뇌과학의 모든 것(그림으로 읽는)(양장본 Hardcover)

뇌과학 전문가 박문호 박사의 통합 뇌과학 특강

2000년도 이후 출판계는 '뇌과학 전성시대'라는 말이 어울릴 정도다. 1년에 50종이 넘는 뇌과학 관련 도서들이 출간되고, 해외에서 주목받는 뇌과학 책은 곧바로 번역된다. 뇌과학 책이 과학 분야 베스트셀러의 대부분을 차지하는 등 독자들의 반응 또한 뜨겁다. 뇌과학이 인간의 의식, 무의식, 행동 등에 대한 새로운 관점을 제시하면서 과학계를 넘어 다른 학문 분야, 사회 전반의 관심까지 불러일으켰기 때문이다. 이런 흐름에서 2008년에 출간된 《뇌, 생각의 출현》은 뇌과학을 통해 인간 의식의 근원을 찾는 독자들의 목마름을 채워준 책이었다. 이 책은 500쪽이 넘는 만만찮은 분량에 쉽지 않은 내용을 담고 있음에도 출간 직후 베스트셀러에 오르면서 뇌과학에 대한 우리 사회의 한층 높아진 욕구를 확인시켜주었다.

《그림으로 읽는 뇌과학의 모든 것》은 《뇌, 생각의 출현》의 저자 박문호 박사가 지난 5년간 뇌과학 강의에서 다룬 내용과 그림을 엮은 책이다. 전작에서 우주 현상으로서 생명과 생각의 기원을 추적하며 '거시적 관점의 뇌과학'을 선보였다면, 이번에는 뇌의 기능과 작용을 통해 인간의 의식과 행동을 치밀하게 탐구하는 '진정한 의미의 뇌과학'을 선사한다. 뇌를 포함한 신경계의 발생, 진화, 구조, 기능을 철저하게 파헤치며, 이 신경계의 작용이 어떻게 우리의 의식과 행동을 형성하는지를 설명한다. 분자생물학, 세포학, 생리학 등 자연과학의 다른 분야까지 넘나드는 관점과 시각으로 뇌과학이 밝혀낸 모든 성과를 설명하는 박문호 박사의 통합 뇌과학 특강이다.



600여 장의 그림에 뇌과학의 모든 것을 담다

- 과학 일러스트의 전범을 보여주는 엄밀하고 다양한 그림과 도표

이 책을 펼쳤을 때 가장 먼저 눈에 띄는 것은 다양한 그림이다. 뇌의 구조와 기능을 설명해주는 600여 장의 그림과 도표가 책 속에 가득하다. 뇌과학이 다루고 있는 거의 모든 내용을 그림으로 표현한 이 방대한 작업은 뇌의 기능을 알기 위해서는 뇌의 구조를 알아야 하며, 뇌의 구조를 정확하게 이해하기 위해서는 글보다 그림을 읽고 그려보는 것이 훨씬 효과적이라는 저자의 생각에서 비롯되었다.



"뇌신경해부학을 공부하려면 교과서를 여러 번 읽는 것보다 정확하게 한 번 그려보는 것이 더 효과적입니다. 몇 년 전에 소중한 뇌 진화 관련 자료를 우연히 발견했는데, 매년 그 그림을 그냥 보기만 해 구체적인 의미를 지나쳐버렸지요. 그런데 어느 날 그 복잡한 그림을 자세히 그려보니 놀랍게도 눈으로 볼 때 파악했던 내용보다 훨씬 더 중요하고 다양한 의미를 깨닫게 되었습니다. 결국 뇌 공부의 지름길은 뇌 구조와 신경연결망을 손으로 그려보는 겁니다."

- 〈1장 신경으로 온몸을 연결하다〉(20쪽) 중에서



그림의 탄생 과정은 더욱 놀랍다. 이 책의 표지 뒷면과 본문 표제지에는 저자가 직접 그린 그림이 실려 있다. 저자는 이 책과 강의를 위해 구할 수 있는 뇌과학 관련 그림 자료를 모두 수집하여 직접 새로 그려가며 40권의 그림 수첩을 만들었다. 그리고 40권의 그림 수첩이 바로 이 책에 실린 600여 장의 그림의 바탕에 되었다. 그림 작가는 저자의 강의를 4년 동안 들으며 뇌를 공부했기에 저자의 그림 수첩을 밑그림 삼아 과학적 지식에 기반한 그림을 그릴 수 있었다. 저자는 그림 작가와 소통하며 모든 그림을 선 하나에서부터 화살표 방향까지 신경 쓰며 5~6번 이상 수정했다. 3년이 넘는 기간 동안 진행된 이 엄밀한 과정은 과학 일러스트의 통념을 깨는 혁신적인 작업이다.



뇌, 세포가 춤추다

- 신경시스템의 발생과 진화의 관점으로 재해석한 통합 뇌과학

뇌를 통해 인간의 의식과 행동을 탐구하는 이 책은 자연과학을 통섭하는 저자의 진가를 여실히 드러내준다. 저자는 뇌과학뿐만 아니라 분자생물학, 세포학, 생리학 등 관련 분야를 통합하여 사고함으로써 인간의 감정, 기억, 의식, 행동의 실체가 무엇인지를 다양한 측면에서 살핀다. 제럴드 에델만, 안토니오 다마지오, 올리버 색스, 빌라야누르 라마찬드란, 스티븐 제이 굴드, 리처드 도킨스 등 수많은 과학자들의 성과를 완전하게 이해하고 재해석했기에 가능한 일이다.

이를 바탕으로 저자는 '뇌는 세포배양기다'라는 흥미로운 시각을 제시한다. 뇌는 신경세포가 분열하고 증식하고 이동하는 배양기이며, 인간의 의식과 행동은 모두 이 신경세포의 몸부림, 신경세포의 춤이라는 관점이다. 이 관점에서 인간의 뇌를 바라본다면 단순하게 뇌의 어떤 부위가 어떤 기능을 한다는 식의 단편적인 설명이 아닌, 신경시스템의 발생과 진화를 통해 인간 뇌의 기능과 작용을 파악하는 새로운 해석이 가능해진다.



"감정과 기억 그리고 의식의 실체가 무엇인지 오랫동안 궁금했습니다. 대학 시절에는 철학적 내성과 종교적 체험이 이런 뇌 작용 이해에 도움이 될 것 같았지요. 그러나 이제는 주로 분자생물학, 세포학, 생리학, 뇌과학이 정답에 이르는 길이라는 느낌이 듭니다. 뇌 구조와 기능의 공부가 반복되면서 이젠 뇌가 세포배양기라는 생각이 점점 확실해집니다.

어쩌면 인간 뇌의 작용이란 신경세포라는 독립된 생명체가 살고자 하는 몸부림이지요. 글을 쓰고 있는 이 순간에도 전두엽의 성상세포, 피라미드세포, 바구니세포, 기저핵의 가시세포, 소뇌의 푸르키녜세포, 해마의 과립세포가 돌기를 뻗고 있습니다. 가만히 생각하면 가슴이 저립니다. 그들의 몸부림이 나의 감정과 생각이지요."

- 〈지은이의 말〉(6쪽) 중에서



뇌과학 강의로 학계와 대중 사회를 연결하다

- 소통하는 지식 사회를 만드는 박문호 박사의 자연과학문화운동

저자는 2004년부터 서울대학교, 카이스트, 삼성경제연구소(SERI), 연구공간 수유너머, 불교 TV 등에서 천문학, 물리학까지 넘나드는 뇌과학 강의를 꾸준하게 진행해왔다. 최근에는 '(사)박문호의 자연과학 세상'을 이끌며 2,000여 명의 회원 및 일반인을 위한 뇌과학 강의를 정기적으로 이어나가고 있다. 그의 강의에 대한 반응은 뜨겁다. 다양한 단체에서 강연 요청이 끊이지 않으며, 지난 3월 24일부터 시작된 〈137억년 우주의 진화〉 강의 또한 100명이 넘는 수강생이 몰렸다. 강의실 밖에서 시작된 이 물결은 지식 사회의 관심까지 불러일으켰고, 연구자들의 관심이 다시 많은 사람들에게 퍼지면서 점점 더 큰 소통을 만들어내고 있다. 실제로 저자는 세계적인 뇌과학 석학 조장희 교수 등과 끊임없이 교류하면서 학계와 대중 사회를 잇는, 우리나라 뇌과학계의 가교 역할을 하고 있다.

1년에 200시간에 이르는 강의는 더 많은 사람들이 자연과학을 기반으로 세상을 바로 보며, 이를 통해 그들이 의미 있고 즐겁게 살아갈 수 있도록 하기 위함이다. 이 책 또한 인간이라는 현상을 규명하고자 본연의 자연을 공부하는 과정에서 얻은 성과를 독자들과 함께 나누기 위해서 집필되었다. 기존에 박문호 박사의 책을 읽었던 독자뿐 아니라 뇌과학을 통해 인간에 대한 근본적인 문제를 탐구하고자 하는 모든 사람을 위한 책이다.



추천사

박문호 박사의 강의를 다섯 번 들었다. 저자는 〈137억년 우주의 진화〉와 〈특별한 뇌과학〉 강의를 통해 과학문화운동을 한다. 빅뱅에서부터 인간 의식의 출현까지를 뇌과학, 천문학, 물리학, 생물학을 넘나들며 밝혀내려는 그의 노력이 뇌의 구조와 기능을 통합적으로 설명하는 이 책에 오롯이 담겼다. 뇌를 공부하는 모든 사람에게 추천한다.

- 조장희 교수(가천대학교 뇌과학연구 석학교수)



인간의 뇌는 어떻게 진화되었는지, 인간의 의식과 마음이 어떻게 출현하게 되었는지에 대한 탄탄한 과학적 지식을 얻게 해주는 책이다. 뇌과학, 인지과학, 심리학, 진화론 등에 대한 진지한 지적 호기심이 있는 모든 사람이 늘 곁에 두고 반복해서 읽을 만한 책이다.

- 이정모 교수(성균관대학교 심리학과 명예교수)



인류의 모든 사상과 지식은 뇌 활동의 소산이다. 감정, 운동, 기억, 의식, 꿈, 언어 등 인간 뇌 기능의 비밀은 뇌의 구조를 이해해야 풀릴 수 있다. 이 책에서는 이러한 뇌의 모든 기능을 600장이 넘는 뇌 그림과 신경연결망 도표로 자세하게 풀이하고 잇다. 저자가 뇌에 대해 깊이 탐구하여 5년간 강의한 내용을 집약한 놀라운 성과다.

- 이원택 교수(연세대학교 의과대학 교수)

지은이의 말



1장 신경으로 온몸을 연결하다 - 척수와 신경

01 신경 네트워크, 머리에서 발끝까지 온몸을 지배하다

02 감각과 운동신호 전달 통로, 척수

03 감각정보를 뇌로 전달하는 신경로

04 지배 영역이 다른 31쌍의 척수신경

05 독립적으로 움직이는 자율신경계



2장 움직임 이전에 의식이 있었다 - 뇌간과 그물형성체

01 의식을 깨우는 상행그물활성계

02 의식과 생존의 중추, 그물형성체

03 뇌신경으로 감각하고 움직이다

04 신경로가 지나는 길



3장 더 자연스러워지고 더 정교해지는 움직임 - 소뇌

01 '잘'운동하게 하는 소뇌

02 균형의 회로, 운동실행의 회로, 운동계획의 회로

03 운동학습은 어떻게 일어나는가



4장 신경이 근육을 만나 몸을 움직이다 - 근육운동의 생화학적 메커니즘

01 운동신호, 대뇌운동영역에서 골격근까지

02 케이블 속 케이블

03 근육 구성 단백질섬유의 대이동

04 운동이라는 조화로운 세계



5장 작은 움직임조차 단순하지 않다 - 대뇌기저핵과 수의운동의 회로

01 수의운동을 조절하는 대뇌기저핵

02 감각과 운동신호를 중개하는 시상

03 의지적 운동, 인식, 감정, 안구운동이 모여 행동이 되다

04 운동출력이 너무 강하거나 너무 약할 때

05 수의운동은 학습되고 기억된다



6장 어류, 파충류, 포유류를 거치며 인간으로 - 신경계의 진화와 발생

01 척추동물 신경계의 진화

02 하등동물에서 인간까지, 신경계가 진화하다

03 삼배엽 배아의 신경계 발생

04 신경관에서 척수가 시작되다

05 신경관이 변형되어 만들어지는 뇌

06 대뇌반구, 신피질로 덮이다

07 본능의 뇌, 기억과 감정의 뇌를 거쳐 사고의 뇌로



7장 행동에서 생각까지 반사로 일어나다 - 반사회로

01 무조건반사와 조건반사

02 근육과 척수 사이, 무조건반사

03 조건반사, 대뇌피질로 올라가다

04 척수, 뇌간, 대뇌피질에서 일어나는 다중시냅스 반사

05 습관도 감정도 조건반사



8장 감정이 뇌에 동원령을 내리다 - 변연계와 감정회로

01 감정을 일으키는 변연 시스템

02 편도체, 논리까지 감정으로 물들이다

03 본능을 운동으로 바꾸는 시상하부

04 감정에 중독된다는 것



9장 기억으로 존재하다 - 시냅스와 장기기억

01 기억을 연결하여 대상을 지각하다

02 뇌와 척수 여러 부위에 저장되는 다양한 기억들

03 학습으로 신경이 바뀌다

04 기억에서 튀어나오는 창의



10장 기억의 실체 - 기억의 실체는 시냅스

01 기억으로 존재하다

02 생명은 세포의 작용이다

03 단기기억 생성에서 초기 장기기억강화까지

04 후기 장기기억강화로 시냅스 돌기가 생기다

05 CPEB, 영원의 키스



11장 꿈으로 움직이다 - 각성과 수면, 꿈의 메커니즘

01 수면 연구로 의식, 무의식의 문이 열리다

02 각성과 수면의 메커니즘

03 렘수면 동안 깨어 있는 뇌

04 꿈꾸는 현상은 어떻게 일어나는가

05 현실이 바로 꿈의 변형일 수 있다



12장 감각, 감정, 생각 아래 거대한 바다 - 의식의 세계

01 인간에 도달하여 비로소 의식적 존재가 되었다

02 의식의 12가지 속성

03 자아와 바깥 세계를 잇는 의식

04 8가지 인지 오퍼레이터로 의식이 움직이다

05 의식의 진화

06 대뇌피질의 조직 형태와 입출력신호



13장 언어로 만들어진 고차의식의 세계 - 언어와 고차의식

01 의도적 행동은 언어에서 시작된다

02 사람마다 다른 언어회로

03 지각을 물들이는 언어

04 목적 지향적 인간의 탄생

05 가상세계에 갇히다



14장 의식을 보다 - 절대적 일체상태의 메커니즘

01 의식에서 자아와 세계의 구분이 사라진 순간

02 전두엽의 의지적 명령으로 시작되다

03 시상그물핵의 수입로 차단 작용

04 시상하부의 교감, 부교감 활성화

05 신경전달물질의 기원

06 자아와 세계의 구분이 사라진 뒤



참고문헌

찾아보기

박문호 저자 박문호는 자연과학에 기반한 사고를 통해 인간과 세계를 통합적으로 이해하고자 하는 뇌과학 전문가. 2008년 10월 우주 현상으로서 생명과 생각의 기원을 추적한 《뇌, 생각의 출현》을 집필했다. 이 책은 500쪽이 넘는 분량에 만만찮은 내용을 담고 있음에도 출간 직후 베스트셀러에 올랐으며, 〈경향신문〉 〈문화일보〉 〈조선일보〉 〈중앙일보〉 〈한국경제신문〉 등 각종 매체에서 '올해의 책'으로 선정되면서 자연과학을 통섭하는 박문호 박사의 진가를 사회문화적으로 드러냈다. 2004년부터 서울대학교, 카이스트, 삼성경제연구소(SERI), 연구공간 수유너머 등에서 천문학, 물리학까지 넘나드는 뇌과학 강의를 꾸준하게 진행해왔다. 특히 그가 운영하는 '(사)박문호의 자연과학 세상' 에서 진행하는 〈특별한 뇌과학〉 〈137억년 우주의 진화〉 등의 강의는 국내 어디에서도 들을 수 없는 색다른 강의라는 평을 받으며 2,000여 명의 회원과 일반인들에게 열렬한 지지를 얻고 있다. 《뇌, 생각의 출현》과 강의를 통해 '거시적 관점의 뇌과학'을 선보였던 박문호 박사는 이 책 《그림으로 읽는 뇌과학의 모든 것》을 통해 뇌의 기능과 작용을 바탕으로 인간의 의식과 행동을 치밀하게 탐구하는 '진정한 의미의 뇌과학'을 선사한다. 뇌의 구조와 기능, 신경계의 발생과 진화를 가장 정확하고 쉽게 파악하는 방법은 그림이기에, 3년이 넘는 기간 동안 600여 장에 이르는 방대한 그림을 정확한 자료를 바탕으로 선 하나까지 신경 쓰며 만들어냈다. 과학 일러스트의 통념을 깨는 이 엄밀한 작업을 통해 우리는 '그림으로 읽는 뇌과학'이 보여주는 인간과 세계를 만날 수 있다. 경북대학교 전자공학과를 졸업한 뒤 미국 텍사스 에이앤엠(Texas A&M) 대학교에서 전자공학 박사학위를 받았다. 현재 한국전자통신연구원(ETRI) 책임연구원이며, 자연과학 커뮤니티 '(사)박문호의 자연과학 세상'을 운영하고 있다.