송민령의 뇌과학 연구소

카이스트 젊은 여성 과학자가 소개하는 '진짜 뇌과학'



신경망 연구에서 인공지능까지 나날이 발전하는 뇌과학

뇌과학은 세상을 어떻게 바꾸어갈까?



이미 세상을 바꾸고 있는 뇌과학,

우리는 뇌과학을 제대로 알고 있을까?

알파고가 습격한 이후로 대한민국은 인공지능이라는 화두에서 벗어나지 못하고 있다. 알파고의 습격을 이끈 데미스 하사비스 구글 딥마인드 사장은 자주 회자되는 스타가 되었다. 그런데 하사비스가 어떻게 알파고라는 충격적인 인공지능을 만들어냈는지 아는 사람은 몇이나 될까? 하사비스는 학부에서 컴퓨터공학을 전공하고 인지신경과학 박사 과정을 밟았으며 계산신경과학 분과에서 연구원 생활을 했다. 여기서 주목해야 할 이름은 '인지신경과학'이다. 하사비스는 사람의 인지와 신경의 연결을 연구하는, 뇌과학의 일종인 '인지신경과학'의 전문가였다. 그는 기억에서 핵심적인 역할을 하는 뇌 부위인 해마를 오랫동안 연구했으며 최근까지 논문을 발표했는데, 그가 쓴 논문은 뇌과학 분야에서도 큰 반향을 일으켰다고 한다. 그러니까 알파고라는 인공지능은, 단순히 컴퓨터의 계산 능력이 엄청나게 발전해서 나타난 결과물이 아니다. 우리가 우리의 신경 작용을 그만큼 깊이 이해했기 때문에 탄생한, 뇌과학의 성과물이기도 한 것이다.

이처럼 뇌과학은 알게 모르게 세상을 변화시키고 있다. 이미 뇌과학은 다양한 분야에 적용되어 신경교육이나 신경법학 같은 학문으로 발전하고 있으며 마케팅에도 유용하게 쓰인다. 하지만 대부분의 사람은 뇌과학이 어떤 학문인지, 무엇을 어떻게 연구하는지 잘 모른다. 심지어는 잘못된 정보가 유통되어 뇌과학에 관해 그릇된 인식을 가지고 있는 경우도 많다. 과학 기사 형태로 연구 결과가 전달되는 과정에서 올바르지 못한 내용이 사실을 오해하게 만드는 경우도 있다. 그래서 뇌과학에 관한 오해나 몰이해가 자아에 대한 혼란을 불러올 수 있으며, 개인 간 차별을 심화시키거나 인권 문제를 일으킬 수도 있다는 경고가 나오는 실정이다.



젊은 여성 과학자가 소개하는 '진짜 뇌과학'

뇌과학의 최전선에 선 연구자가 말하는 '뇌과학'과 '우리'



뇌과학(brain science), 또는 신경과학(neuroscience)은 단순히 뇌를 연구하는 과학이 아니라 매우 복합적인 학문 분야다. 수학·물리학·화학·생물학은 물론 의학·공학·인지과학을 포괄하며 수시로 새로운 연구 결과가 업데이트되는, 매우 복잡하고 역동적인 학문이다.

이 책의 저자인 송민령의 양력에서 이런 흔적을 발견할 수 있다. 저자는 카이스트 학부에서 수학을 전공하고 생명과학을 복수 전공했으며 신경 회로의 전기적 특성을 이해하기 위해 전자공학과 수업도 수강했다. 이후 미국 애리조나대학에서 신경과학 전공, 수학 부전공으로 석사 학위를 받았고, 현재는 카이스트 바이오 및 뇌공학 박사 과정에서 공부하고 있다.

저자는 쥐 행동/약물/전기 생리학 실험, 원숭이 전기 생리학 데이터 분석, 컴퓨터 모델링 연구도 수행했는데 이런 경험이 책에 고스란히 녹아 있다. 저자는 어려운, 가장 최신의 연구 결과를 독자들의 눈높이에서 이야기하듯 소개한다. 독자들은 이름도 발음하기 힘든 연구들이 자신과 어떤 관련이 있을지 짐작하기 어렵겠지만, 뇌는 몸의 주인인가, 자유의지는 존재하는가, 인공지능이 뇌신경망과 어떻게 비슷한가 같은 흥미로운 질문을 볼 때면 그냥 지나칠 수 없을 것이다. 독자들이 어렴풋이 알고 있는 것처럼, 뇌를 아는 것은 나를 아는 것과 상당히 깊게 관련되기 때문이다. 이 책은 독자들이 뇌과학에 흥미를 느끼면서도 뇌과학의 최신 연구 성과들을 맛볼 수 있도록 최선을 다하고 있다.

또한 저자는 뇌과학이 우리의 삶과 직접적으로 연관되고, 개인의 삶뿐 아니라 사회 제도도 바꾸어갈 수 있다는 것을 알리려는 목적으로 이 책을 썼다고 밝힌다. 중력파 검출 같은 기초과학의 성과는 실생활에 적용되는 데 오래 걸리지만, 뇌과학의 성과는 거의 즉각적으로 활용될 수 있다. 나쁜 의도에서 무분별하게 사용되면 악용될 소지가 크지만, 반대로 이야기하면 더 나은 세상을 만드는 데 활용될 가능성도 매우 크다는 뜻이다. 그런 차원에서 저자 송민령은 왜곡된 뇌과학 정보를 바로잡고, 자신과 인간에 대한 이해를 도와주며, 뇌과학의 관점에서 각종 사회 문제를 바라보도록 돕기 위해 이 책을 썼다고 말한다. 저자는 한겨레 《사이온스온》과 《경향신문》에 정기적으로 칼럼을 연재하고 각종 강연 활동도 활발하게 이어감으로써 자신의 말을 실천하고 있다.



바람직한 뇌과학에서 바람직한 사회로

세상을 바꾸는 뇌과학을 위한 바람과 제안



이 책은 자유의지는 무엇인지, 뇌와 자아는 어떻게 연결되는지, 인공지능의 작동 원리는 무엇인지 같은 이야기들을 뇌과학의 최신 성과에 기반을 두고 풀어낸다. 다양한 사례와 재미있는 연구 결과들을 보면서 독자들은 뇌과학이 지닌 가능성에 공감하게 될 것이다. 그런데 이 책은 뇌과학이 무엇인가에만 집중하는 것이 아니라, 뇌과학이 어떻게 이루어지는지도 심도 있게 다룬다. 뇌과학이 바람직한 사회를 만드는 데 쓰이려면, 뇌과학 자체가 투명하고 합리적인 방식으로 연구되어야 한다는 것이다.

사실 이는 뇌과학뿐 아니라 많은 과학 분야에서 논의되는 측면이다. 그중에서도 시민 참여와 연구 윤리에 관한 부분은 뇌과학에서 특히 문제가 된다. 뇌과학 연구의 결과는 국가가 주도했을 경우 세금이 투여되며, 거시적으로 봤을 때 시민들의 삶에 커다란 영향을 끼친다. 그렇기 때문에 연구의 초기 단계에서부터 시민들이 연구의 영향을 논의하는 주체로 포함되어야 한다는 것이다. 또한 과학 연구는 기존에는 존재하지 않았던 윤리적 문제를 발생시킬 가능성이 크다. 인간 배아 복제와 같이 사회적으로 문제가 되는 사례가 뇌과학에서도 등장할 수 있다. 이런 문제에 대응하기 위해서는 시민들의 참여와 논의가 필요하다. 저자는 자신이 직접 동물 실험을 수행했던 경험을 바탕으로 동물 실험의 불가피성을 주장하는데, 이런 대목도 한 번쯤 눈여겨볼 만하다. 더 나은 뇌과학이 더 나은 세상을 만들 수 있다는 것이 저자가 이 책을 통해 전하려는 가장 핵심적인 메시지다.

머리말



1. 들어가며



상식을 깨는 뇌

2. 나이 들면 머리가 굳는다고? 아니 뇌는 변한다

3. 기억의 형성, 변형, 회고

4. 뇌는 몸의 주인일까?

5. 사랑은 화학작용일 뿐일까?

6. 풍성하고 변화무쌍한 '지금'



인공신경망과 표상의 세계

7. 뇌를 모방하는 인공신경망의 약진

8. 인공신경망의 표상 학습

9. 표상의 쓸모

10. 자아는 허상일까?

11. 자유의지는 존재하는가?



뇌는 네트워크다

12. 내 탓인가, 뇌 탓인가

13. 신경 네트워크와 의식

14. 개성을 통해 다양성을 살려내는 딥러닝의 시대로

15. 신경기술로 마음과 미래를 읽을 수 있을까?



뇌과학과 사회

16. 인간에 대한 이해에 근거한 사회

17. 생명을 닮아가는 기계들

18. 기계를 닮아가는 생명들



뇌과학 연구의 방법

19. 과학은 과정이다

20. 거대 뇌과학 프로젝트와 책임 있는 연구

21. 시민과학의 필요성



22. 길 떠나는 이들에게



주

송민령 저자 송민령은 대학에 뇌과학과가 드물던 시절부터 뇌에 관심이 많았다. 복잡한 뇌의 활동을 이론적으로 살펴보기 위해서 과학의 언어인 수학을 전공하고, 뇌의 생물학적 원리를 탐구하기 위해서 생명과학을 복수 전공했다. 또 신경 회로의 전기적 특성을 이해하기 위해서 전자공학과 수업을 들었다. 카이스트에서 학부 과정을 마친 뒤, 미국 애리조나대학에서 신경과학 전공, 수학 부전공으로 석사 학위를 받았고, 현재 카이스트 바이오 및 뇌공학과 박사 과정에 다니고 있다.

학습과 의사 결정에서 도파민이 어떤 역할을 하는지 연구하기 위해서 쥐 행동, 약물, 전기 생리학 실험, 원숭이 전기 생리학 데이터 분석, 컴퓨터 모델링 연구를 수행했다. 기능성 자기공명영상 실험 경험과 신경세포 생물학 실험 경험도 가지고 있다.

좋아하는 학문인 뇌과학이 올바르게 쓰이기를 바라는 마음에, 국제 신경윤리학회가 처음 생긴 무렵부터 뇌과학과 사회의 바람직한 상호작용에 관심을 갖고 활동해왔다.

《경향신문》에 "송민령의 뇌과학 이야기", 한겨레 《사이언스온》에 "송민령의 뇌과학: 인공지능과 우리"를 연재하고 있다. TEDxKAIST, 백북스, 상담학회 등에서 세미나와 강연을 해왔다. 뇌과학이 나를 이해하고, 너를 이해하고, 인간을 이해하도록 돕는 학문이기를, 인간이 이런 존재일 때 어떻게 함께 살아갈 것인지를 모색하는 데 기여하는 학문이기를 바란다.