느끼는 기계를 가지게 된다. 그러나 우리가 그것을 설계하고 조립하는 능력은 뇌 기능을 이해하는 데에는 궁극적으로 그렇게 유용하지는 않을 것이다. 비행기에 대한 이해가 박쥐나 새를 날게 하는 생리학에 관한 모든 것을 말해주지 않는 것처럼....

 

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