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뇌가 고장나면 어떤 일이 생길까? 샘 킨의 『뇌과학자들』(원제 : The tale of the dueling nuerosurgeons: The human brain as revealed by true stories of trauma, madness, and recovery)은 다양한 사례와 함께 뇌과학의 역사를 능수능란한 글 솜씨로 풀어놓은 책이다. 샘 킨의 뇌과학 이야기 속에는 왕, 암살자, 식인종, 거인과 난쟁이, 탐험가의 일화가 흥미진진하게 녹아 있으며, 골지, 카할, 펜필드, 브로카, 스페리 등 역사에 뚜렷한 족적을 남긴 뇌과학자들의 고군분투와 활약이 담겨 있다. 여러 가닥의 실로 페르시아 융단을 짜듯, 샘 킨은 광기, 거짓말, 외상, 기억상실, 망상과 관련된 각각의 이야기들을 하나로 연결하여 뇌 전체에 관한 이야기로 풀어낸다.
샘 킨은 우선 자신의 수면마비 이야기부터 꺼낸다. 자신은 똑바로 누워 잠을 자지 못하는데, 그런 자세로 자면 잠에서 깨도 몸은 여전히 옴짝달싹 못하는 상태에 빠질 때가 많기 때문이다. 수면마비 상태에 놓이면, 숨 쉬기가 힘들어져서 공포감을 느끼게 된다. 저자가 살펴본 결과에 따르면, 이런 수면마비는 뇌 속의 커뮤니케이션에 문제가 생겼기 때문이다. 뇌는 꿈을 꿀 때 근육을 축 늘어뜨리는 화학물질을 분비하게 하는데, 화학적 불균형 등으로 문제가 생기면 꿈에서 깼는데도 화학물질이 계속 분비되어 근육 마비 상태에 놓이게 된다.
수면마비가 뇌 속 커뮤니케이션의 문제라면, 기억상실증, 실어증, 망상, 병적 거짓말, 조현병 등은 어디에 문제가 생겼기 때문일까? 저자 샘 킨은 뇌에 생긴 작은 결함이 항상 기묘하고도 놀라운 결과를 만들어낸다는 것에 주목하고는, 뇌의 각 영역들이 수행하는 기능을 소개하면서 어떤 연유로 기묘한 환자들이 생기는지를 다양한 역사적 사례와 함께 풀어낸다.
뇌졸중, 발작, 수술, 사고, 영양소 결핍 등으로 뇌의 일부가 손상된 환자들은, 손상된 뇌 부위에 따라 각기 다른 증상을 보인다. 가령, 뇌의 방추 얼굴 영역이 손상되면 얼굴을 알아보지 못하고, 편도가 손상되면 죽음에 두려움이 사라지며, 관자엽뇌전증은 종종 초자연적인 환상을 보게 하고, 이마엽이 손상되면 끊임없이 거짓말을 하기 시작한다. 변연계 관자엽이 손상된 환자들은 과잉구강증과 색정증, 소아성애, 동물성애와 같은 문제를 일으킨다. 이렇게 뇌의 일부가 오작동하기 시작하면, 심지어 다른 사람들이 모두 가짜라고 믿거나, 말을 할 수는 없어도 노래는 부를 수 있거나,

- 맞아떨어진 노스트라다무스의 예언 : 프랑스왕 앙리 2세의 아내 카트린은 앙리 2세와 몽고메리 백작 가브리엘과의 마상창시합을 말리고 싶었다. 전날 꿈자리도 사나웠고, 4년 전 예언가 노스트라다무스가 왕의 죽음을 예언했기 때문이다. “젊은 사자가 늙은 사자를 이기리라. 전쟁터에서 단 한 번의 전투에서. 그는 황금 우리 안의 눈을 찌르리니. 상대는 일격에 두 군데 상처를 입고 비참하게 죽으리라.” 아니나 다를까, 앙리 2세는 몽고메리 백작 가브리엘의 마상창시합에서 큰 부상을 당하고 만다. 많은 궁정 의사들은 머리뼈 외상이 없다며 앙리 2세가 죽지 않을 것이라고 생각했지만, 당시 유럽 최고의 의사 앙브루아즈 파레와 안드레아스 베살리우스의 생각은 달랐다. 그들은 앙리 2세의 병세를 보고, 머리뼈 속에서 뇌 뒷부분이 크게 손상되었을 것이라고 생각했다. 예언은 맞아떨어졌다. 앙리 2세는 회복되지 못한 채 뇌진탕으로 끝내 사망했다. (1장)

기토의 총에 맞은 가필드 대통령은 80여 일간의 투병 끝에 사망하고야 만다. 국민의 공분을 산 기토에게는 사형 선고가 내려졌는데, 재판 과정에서 병리학자 에드워드 찰스 스피츠카는 정신 이상 소견을 꿋꿋하게 증언했다. 교수형을 당한 기토의 뇌를 부검해보았더니 스피츠카의 말이 옳았다는 사실이 드러났다. 뇌에 구멍이 숭숭 뚫린 데다 찐득찐득한 물질이 뇌 도처에 묻어 있었다. 병리학자들은 전반적으로 확실한 만성 질환이 뇌의 전 영역을 침범한 사실을 발견했다. (2장)

- 영원한 라이벌, 골지와 카할 : 신경과학자 카밀로 골지는 신경세포들이 마치 레이스로 짠 하나의 커다란 그물처럼 보인다는 신경그물설을 믿었다. 그러나 또 다른 신경과학자 라몬 이 카할은 수백 개의 뇌 조각 시료를 현미경으로 들여다본 끝에 신경세포가 각각 독립적인 단위로 존재한다는 ‘신경세포설’을 내놓았다. 그리고 카할은 각각의 신경 세포 사이에 미세한 간극이 있으며, 신경세포들은 가지돌기(수상돌기)에서 축삭돌기 쪽으로(오직 한 방향으로만) 정보를 전달한다고 주장했다. 20세기 초, 신경과학계는 ‘신경 그물설’과 ‘신경세포설’을 주장하는 사람들로 양분되었고, 해가 갈수로 각 진영은 상대방을 더욱 경멸했다. 아이러니하게, 골지와 카할은 1906년 노벨상을 공동으로 수상했다. 수락 연설을 할 때에, 특히 골지는, 끔찍한 오류를 저질렀다며 카할을 맹비난했다. 그러나 역사는 카할의 손을 들어주었다. (2장)

- 작은 선과 움직임으로 분해되는 세상 : 데이비드 휴벨과 토르스텐 비젤은 갖은 우여곡절을 겪으며 고양이를 대상으로 연구한 끝에, 1차 시각 겉질의 신경세포들은 선을 좋아하지만, 각각의 신경세포마다 기울어진 각도에 따라 좋아하는 선이 정해져 있다는 것을 밝혔다. 또한 우리의 뇌가 곡선이건 무늬이건 무엇이든 단호하게 그 형태를 작은 선들로 분해한다는 사실을 밝혔다. 그리고 또 휴벨과 비젤은 선을 감지하는 신경세포, 움직임 추적을 선호하는 신경세포, 위아래 방향의 움직임에 반응하는 신경세포, 좌우 방향의 움직임에 반응하는 신경세포가 있다는 것을 알아냈다. (4장)

- 대역으로 가득 찬 세상 : 카프그라 증후군 환자 마담 M.은 주위 사람들을 모두 새로 나타난 사람, 곧 ‘대역’으로 간주했다. 그녀가 보기엔, 딸과 남편은 살해되어 대역으로 교체되었다. M.은 시간이 흘러 대역들에게 주름이 생기거나 머리가 벗겨지면 대역의 대역을 만들어냈다. 남편 대역은 80명이었고, 딸의 대역은 2000명이었다. 카프그라 증후군 환자는 대부분 자신의 삶에 침입한 대역들을 배우나 살아 있는 밀랍 인형이라고 믿는다. 어떤 남자 환자는 양아버지를 살해한 다음, 시체에서 로봇의 배터리와 마이크로필름을 찾으려고 했다. 이런 카프그라 증후군 환자는 변연계 쪽의 감정 중추가 망가져 얼굴을 알아본다 하더라도 얼굴에서 아무런 느낌을 갖지 못하기 때문에, 사랑하는 사람이 눈앞에 나타나도 자신이 알고 있는 사람이 아니라고 생각하며 무심하게, 때로는 병적으로 반응한다. (9장)

- 과거에 갇힌 남자 : H.M.은 심한 발작으로 부분적인 엽 절개 수술을 받았다. 양쪽 해마 조직을 제거했는데, 수술 후 문제가 생겼다. 수술 이전의 10년간에 해당하는 기억 전체가 통째로 사라졌고, 새로운 기억도 생성할 수 없었다. 매일 만나는 사람도 처음 만나는 사람으로 대했고, 똑같은 말을 계속 반복했다. 그의 기억은 해변에 휘갈겨 쓴 글자처럼 금방 지워졌다. 이런 H.M.의 사례는 해마가 다른 뇌 부위보다 기억을 생성하고 저장하는 데 중요한 기여를 한다는 것을 알려주었다. 특이하게도 H.M.은 이름과 날짜 등을 기억하는 서술 기억은 전혀 할 수 없었지만, 자전거 페달을 밟거나 거울을 보고 별을 그리는 식은 절차 기억은 할 수 있었다. 이를 통해 신경학자 브렌다 밀너는 서술 기억과 절차 기억은 구별되며, 그리고 단기 기억과 장기 기억은 서로 다른 뇌 구조를 사용한다는 증거를 얻을 수 있었다. (10장)

- 모든 것을 기억하는 남자 : 기자로 일하던 솔로몬 셰레솁스키는 한 번 기억하면 수년이 지나도 기억할 수 있는 기억력 천재였다. 신경학자 알렉산드르 루리아는 그에게 단테의 《신곡》 서두를 읽어주었는데, 셰레솁스키는 이탈리아를 몰랐는데도 불구하고 15년이 지난 뒤에 악센트까지 살려 정확하게 서두를 암송했다. 셰레솁스키의 비범한 기억력은 과잉공감각과 관련이 있었다. 소리는 색, 맛, 촉감 경험을 불러일으켜, 평범한 목록도 그에게는 ‘완전한 정신적 연극 작품’이 되었다. 그런데 그가 공감각 이미지에 압도당하는 게 문제였다. 셰레솁스키의 삶은 평탄치 않았다. 기억술사, 음악가, 기자, 컨설턴트, 공연 배우 등의 일자리를 전전하며 낙오자 비슷한 삶을 살아갔다. 어느 일자리에도 부적합했다. 기억력이 너무 좋아도 아무 기억이 없는 것만큼 살아가는 데 큰 장애가 되었던 것이다. (10장)

- 좌뇌와 우뇌의 갈등 : 뇌전증 등으로 인한 발작을 없애기 위해 좌뇌와 우뇌를 연결하는 뇌들보를 절단하면 분할뇌 환자가 된다. 대개 이들 환자들은 겉으로 보기엔 아무런 문제가 없다. 그러나 이들 분할뇌 환자를 대상으로 연구해보니, 좌뇌와 우뇌가 각각 바라는 것이 다르며, 심지어 정치적 견해도 다른 것으로 밝혀졌다. 분할뇌 환자 P.S.의 경우, 워터게이트 사건 이후에 그의 좌뇌는 닉슨 대통령에게 동정심을 보인 반면, 우뇌는 닉슨 대통령이 물러나서 기쁘다고 암시했다. 위기나 논란에 맞닥뜨렸을 때, 우리는 마음의 갈피를 잡지 못하곤 하는데, 이는 단순한 표현이 아닐지도 모른다. 로저 스페리와 마이클 가자니가가 연구한 결과, 뇌의 두 반구는 현실을 서로 다른 방식으로 감지한다. 좌뇌는 데이터에서 패턴을 파악하는 능력이 더 뛰어나며, 우뇌는 좌뇌보다 두 사건 사이의 인과관계를 판단하는 능력이 더 뛰어나다. (11장)

추천사

“이상야릇하고 세세한 이야기를 파헤치는 데 샘 킨은 탁월할 정도로 타고난 재주가 있다.”
- 사이언스 뉴스

“샘 킨이 이야기를 할 때마다 과학은 재미있는 것이 된다.”
- 수새너 캐헐런, 뉴욕 포스트

“샘 킨은 미국에서 가장 똑똑하고 매력적인 과학 작가 중 한 명이다.”
- 마이클 쇼브, 내셔널 퍼블릭 라디오

“ 지금까지 나온 샘 킨의 작품 중 최고의 책! 뇌의 역사를 흥미진진하고 색다른 방식으로 서술한 것으로, 미친 과학자들, 정신 이상 범죄자들, 천재들, 끔찍한 불행을 당한 사람들이 무수히 등장한다. 친구들에게 일부 구절을 읽어주면, 친구들이 여러분의 손에서 책을 낚아채 자기들이 읽으려고 할 그런 책이다. 부디 무사히 돌려받을 수 있기를.”
- 에이미 스튜어트, 『술 취한 식물학자』의 저자