2021 과학리딩모임(줌 온라인) 제3강 노트(2021.02.28): 역동적 활성부(Dynamic core)


에델만의 인간의식이론에 접근해 본다. 의식이 뭔지 알려면, 의식이 없는 특별한 상황을 비교해본다. 기절, 마취, 서파수면 상태이다. 소파, 대뇌피질 일부를 들어내도 의식은 그대로이다. 그러나 시상을 건드리면 의식이 완전히 사라진다. 의식이 동작하고 있는 때는 감각이 입력되고 있는 상태이다. 그것이 셀프를 만든다.

 

의식적이냐 무의식적이냐를 구분하는 연습을 해보라. 기억은 의식인가? 의식적 기억도 있고 무의식적 기억도 있다. 일화기억은 의식적 기억이고, 잔전거타기 기억은 무의식적 기억이다. 정교한 운동이라고 해서 의식되지는 않는다. 손가락 움직임, 말할 때의 근육 움직임은 매우 정교하지만 의식되지 않는다.

 

의식이 만들어지는 것은 복합적이다. 의식은 나무가 아닌 숲에 관한 이야기이다. 그래서 유럽연합이 18천억원의 예산을 투입한 블루브레인프로젝트(Blue brain project)는 성과없이 끝났다.

 

에델만의 마지막 저서는 <뇌의식의 우주>이다. 여기서 에델만은 인공물이 표현형을 가졌을 때 세상을 어떻게 범주화 하는지를 밝혀내면 인간의 새로운 지평이 열릴 것이라고 하였다. 만일 인간의 브레인을 흉내내지 않은 인공지능이 나온다면 어떻게 될 것인가? 처음 비행기는 새를 흉내냈지만 지금은 아니다. 그와같이 인간의 브레인을 흉내내지 않은 인공지능은 새로운 우주를 전개할 것이다. 우리를 흉내내지 않은 다른 지적 존재의 출현에 대비하기 위해 호모 사피엔스의 의식을 규명해야 한다.

 

다음 주 책을 예고하면 <꿈꾸는 기계의 진화>, <의식>, <프로이트가 꾸지 못한 13가지 꿈>, <꿈 꾸는 뇌의 비밀>, <생각하는 뇌, 생각하는 기계>이다.

 

에델만 의식이론은 신경집단선택이론(Theory of neural group selection, TNGS)이다.  여기서 선택(Selection)은 다윈의 진화론이다. 바위에서부터 인간의식까지는 다윈의 진화론으로 구성해낼 수 있다. 진화론은 뇌과학에 적용한 이론이라고 할 수 있다.

 

선택은 환경이 계속 바뀌는 상황에 대응하기 위해 neural system이 선택되어 진화하였다. Neural system은 서로 손잡고 강강수월래 춤을 추는 신경세포의 춤이다. 선택은 3가지이다. 첫째, 발달선택은 신경이 발달 한 후 솎아치기 하는 과정이다. 이것이 잘 안되면 자폐증이 된다. 둘째, 경험선택, 세째가 재입력(Re-entry)이다.

 

대뇌피질(Cortex)와 시상(Thalamus)간에 연결된 기능성 다발을 역동적활성부(Dynamic core)라고 하는데, ‘역동적이라는 것이 곧 선택적이고, ‘비표상이다. 뇌를 간단하게 그려보면, 척수와 뇌간이 있고, 뇌간 위에 시상(Thalamus) 있다. 시상(視床)은 시신경이 지나가는 테이블이라는 뜻이다. 안구에서 보는 시각은 시신경을 타고 시상에서 중개하여 후두엽의 1차시각으로 전달된다. 이때 시상과 후두엽의 연결이 다이나믹 코어이다. 그리고 이것은 스위칭이 된다. 두정엽과 연결되어 촉각으로, 전두엽과 연결되어 운동출력으로 나온다. 모두가 감각지도이고, 이미지를 만든다.

 

에델만은 “1) 체화는 서술에 선행하고, 2) 선택은 논리에 선행하고, 3) 행동은 이해에 선행하고, 4)개념은 언어에 선행한다고 하였다.

 

체화는 몸에 심어지는 것이다. 몸과 마음은 분리되지 않았다. 그것을 Embodied mind라고 한다. 데카르트 이원론은 몸과 마음을 분리하였다. 다마지오는 <데카르트의 오류>에서 이 점을 지적하였다. 인간은 마음이 몸에 구속되어 있는 형벌을 받았다. 그래서 호모 사피엔스는 서술의 감옥에 갇혀 있지만 문법의 자유를 만끽한다고 하였다. 서술의 감옥은 치통을 설명하기 어려운 것과 같다. ‘사과라는 서술은 물리적 실체가 아니다. 언어는 실체를 나타낼 수 없다. 또 한편으로는 문법은 언어로 작성된 것이다. 언어의 논리로 작성된 문법은 인지작용을 정교화시켜 자연과학을 구성한다. 자연과학으로 인간은 달나라까지 갈 수 있는 자유를 얻었다. 물리적 실체는 인과적이지만 느낌은 진화적이다. 우리는 논리나 이해보다 선택과 행동을 먼저한다. 묻지마 투자도 그러한 결과이다. 개념은 300만년전에 형성되었으나 언어는 1만년전에 형성되었다.

 

의식은 브레인 전체의 상호작용으로 일어나는 것이지 특정한 회로가 아니다. 공포/불안도 고정된 신경회로가 존재하지 않는 현상이다. 무의식적 생존반응회로를 인간이 고차 의식인 느낌과 언어로 해석한 것이 공포/불안이다.

 

의식을 규명하면서 얻어 걸리는 부산물이 많다. 표상/비표상 개념도 그러하다. 표상(representation)은 언어, 문자이다. Present된 저장된 정보를 다시 불러와서 매칭시키는 것이 re-present이다. 비표상은 기억, 느낌, 상상, 생각 등이다.

 

기억은 표상과 비표상 기억이 있다. 표상기억은 무의식적이며, 자전거타기 등의 절차기억이다. 비표상기억은 의식적이며 일화기억으로 고정된 기억을 불러오는 것이 아니라 완전히 다르게 불러오는 역동성이 있다. 그래서 의식은 구성적재범주화(Constructive recatagorization)이다. 익숙한 용어의 새로운 정의가 인지를 발달시킨다. 구성적재범주화가 그러하다. 구성적이라는 말은 조작 가능성을 말한다. 그래서 역동적 기억을 만든다.

 

그러면 왜 역동적 기억을 진화시켰을까? 기억은 안정적이다. 안정적인 기억을 불러오는 시점의 감정, 느낌, 목적이 달라지므로 내 몸의 상태와 결합하여 역동성을 만든다. 느낌은 인간만이 가지고 있다. 느낌은 의식 수준에서 인과적으로 기억을 불러와서 재구성한다.

 

표상은 미리 정해진 것이고, 비표상은 미리 정해지지 않았다. 의식은 대부분 비표상이다. 작업기억, 일화기억, 느낌, 상상, 정서, 꿈은 비표상으로 예측이 불가능하다. 이러한 비표상을 모은 호수가 의식이다. 비표상의 의식을 진화시킨 이유는 바깥환경이 비선형적이고 랜덤함에 따라 여기에 적응하기 위해 미리 정해 놓으면 안되기에 바깥 환경이 바뀌면 같이 바꾸어 주기 위해서이다.

 

시상침(pulvinar)이 관(, 꿰뚫어 봄)의 핵심부위이다. 시상침은 대뇌피질의 모든 부위와 연결되어 있어 누군가를 본다면 저장된 모든 정보를 불러와서 꿰뚫어 볼 수 있게 된다.

 

불안은 예측할 수 있는 불안이 있다. 얼어붙는 반응이 일어나고, 다음으로 도망을 가면된다. 예측할 수 없는 불안을 막연한 불안 또는 실존적 불안이라고 한다. 명상의 해결목표이다. 수준 이상이 되면 우울증이 되고 불안장애로 발전한다. 막연한 물안은 분계선조침대핵(Bed nucleus of the stria terminalis, BNST)와 관련되어 있다.

 

역동적 기억은 뇌구조, 감각입력, 그물형성체(Reticular formation, RF), 시냅스 변화의 상호작용으로 만들어진다. 그물형성체는 본능, 자아, 내부장기에서 올라오는 욕구, 가치를 만든다. 기억은 가치제한조건을 따르는 가치범주기억이다.  뇌간, 시상에서 셀프, 본능과 감각피질에서 시각, 청각 등 세계신호가 들어와서 결합되어 해마, 편도, 중격으로 가면, 가치범주기억을 가진 전두엽, 두정엽, 측두엽과 상호작용한다. 또한 전두엽, 두정엽, 측두엽은 감각피질과도 상호작용하면서 장면을 생성하는 1차의식을 만들어낸다.

 

붕어빵 만드는 것에 비유하면, 외부자극은 밀가루 반죽이다. 이것이 세계이고, 랜덤하고 비형태적이다. 붕어빵틀은 본능이다. 온도는 가치이다. 밀가루반죽을 빵틀에 넣으면 형태가 만들어지고 온도를 가하면 범주화가 일어난다. 지각의 범주화이다. 사진처럼 이미지를 연결하면 시간의식이 생긴다. 이것을 언어화하면 문법이 되고 지능의 핵심이다. 지각범주화(사과, , 복숭아)를 재범주화(과일)하면 개념이 된다. 개념은 언어 없이도 형성된다.

 

기억은 정신적, 물리적 행위를 반복하거나 억제하는 능력이 있다. 기억은 맥락이다. 공황장애는 해마 기능이 저하되어 맥락을 놓친 것이다. 맥락을 찾지 못해 일어나는 공포반응이다.

 

역동적 정보교환을 글로벌맵(global map)이라고 하고 이미지이다. 이것이 1차 의식이다. 기억된 현재가 1차 의식이다. 우리의 현재는 과거기억이 쌓인 현재이다. 이것이 작업기억이다. 인간은 작업기억으로 미래예측기능이 생겼다. 그래서 불안이 생긴다. 동물은 영원한 현재적 존재일 뿐이다.

 

역동적 핵심부는 동시발생이 불가능하다. 그래서 의식의 순차성이 생겼다. 생각은 한 순간에 한 개씩만 가능하다. 생각의 직렬성이다.

 

1차의식은 장면, 현재에 묶인다. 고차의식은 심상으로 비표상이다. 그래서 내 마음 나도 모른다. 그래서 현재로부터 벗어날 수 있다.

 

체화는 서술로 대체될 수 없다는 말에서 학문의 한계가 있다. 그래서 학문하는 사람들은 수행자에게 존경하는 마음을 가져야 한다. 존재는 서술에 선행, 선택은 논리에 선행, 행위는 이해에 선행, 개념은 언어에 선행한다.

 

나는 그러므로 의심한다. 뇌는 정확성이 없다. 결합으로 축퇴가 생긴다. 미운정과 고운정이 결합하여 애매하게 된다. 정확을 포기해서 얻은 능력이 동적 다이나믹스이다.

 

심상은 표상의 형태로 존재하지 않는다. 매순간 뇌는 주어진 정보에서 한 걸음 나아간다. 우리의 지각은 매순간 창조적 행위이다. 유입된 자극에 대한 뇌의 반응이 바로 기억된 현재이다. 진화의 끝자락이 바로 현재이다. 오지 않은 미래를 걱정하지 마라.

 

복잡계(세포, , 개체, 사회)는 동적시스템으로 항상 바뀐다. 비선형적 상호작용을 하며 적응적 행동을 한다. 비선형적 상호작용을 우리는 뉘앙스, 분위기로 표현한다.

 

머리 속에 부호(표상)를 저장하는 구조는 없다. 르 두는 공포와 불안은 생물학적으로 배선되어 있지 않다고 한다. 당신이 해석하기 나름이라는 것이다. 의식의 비표상성이다. 이것이 우리를 자유롭게 해준다. 

 

언어의 본질은 조작가능성이다. 문법은 엄밀성으로 정확성이 보장되어 과학을 탄생시켰다. 호모 사피엔스의 진실은 3가지이다. 첫째가 수학적 진실이다. 항진명제로 공리를 만들고 명제를 증명하여 과학이 탄생하였다. 둘째는 논리적진실로 언어개념이 탄생한다. 셋째는 진화적 진실로 뇌, 개인, 사회의 복잡계를 설명하는 역사적 진실이다. 의미의 세계이고 여기에서 의식이 출현한다.

 

과학은 언어 중 개념전달의 수학적 진실에서 나왔고, 의식은 복잡계, 의미의 세계에서 나왔다. 기억은 반복적 수행으로 뇌의 동력학적 특성을 변화시킨 결과이다. 기억은 축퇴적 신경회로의 거대한 레파토리이다. 그러기에 인간끼리 정확성을 따지지 마라. 말로해야 아는 것 아니다. 느낌으로 가야 한다.

 

의식은 100% 환원적으로 되지 않는다. 99%는 환원적이나, 1%가 남는다. 감각질 문제로 서술의 감옥이다. Neural system이 신체에 심어져 있기 때문이다. 그러나 99%는 환원적이고 인과로 봐도 된다. 과학에 대해 논란을 하는 철학자들에게 한국철학계의 거봉 김재권 교수는 과학이 이 정도면 됐다라고 하면서 더 이상 과학에 대해 딴지걸지 마라고 하였다.