과학자들은 수십 년 동안 주의와 의식을 별개의 분야로 연구했다. 하지만 최근에는 같은 두뇌 활동으로 간주하기 시작했다. 최근의 관점에 따르면, 우리의 두뇌는 항상 들어오는 지각의 흐름에 신경을 쓰고 있는 대기 상태라고 한다. 그러다 사건이 발생하면 두뇌는 자극에 주의를 기울이고 주목한다.
의식을 이해는 것은 인체를 이해하는 근본이며, 심리학적/정신과적/신경학적 문제를 진단받은 환자들에게는 필수적이다. "기분이 어떤가요" 라는 질문만으로 누군가를 평가할 수 없다. "당신은 세상을 어떻게 지각하고 이해합니까? 어떤 식으로 받아들이고 의식하지요? 그것을 어떻게 알았나요?"라는 질문이 더 핵심적이다.
주의와 의식은 세상에 대한 이해를 만드는 토대다. 또 우리 스스로를 거주하는 미묘한 물질적, 사회적 세상과의 연관 속에서 정의할 때 정체성을 세우는 바탕이 된다. 또한 온갖 것들이 섞여 있는 '마음'을 생겨나게 하는 기본적 기능이다.
두뇌 속 점원들
뉴런의 작용을 알아내기 위해 지난 40년 동안 노력해온 뉴욕 의대 생리학 및 신경학과 과장 로돌포 리나스(Rodolfo Llinas)을 비롯한 확자들의 피나는 연구 덕분에 지금은 두뇌에서 어떤 영역이 주의와 의식을 만드는지 알게 되었다.
지난 한 세기 동안 사람들은 두뇌를 단순한 '반사' 기관으로 보았다. 이러한 관점에서의 두뇌는 정보의 입력과 출력 기계에 부과했다. 하지만 리나스와 다른 학자들은 뉴런이 조용히 앉아서 자극이 들어와 일깨워주기만을 기다리는 것은 아니라고 밝혔다. 항상 활동하고 자극에 반응할지 여부와 반응 방식을 결정하는 것이다.
리나스는 이를 상점(두뇌)라는 것에 비유했다. 상점에 들어가기 전, 당신(자극)은 창문을 통해 점원(뉴런)들이 얘기를 나누는 모습을 본다. 이 모습은 뉴런의 활동과 의사소통에 비유된다. 가게에 들어가면, 점원들게게 당신은 새롭게 들어오는 자극이 된다. 처음에 점원들은 계속 이야기를 나눈다. 당신이 들어온 건 알았지만 큰 관심은 갖지 안는다. 만악 당신이 "저 외투를 사고 싶어요"라고 말한다면, 점원들은 갑자기 주위를 기울일 것이다. 두뇌가 당신을 의식한 것이다. 자극을 의식하면 점원들은 행동을 취한다. 한 점원은 옷걸이대로 외투를 가지러 가고, 다른 점원은 계산대로 간다. 남은 일부 점원들은 계속 대화를 한다. 한편 다른 이들은 선번에 셔츠를 정리한다. 가게 앞 진열대를 정리하던 직원은 다른 직원들을 신경 쓰지 않고 계속 일한다. 두뇌는 이와 비슷한 방식으로 자극을 받아들이고 반응하고 결정한다.
뉴런들이 항상 의사소통하고 주변에서 활동하면, 인간의 신체시스템은 항상 준비 상태다. 게으르게 앉아서 반응하기만을 기다리는 것이 아니라, 얘기하고 선반을 정리하고 진열한다. 즉, 일부 뉴런들은 자극에 반응하고 다른 뉴런들은 하던 업무를 계속하도록 지시한다. 이러한 활동 자체가 의식이다.
만약 두뇌가 단순히 반사적이라면, 미래의 행동을 계획할 수 없을 것이다. 인간의 두뇌는 강력한 예측 기계이다. 세상에 대한 정교한 정신적 지도를 만들어, 시공간적으로 무슨 일이 벌어질지 예측하는 것이 가능할 정도로 신뢰성이 높다. 움직이는 동물은 어느 정도 예측력을 갖고 있어야 한다. 자신이 들어가는 곳이 어디인지에 대한 이미지와 어떻게 그 속으로 들어갈지에 대한 감각이 필요하다. 이러한 탐구상의 보조 장치들을 만들어내는 것은 두뇌 활동의 기반이 된다. 시간이 흐르고 신체가 움직임에 따라, 의식을 가진 두뇌 혹은 마음은 새로운 정보를 첨가하고 갱신하고 지도를 재수정하면서 세상을 경험한다.
우연찮게도 사람들이 물체를 추적하는 방식에 관한 최근의 연구는 두뇌 의식의 신체적 본질에 관한 이론을 지지한다. "당신의 지갑은 지금 어디에 있는가?"라는 질문에 당신은 즉각 대답하고, 이 책에서 시선을 돌리지 않고도 지갑에 손을 뻗칠 수 있다. 그 이유는 당신의 두뇌가 근처 물건에 대한 정신적 지도를 갖고 있기 대문이다.
동물들은 움직이고 주변 환경과 상호작용하기 위해서 보고 듣고 듣고 느낀 것에 근육을 조화시켜야 한다. 영장류의 이러한 활동의 명령중추는 복측 전운동피질이다. 그라치아노는 원숭이의 눈이 물체의 위치를 추적하면 뉴런들도 활성화되기 시작한다는 것을 알아냈다 그리고 물건이 시야에서 사라진 뒤에도 일부 뉴런은 계속해서 활성화 상태를 유지한다.
그의 연구 팀은 원숭이의 시야에 플라스틱 통을 설치한 뒤, 두뇌에 설치한 전기침의 반응을 기록했다. 불을 끈 후에도 한 뉴런군은 계속 활성화 상태였다. 마치 원숭이들이 여전히 그 통을 쳐다보는 것처럼 말이다. 이런 뉴런들은 통의 위치에 대한 두뇌의 '작업 기억'을 보존하는 것 같다. 연구원들은 통을 제거하고 슬며시 불을 켰다. 새로운 시각 정보가 뉴런에게 물체가 더 이상 없음을 알리자 그 뉴런들은 활동을 멈추었다.
그라치아노의 실험 결과는 두뇌가 주변 환경의 지도를 구성한다는 생각을 뒷받침한다. 몇몇 뉴런들은 앞에서 비유한 점원들처럼 이러한 지도를 유지하기 위해 주변에서 얘기하고 있다. 그러다가 통의 제거 같은 새로운 정보가 들어오면 지도의 모습을 바꾼다. 두뇌는 과거 경험과 기억을 통해 지도를 그린다. 가령, 당신이 양탄자가 깔린 거실 바닥에 앉아 작은 공을 벽 쪽 소파 뒤로 던진다고 생각해보자. 공이 시야에서 사라질 때까지 공의 궤도를 바라보라. 바닥에 떨어지는 모습을 직접 보고 듣지 못해도 공이 어디에 떨어질지 쉽게 예측할 수 있다. 지금껏 살아오면서 수없이 목격한 궤도에 관한 경험과 기억의 지도가 어떤 일이 발생할지 예측해주기 때문이다.
칵테일파티와 주의시스템
자극에 대한 반응, 뉴런들 사이에서 진행되는 대화, 세상에 대한 예측 가능한 지도가 함께 작용해서 의식을 만든다. 하지만 뭔가 를 의식하기 전에 우선 그것에 주의를 집중해야 한다.
주의는 들어오는 자극에 주목하는 것 이상이다. 다양한 지각들을 거르고 균형을 잡고 정서적 중요성을 부여하는 일까지 수많은 과정에 관여한다.
당신이 칵테일파티에 갔다고 생각해보자. 당신은 그 환경의 수많은 특징들을 동시에 받아들인다. 친구의 얘기를 들으면서 술을 한 모금 마시거나, 동료가 새로운 상대와 춤추는 모습을 지켜본다. 당신의 두뇌는 환경의 사소한 조각들을 걸러내는 여과장치를 통해 많은 지각을 처리한다. 이제 당신에게는 크고 중요한 조각만 남는다. 친구가 재미있는 일화를 들려줄 때, 당신은 친구 얼굴과 말을 집중한다. 반면에 방 안의 다른 수많은 목소리나 시각적 이미지들은 그다지 들어오지 않는다. 또한 대화, 시각, 소리 같은 지각을 혼합해, 그 방에서 곧 싸움이 일어날 것이라는 추상적인 생각을 할 수도 있다.
이러한 자극을 받아들이는 강도는 당신의 흥미, 주의, 걱정에 의해 결정된다. 지각에 정서적 비중을 부여하는 인지 과정은 주의에도 영향을 미친다. 만약 당신이 싸움이 일어날 것이라는 것을 감지했다고 가정해보자. 도전-주의 반응을 통제하는 변연계는 상황이 해결될 때까지 주의시스템으로 하여금 그 대상을 지켜보게 만든다. 만약 싸울 것 던 사람들이 갑자기 웃으면서 악수를 나눈다면, 변연계는 지각에 배정했던 정서적 중요도를 낮춘다. 주의시스템은 다시 그 상황을 무시하고, 다른 측면에 집중한다. 만약 자극이 충분하지 않다면, 두뇌는 신체에서 오는 자극뿐만 아니라 기어과 생각 등 내부에서 오는 자극을 받아들인다. 한마디로 주의는 복잡한 시스템이다.
과학자들은 주의시스템 내부에서 뚜렷하게 나는 네 가지 요소들을 확인했다. 환경을 살피는 두뇌는 전반적인 능력을 만들어내는 네 가지 요소는 각성, 운동순응, 새로운 것의 탐지와 보상, 집행 조직이다.
뇌간은 상황 감시의 저차원 단계에서 경계심을 유지하는데, 이것이 바로 일반적인 각성이다. 다음 단계에서 두뇌의 운동중추는 몸을 재적응하게 만든다. 따라서 우리는 음식을 감지했나 새로운 적이 나타났을 때, 즉각 감각을 재조정할 수 있다. 그 뒤에 변연계가 새로운 탐지와 보상을 담당한다. 그리하여 마침내 피질의 전두엽은 행동과 반응을 요구하고 장/단기적 목표와 주의를 통합한다.
각성은 경계심을 높이는 능력이다. 잠을 자는 동안이나 침입자에게 무방비 상태에 노출될 때 대처하는 유산이다. 요즘도 공포는 여전히 좋은 각성제다. 비록 잡아먹힐까봐 두려워하는 게 아니라, 마감일을 놓칠까 두려워하는 경우가 더 많지만 말이다. 인류의 시조인 호모 사피엔스가 추상적으로 생각하게 되면서부터 인간의 생각 내부에서 발생한 새로움도 각성을 일으키기 시작했다.
각성은 전두엽, 변연계, 뇌간, 감각기관을 연결하는 망상활성화시스템(Reticular Activating System;RAS)에 의해 통제된다. RAS는 감각이나 생각을 통해 들어오는 정보에 따른 각성을 불러오고, 놀라움의 정도에 따라 흥분회로들에게 경계를 발신한다. 장기기억에서 핵심 역할을 하는 해마도 RAS와 상호 교류한다. 지식을 저장하는 해마는 기억의 통로이기도 하다. 해마는 현재와 과거를 비교해, 사건이 새로운지 일상적인지 판단한다. RAS 가 무해한 것에 놀라면 해마는 보조 여과기 역할을 하며, 시스템을 제어해 두뇌의 에너지를 보존한다.
생존에 필요한 두 번째 요소는 신체의 감각기관이 정체불명의 새로운 물체 쪽으로 향하는 운동순응이다. 이를 통해 우리는 새로운 정보를 짧은 시간 내에 처리할 수 있다. 다시 말해 안전을 높일 수 있다. 각성시스템과 마찬가지로 운동순응은 기본적으로 수동적이다. 가령 귀를 파거나, 머리를 돌리거나, 다가오는 맹견에 주의를 기울이거나, 맛있는 살사소스 냄새를 더 잘 맡기 위해 몸을 기울이기 전에, 우리의 두뇌는 미리 생각할 필요가 없다. 운동순응이 힘들이거나 의식하지 않은 채 이러한 일들을 해내기 때문이다.
오리건 대학의 마이클 포스터 (Michael Poster) 와 스티븐 피터슨(Steven Petersen)교수는 순응운동은 해체-이동-개입의 3단계로 나뉜다고 주장했다. 예를 들어, 이 책을 보고 있는데 전화벨이 울린다면, 당신은 책에서 시선을 돌려 주의를 해체시킨다. 다음으로 당신의 두뇌는 운동 통로가 새로운 일을 하도록 준비한다. 기저핵(basal ganglia)과 전두엽-두장엽 주의회로는 새로운 자극으로 관심의 초점을 전환하여 눈과 귀를 전화에 집중하도록 만든다. 마지막으로 시상의 뉴런군들은 새로운 자극에 초점을 맞추어 주의에 개입한다. 방해요소인 잡음을 차단하고 전화기를 들어 통화에 집중한다.
후두정엽이 손상되는 발린트 증후군이라는 장애가 생긴다. 발린트 증후군 환자는 다양한 물체들을 접할 때 동시에 반응하지 못하므로, 나무만 보고 숲은 보지 못한다. 후두정엽 손상은 한 곳에서 다른 곳으로 관심을 돌리는 능력을 제한한다. 또한 한 감각 단계에서 다른 감각 단계로도 전환하지 못한다. 지폐인에게도 이러한 특징이 나타난다.
UCSD 의 에릭 쿠르젠(Eric Courschense)은 이를 더욱 확대해서 인지장애는 행동과 사회적 단서 사이의 관심이 전환을 불가능하게 만든다고 주장했다. 가령, 어머니가 나무를 가리켰을 때 아기가 어머니의 얼굴에서 주변의 나무로 저연스럽게 관심을 돌리지 못하면 문제가 있는 것이다. 아기는 어머니의 사회적 단서(가리킴)에 따른 행동(시선)을 조정하기 못한 것이다. 따라서 사회적 참여나 사회적 관계를 배우는 능력이 떨어진다.
다음으로 우리가 각성하고 지시를 받으면, 중뇌 변연계 통로(도파민을 함유한 뉴런군)가 관장하는 새로운 것의 탐지와 보상 시스템이 발동한다. 이것은 변연계의 주된 조종자다. 이 시스템 주의는 물론 정서적/사회적 기능에도 필수적이다.
새로운 것의 탐지와 보상 추구는 관심을 어디에 집중할지 지시하는 주요한 원동력이다. 새로운 것의 탐지시스템은 새로운 자극들을 주목하낟. 보상시스템은 쾌락 감각을 만들어내고 자극에 정서적 가치를 배정한다. 기억하기 위해서 표시해두는 것이다. 만약 나중에 같은 자극이 나타나면, 본능적인 정서의 기억은 기쁨에서 역겨움에 이르는 반응을 제공한다. 그리고 개인들이 행동 계획을 세우도록 지시한다. 중뇌 변연계는 예상하지 못한 변화에 민감하므로 새로운 것을 탐지하는 시스템으로 작용한다.
측좌핵(nucleus accumbens)은 보상시스템의 핵심이다. 전뇌에 위치한 이 작은 세포군은 편도체와 변연계의 다른 부분과 연결되어 있다. 이곳은 오래전부터 두뇌의 주요한 쾌락중추로 알려져 있다. 두뇌에서 도파민이 가장 많이 저장되어 있는 이곳은 세로토닌과 엔도르핀 같은 쾌락적 신경전달 물질에 민감하게 반응한다. 이 화학물질들은 만족감을 느끼게 하거나 동기를 부여하는 핵심 요인이다.
지금까지 측좌핵은 광범위하게 연구되었다. 가령, 암페타민과 코카인 등의 중독성 각성제는 측좌핵의 도파민 집중도를 높여 쾌락 효과를 나타낸다. ADHD 의 치료에 사용되는 리탈린(ritalin), 덱스드린(dexdrine), 사이러트(cylert) 같은 약물도 도파민의 활동을 강화해, ADHD 환자들이 주의를 유지하고 임무를 완수하게 해준다. 사실 초콜릿/커피/니코틴/대마초 같은 중독물질, 헤로인/모르핀/페르코단(percodan)/딜라우디드(dilaudid)같은 외부 엔드로핀이나 적당한 수준의 스트레스는 전체 시스템에서 도파민의 이용 가능성을 증가시킨다. 이러한 작은 세포군인 측좌핵이 바로 핵심 활동 영역이다.
이 부분에 장애가 있는 원숭이는 주의가 산만해 즉각적인 보상이 주어지지 않는 일을 수행하지 못한다. 그러므로 동기 부여에도 영향을 미친다. 지금까지 ADHD 환자들은 중독증에 걸린 것으로 여겨졌다. 그들은 종종 충동적이고 제어력이 부족해 성급하게 행동한다. 즉각적인 피드백에 반응하기 때문이다. 즉각적인 만족을 제공하느냐에 따라 일의 우선순위를 정한다. 그 결과 활동을 잠시 중단하고 방법을 연습하거나 활동 결과를 평가하려 하지 않는다.
니코틴/나르코틴/알코올 같은 중독성 물질은 측좌핵을 혼란시킨다. 중독자가 역물 복용을 제어하지 못하고 강박충동장애가 스스로를 제어하지 못하는 것은 욕구 제어 불능으로 해석된다. 이들은 새로운 것의 탐지와 보상시스템에 문제가 있기 때문에, 자극의 크기와 무관하게 매번 새로운 술이나 상황을 새롭고 흥분된 걸로 느낀다. 이 때문에 강박충동장애자의 두뇌는 더욱 큰 실수를 한다. 즉, 그냥 받아들여도 될 새로운 사건을 즉각 수정하고 검사해야 하는 위험으로 간주한다. 그 려과 항상 불편한 감정에 사로잡혀 몇 번식 새로운 자극을 확인한 뒤에야 안심한다.
주의의 네 번재 시스템인 집행 조직은 우리의 행동을 요구하고 주의를 단기 또는 장기 목표와 결합한다. 이러한 집행 기능의 최고 지시자는 전두엽인데, 부적절한 자극을 차단해 주의를 계속 유지하는 핵심 역할을 한다. 즉, 칵테일파타에서 다른 대화는 무시하고 친구의 이야기에 집중하게 해준다. 측두엽 깊숙한 곳에 위치한 미상핵(caudate nuclei)과 기저핵은 당신이 파타에서 몇져 보일지에 대한 걱정 같은 원하지 않는 내부 잡음과 자극을 걸러준다.
전두엽에 장애가 있는 환자는 부적절한 자극을 차단하고 주의를 집중하는 데 어려움을 겪는다. 그 결과 대부분의 일에 세심한 주의를 기울이지 못한다. 자기 행동이 사회적으로 적절한지에 대한 관심이 현지 떨어지고 행동도 제어하지 못한다. 각성을 상실한 그들은 여러 단계의 충동을 보이고 외부 자극에 저항하지 못할 정도로 끌린다. 종종 주위 사람들의 행동을 충동적으로 모방하는 '환경적 의존(environmental depenency)'이라는 매력적인 증후군도 있다. 또 다른 장애는 호기심의 완전한 상실이다. 일부 전두엽 장애자들은 세상과 상호작용하려는 욕구가 전혀 없는 것처럼 보인다. 부적절한 자극을 차단하는 전두엽이 제대로 기능하지 않아 ADHD 증상이 나타난다는 증거도 많다.
전두엽이 집행 기능의 최고 경영자라면 전측 대상회는 비서실장이다. 파티에서 동료가 춤추는 걸 보면서 친구의 얘기를 듣는 것처럼, 이 영역은 주의를 통제하거나 분배할 때 활동한다. 또한 싸움이 시작될 가능성을 감지했을 때, 동료나 친구를 잊고 다른 쪽에 집중하게 된다. 전측 대상회는 어떤 감각 정보가 전두엽으로 들어갈지, 얼마나 많은 에너지가 필요할지 결정한다. 또 정보 가운데 심사숙고 할 것과 버려야 할 순위를 매기고, 그에 맞추어 전두엽의 자원을 할당한다.
1930년대 이래로 전측 대상회를 주의, 정서, 기억, 신체적 자율반사, 동기 부여, 고통스런 자극에 대한 반응과 연관시킨 연구들이 나왔다. 전측 대상회의 능력 가운데 하나는 도파민 수준을 규제해 신경 네트워크의 반응성을 강화하는 것이다. 또한 전 두뇌 영역에 걸쳐 광범위한 신경 연결을 갖고 있어서 주의와 관련된 영역의 규제를 돕는다. 요컨데, 주의시스템을 지원하는 흥분, 정서, 동기 부여의 복잡한 시스템은 전측 대상회를 통해 조율된다.
편도체와 정서 꼬리표
전측 대상회가 받는 정서 신호들은 편도체에서 들어온다. 변연계의 핵심인 편도체는 신호에 정서적 중요도를 배정함으로써 주의에 영향을 미친다. 심지어 의식적 지각이 들어오고 세세한 범주화가 진행되는 전두엽에 감각적 자각이 도달하기도 전에, 감각 정보들에 소소한 흥밋거리부터 경악에 이르기까지 정서적 등급을 매겨놓는다. 그럿은 들어온 자극이 생존에 얼마나 중요한지 보여주는 반응으로, 신체와 두뇌의 다른 부분을 활성화한다. 만약 자극이 위협적이면 두뇌의 경계 영역을 발동시키고 호르몬시스템과 뇌간에 준비 태세를 갖추라고 알린다.
심지어 편도체는 당신이 주의를 기울이기 전에 들어오는 모든 자극에 전의식적인 편견을 띤 강도를 제공한다. 그것은 의식 바깥에서 작동한다. 예를 들어 폭발적인 소음을 지각했을 때, 피질이 그 소음이 무엇인지 감지하기도 전에 우리는 달아날 준비를 한다. 감염, 뇌출혈, 수술로 인해 편도체가 없는 사람은 이른바 클루버-부시 증후군을 앓는다. 이 증후군은 차별화나 학습이 진행되지 않기 때문에 환경 속의 모든 자극에 반응하려 한다. 또한 사람들에게 무관심해서 가족에 대한 정서적 애착도 상실한다.
사건을 예측함으로써, 편도체가 붙인 정서 꼬리표는 계속해서 판단하고 세상에 반응하게 해준다. 이는 주로 기억을 참고로 일어난다. 푠도체는 자극이 위험한 것으로 판단되면 주의시스템에 각성을 일으키려는 충동을 더한다. 하지만 환경을 미리 판단하려 할 때 강한 정서는 오히려 방해가 될 수 있다.
변연계는 왜 이러한 꼬리표를 붙이는 걸까? 또 다시 도파민이 그 열쇠가 된다. 도파민은 편도체에 풍부하다. 편도체와 가깝게 연결된 선조체(측좌핵의 터전)는 둘 다 즐거운 보상이나 고통스런 처벌에 대한 반응으로 도파민을 분비한다. 하지만 그 경험을 고통으로 등록할지 아니면 즐거움으로 등록할지는, 고통이나 즐거움의 강도보다는 덜 중시되는것 같다. 사람들은 이런 식으로 사건을 긍적적/부정적 정서와 연결시키는 법을 배운다.
우리가 다양한 두뇌 영역에 관해 배울수록 주의는 두뇌의 몇몇 중추에 한정된 기능이 아니라는 것을 이해하게 된다. 주의와 관련된 영역은 광범위하다. 근래 들어 소뇌가 관여한다는 증거가 드러났다. 예전에는 소뇌가 단지 운동 기능만을 조정하는 것으로 생각됐지만 최근에 인지 기능과 시간을 조절하는 데 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다.
신경전달물질의 역할
주의시스템은 두뇌의 모든 부분과 마찬가지로 다양한 신경전달물질을 이용한다. 세로토닌과 노르에피네프린도 중요하지만 도파민에 가장 많이 의존한다. 도파민의 특정 기능은 수수께끼로 남아 있다. 하지만 모순처럼 보이는 두 가지 일을 한다는 증거가 제시되었다. 즉, 즉각적인 뉴런 발화를 감소시켜 무선적 잡음을 늦추는 반면, 발화 준비를 더 잘하도록 뉴런의 탈분극화 효과를 일으킨다. 이 때문에 도파민을 '학습 신경전달물질'이라 부르는 것이다.
도파민의 탈분극화는 특히 흥미롭다. 도파민이 보상, 새로운 것의 탐지, 집행 기능 간의 연결, 그리고 전반적인 주의시스템, 학습, 기억 사이의 연결 역할을 하기 때문이다. 또한 장기기억의 형성에도 필수적이다. 도파민은 뉴런 사이의 장기적인 화학적 정보 전달을 강화하고, 자유로운 의사소통을 가능하게 한다. 지식의 오래된 요소인 기억들의 연결을 형성해, 새로운 개념을 형성하는 능력을 만든다. 즉, 새로운 물체가 이전 환경에서 만났던 것과는 다른 것임을 알아차리게 해준다.
도파민은 쾌락 보상 감각과 장기기억 사이를 연결한다. 또한 이러한 학습 신경전달물질은 동기 부여적인 보상과 운동시스템을 연결한다. 작업 기억은 일상생활에서 매 순간 주의를 계속 유지하게 해주는데, 작업 기억의 문제는 도파민의 부족과 깊은 관련이 있다.
유전자의 역할
주의시스템은 도파민, 신경세포에서 만들어지는 효소, 시냅스 후부의 연결 지점, 전달 기제, 신진대사의 도움을 받는다. 이 효소들은 관련 단백질의 생성을 주도하는 고유한 유전자를 갖고 있다. 그 가운데 하나인 D2R2 수용기 유전자는 변연계에 몰려 있는 도파민과 관련된 시냅스 후부의 D-2 수용기의 유전 암호 역할을 한다. D2R2 수용기 유전자는 알코올 의존증, ADHT, 코카인 남용, 니코틴 중독(흡연), 충동적인 도박 등 다양한 심리학적 상태와 연결된 대립(대안) 유전자를 지녔다. 측좌핵의 D-2 수용기 밀도가 비정상적을 낮으면 즐거움을 경험하는 능력이 감소되고 외부적 형태의 자기만족을 추구한다. 이는 마약 남용, 성적 정복, 문제성 도박 등 보상 추구의 병리적 패턴으로 고정된다.
당신이 받는 보상이 충분하다고 파악하는 일은 부분적으로 기억의 기능이다. 그리고 주의 유지는 기억을 형성하는 핵심이다. 도파민은 주의와 보상에서 중심 역할을 한다. 게다가 니코틴/코카인/초콜릿/대마초/탄수화물/알코올 등의 물질은 결핍 영역에서 도파민을 증가시킨다. 이러한 물질을 흡수하는 것은 도파민의 차이를 보상하려는 행동이다. 위험한 행동에 몰두하거나 도전적인 상황에 처해도, 도파민은 크게 증가한다. 가령 암벽등반이나 낯선 숲속에서 빠른 속도로 산악용 오토바이를 타는 위험에 노출되면, 주의시스템은 계속 도파민을 분비하여 오랫동안 경계 태세를 갖춘다.
신경전달물질과 유전자에 관련된 많은 증거들은 무시하기엔 너무 강력해졌다. 또한 ADHD를 비롯한 자극 및 자제 관련 장애로 고생하는 사람들을 더 이상 극단적인 자극을 좋아하는 것으로 치부할 수 없다. 대신 요즘에는 두뇌에서 도파민시스템을 활성화하려는 유전적/신경화학적 욕구를 지닌 것으로 여겨진다. 다행히도 이러한 지식은 의학의 신시대, 이해의 신시대를 열 것이다.
주의력결핍장애
ADHD는 주의시스템의 네 가지 요소들이 기능장애를 일으킨 것이다. 작업 기억과 전두엽 각성에 관련된 문제가 있을 수도 있다. ADHD 환자는 즐거움이나 고통과 관련해서 동기 부여적 감각이 부족하다. 그 결과, 오랜 시간이 지난 뒤에 보상을 받는 중요하고도 지루한 일에 필요한 추진력을 유지하기 위해서 안간힘을 써야 한다. 학교생활을 잘하면 대학 진학이나 출세에 도움이 되는 경우가 그 예이다. 알코올 의존증자가 살기 위해 술을 마시는 것처럼 ADHD 환자는 현재의 강렬함을 추구한다. 그들의 주의와 보상 시스템은 즉각적인 쾌락 추구에 의해 흥분한다. 이러한 신경생물학적 필연성은 너무 강해서 불가능한 사랑을 추구했을 때의 결과를 고려해보라는 충고 같은 전두엽의 이성적 조언은 뒷전으로 밀린다.
ADHD 는 전두엽의 충고를 듣지 못한다. 또 자극을 추구하는 행동을 결정할 때 기억을 적절하게 떠올리지 못한다. 그리하여 약물중독, 공격성, 우울증, 틱 장애, 분노, 학습장애 등 관련 없어 보이는 장애들까지도 나타난다.
한때는 ADHD를 동기 부여 결핍장애로 봐야 한다고 생각했다. 하지만 도파민시스템에 관한 지식이 늘어나면서 ADHD가 동기 부여와 관련되었다는 신경학적 증거가 나온 것은 최근의 일이다. 더 정확하게 말해서 쾌락 신경전달물질 부족으로 생긴 결핍 증후군인것이다. 두뇌의 보상시스템의 신경전달물질은 원칙적으로 도파민이지만 새로토닌과 엔도르핀도 있다. 보상 결핍 증후군의 예는 ADHD만이 아니라 알코올 의존증, 흡연, 투렛 증후군도 있다. 주의력 결핍은 한두 영역이 잘못된 게 아니라 전체 시스템이 잘못 제어된 탓이다. 주의시스템은 많은 부분들로 이루어져 있으며, 그것들을 함께 작용한다. 따라서 한 영역의 문제는 전체 과정에 영향을 미치며, 주의력 결핍도 시스템 전체에 걸쳐 나타난다.
보상 결핍 증후군을 가진 사람은 약물 중독이나 중독성 모험을 포함해 도파민을 부추기는 활동의 유혹에 더 취약하다. 약물과 아찔함을 추구하는 활동은 해마와 측좌핵에서 도파민의 과도한 분비를 유발해 중독적인 쾌락 효과를 낸다. 1980년대의 중독 관련 논문들이 이러한 점을 확대시켜주었다. 즉, 도파민 차단물질은 도파민 수용기를 방해해 흥분제의 쾌락을 감소시킨다는 것이다.
이러한 시각은 리탈린, 덱세드린, 사이러트 같은 도파민 관련 약품들이 ADHD 치료에 사용되는 이유를 설명해준다. 이 약품들은 시냅스 후단의 도파민 수용기를 자극하고, 도파민 시냅스를 제거하는 분자를 억제한다. 항우울제인 웰부트린도 ADHD 치료에 사용되는데, 두뇌의 도파민을 증가시키는 비슷한 기능을 한다.
보상 결핍 증후군과 동기 결핍은 자제 불능과도 관련이 있다. 보상 결핍 증후군으로 고생하는 사람은 부적절한 행동을 자제하는 데 어려움을 겪는다. 그래서 즉각 보상은 주어질지 몰라도 장기적 목표에는 방해가 되는 행동을 한다. 예를 들면, 졸업하고 싶으면서도 수업을 빼먹는 학생이 그런 경우이다. ADHD 의 주의산만은 중독자에게 자제하려는 동기 부여가 없는 것과 비슷하다. 사실 동기 결핍과 자체 불능이 합쳐진 중독은 모든 보상 결핍 증후군 이면의 공통 요소이다.
ADHD 가 오해받는 또 다른 측면은 과다 활동성이다. 모순적이지만 과다 활동성은 과다한 음직임 때문이 아니라 자제력 문제에서 생겨난다. 행동이 더 빠르다는 것은 아마 반사 능력이 좋거나 잘 훈련되었거나 튼튼한 근육이 있기 때문일 것이다. 여기서 문제점은 자체 불능으로, ADHD 환자는 행동하기 전에 상황을 분석하고 잘못된 행동을 경계하는 데 시간을 덜 쓴다. 컴퓨터 화면에 이미지를 비추는 검사에 따르면, ADHD 환자들의 반응 시간은 정상인데 비해 빠르지 않았지만, 신호가 반응을 억제할 것을 요구하자 반응은 더욱 느려졌다.
ADHD는 주의를 분산시키는 짜릿함을 추구하거나 즉각 충족되는 활동에 빠지기 쉽다. 가치 있는 장기적 목표, 좀 더 큰 혜택에 사용할 시간을 다른 곳에 낭비한다. 가령, 고등학생이 수학 공부처럼 중요한 일은 무시하고 주차장에서 자동차 경주를 하는 것이다. 그것은 보상이 마음 속에 오래 유지되지 않기 때문이다.
의식이란 무엇인가?
의식에 대해 생각할 때 유용하고 멋진 비유가 하나 있다. 내가 전에 자주 사용했던 것인데, 바로 교향악단에 관한 비유다. 두뇌는 언제든 각종 신호를 받고 발생시킨다. 즉, 연주자들이 무대에서 임의로 악기를 조율하는 것처럼, 신호들은 지속되지만 제각각이다. 그러나 지휘자가 연단에 서서 지휘를 시작하면, 연주자들은 갑자기 집중한다. 지휘자가 시작을 알리면, 그들은 멋진 조화를 이루며 음악을 연주한다. 연주자들은 서로 어울려 의식을 만들어낸 것이다.
익숙한 경험을 사용하여 이 비유를 다시 설명해보자. 우리가 잠을 자면, 지휘는 쉬는 셈이다. 지휘자의 지시가 없으면 일부 연주자들은 멈춘다. 즉, 우리의 시각과 이성은 멈춘다. 다른 연주자들은 계속 주위에서 연주를 하는데, 그것이 호흡과 소화 기능이다. 하지만 이따금 일부 연주자들이 노래와 비슷한 어떤 소리에 맞추어 아무 악보나 연주하기도 한다. 그것이 꿈이다. 하지만 지휘자가 없는 그 노래는 곧 다시 흐트러진다.
주의, 기억, 그리고 의식
매 순간 계속 주의를 기울이고 주위 환경을 의식할지 여부는 작업기억에 달려 있다. 작업기억은 주의를 유지한다. 그리고, 주의, 기억, 의식은 서로 연합하여 고차원적 질서인 인지를 만든다. ADHD의 주요 원인인 주의 범주의 손상은 삶을 이해하기 힘들고 특징 없는 것으로 만든다. 그래서 많은 ADHD 환자들은 의식적인 경험을 희미하거나 밋밋한 것으로 묘사한다.
하지만 한 물체나 생각에 대한 주의적 집중조명을 어떻게 다른 물체나 생각으로 옮기는 것일까? UCSD 의 철학 교수 폴 처치랜드(Paul Churchland)는 이러한 능력이 작업기억과 집행 기능의 관계에 의해 이루어진다고 주장한다. 작업기억은 전전두엽의 집행 기능의 중요한 일부다. 작업기억을 다루는 시스템은 전두엽에 위치해 있는데, 운동과 처리에 관련된 영역 바로 앞이다. 그것은 자료, 동기, 착상을 잠시 마음 속에 담아준다. 그리고 장기기억시스템에 의해 해마와 피질의 다른 부분들에서 정보를 부호화해 사용한다.
작업기억은 한 번에 몇 초 동안 소량의 정보만을 갖는다. 예컨데 전화번호부의 번호를 전화 걸 때까지 기억하는 능력이다. 이러한 정보의 '정신적 연습'이 없다면, 우리는 단 몇 초 만에 작업기억의 내용을 잊을 것이다. 하지만 장기기억의 정보는 더 오래 기억된다. 우리는 작업 기억을 이용해 눈앞에서 발생한 사건들을 개념화한 뒤, 장기기억을 이용해 현재를 살아가고 미래에 대한 계획을 짠다. 두뇌에서 작업기억은 컴퓨터의 램(RAM) 과 비슷한 역할을 한다. 컴퓨터와 마찬가지로 우리 두뇌는 많은 것을 통합하고 조작해, 처리하고 평가하고 결정을 내릴 공간이 필요하다. 컴퓨터처럼 작업기억에 저장된 정보에 의지해 프로그램을 운영하는 셈이다.
초창기의 인지 이론들은 장기기억의 관점에서만 의식을 설명하는 바람에 실패했다. 즉, 두뇌에 들어오는 감각 정보는 모두 장기기억 처리자에게 보낸 뒤, 두뇌가 이미 알고 있는 것과 일치하는 정보를 찾아내서 이해하려고 한다는 것이다.
피드포워드(Feed-forward;결함을 예측한 뒤 피드백을 제어하는 것) 이론은 작업기억의 중요한 역할을 무시하고 있다. 즉, 일방적 흐름 때문에 현재의 생각은 즉각적인 행동이나 미래 행동에 영향을 끼칠 수단이 없다는 것이다. 작업기억 없이는 이러한 사고 패턴과 행동 계획은 불가능하다. 요컨데 작업기억과 장기기억 둘 다 의식에 꼭 필요하다.
우리는 작업기억과 장기기억 덕분에 덜 중요한 주제를 주변에 두고, 특정 자극을 우선시할 수 있다. 비록 요구하면 언제든 알아차릴 준비는 되어 있지만 말이다. 옆방에 앞느 자녀를 두고 소파에 앉아 독서를 하는 어머니는 아이의 상태를 계속 생각하지 않고서도 갑자기 울기 시작하면 당장 달려갈 준비가 되어 있다. 그 어머니에게는 아픈 아이에 관해 과거에 했던 생각이 있다. 그것은 "아이 울음소리에 항상 귀를 쫑긋 세우고 있어야 해"라고 알려주며, 사고의 '미래기억'을 준비시킨다. 이러한 미래기억은 의식적인 사고의 지위를 얻지는 못한다. 즉, 어머니는 결코 "우는 소리에 귀를 귀울여야 해"라고 스스로에게 말한 적은 없다. 하지만 왕성한 활동 상태인 과거의 기억이 울음소리에 즉각 관심을 기울일 태세를 갖추게 만든 것이다.
의식에 대한 기억시스템의 중요성은 특히 기억이 작동할 때 분명해진다. 한 사람의 의식적/무의식적 인식의 변화는 종종 기억 외상이나 기억에 영향을 미치는 약물 같은 인위적 요인 때문에 생겨난다. 기억 문제로 인한 의식장애의 재미있는 사례는 수술 동안 마취 상태인 사람들의 경우이다. 의식들은 무의식 상태의 환자가 주변에 관한 어떤 정보도 지각할 수 없다고 생각했다. 그래서 수술 도중에 환자에 대해 별 생각 없이 말했다. 캘리포니아 대학의 칙(D.B Cheek)은 1964년부터 수술 환자들을 연구했다. 그들은 수술 전에 의과 의사들에게 어려움을 안겨준 환자들이었다. 그들은 마취 상태에서 의사들이 제멋대로 떠드는 소리를 들었다. 최면을 걸자 그들의 일부는 의사들의 대화를 드문드문 기억했다.
마취된 환자들 대다수는 '의식이 없다'고 말한다. 분명 그들은 주의를 기울이지 않았다. 하지만 환자들이 대화를 기억하고 심지어 반복한다면 이 생각은 틀린 것이다. 요컨데, 우리는 어떤 것에 주의를 기울이거나 의식하지 않아도 그것들을 파악하고 기억할 수 있는 것이다.
뇌 속의 지휘자
마취 상태는 무의식 상태가 아니라 조저된 두뇌 상태라고 해야 한다. 우리는 매일 두 가지 두뇌 상태를 경험한다. 깨어 있는 상태와 수면 상태가 그것이다. 때때로 술에 취했다가 맨 정신으로 돌아오는 경우도 있다. 주의/기억/의식은 서로 협력해서 다른 상태를 만든다.
깨어 있거나 잠들었을 때나 피질에는 잡음이 지속된다. 심지어 당장 특정 이무를 요구받지 않아도 뉴런들은 계속 상호작용한다. 하지만 이러한 '잡음'은 제멋대로가 아니다. 뉴욕 의과대학의 리나스는 피질 전체 영역에서 일정한 수준의 잡음(진동)이 있다는 것을 알아냈다. 그것은 거의 40Hz(초당 40회의 진동)에 달한다. 게다가 피질의 일부 영역은 이 진동에 따라 윙윙거리면서 진동 전체를 일치시킨다. 다시 말해, 소리 파동이 조화롭게 퍼지면서 서로 박자까지 맞춘다. 처치랜드와 리나스를 비롯한 학자들은 뉴런이 동시에 행동한다고 주장한다. 두뇌 속의 일종의 지휘자의 지시를 따르고 있다는 것이다.
두뇌의 지휘자에 어울릴만한 후보자는 시상 안에 깊숙이 자리한 수질판내핵(intralaminar nuclei) 이다. 수질판내핵은 두뇌의 여러 영역에서 긴 축색돌기를 받고 그 영역으로 축색돌기를 뻗기도 하면서, 정보를 받고 그에 답한다. 그 답변에 대한 뉴런의 반응을 감시한 뒤, 정교한 피드백 고리를 만들어낸다. 수질판내핵과 두뇌의 다른 영역을 오가는 정보들은 40Hz 로 진동하는 전기 활동의 규칙적인 고리를 만들면서 스스로 조절한다.
우리가 깨어 있으면 두뇌에서는 전기적 활동이 대규모적으로 분출되고, 40Hz 진동도 계속된다. 이러한 분출은 환경 및 활동의 변화와 관련되어 있다. 잠을 자면서 꿈을 꾸지 않으면 수질판내핵은 휴지 상태가 된다. 당연히 40Hz 의 진동도 없다. 하지만 꿈을 꾸는 REM 수면을 시작하자 40Hz 의 진동이 다시 시작했다. 그리고 두뇌의 영역별 활동이 다시 시작되어 깨어 있는 상황과 비슷했다. 자동 조정 장치로 운영되는 뉴런들은 상상을 창조한다. 감각 입력 자료가 없는 그것들은 비교적 제한을 덜 받으며, 전날의 사건을 이해하고 저장하는 동안 당신에게 환상적인 이미지와 이야기를 공급한다. 하지만 깨어 있을 때와 달리 연구언이 살며시 움직이거나 적정한 소음을 내도 실험자는 전혀 영향을 바지 않았다. 꿈을 꾸는 동안 피질은 내부에서 순수하게 자신을 활성화시킨다.
이 발견은 두뇌가 통일된 외부 세계를 지각하는 방식에 대한 확실한 단서를 제공한다. 이것은 퍼즐과 같다. 생각 같은 내부의 입력 정보를은 두뇌 전역에서 오지만, 두뇌는 감각의 감각 정보 (냄새, 모습, 소리)들을 개별적으로 등록한다.
우리가 잠들었을 때는 지휘자도 휴식 중인 셈이다. 그러므로 잠자는 동안에는 40Hz 진동도 사라진다. 지휘자인 수질판내핵이 휴식 중이니 연주자들을 한데 모을 필요가 없는 것이다.
만약 우리가 사고를 당해 무의식 상태가 되면, 연주자들은 물론 지휘자도 흔들린다. 신경회로들 사이의 피드백 고리의 전기적 공시성(synchrony)이 방해되고 시스템은 분열한다. 수질판내핵이 회복되어 40Hz 의 피드백을 다시 얻을 때까지 두뇌는 의식을 찾을 수없다. 이러한 관점에서 보면, 의식은 두뇌회로들 사이의 40Hz 의 전기적 잡음이 유지되는 것을 의미한다.
연구에 따르면, 수질판내핵이 손상되면 돌이킬 수 없이 깊은 혼수상태에 빠진다고 한다. 만약 한 반구만 손상되면 혼수상태에 빠지지는 않더라도 신체의 절반이 인식력을 잃게 된다. 즉, 시야의 반에서 일어나는 사건은 지각하지 못하는 것이다. 몸이 절반이 마비되도 환자는 지각하지 못하므로 자신이 장애인이라는 사실을 강하게 부정한다. 심지어 일부 환자들은 미비된 사지가 자신의 것이 아니라고 주장한다.
의식의 주변 영역
주의를 집중 조명에 비유하고 의식을 관현악단에 비유하면, 우리는 많은 것을 이해할 수 있다. 정도는 다르지만 우리는 집중조명의 외부에서 무슨 일이 일어나고 있는지도 알아차리고 그에 대해 생각한다. 바로 윌리엄 제임스가 '주변'이라고 부른 영역이다. 이것은 애매모호한 영역이 아니다. 단지 직접적인 주의를 요하지 않는 영역일 뿐이다.
이 이론은 육체적/정신적 주의가 만나는 곳이 어디인가라는 더욱 복잡한 단계까지 확장된다. 손에 쥔 공의 형태나 촉각은 신체적 인식이다. 하지만 당신은 공을 던질 때의 익숙함이나 즐거운 흥분도 인식한다. 제임스의 표현에 따르면, 당신의 공에 대한 감각은 인식의 집중조명 아래 있으며, 기대감은 주변에 속한다. 주변 인식의 또 다른 예는 배경 정서, 안다는 감정, 올바른 길에 있다는 감정, 사람의 이름이 생각날 듯 말 듯한 기분을 포함한다. 주변 영역은 집중조명 아래 있는 것과 현재의 목표 및 관심 사이의 관계를 평가하는 곳이다.
주의와 의식의 중심 영역과 주변 영역은 모두 경험에 꼭 필요하다. 주변을 지각하지 못하는 한 사례가 맹시다. 맹시는 물체를 분명하게 볼 수 없다. 1차 시각피질의 손상 때문에 자신 앞의 탁자 위로 조용히 굴러오는 공을 보지 못한다. 하지만 공의 위치에 대해 추측하라면, 합리적인 정확성을 지니고 올바르게 짚어낼 수 있고, 어떤 길로 굴러왔는지 판단할 수도 있다. 그러나 이런 시각적 처리 능력에도 불구하고, 시야에서 어떤 것을 본다는 감각은 없다. 맹시에게 "무엇을 보고 있느냐?"고 물으면, "아무것도 보이지 않는다."고 말한다. 하지만 물체가 어디에 있다고 생각하느냐고 물으면, 그들은 정확하게 추측해내는 경이로운 능력을 보여준다. 맹시가 받아들인 시각 정보는 의식적인 정보 지위를 얻지 못한다. 즉, 1차 시각피질에서 처리되는 것이 아니라 시각적 정보 입력 시스템의 주변 영역에서 채택된다.
이러한 분리는 두뇌의 무의식적 능력이 지각과 행동 덕분이라는 증거를 제공한다. 대부분의 경우, 의식적 시스템과 무의식적 시스템은 뗄 수 없는 사이다. 하지만 맹시의 의식적 시각 처리 과정과 무의식적 시각 처리 과정은 분리되어 있다. 무의식적인 능력이 주변 영역에서 발생하는 일을 인식하게 해주는 듯하다.
두뇌의 의식적 능력과 무의식적 능력이 함께 작동하는 방식은 아직 밝혀지지 않았다. 일부 학자들은 두 반구 사이의 처리 과정 덕분이라고 생각한다. 이것에 대한 증거는 중증 간질을 치료하기 위해 뇌량(Corpus callosum)을 제거한 환자에게서 찾을 수 있다. 뇌량은 반구 사이의 흐름을 나르는 신경 더미이다. 환자는 종종 수술 직후에 분열적인 경험을 한다. 좌반구는 신체의 오른쪽을 관장하고, 우반구는 신체의 왼쪽을 관장한다. 뇌량을 제거하면 들어오는 감각 정보는 둘 사이의 다리를 잃게 된다. 따라서 신체의 어느 쪽도 다른 쪽이 경험하는 걸 알지 못한다. 대부분의 경우, 언어는 좌반구의 도구이기 때문에 문제는 더욱 심각해진다. 신체의 왼쪽에서 우반구로 들어오는 정보는 언어를 통해 표현되지 못하기 때문이다.
정상적 의식은 오직 두 반구가 함께할 때만 나타난다. 그리고 의식적 인식과 적절한 조화는 두 반구의 협력에 달려 있다.
의식의 발달
사람들은 주의를 뭔가 쳐다보거나 듣는 제한된 행동으로 여기지만, 사실 주의는 계속 진행되는 행동이다. 이미 받이들인 뭔가에 주의를 기울일 때, 우리는 그것을 의식하게 된다. 프랜시스 크릭(Francis Crick)은 의식이란 "주의를 기울여 기억을 작동시키는 시간"이라고 말했다. 뭔가르 의식하라면 먼저 주목한 뒤, 계속 주의를 기울여야 한다. 작업기억이 계속 주목하게 해주는데, 크릭은 그것이 바로 의식을 구성한다고 말한다.
이 이론에 따르면, 마음은 의식시스템이 장기기억과 연결될 때 나타난다. 작업기억의 자료들은 과거 사건의 장기기억 및 미래기억과 비교할 때 생각이 시작되고 마음이 존재하게 된다.
크릭의 의식에 대한 기본 관점은 주의를 기울여 기억을 작동시키는 시간이라는 것이다. 스크립스 병원의 제럴드 에덜먼을 포함한 뛰어난 이론가들도 같은 주장을 한다. 즉, 우리는 항상 사물을 지각하지만 지각한 것을 경험의 내재적 범주들과 연관 지을 때 비로소 의식적이 된다는 것이다. 우리는 자극을 장기기억에 저장해둔 세상과 비교해 판단한다. 이처럼 범주를 구분하거나 판단하는 행위가 지각을 의식하게 만든다.
유기체는 세상 속에서 중요성을 찾아내고, 의미를 발전시키고, 기억을 이용하고, 학습을 통해 성장하고, 지각을 조직한다. 두뇌를 프로그램으로 바라보는 것보다 나은 대안은 선택시스템(selection system)으로 이해하는 것이다. 이러한 현대적 접근법이야말로 유기체의 본질을 생물학적으로 이해하는 열쇠다.
애덜먼과 동료들은 '신경진화론'또는 '뉴런군 선택'이론을 발전시켜왔다. 이러한 모델로 설명하자면, 세상에 관한 범주를 나누고 적응하는 능력은 두뇌에서 뉴런의 자연선택이 일어난 결과다. 즉, 세포의 성장, 죽음, 강함과 약함에 따른 세포들 간의 경쟁의 결과인 것이다. 결과적으로 조직체의 생존에 도움을 주는 뉴런군은 번성하고 강한 연결은 발달되는 반면, 사용되지 않는 것은 소멸한다. 이러한 진화는 개개인의 평생 동안 계속된다.
이러한 모델은 두 가지 유형의 진화적 선택을 가정한다. 그것은 발달상 선택과 경험상 선택이다. 발달상 선택은 출생 전에 일어난다. 일란성 쌍둥이라도 서로 다른 두뇌를 갖고 태어나는 이유가 이것이다. 비록 유기체는 유전적으로 자신이 속한 종의 특징적 모습으로 발달할 수밖에 없지만, 유전적 정보만으로 뉴런의 정확한 운명을 밝히지 못한다.
태어난 이후로 개개인은 즉각 두 번재 단계인 경험상 선택에 진입한다. 각 개인의 경험과 행동은 해부학적 구조에 전반적인 변화를 일으키지는 않지만, 신경 연결을 강화시키거나 약화시켜 1차 수용기들을 변화시킨다. 일상생활에서 특정 뉴런군들은 번성하도록 선택된 반면, 다른 것들은 사용 부족으로 죽는다. 만약 사람이 정신적으로 활동하지 않는다면 두뇌세포를 잃게 된다. 진화론적 원칙에 따라 자주 사용된 두뇌 영역은 생존에 가장 중요한 것들이고, 사용되지 않은 두뇌 영역은 에너지 낭비이거나 생존에 필요 없는 것들이다.
가치도 의식의 진화에 중요하다. 발달 연구를 보면, 유아들은 선별적인 주의와 선호를 태어날 때부터 보인다. 발달 연구를 보면, 유아들은 선별적인 주의와 선호를 태어날 때부터 보인다. 이에 따라 먹을 것과 먹지 말아야 할 것, 소리가 나는 곳을 쳐다볼지 말아야 할지 등을 결정한다. 더 넓은 관점에서의 가치는 개인이 경험에 의미를 부여하는 기본적 선입관과 성향이다. '음식과 음식이 아닌 것'에서 '친구와 적'이나 '선과 악'에 이르기까지, 가치는 세상을 다양한 수준으로 나눈다.
신생아도 나름대로 자신만의 세계관을 창조한다. 그리고 평생에 걸쳐 끊임없이 그 세계관을 보강하고 때때로 바꾼다.
중요한 것은 이러한 선택 과정의 기본 단위가 개별적 뉴런이 아니라 뉴런군이라는 점이다. 두뇌에는 수억 개의 뉴런군이 있는데, 그 크기는 뉴런 50개에서 1만 개까지 다양하다. 뉴런들은 색깔을 구별하거나 정서를 생성하기 위해 집단을 지어 효과적으로 일한다. 이러한 크기 덕분에 뉴런군은 개별적인 세포의 죽음을 감당해낼수 있다. 그럼에도 개별적인 시냅스의 변화는 전체 뉴런군에 영향을 미쳐서 더 큰 시스템 차원의 변화를 유발한다.
1차 수용기와 2차 수용기를 이용하더라도 지각은 여전히 일부만 설명이 가능하다. 유기체가 어떻게 자료의 각 조각들을 경험으로 통합하고 범주를 발달시키는지는 여전히 많은 설명이 필요하다. 에덜먼의 급진적인 주요 개념, 즉 '재진입 신호'가 답변에 중요한 역할을 할 것이다.
재진입 신호는 복잡한 지각 개념을 감지하는 기본 능력을 지니고 태어나지만, 물체에 대한 지각은 적극 창조되어야 한다. 가치, 명칭, 의미에 맞게 물체를 확인하는 능력은 타고난 것이 아니다. 그리고 물체와 사건 확인은 일대일 관계로 구성되어 있지 않다. 다시 말해서, 두뇌는 하나의 세포에 하나의 개념을 대응하는 식의 조직으로 나뉘어져 있지 않다.
창조된 많은 지도들은 소뇌, 기저핵, 해마에 의해 기록된다. 이 세 영역은 두뇌 모든 곳의 지도를 추적해 출력을 명령한다. 그리고 다양한 영역 지도들을 포괄하는 슈퍼지도를 형성한다. 이것은 운동 활동의 형태뿐만 아니라 정보의 연결시스템을 창조한다. 개인의 무한한 생각과 활동의 다양성으 고리 안의 고리 층으로 구성된 지도들의 복잡한 가치시스템에서 나온다. '의자 같다' 거나 '할머니 같다'는 관념은 부분적이라기보다 전반적인 것이다. 두뇌의 여러 부분들이 의자나 할머니를 확인하는 데 기여한다. 흔들의자에서 뜨개질하는 모습, 나이든 여성의 목소리 등 수많은 감각적 요소에 의해 인식이 유발될 수 있는지 설명해준다. 또한 이러한 발생은 두뇌에서 다른 지도들을 유발시킨다. 각각의 감각 요소로부터 전체적 개념을 도출하는 능력은 입체파 예술가가 조각난 이미지에 의존해 작품을 구성하는 것과 비슷하다.
에덜먼ㅇ늬 의식에 관한 생물학적 이론은 과거에 설명하지 못한 것을 전반적으로 해결핻준다. 그것은 의식적인 존재로서 우리가 겪은 세상에 대한 경험, 즉 더 이상 축소할 수 없는 주관적인 경험을 설명할 뿐만 아니라 이치에도 맞아떨어진다. 이러한 마음 이론에서 보면, 우리는 결론적으로 미리 프로그램화된 규칙에서 자유로워지고, 대신에 세상의 가치와 의미를 중심으로 돌아가는 의식의 틀로 포용한다. 이것이 의식의 본질이다. 즉, 우리가 행동을 주관하고 있으며, 시간이 지나면서 경험을 통해 자아상을 발달시킬 수 있다는 감정이다.
의식적인 존재란 무엇인가?
주의는 의식의 최고 지시자이므로 그것을 설명하는 것은 쉬운 문제다. 분별하고, 범주를 나누고, 주위 환경의 자극에 반응하고, 정신적 상태를 보고하고, 행동을 조절하고, 각성과 수면 사이의 차이를 설명하는 것도 마찬가지다. 이러한 문제들은 쉽다. 왜냐하면 이러한 현상이 과학적으로 설명 가능한지에 대해서는 논란의 여지가 없기 때문이다.
'어려운' 문제는 의식적인 존재가 경험적으로 '어떤 것인지' 설명하는 일이다. 인간은 분명 질적인 경험의 대상이다. 하지만 경험이 실제 환경에서 어떤 식으로, 왜 일어나는지는 알지 못한다. 그러므로 의식은 모호한 용어이다.
많은 과학자들은 의식과 두뇌의 관계를 설명하기 위해 물리주의에 의지한다. 그들은 의식의 모든 측면이 물리적 법칙으로 설명될 수 있다고 주장한다. 이러한 관점에서 보면, 모든 생물학적/정신적 사건들은 물질과 에너지의 특성으로 환원 가능하다. 다른 관점의 지지자들은 두뇌세포의 상호 교류 외에도 뭔가 더 있다고 주장한다. 이성, 신념, 영혼, 신은 어떤가? 심지어 에덜먼드도 마음이 환원주의자의 용어로만 설명될 때, 환원주의가 '어리석어' 보일 수 있다고 인정한다. 그럼에도 불구하고 현재로서는 이러한 접근법이 최선이며, 의식이 무엇인지에 대해 많은 것을 알려준다.
의식을 설명하는 임무의 다음 개척지는 주관적 경험이라는 어려운 질문이다. 우리는 주관적 경험이 무엇인지 알고 있다. 하지만 우리가 무엇을 경험하는지 설명하기는 어렵다.
가장 중요한 주관적 경험은 '내면적으로 나는 과연 무엇인가'라는 점이다. 내면으로부터 의식을 검토하면, 설명되어야 하는 새로운 '자료'들이 드러난다. 그것은 경험의 질적 측면, 즉 '특질'이다.
특질이라는 용어는 마음의 철학 분야에서 매우 애매모호하다. 특질은 경험의 현상논리적인 특징이다. 의식이 무엇인가는 주관적인 관점에서만 알 수 있는 요소들로 되어 있다. 예를 들어, 당신은 다른 사람의 고통을 경험할 수 없다. 다른 사람의 경험을 추측할 수는 있지만 그 경험을 직접 전달받을 수는 없다. 데자뷰 현상, 차가운 강물에 뛰어드는 것, 탄 고무 냄새에서도 특질의 사례를 찾을 수 있다.
의식 연구의 최신 경향은 이러한 질적 요소들을 설명하려는 노력이다. 예를 들어, 1994년에 첫 번재 의식 회의가 개최되었을 때, 가장 중요한 결론은 의식 연구가 근본적으로 경험주의적이라는 것이었다. 의식 연구는 주관적 경험을 1차 자료로 포함시킨다. 그리고 알려진 과학 법칙을 위반하면, 어떤 보고된 현상도 배제된다. 실험 참가자들은 의식이 외부 관찰자에 의해 연구될 문제가 아니라고 말한다. 의식에는 관찰자와 피관찰자의 상호작용이 개입되기 때문이다.
불행히도 우리의 삶은 유한하기 때문에 지구상의 생물체로서 인간이 진화론적으로 점점 더 많은 의식을 추구하는지는 알 수 없다. 어쩌면 우리의 유전자가 그러길 원하는지도 모른다. 그리고 미래의 후손들은 그것이 사실이라는 것을 알아낼 것이다. 우리가 무슨 일이 일어나는지 좀 더 의식하고 주목할수록, 더 많은 자유를 누리고 현실을 더 잘 바라볼 수 있다. 의식의 증가는 새로운 방식으로 세상을 통합하는 법을 배우는 창조력을 위한 놀이터의 증가를 의미한다. 이타주의와 의식은 미래의 우리를 정의하기 위해 거쳐야 할 단계이다.
더욱 의식적이 된다는 것은 사회적 동물로서의 능력이 늘어난다는 의미이다. 그것은 결정과 의식과 교류에 더욱 전념하게 도와준다. 따라서 우리의 위치가 어디인지, 다른 사라들의 위치는 어디인지, 서로 무엇을 하는지 등과 같은 타인과의 관련성을 더욱 잘 인식하게 된다. 주의와 의식이 커질수록 우리는 행동과 결과를 보다 잘 평가하고 덜 충동적으로 행동하게 된다.
