시냅스 가소성과 자아

 

 

 

 

 

 

여러 신경시스템들에서 일어나는 시냅스 가소성이 자아 본성을 조립하고 유지하는 과정에서 어떻게 조율 되는가?

 

 

조지프 르두의 '시냅스와 자아' 에서

 

제 1원칙 다른 시스템들이 같은 세상을 경험한다.

서로 다른 신경시스템들은 서로 다른 기능들을 갖지만, 같은 뇌에 있기 때문에 같은 생활 사건들을 암호화하는 데 관여할 것이다. 한 시스템은 시각정보를 다른 시스템은 청각정보를 또 다른 것은 같은 현장에서의 냄새를 맡는다. 또 다른 여러 시스템들은 그 장면, 소리, 냄새에서 어떤 위험인자가 존재하는지, 또는 맛있는 먹을거리가 있는지를 결정한다. 유기체가 그것이 상호작용하는 세계의 관점에서 본다면, 이것들은 다른 경험들이 아니며 단지 한 경험이 갖고 있는 여러 개의 측면들이다. 그리고 각 시스템이 가소적이기 때문에 정보를 학습하고 저장할 수 있다 하더라도 각각은 같은 경험에 대한 정보를 배우고 저장한다.

우리의 가상적인 뇌가 세 곳을 방문하여 세 가지 다른 경험을 했다고 가정해 보자. 각 경험은 세 시스템(시각, 정각, 냄새)에 의해 암호화될 것이다. 이와 반대로 각 경험을 할 때 오직 한 시스템만 활동하고, 그 활동하는 시스템은 세 경험에서 모두 다르다고 가정해 보자. 이 경우 유기체와 그의 뇌는 세 가지 별개의 경험을 했음에도 불구하고 각 시스템은 한 번씩만 경험한다. 결과적으로 이 뇌는 첫 번째 환경에 대한 시각 형태의 정보를 갖고, 두 번째 환경에 대해서는 청각정보를, 세 번째 환경에 대해서는 후각정보를 갖지만, 병렬적인 암호화가 일어나지 않았으므로 세 시스템들 간에 세 경험에 대한 정보가 공유되지 않는다. 정상적인 경우에 이런 일은 발생하지 않는다. 당신 뇌의 여러 시스템들은 같은 경험들을 공유한다. 그들은 이것을 다르게 암호화하지만, 동일한 외적 사건들을 암호화한다. 그들은 동일한 세부적인 사항들에 초점을 항상 맞추고 있진 않으며, 각 경험에 항상 똑같이 참여하지도 않는다. 그러나 한 신경시스템이 한 경험을 암호화하는 정도까지, 같은 뇌의 다른 시스템들도 그 경험을 암호화하고 있다. 신경시스템들에 의한 병렬 암호화 방식, 그리고 신경시스템들에 존재하는 병렬 가소성의 결과에 의해 시스템들은 직접적으로 서로 대화를 나누지 않으면서도 공유된 문화가 시스템들 사이에 형성되고 지속된다.

 

제 2원칙 동조는 병렬 가소성을 조율한다.

실제 뇌에서 신경 네트워크들은 격리된 채 존재하지 않는다. 그들은 시냅스전달 과정을 통해 다른 네트워크들과 소통한다. 예를 들어, 둥그스름한 붉은 덩어리가 아니라 사과를 보기 위해서는 서로 다른 하위 시스템들에 의해 처리된 자극의 여러 특징들이 통합되어야 한다. 제7장에서 본 것처럼 이것이 일어나는 과정을 이해하는 데 생기는 문제를 ‘결합 문제’라고 부른다. 이 문제에 대한 한 가지 인기 있는 해답은 뉴런 동조 개념이다. 동조(동시)발화와 결합이 일어나는 것을 의식을 설명하기 위해 제안되었다. 그러나 여기서 우리의 관심은 영역들을 가로질러 가소성을 조율하기 위해 연결되어 있는 다른 영역들에 있는 세포들 사이에 동조 발화하는 능력에 있다.

싱어는 영역들(특히 시각계)을 가로질러 가소성을 통합하는 하나의 수단으로서 동조를 주장했다. 그의 기본적인 아이디어를 간단히 말하면, 각 영역들에 있는 세포들이 동조하여, 즉 동시에 활동전위를 발화할 때 서로 연결되어 있는 서로 다른 영역들을 가로질러 정보처리가 조율된다. 예를 들어, 금방 본 물체에 대한 색과 형태는 특별한 형태와 특별한 색깔을 처리하는 세포들이 동시에 활동하기 때문에 같이 출현한다. 색 영역과 형태 영역에 있는 세포들 사이의 시냅스 상호연결에 의해, 헵 가소성이 일어난다(왜냐하면 외부의 시각자극에 의해 그들이 활성화되는 같은 시간에 세포들이 서로를 활성화시킬 것이기 때문이다.). 따라서 헵 가소성은 활동하는 세포들을 동시에 결합시킬 수 있으므로, 다음번에 같거나 유사한 자극이 일어나면 같은 세포들 사이의 연결들이 활성화될 것이다. 동조발화가 헵 가소성을 만들어 낸다는 것은(의식적 지각에 대립하는 것으로서) 명백하다. 사실 입력들이 (거의) 동시에 활성화된다는 것으로 헵 가소성을 설명할 수 있다.

불행히도 이런 형태의 변화들이 실제로 뇌의 네트워크들 간에 일어나는지(‘개별적인 네트워크 속에서’에 대립하는 것으로서)는 잘 알려져 있지 않다. 그러나 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 최근의 연구에서 각 시스템들에서 일어나는 가소성이 서로 연결된 시스템에서의 정보처리에 어떻게 변화를 주는지 조사하고 있다. 이 연구는 실제 뇌에서 유사한 연구를 하는 데 기초를 제공할 것이다.

뇌 영역들을 가로질러 통합하는 것(결합)은 일반적으로 지각의 맥락에서 논의된다. 그러나 뇌에서 벌어지는 장거리 대화를 이해하는 것은 기억, 감정, 동기화, 그 밖의 다른 시스템들에게도 중요하다. 시스템들을 가로질러 상호작용하는 현상을 연구하는 것은 자아 본성을 뇌와 관련지어 이해하려 할 때 특히 중요할 것이다. 아주 간단한 예를 살펴보자. 우리가 사과를 지각할 때 그것은 단지 형태, 모습, 즉 기타 시각적인 사물의 특징들만을 통합하여 이뤄지는 것이 아니라, 이런 특징들을 그 사물, 그리고 그 사물과 관련된 경험에 대한 기억으로 저장된 정보들 및 지금 이 순간, 과거, 그리고 미래에서의 그 사물의 중요성이 모두 통합하여 이뤄진다.

 

제 3원칙 병렬 가소성은 조정시스템들에 의해서도 조율된다.

서로 다른 뇌 시스템들에서의 병렬 처리는 조절물질들에 의해서도 조율된다. 우리가 살펴본 것처럼, 이들은 새롭고 예측하지 못한, 또는 고통스런 자극이나 감정적 각성을 다르게 일으키는 자극이 존재할 때 뇌 전체로 퍼져 분비된다. 지난 장에서 우리는 조절물질 중 하나인 모노아민들이 정신질환에 미치는 영향을 확인했다. 여기서는 그들이 정상적인 기능일 때 담당하는 역할을 보고자 한다. 이들은 동전의 앞뒷면과 같다.

20세기 중반 뇌간의 한 영역이 각성과 경계에 필요하다는 사실이 연구자들에 의해 밝혀졌다. 이 영역이 손상되면 동물이건 사람이건 혼수상태에 빠진다. 이 영역을 자극하면 깊은 잠에 빠진 동물을 깨울 수 있고, 동물이 이미 깨어 있는 상태라면 이런 자극에 의해 각성과 주의집중이 더 향상된다. 이 영역은 ‘망상활성시스템’ 또는 ‘망상구조’라고 불린다. 그 후에 각성기능들은 뇌간에 있는 하나의 통합시스템에 의해 설명되는 것이 아니라, 주변에 있는 여러 다른 뉴런 그룹의 활동이 관여하고 있으며 각 그룹은 고유한 화학기호(그룹들마다 전달물질 분자가 다르다)를 가지고 있음이 밝혀졌다. 이 화학물질들은 모두 아민 계열이며, 특히 모노아민인 도파민, 노레피네프린, 에피네프린, 세로토닌과 아세틸콜린을 포함한다.

조절물질을 만드는 세포들은 주로 뇌간에 위치해 있지만 그들의 축삭들은 뇌 전체에 퍼져 있다. 결과적으로 이 세포들이 활성화되면 많은 뇌 영역들이 영향을 받는다. 조절물질들의 광범위한 활동은 무언가 중요한 사건이 일어났음을 널리 알리는 데 유용하지만, 일어난 일이 정확히 무엇인지 그 정체를 밝히는 데는 덜 적합하다 . 조정(조절물질) 시스템은 조그만 도시의 한가운데 있는 소방서에서 들리는 화재경보와 같은 기능을 한다. 이 화재경보 소리에 의해 도시의 모든 소방경비대원들이 소방서에 집결하게 되는데 이때 어느 집에서 불이 났다는 것을 알리지는 않는다. 이런 정보는 그 후에 다른 방법에 의해 알게 되는데, 뇌도 마찬가지로 어떤 일 때문에 각성이 일어났는지를 다른 방법에 의해 추후에 정확히 결정해야 한다.

조절물질들의 주된 임무는 뉴런들 간의 신경전달을 조절하는 것이지만, 그들이 접촉하는 모든 시냅스들에 다 작용하는 것은 아니다. 그들은 조절물질이 도착하는 순간 이미 활동하고 있었던 시냅스들에서만 전달을 효과적으로 조절한다.

조정(조절물질) 시스템들은 중요한 경험들을 하는 순간 활성화되기 때문에, 조절물질들은 산재된 신경시스템들을 가로질러 그러한 경험들을 활동적으로 처리하고 있는 시냅스들의 전달을 선택적으로 촉진할 수 있다. 감정적 경험이나 다른 중요한 경험들은 우리가 쉽게 기억하는 형태들이며, 노레피네프린과 같은 조절물질은 감정적 사건들이 일어나는 동안 기억을 향상시킨다고 알려져 있다. 또한 노레피네프린은 LTP의 유도에도 관여하는 것으로 추정되고 있는데, LTP란 우리가 보았듯이 시냅스 가소성을 연구하는 실험적 현상이다. 따라서 이 화학물질이 있으면 LTP는 촉진되고, 그것이 없으면 붕괴된다. 결국 조절물질들은 중요한 사건을 처리하는데 활동적으로 관여하는 회로들에서의 전달과정을 순간적으로 촉진시켜 줄 뿐 아니라, 그 회로에서의 시냅스 가소성을 증진시켜 학습과 기억을 증진시킨다. 정신질환에 대한 모노아민 치료법을 지지하는 가장 유명한 이론들 중 하나에 의하면, 이 치료약물들이 시냅스에서 더 많은 세로토닌과(또는) 노레피네프린이 가용해지도록 하고, 이에 따라 시냅스 가소성을 증진하는 세포 내부의 분자적 신호전달 시스템들을 촉진한다. 뇌 시스템들을 가로질러 가소성을 조절하는 것을 정상적 정신상태에서나 병리적 정신상태에서나 모두 중요하다.

조절물질들의 가장 중요한 특징 중의 하나는, (글루타메이트나 가바 같은 전달물질과 비교해볼 때) 일단 분비되면 오래 작용한다는 것이다. 글루타메이트나 가바의 주요 작용은 수 밀리세컨드 동안 지속되지만, 조절물질들은 수 초 동안 지속된다. 모든 뇌 시스템들이 정확히 똑같은 속도로 작동하지 않는다는 것을 생각할 때(어떤 시스템은 더 먼 거리의 시냅스와 더 많은 연결들로 되어 있으며, 일반적으로 처리 과정이 복잡할수록 더 많은 연결들이 관여되어 있으므로 더 많은 시간이 소요된다), 조절물질의 작용 시간이 긴 것은 처리 장치들의 넓은 범위에, 즉 한 사건을 처리하는 간단하고 단순한 것에서부터 복잡하고 가장 오래 걸리는 것에 이르기까지 영향을 줄 수 있어 한 경험을 구성하는 여러 측면들로부터 추출하는 정보들과는 독립적으로 학습이 진행되도록 해준다.

서로 다른 시스템들은 한 경험의 여러 다른 측면들에 대해 배우지만, 조절물질들이 광범위하게 퍼져 작용한다는 것은 무언가 발생했을 때 여러 시스템들에 있는 활동적인 시냅스에서 가소성이 병렬적으로 일어나는 데 도움을 준다. 결과적으로 한 경험의 다중적 요소들(자연, 소리, 냄새, 감정적 동기적 중요성, 움직이는 패턴 등)을 촉진시켜, 여러 시스템들을 가로지르지만 전체적인 경험이 한 번에 저장될 수 있도록 도와준다. 물론 이런 시스템들에 포함되는 것으로는 암묵적 정보를 처리하는 시스템과 명시적 정보를 처리하는 시스템 모두가 포함되지만, 후자의 시스템이 더욱 그러하다.

모든 조절물질들이 똑같은 효과를 가지는 것은 아니다(어떤 것은 가소성을 향상시키는 것이 아니라 억제한다). 그리고 같은 조절물질이라도 그것이 작용하는 시냅스후 수용체의 종류에 따라 다른 효과를 줄 수 있다. 또한 한 조절물질과 수용체 사이의 상호작용은 회로에 있는 세포들의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 세로토닌이 한 수용체와 결합할 때 억제를 만들 수도 있고, 또 다른 수용체와 결합 할 때 흥분을 일으킬 수도 있다. 그러나 최종적인 효과는(그것이 흥분을 유발할 것인지, 또는 억제를 유발할 것인지는)세로토닌 수용체가 위치해 있는 뉴런의 종류에 의해 결정된다. 예를 들어, 세로토닌은 편도체 투사세포들의 활동을 억제한다(이 세포는 편도체의 한 영역에서 다른 영역으로 정보를 전달하는 흥분성 세포다). 그러나 이런 억제작용은 가바 세포에 있는 흥분성 세로토닌 수용체를 통해서 일어난다. 따라서 세로토닌은 가바 억제성 세포들을 흥분시키고 이들은 편도체 투사세포들을 억제한다. 세로토닌과 그 수용체 간의 상호작용 결과가 흥분성이지만 전체 회로에서의 결과는 억제성이다. 조절물질들이 특정한 회로에 전달을 조절하는 것, 그리고 가소성의 유도(학습)와 가소성의 유지(기억)에 기여하는 바를 잘 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다. 그러나 우리 지식이 일부 부족하더라도 가소성을 향상시키는 조절물질들의 역할이 잘 알려져 있으므로, 조절물질들은 신경시스템 간의 가소성도 조절할 수 있을 것으로 보인다.

 

제 4원칙 수렴지대들이 병렬 가소성을 통합한다.

지금까지 인용한 예들을 통해, 뇌 시스템들은 병렬 방식으로 학습한다는 것을 보았다. 병렬 학습은 자아본성이 조립되도록 해주는 복잡한 처리 과정 중의 중요한 부분이지만, 병렬 학습 그 자체만으로는(동조와 조절물질들에 의해 보강되더라도) 한 인간의 일관된 퍼스낼러티를 설명하기에는 부족하다.

사람과 영장류에서 자아 - 조립에 관여하는 또 다른 중요한 메커니즘은 수렴지대가 존재한다는 것이다. 이 영역에서 다양한 시스템들로부터 오는 정보들이 통합될 수 있다. 많은 동물들은 조절물질들과 동조발화에 의해 동시에 학습할 수 있는 다중적이고 독립적인 학습시스템들을 가지고 있지만, 몇몇 동물들만이 피질에 수렴지대들을 갖고 있다. 한 포유동물 종의 인지적 복잡성은 그들의 피질에 있는 수렴지대가 얼마나 많은 가와 밀접히 관계있다. 사람은 원숭이보다 더 많이 갖고 있으며, 원숭이는 쥐보다 더 많이 갖고 있다. 하나의 수렴지대로 입력되는 두 지역에서 동시에 가소성이 일어난다고 할 때, 가소성은 수렴지대에서도 일어날 수 있다. 왜냐하면 가소성이 각 지역에서 형성되는 순간에 일어나는 높은 활동들은 수렴지역으로도 전달되기 때문이다. 또한 동조와 조절물질들도 수렴지대에 영향을 미쳐 시스템들을 가로질러 정보들을 통합하는 능력을 더욱 증가시킨다.

수렴은 시스템들 사이에서 일어나기 전에 시스템 내에서 일어난다. 시각피질의 ‘무엇’ 흐름에서의 사물 인식의 경우가 한 예다. 다른 피질 처리 시스템들처럼 사물 인식 시스템은 위계적으로 조직화되어 있다. 나중 단계들은 초기 단계들에 의존하고 정보 표상은 단계를 거치면서 더 복잡해진다. 예를 들어 초기 단계에서 각 세포들은 자극의 작은 부분에 대한 윤곽, 가장자리 등에 주로 반응한다. 많은 세포들을 가로질러 자극의 모습을 구성하는 모든 윤곽들이 표상된다. 다음 단계에서 세포들은 초기 단계의 세포들로부터 수렴적인 입력들을 받는다. 한 사물의 다른 부분들을 표상하는 세포들로부터 입력을 받아, 제2단계에 있는 각 세포는 그 사물의 더 큰 부분을 표상한다. 이런 식의 수렴이 계층을 따라 계속되며, 마지막 단계에 있는 개별적인 세포들이 전체 사물의 대부분을 표상한다. 이들 후자 세포들은 한때 ‘할머니 세포’라고 정겹게 불리었는데, 이들은 당신의 할머니의 얼굴처럼 복잡한 자극을 표상하는 데 필요한 모든 정보를 받아들일 수 있는 것으로 여겨졌기 때문이다. 할머니 세포가 존재한다고 더 이상 믿지 않지만, 앙상블이라 불리는 시냅스로 연결된 세포들의 작은 세트들이 처리 계층에 있는 낮은 수준들로부터 수렴적인 입력들을 받아들여 얼굴들, 복잡한 장면들, 그리고 지각이 되는 다른 사물들을 표상한다고 많은 과학자들은 믿고 있다. 이런 차이는 한때, ‘교황’ 세포들(사물들의 방식에 대해 최종 결정을 혼자 내리는 )과 ‘추기경’세포들(작은 그룹으로 일을 처리하는) 사이의 차이로 묘사되었다. 단일 세포들이 놀라운 능력들을 갖고 있다는 연구결과들이 있지만, 대부분의 연구자들은 단일 세포들보다는 앙상블들이 정신적 행동적 기능들의 바탕을 이루고 있다고 믿고 있다.

일단 시스템 내에서 수렴이 완성되면, 그것은 시스템들을 가로질러 일어나기 시작한다. 1970년에 존스와 포웰은 중요한 연구 결과를 발표했는데, 피질에서 2개 또는 그 이상의 감각시스템들의 마지막 처리 과정 단계로부터 수렴적인 입력을 받는 몇 가지 영역들을 원숭이 피질에서 찾아냈다. 발견된 주요한 수렴지대들의 몇몇을 보면, 후두정엽, 부해마 영역, 전전두피질 영역들이다. 다양한 종류의 정보들을 통합할 수 있는 이 영역들의 능력은 왜 이들이 뇌의 가장 복잡한 인지기능들에 관여하고 있는지를 잘 설명해 준다. 우리가 보았듯이 전전두피질의 영역들은 작업기억 기능에 관여하고 있으며, 이것은 사고, 계획, 의사결정 등의 많은 측면들의 바탕이 된다. 후두정엽 영역은 영장류에서 공간 움직임의 인지적 조절에 중요한 역할을 하고, 인간의 경우 좌반구에서는 언어 이해에 핵심적으로 관여하며 우반구에서는 공간 인지에 관여한다. 비(후각) 피질 영역들은 내측두엽 기억시스템의한 부분이다. 이들은 피질의 감각 영역들과 해마 사이의 핵심적 연결들을 만들고 , 그에 따라 장기적 외현기억들을 수립하는 과정에서외적인 자극들 간의 관계들을 형성하는 데 필요한 원료들을 해마로 제공한다. 해마 역시 수렴지대다. 다양한 감각시스템들로부터 입력 자체들을 통합하는 것이 아니라, 다른 수렴지대들로부터 입력들을 받기 때문에 일종의 초-수렴지대가 된다.

해마와 같은 수렴지대에서 완전히 독립적인 감각표상들이 기억표상들로 종합되어, 초기 과정에 관여했던 개별적인 시스템들을 초월하는 것이 가능하다. 따라서 서로 다른 시스템들은 한 경험의 개별적인 측면들에 대한 독립적인 기억들을 형성하는 반면 수렴지대에서, 또는 수렴지대에 의해 형성되는 기억들은 다면적이다. 이 기억들은 여러 다른 시스템들로부터 추출된 정보를 포함한다. 이런 기억들은 유기체가 겪는 전체적인 경험을 반영하는 것이지, 다른 시스템들에 의해 기록된 경험의 부분 조각들을 반영하는 것이 아니다. 그러나 부분 조각들은 원료들이므로 수렴지대에서 형성된 기억과 하위 연결들에서 형성된 기억 사이에는 일종의 경험의 단일성이 있다. 그리고 해마 및 다른 수렴지대들은 중대한 각성의 상태 동안 조정(조절물질) 시스템들에 의해 입력들을 받기 때문에, 이들 네트워크에서의 가소성은 뇌의 여기저기에 있는 다른 시스템들에서 일어나는 가소성과 조율된다.

이런 배치에 의한 주목할 만한 결과는, 중요한 경험 동안 암묵적으로 그리고 명시적으로 기능하는 모든 시스템들에 의해 기억들이 형성되지만 그 기억들이 어느 정도 조율된다는 것이다. 특히 한 경험에 대해 의식적으로 기억할 수 있는 내용요소들과도 종종 중복된다. 내측두엽에 있는 수렵지대 같은 것들은 개별적으로 그리고 암묵적으로 다른 시스템들에 암호화되는 내용요소들을 통합하여 의식적인 접근이 가능한 기억들을 만들 수 있게 해준다. 그러나 내측두엽 시스템들이 의식적으로 접근할 수 있는 방식으로 기억들을 형성하는 반면, 이 기억들은 작업기억에 있어야만 의식으로 들어갈 수 있다는 것을 명심하자. 그리고 다음에 보겠지만, 일단 작업기억에 들어가면 기억들과 생각들은 처리 과정의 계통을 따라 거꾸로 내려가는 활동에 영향을 미친다.

 

제 5원칙 하향적으로 이동할 수 있는 사고들이 병렬 가소성을 조율한다.

지금까지 나는 자아를 조립하는 과정을 밑에서부터 위로 거의 자동적으로 진행되는 과정들에 초점을 맞추어 이야기했다. 그러나 이것은 전체 이야기의 일부분일 뿐이다. 밑에서 위로 가는 수렴적 표상들 또한 처리 계통을 따라 위에서 밑으로 전달되는 활동을 명령하는 데도 사용된다. 예를 들어 작업기억에 갖다 놓은 생각과 기억은 주의를 기울이는 방식, 사물을 보는 방식, 그리고 행동하는 방식에 영향을 줄 수 있다. 이러한 작업기억의 집행 조절 기능들은, 전전두피질이 다른 수렴지대들처럼 투사들을 서로 주고받기 때문에 가능하다. 즉 수렴 입력을 제공하는 지역들로 다시 연결들을 보내는 것이다. 올바른 줄을 당겨(적절한 축삭들을 활성시킴으로써), 작업기억은 그것과 연결된 지역의 교통신호를 지시하고, 그것이 관여하고 있는 현재의 작업에 적저한 자극들의 처리를 더욱 향상시키고 다른 자극들의 처리를 억제시킨다.

하나의 사고에 의해 뇌가 어떤 명령들을 내리는 과정을 하향적 원인작용이라고 한다. 우리가 어떤 의지를 수행할 때마다 하향적 원인작용이 일어난다. 만약 사고들이 한 현상이고 뇌 활동들이 별개의 또 다른 현상이라고 생각한다면, 하향적 원인작용을 받아들이기 어려울 것이다. 사고작용을 뇌 활동의 한 형태로 보더라도 그것은 여전히 어려운 문제지만, 이 경우에는 해결의 실마리가 더 뚜렷이 보인다.

만약 어떤 사고가 뇌세포들의 특정한 네트워크 안에서 벌어지는 시냅스전달의 패턴에 의해 형태가 부여된다면(물론 당연히 그렇겠지만), 하나의 사고인 뇌 활동은 자각, 동기화, 운동 등에 관여하는 다른 뇌 시스템들의 활동에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 거기에는 한 가지 연결이 더 필요하다. 하나의 사고가 하나의 네트워크에서 일어나는 신경활동의 패턴이라면, 그것을 다른 네트워크를 활동하게 할 수 있을 뿐만 아니라 다른 네트워크가 변화하도록, 다시 말해 가소적이 되도록 할 수 있다.

시냅스에서 가소성을 유도하는 데 필요한 것은 오로지 적절한 종류의 시냅스 활동이다. 감각사건들을 처리하는 세포들이 감각 시스템들에서 이 사건들로 말미암아 일어나는 활동에 의해 가소성을 경험할 수 있다면, 왜 사고를 처리하는 세포들은 이들이 대화하는 세포들의 연결을 변화시킬 수 없단 말인가? 분명히 그들은 변화시킬 수 있다. 어떻게 이런 일이 일어나는지에 대한 구체적인 과정만을 모르고 있을 뿐이다.

사고의 하향적 이동성은 신경시스템들에서 병렬 가소성이 조율될 수 있는 중요한 수단을 제공한다. 한 종에 존재하는 수렴지대들이 정교해지수록 그 종의 인지 능력은 더 정교해지고, 가소성을 조율하는 정보수렴의 능력 또한 더욱 정교해질 것이다. 이렇게 권능을 부여받은 사고들이 있기 때문에, 우리는 자신에 대해 생각하는 방식들이 어떻게 우리의 존재방식과 우리가 될 모습에 영향을 끼치게 되는지를 알게 되었다. 우리의 자아-이미지는 영원히 계속되는 것이다.

 

제 6원칙 감정적 상태들이 뇌의 자원들을 독점한다

감정들도 역시 뇌 활동을 조직화하는 데 중요한 역할을 한다. 병렬 가소성을 조율하는 조절물질들의 기능을 논의할 때 이 점을 잠깐 논의한 적이 있었다. 감정적 자극들은 조정(조절물질) 시스템들을 활성화하는 강력한 것들이다. 그러나 감정의 영향은 조정시스템들을 활성화시키는 것 이상으로 광범위한 효과가 있으며, 위험을 감지했을 때 편도체가 다른 시스템들에 다양한 경로로 영향을 미친다는 것을 생각해 보면 쉽게 알 수 있다.

위협적인 자극이 있을 때 편도체는 피질의 감각 영역과 연결된 경로를 통해 직접적으로 되먹임 신호를 보내, 자극세계의 위급한 측면들에 초점을 계속 유지하도록 한다. 편도체의 되먹임은 사고 작용과 외현기억 형성에 관여하는 다른 피질 영역들에도 신호를 보내 어떤 사고들을 생각하도록 자극하고 현 상황에 대한 어떤 기억들을 형성하도록 자극한다. 또한 편도체는 각성 네트워크들에도 연결들을 보내어 조절물질들을 뇌 전체에 분비하도록 해준다. 따라서 외부세계를 처리하고, 세계에 대해 생각하고, 그것에 대한 기억들을 형성하고, 편도체로부터 되먹임을 받아들이는 데 활동적으로 관여하는 시냅스들이 더욱 활성화된다. 그리고 이들 활동적인 시냅스들에서 가소성이 촉진된다. 동조적으로 발화하는 서로 다른 영역들에 있는 활동적인 세포들과 시스템들 사이의 상호연결들 역시 유도된 가소성에 의해 연결된다. 동시에 편도체에 의해 조절되는 신체적 반응들이 발현되며, 이것들은 뇌에게 추가적인 되먹임을 제공한다. 이 되먹임은 감정의 ‘느껴짐’ 반응의 일부인 신체적 감각들의 형태로서 뿐만 아니라, 시냅스 활동에 더욱 영향을 주면서 조절물질보다 더 오래 지속될 수 있는 호르몬의 형태로서 주어진다. 끝으로 감정적 각성이 뇌를 널리 파고들어 그 자체를 영속화시킨다.

우리가 살펴본 것처럼 뇌는 수많은 감정적 시스템들을 갖고 있는데, 여기에는 위험을 감지하고 이로부터 보호하는 것뿐 아니라 성적 배우자를 찾고 먹이를 찾는 데 관여하는 네트워크들도 있다. 이들 중 하나가 활동하면 다른 것들은 억제된다. 예를 들어, 동물들은 다른 모든 것들이 같다면 그들이 안전하게 거주할 수 있는 지역에서 많은 시간을 보내려 한다. 그래서 먹이를 찾아야 할 때, 전에 포식자와 마주쳤던 공개된 공간 또는 장소에 먹이가 있다면 그 공간과 장소에 대한 두려움은 극복되어야 한다. 동물이 더 배고플수록 그들은 위험과 불안을 더 감내하면서 음식을 얻는 데 따른 위험을 감수한다. 이와 유사하게, 먹는 각성과 성적 각성은 공포와 스트레스에 연관된 시스템들이 활성화되면 약화된다. 그러나 일단 각성되면 성적 욕구는 다른 모든 뇌 시스템들을 유린한다. 사람들은 성적인 외도가 가져올 불온한 결말을 각오한다. 감정적 상태의 각성은 뇌의 많은 인지적 재능을 그 상태에 집중하게 할 뿐만 아니라 다른 감정시스템들을 차단한다. 결과적으로 학습은 시스템들을 가로질러 매우 특정한 방식으로 조율됨으로써, 발생한 학습은 그야말로 현 감정상황에 적절하다는 것을 확실하게 보증한다.

감정 시스템들이 학습을 조율하기 때문에, 한 어린이가 경험하는 감정 폭이 넓을수록 발달하는 자아의 감정 폭도 더 넓어질 것이다. 어린이 학대가 왜 그렇게 좋지 않은지 그 이유가 바로 여기에 있다. 초기 감정 경험의 상당 부분이 긍정적인 시스템들이 아니라 공포 시스템의 활성화에 의한 것이라면, 감정적 상태에 의해 조율되는 병렬학습과정들로부터 구성되기 시작하는 특징적인 퍼스낼러티는 애정과 낙관이 아니라 부정과 절망으로 특징지어진 퍼스낼러티가 될 것이다.

감정적 각성은 동시에 활성화되는 많은 뇌 시스템들에 폭넓게 영향을 미치는데, 뒤로 기대어 무언가를 곰곰이 생각할 때처럼 조용한 인지적 활동을 할 때나 어떤 문제를 풀기 위해 격렬하게 생각하고 있을 때보다도 더 많은 뇌 시스템들에 영향을 미친다. 그리고 비감정적 상태 동안보다 감정적 상태 동안에는 더 많은 뇌 시스템들이 활동하며, 각성의 정도도 더 크기 때문에 뇌 시스템들을 가로질러 학습이 조율될 기회도 감정적 상태에서 더 크다. 뇌를 통해 병렬 가소성을 조율함으로써 감정적 상태들은 자아의 발달과 통일을 진척시킨다.

 

 

제 7원칙 자아의 암묵적 명시적 측면들은 중복되어 있지만 완전히 중복되지는 않는다.

다양한 뇌의 시스템들은 같은 궤도에 있도록 도움을 주는 여러 가지 감시와 균형들이 있음에도 불구하고, 같은 경험들에 대한 학습과 각각의 경험에서 같은 것들을 배우는 학습을 보면 항상 완벽하게 수행되는 건 아니다. 종종 명시적으로 학습되는 것들은 암묵시스템들에 의해, 특히 감정적 시스템들에 의해 초점이 맞추어지는 것들이 아니다. 피질과 독립적으로 학습하는 편도체의 능력을 다시 상기해 보라. 왜 그런가에 대해서는 많은 이유들이 있지만, 가장 분명한 이유는 인간의 뇌의 진화적 현 단계에서 이지시스템들과 감정적 시스템들 간의 연결이 불완전하기 때문이다. 이런 사태는 갓 진화한 인지적 능력들이 우리 뇌에 완전히 통합되지 않은 대가로 지불하는 비용의 일부이다. 이것은 또한 다른 영장류들에도 해당되는 문제이지만, 사람에게서 특히 심한 이유는 우리의 뇌, 특히 피질이 자연언어 기능을 습득하는 과정에서 광범위하게 재배선되었기 때문이다.

언어는 추가적인 인지 능력들을 요구하기도 하고 동시에 새로운 인지 능력들을 가능하게 하기도 하는데, 이러한 변화들은 공간과 연결들을 필요로 한다. 우리가 앞서 본 것처럼 어느 피질 공간에 있던 어떤 것들을 옮겨 놓고 더 많은 공간을 추가하면서 공간 문제는 해결된 부분, 특 피질 처리 네트워크 내에서의 연결에 의해 원시 인류의 뇌의 인지 능력이 향상되었다. 그러나 완전히 해결되지 못한 부분은 인지시스템들과 정신3부작의 다른 시스템들(감정과 동기화 시스템들) 간의 연결성이다. 이것이 왜 천재적 수학자, 예술가, 성공한 기업인 등이 다른 모든 사람들처럼 성적 유혹, 과속운전, 질투, 아동학대, 강간 등의 죄를 범하거나 심각한 우울증 또는 불안장애에 빠지는지를 설명해 준다. 아직 우리의 뇌는 복잡한 사고 작용을 가능하게 하는 새로운 시스템이 우리의 기본적인 욕구와 동기를 일으키는 구체제를 쉽게 조절할 수 있을 정도까지 진화하지 못했다. 그렇다고 우리는 뇌의 희생양일 뿐이므로 우리의 욕망에 쉽게 순응해야 한다는 뜻은 아니다. 결국 하향적 원인 작용이 가끔은 어려운 일이라는 것이다. 올바른 일을 ‘한다는 것’은 무엇이 올바른 것인지를 '아는 것‘으로부터 항상 자연스럽게 흐르는 것은 아니다.

그렇다면 결국 자아란 명시적으로 기능하는 시스템들과 암묵적으로 기능하는 시스템들 모두에 의해 유지된다. 외현시스템들을 통해서, 우리는 우리가 누구인지 그리고 어떻게 행동할지를 의지적으로 명령한다. 그러나 우리가 그렇게 할 때 부분적으로만 효과적인데, 그 이유는 우리가 다른 시스템들에 의한 학습을 조율하는 데에 핵심적인 역할을 하는 감정적 시스템들에 대해 불완전한 의식적 접근밖에 가지고 있지 않기 때문이다. 그러나 감정시스템들은 그들의 중요성에도 불구하고 항상 활동하는 것은 아니며 다른 뇌 시스템들이 학습하고 저장하는 것에 대해 가끔 일시적인 영향밖에 미치지 못한다. 더 나아가 여러 가지 독립적인 감정시스템들이 있기 때문에, 어느 한 시스템의 일시적인 영향은 그 자체로는 자아발달에 미치는 감정적 영향 중 한 요소일 뿐이다.