두뇌의 중요성에 대해서는 두말 할 필요가 없겠죠.
우리가 경험하는 모든 일과
우리의 생각과 행동 또 인식과 기억이
몸 속의 이 통제센터에서 처리되니까요.
하나의 기관이 뭐 이리 많은 기능을 감당하냐고 놀라실 수도 있겠지만
사실 이건 두뇌의 기능 중 작은 부분에 불과하답니다.
두뇌 활동의 대부분은 당신이 의식하지 못하거든요.
갑자기 모든 활동이 멈추는 경우를 제외하고는 말이죠.
뇌는 수십억 개의 뉴런과
수조 개의 연결 지점으로 이루어져 있습니다.
뉴런은 특정한 자극이나 생각에 의해 활성화되기도 하지만
종종 자발적으로 활성화되기도 합니다.
일부는 설정된 패턴에 따라 반복적으로 켜지기도 하고
일부는 짧은 순간 동안만 켜졌다가 꺼지기도 하고
또 일부는 오랜 기간 동안 조용하게 있다가
다른 뉴런에서 오는 신호가 수천 번 쌓이고 나서야 켜지는 경우도 있죠.
거시적인 관점에서 보면,
내부적으로 생성된 두뇌 활동의 정교한 리듬을 발생하게 하는데,
의식의 배경에서 조용히 소리내며,
우리가 깨어 있건 잠들어 있건
혹은 아무 생각도 하지 않으려고 노력하고 있건 상관없이 계속되죠.
이렇게 자발적으로 일어나는 두뇌의 활동은
두뇌가 담당하는 기타 모든 기능의 기초를 형성합니다.
이런 자발적인 두뇌 활동의 가장 긴요한 임무는
우리의 생명을 유지하게 합니다.
가령 여러분이 이 비디오에 온통 집중을 하는 동안
여러분 두뇌의 자발적인 활동이 여러분의 호흡을
분당 12-16회로 유지하여서 여러분의 질식하지 않게 합니다.
여러분이 아무런 의식적인 노력을 하지 않아도
뇌간에서 나오는 신호가 척수를 타고
폐를 팽창시키는 근육으로 전달되어 폐가 무의식적으로
팽창과 수축을 반복하게 하죠. 당신이 주의를 기울이는 것과 상관 없이요.
이러한 규칙적인 자발적 뇌 활동의 기저를 이루는 신경 회로망을
중추적 패턴발생기라고 부르는데
반복적으로 일어나는 단순한 활동을 주로 통제합니다.
가령 숨쉬기, 걷기, 그리고 삼키기와 같은 활동말이죠.
이런 지속적인 신경 활동은 또한 감각적 인식의 바탕이 되기도 합니다.
어떻게 생각하면 빛을 신경 신호로 바꾸는 망막 신경이
어두운 곳에서는 활동하지 않을 것 같지만
그러나 사실 두뇌와 상호작용하는 망막 신경절 세포는
항상 활성화된 상태로 유지됩니다.
활동의 강도에 따라 전달되는 보내는 신호의 강도가 달라질 뿐
분리되어 따로 켜지는 것은 아닙니다.
따라서 어떤 수준에서든지 신경계가 신호를 받고
이를 해석하거나 반응할 때엔 늘 자발적 뇌 활동의 도움이 수반됩니다.
뇌 활동의 이런 오토 파일럿 기능은 생물적 기능에만 국한되지는 않습니다.
혹시 집으로 돌아가는 길에 저녁에 뭘 먹을까 고민하다 보니
마지막 5분 동안 걸었던 일이 생각나지 않던 경험이 없었나요?
모든 것을 정확하게 이해 하는 건 아니지만
두뇌의 다양한 지점에서 진행중인 자발적인 활동이
인지 기능과 운동 기능 모두와 관련된 복잡한 임무를
조율할 수 있기에 가능했던 일입니다.
올바른 길을 가도록 안내하며 다리를 움직여 주었던 거죠.
당신이 저녁 메뉴에 관한 고민을 하는 동안 말입니다.
하지만 두뇌의 이러한 자발적인 기능과 관련해서
가장 흥미롭고 가장 신비스러우면서도
가장 규명되지 않은 신체적 현상은 수면입니다.
밤이 되면 여러분은 활동하지 않겠지만 두뇌는 그렇지 않습니다.
잠자는 동안 두뇌에서 진행중인 자발적 활동의 뇌파가 점점 더 동시화되면서,
결국에는 커다란 규칙적인 뇌파로 성장하여
뇌 전체를 둘러싸게 됩니다.
잠이 든 후 뇌파가 점점 가지런해지는 과정은
시상하부에 연결되어 있는 작은 신경 다발에서 시작됩니다.
비록 수는 적지만, 의식을 바짝 깨어있게 유지해주는
뇌간의 부위를 잠재우고 피질과 시상부 같은 나머지 부분이
차츰 본래의 설정된 리듬을 띄도록 유도하는 과정에서
이 신경 다발이 끼치는 영향은 실로 막대합니다.
수면 상태가 깊어질수록
뇌파는 점점 느려지면서 더욱 가지런해지다가
가장 깊은 단계에서는 진폭이 크고 진동수가 낮은 델타파를 띄게 됩니다.
놀라운 점은, 이런 느린 뇌파 상태의 수면이 진행되는 중에
가지런하게 싱크되어 있던 뇌의 자발적인 활동이
불규칙적이면서도 빠른 진폭으로 재차 바뀌는 일이 발생하는데
이는 의식이 깨어있을 때 발생하는 뇌파 상태입니다.
이 상태는 REM 수면이라 알려진 수면 단계로
이 때엔 꿈을 꾸는 현상이 발생하며 눈동자가 빠르게 움직이게 됩니다.
신경과학자들은 수면에 관한 근본적인 문제를 풀어보려고 애쓰고 있습니다.
가령 인지적인 피로를 풀어주거나 세포 내 항상성을 유지하거나
혹은 기억력 강화에 수면이 어떤 역할을 하는가에 대해서요.
보다 넓은 관점에서 보면 이들이 탐구하고 있는 문제는
'두뇌가 어떻게 그토록 복잡한 임무를 수행할 수 있는 걸까' 같은 겁니다.
운전이나 심지어 무의식적인 호흡 같은 활동을 통제하는 일 말입니다.
현재는, 두뇌의 자발적인 활동의 내밀한 기제를 보다 잘 이해하게 될 때 까지는
우리의 두뇌가 우리 자신보다 훨씬 더 똑똑하다는 것을 인정해야 합니다.