뇌는 어떻게 의식적 현실을 만들어낼까?

 

 

뇌는 어떻게 의식적 현실을 만들어낼까? Your brain hallucinates your conscious reality. - Anil Seth 

 

바로 지금, 뇌에 있는 수십억 개의 뉴런이 함께 작동하여 의식적 경험뿐만 아니라 주변 세계와 그 안의 자신에 대한 경험을 생성합니다. 어떻게 이런 일이 발생합니까? 신경 과학자 Anil Seth에 따르면, 우리는 항상 환각을 느끼고 있습니다. 우리가 환각에 대해 동의할 때 우리는 그것을 "현실"이라고 부릅니다. 당신의 존재의 본질에 의문을 제기할 수 있는 유쾌하게 방향 감각을 잃은 이야기에 Seth와 함께하십시오. - TED 영상 보기

 

 

딱 1년 전에 제 삶에서 세 번째로 존재하기를 멈췄습니다. 간단한 수술을 받던 중이었고 뇌에는 마취제가 채워지고 있었죠. 기억하기로는 무언가 분리되고 흩어지는 듯한 느낌과 차가움을 느꼈습니다. 깨어났을 때는 나른함과 멍한 느낌이었으나 분명히 거기 존재하고 있었죠. 우리가 숙면을 취한 뒤에 깨어났을 때에도 시간관념이 희미해지거나 늦잠을 잔 건지 불안하기도 합니다. 하지만 시간이 흘렀음을 느끼는 기본 감각은 있습니다. 잠을 자기 전후의 시간적 연속성은 느낄 수 있죠. 마취에서 깨어날 때는 전혀 다릅니다. 마취 상태로 5분을 있었는지, 5시간을 있었는지 5년인지, 심지어 50년인지 살아있었는지도 가늠이 안되죠. 완전한 무의식 상태였던 겁니다. 마취 기술은 현시대의 마법과 같습니다. 사람을 사물로 바꿔버렸다가 다시 사람으로 돌려놓기를 바라죠. 그리고 그 과정에서 과학과 철학에서 여전히 풀지 못한 난제가 생겨납니다.

 

우리의 의식이 어떻게 생겨나는가? 어쨌든 우리의 뇌는 수십억 개의 뉴런들이 서로 연결되어 활동하는데 그 하나하나의 작은 생물학적 기계가 의식적 경험을 만들어냅니다. 단순한 의식적 경험이 아니라 지금 여기에서 일어나는 의식적 경험을 하고 있죠. 이것이 어떻게 가능할까요?

 

그 답을 찾는 것은 무척 중요합니다. 왜냐하면 의식이 우리의 전부이기 때문이죠. 의식 없이는 세상도 없고 자아도 없고 아무것도 없기 때문입니다. 우리가 괴로워할 때 의식적으로 괴로워합니다. 그게 정신 질환이나 고통이든 상관없이요. 우리가 기쁨과 아픔을 경험할 수 있다면 동물들의 경우는 어떨까요? 동물들도 의식이 있을까요? 동물도 자의식이 있을까요? 컴퓨터가 더 빨라지고 똑똑해지면 머지않은 어느 시점에는 제 아이폰도 자신의 존재를 인지할지도 모릅니다.

 

사실 전 AI가 의식을 갖기에는 아직 멀었다고 보고 있습니다. 그렇게 생각하는 이유는 저의 연구 결과에 따르면 의식은 순수한 지능과는 그다지 연관이 없고 살아 숨 쉬는 유기체로서의 성질과 더 깊이 관련되어 있기 때문입니다. 의식과 지능은 전혀 다릅니다. 고통은 똑똑해야 느끼는 게 아니라 살아 있어야 느끼는 것이죠.

 

제가 말씀드리고자 하는 것은 우리를 둘러싼 세상 안에서 우리가 느끼는 의식 경험들은 일종의 통제된 환각이라는 사실입니다. 그것은 우리가 살아있는 생명체이기 때문이죠.

 

자, 여러분은 우리 뇌와 신체가 어떻게 의식을 만들어 내는지 전혀 밝혀진 것이 없다고 알고 계실 겁니다. 심지어 그것은 과학을 넘어선 영역이라고까지 말합니다. 그런데 사실은 지난 25년간 이 분야에 대해 많은 연구가 이루어졌습니다. 서섹스 대학의 저희 연구실만 하더라도 다양한 분야의 과학자들이 모여 있습니다. 심지어 철학자도 있죠. 저희가 함께 연구하는 것은 의식의 발현 과정과 그것이 잘못되면 어떻게 되는가 하는 것입니다. 연구 방법은 매우 간단합니다. 우리의 생명을 연구하는 방식으로 의식도 같은 방식으로 생각하면 되죠. 과거에는 생명의 특성을 연구하면서 물리학이나 화학으로는 설명할 수 없다고 생각했습니다. 생명은 단순한 메커니즘 이상이라고 생각했죠. 하지만 이제는 그렇게 생각하지 않습니다. 생물학자들의 연구 덕분에 생명 시스템의 특성을 물리학과 화학 이론으로 설명할 수 있습니다. 신진대사, 생식기능, 항상성 등이 밝혀지면서 생명의 기원에 관한 근본적 의문은 점차 희미해졌고 더 이상 '생명의 약동'과 같은 마법 같은 해답을 내놓지 않습니다. 생명과 마찬가지로 의식도 그렇습니다. 의식의 속성을 설명하기 위해 뇌와 신체 안에서 일어나는 일들을 살펴보는 것에서 출발하다 보면 설명하기 어려울 것만 같았던 의식의 본질에 대한 신비로움도 점차 사라지게 될 것입니다. 그것이 기본적인 연구 전략이죠.

 

그러면 이제 시작해보죠. 의식의 속성은 무엇일까요? 의식 과학이 밝혀내고자 하는 것은 무엇일까요? 오늘 저는 두 가지 다른 관점에서 의식을 생각해보려고 합니다. 하나는 우리를 둘러싼 세상을 경험하는 것이죠. 풍경, 소리, 냄새. 여러 감각이 섞인 채 펼쳐지고 완전히 몰입되는 내면의 3차원 영화죠. 다른 하나는 의식적 자아입니다. 여러분과 제가 얻는 특정한 경험입니다. 내면의 영화를 이끄는 주인공이자 우리가 가장 애착을 갖는 의식의 측면일 것입니다. 우리 주변 세상의 경험을 먼저 살펴볼까요. 이때 뇌는 예측 기계로서 중요한 의미를 가집니다.

 

자신이 뇌라고 상상해보세요. 두개골 안에 갇혀 있는 채로 바깥세상을 파악하려 합니다. 두개골 안은 빛도 없고 소리도 없습니다. 전기 자극만 끊임없이 들어옵니다. 바깥세상의 모든 것은 전기자극과 간접적으로 연관되어 있습니다. 따라서 그것이 무엇인지 인식하려면 주어진 정보를 이용해 추정하는 과정이 필요합니다. 뇌는 여러 감각 신호를 조합하고 바깥세상이 어떤지에 대한 예측과 지식을 이용해서 무엇이 그 전기 신호를 일으켰는지 최선의 추측 결과를 만들어냅니다. 뇌는 소리를 듣거나 빛을 감지하지 못합니다. 바깥세상에 무엇이 있는지에 대한 최선의 예측 결과를 인지할 뿐이죠.

 

이것에 관한 몇 가지 예를 들어보겠습니다. 이 착시 현상을 보신 적 있을 겁니다. 이번엔 좀 다른 측면에서 생각해보죠. 이곳 A와 B 부분을 보시면 회색의 색조가 전혀 다르게 보이시죠? 그런데 사실은 똑같은 색입니다. 설명해드리죠. 이렇게 다른 그림을 추가해서 회색 막대를 그려 넣고 이 두 조각과 연결하면 차이가 없음을 알 수 있죠. 완전히 똑같은 회색입니다. 여전히 의심스럽다면 이 막대를 이쪽으로 가져가서 겹쳐보겠습니다. 동일 색상의 회색 블록이고 전혀 차이가 없습니다. 이건 속임수가 아닙니다. 같은 색조의 회색이죠. 그런데 막대를 다시 지우면 다른 색으로 보입니다. 이런 일이 일어나는 이유는 뇌가 이전의 경험으로 예측을 하고 시각 피질의 신경 회로에 관여해서 표면에 나타는 그림자의 색을 흐리게 만들기 때문입니다. 그래서 B 부분이 실제보다 밝게 보이게 되는 거죠.

 

한 가지 예가 더 있습니다. 뇌가 얼마나 빨리 새로운 예측을 함으로써 우리의 의식 경험을 바꾸는지 보여주는 사례입니다. 이걸 한번 들어보세요.

 

(음성 변조된 소리)

 

이상하게 들리죠? 다시 한번 들어보시고 알아들을 수 있는지 보세요.

 

(음성 변조된 소리)

 

역시 이상하네요. 이제 이걸 들어보세요.

 

(녹음 음성) "저는 브렉시트는 정말 말도 안 된다고 생각해요."

 

(웃음)

 

정말 그렇게 생각해요.

 

이제 단어가 들리시죠? 이제 처음 들었던 걸 다시 들어보죠. 그대로 다시 틀어 보겠습니다.

 

(음성 변조된 소리) "I think Brexit is a really terrible idea"

 

그렇죠? 이제 단어가 들리시죠? 한번 더 잘 들어보세요.

 

(음성 변조된 소리)

 

좋아요. 왜 그런 걸까요? 여기에서 주목할 부분은 뇌로 전달되는 감각 정보는 전혀 바뀐 것이 없다는 점입니다. 감각 정보를 이용해서 여러분의 뇌가 만들어낸 최선의 예측 결과만 달라졌을 뿐이죠. 그것이 의식적으로 듣는 것을 바꾼 것입니다. 그 결과로 뇌의 인식 기반이 약간 다른 관점을 갖게 된 것이죠. 우리의 인지 기능이 의존하는 것은 외부 세상에서 뇌로 들어오는 감각 신호보다 최소한 그보다 훨씬 더 반대 방향의 인지 예측에 더 많이 의존합니다. 우리는 바깥세상을 단지 수동적으로 인지하지 않고 능동적으로 만들어냅니다. 우리가 경험하는 세상은 외부에서 받아들이는 만큼이나 우리 안에서도 만들어집니다.

 

예를 하나 더 보여드리죠. 인지를 능동적으로 만들어내는 과정에 관한 예입니다. 저희는 몰입형 가상현실 기술과 화상 처리 기술을 접목시켰습니다. 과도한 인지 예측이 경험에 미치는 영향을 구현하는 게 목적이었죠. 이 영상에서 보이듯이 저희는 세상을 변형시켰습니다. 이곳은 서섹스대학 캠퍼스인데요. 환각적인 장소로 바뀌었습니다. 주변의 모습을 처리하기 위해서 구글의 딥드림 알고리즘을 사용했고 그 결과로 이렇게 과도한 인지 예측 효과를 구현해냈죠. 이 경우는 개가 보이는데요. 굉장히 이상하게 보이죠. 인지 예측이 너무 강하면 이 경우처럼 일종의 환각처럼 보이게 되고 변화된 인지 상태나 정신병이 있는 사람이 경험하는 것과 비슷합니다.

 

잠시 생각해보세요. 환각을 일종의 통제되지 않은 인지 작용으로 본다면 지금 여기서의 경험도 일종의 환각이라 할 수 있습니다. 단, 통제된 환각이죠. 외부 세상으로부터의 감각정보가 뇌의 인지 기능을 지배하고 있는 상태입니다. 사실 우리는 늘 환각 상태에 있습니다. 바로 지금도 그렇고요. 우리가 그 환각을 인정할 때 비로소 그걸 '현실'이라고 합니다.

 

(웃음)

 

이제 자아에 대한 경험에 대해서 얘기해보죠. 자아에 대한 구체적인 경험 역시 뇌가 만들어내는 통제된 환각입니다. 이상한 논리로 생각되시죠? 착시는 우리 눈을 속입니다. 그럼 저라는 존재의 의미는 어떻게 속일 수 있을까요? 우리들에게 있어서 사람이라는 경험은 매우 친숙하고, 통합적이며 매우 연속적입니다. 그게 당연시되어 있죠. 하지만 그걸 당연하게 받아들여서는 안 됩니다. 사실, 자아를 경험하는 방법은 매우 다양합니다. 신체를 갖고 이를 통해서 경험하는 부분이 있습니다. 세상을 1인칭 시점에서 인지하는 경험도 가능하죠. 어떤 행위를 하면서 얻는 경험이나 어떤 일의 원인이 됨으로써 얻는 경험도 있습니다. 어떤 경우에는 시간에 따라 연속적이며 독특한 사람으로서의 경험도 있습니다. 수많은 기억과 사회적 상호작용이 그 원인이죠.

 

많은 실험이 보여주고 정신의학자들과 신경학자들도 잘 아는 사실인데 우리가 자아를 경험하는 다양한 방식이 모두 무너질 수 있습니다. 그것이 의미하는 바는 통합된 자아에 대한 기본 경험은 뇌가 만들어낸 부서지기 쉬운 구조물입니다. 그와 별개의 경험들은

 

여느 때와 마찬가지로 설명이 뒤따라야 하죠. 그럼 신체로 다시 돌아가 보죠. 그렇다면 뇌는 신체 자체와 신체를 통한 인지 경험을 어떻게 만들어내는 걸까요? 같은 이론을 적용해 보겠습니다. 신체의 일부인지 아닌지에 대해 뇌는 최적의 예측을 내놓습니다. 이를 구현하려고 뇌과학 분야에서 한 가지 멋진 실험을 했습니다. 대부분의 뇌과학 실험과 달리 집에서도 할 수 있죠. 이것 하나만 있으면 됩니다.

 

(웃음)

 

붓 몇 자루만 있으면 되죠.

 

가짜 손 실험을 할 때 실험자의 진짜 손은 안 보이게 합니다. 그리고 가짜 손을 앞에 놓아두죠. 피실험자가 가짜 손을 보고 있는 동안에 붓으로 동시에 두 손을 건드립니다. 그러면 잠시 후 대부분의 사람들은 그 가짜 손이 실제로 자신의 몸의 일부인 것 같은 이상한 느낌을 갖게 되죠. 자기 손이 있어야 할 위치에 손처럼 생긴 물체가 있고 거기에 뭔가 닿는 것을 보고 있을 때 그 촉각이 동시에 느껴지면 뇌는 그 자극을 통해서 가짜 손이 몸의 일부라는 최적의 예측을 내리는 것입니다.

 

(웃음)

 

여러 가지 기발한 실험을 할 수 있죠. 피부에 열을 느끼고 놀라는 반응도 실험할 수 있습니다. 그럴 필요는 없지만요. 이 파란 옷의 청년이 가짜 손을 진짜로 여긴 건 분명합니다. 이것은 우리가 신체를 경험하는 것도 최적의 예측 결과임을 의미합니다. 뇌가 만드는 일종의 통제된 환각인 것이죠.

 

한 가지 예가 더 있습니다. 바깥세상에 있는 대상으로만 신체를 경험하지 않습니다. 신체를 내부로부터도 경험합니다. 우리는 모두 내부로부터 몸을 경험합니다. 몸 안에서 일어나는 감각 신호는 내부 장기의 상태를 계속해서 뇌로 전달합니다. 심장이 어떤지, 혈압 상태는 어떤지 그 외에도 많죠. 이런 종류의 인지를 내수 감각이라고 하는데 거의 무시되고 있죠. 하지만 매우 중요합니다. 몸 안의 상태를 인지하고 조절할 수 있어야 우리가 살 수 있기 때문이죠.

 

또 다른 가짜 손 실험을 보시죠. 저희 서섹스대 연구실에서 했던 실험입니다. 이 사람은 가상현실 속의 손을 보고 있습니다. 빨갛게 번쩍거리고 있죠. 심장 박동수에 맞추거나 차이를 두고 색이 바뀝니다. 만약 심장박동에 맞춰서 색이 바뀌면 그것이 실제 몸의 일부라는 느낌을 강하게 느낍니다. 신체를 가졌다는 경험은 내부로부터 우리 몸을 인식하는 것에 깊이 뿌리를 둡니다.

 

이제 마지막으로 여러분이 주목할 내용을 말씀드리겠습니다. 우리 내부로부터 몸을 경험하는 것과 우리를 둘러싼 바깥세상을 경험하는 것은 전혀 다릅니다. 지금 주변을 둘러보면 여러 사물들로 가득하죠. 탁자, 의자, 가짜 고무손. 사람들, 바로 여러분들. 제 몸도 이 세상의 일부입니다. 제 몸도 바깥세상의 사물로 볼 수 있겠죠. 하지만 내부로부터 몸을 경험하는 것은 전혀 다릅니다. 저는 신장이 여기에 있는 것도 모르고 간이 여기에 있는지 제 비장은.. 어디에 있는지도 모르겠네요. 뭐, 어딘가 있겠죠. 저는 내부를 사물로 인지하지 않습니다. 사실문제가 생기지 않는 한 내부를 경험하지 않죠. 바로 이 점이 중요하다고 생각합니다. 신체의 내부 상태를 인지한다는 것은 그 존재를 인지하는 것이 아니라 제어와 조정에 관한 문제입니다. 생리적 변화를 일정한 범위 안에 있도록 함으로써 생존에 적합하도록 하는 거죠. 뇌가 예측을 통해서 장기의 위치를 파악하면 우리는 그것을 감각으로 인지합니다. 뇌가 예측을 통해서 장기를 제어하고 조정하면 우리는 그것이 잘 제어되고 있는지 그렇지 않은지를 경험하는 거죠.

 

따라서 우리라는 존재가 유기체로서 갖는 가장 기본적인 경험은 생존을 유지하는 생물학적 메커니즘과 깊은 관련이 있습니다. 이러한 일련의 개념들을 따라가다 보면 의식 경험의 모든 부분이 이해되실 겁니다. 왜냐하면 그 모두가 예측 인지의 메커니즘에 의존하기 때문이죠. 이 모두가 생존이라는 기본적 욕구에 뿌리를 두고 있습니다. 우리가 세상과 우리 자신을 경험할 수 있는 것은 살아있는 몸을 통해서 경험하고 살아있는 몸이 있기 때문입니다.

 

그럼 하나씩 정리해보죠. 우리가 시각적으로 인식하는 것은 그 대상에 대한 뇌의 최적 예측 결과에 의존합니다. 우리가 경험하는 세상은 단지 밖에서 안으로 향하지 않고 안에서 밖으로 향하기도 합니다. 가짜 손 실험을 통해 우리 몸인 것과 아닌 것을 경험할 때도 마찬가지로 적용됨을 알았습니다. 이러한 신체에 관한 예측은 우리 내면 깊은 곳에서 비롯된 감각 신호에 주로 의존합니다. 그리고 마지막으로 신체를 가진 존재로서의 경험은 무엇이 있는지 아는 것이 아니라 제어와 조절에 관한 것입니다. 따라서 우리 주변의 세상과 우리 자신에 대한 경험은 일종의 통제된 환각이라 할 수 있고 수백만 년간 진화 과정을 거치며 위험과 기회로 가득한 이 세상에서 우리의 생존을 지켜왔습니다. 우리는 스스로를 예측하며 존재합니다.

 

저는 세 가지 결론을 내리려고 합니다. 첫째, 우리가 세상을 오인하듯이 우리 자신을 오인할 수도 있습니다. 예측 메커니즘이 잘못되면 그렇게 되죠. 이 점을 이해하면 정신의학과 신경과학 분야에서 새로운 기회를 얻게 됩니다. 우울증이나 조현병 같은 병을 증상만 치료하는 것이 아니라 그 메커니즘까지 다룰 수 있게 되기 때문이죠.

 

둘째로 나라는 존재의 의미는 로봇에 사용되는 프로그램처럼 단순화하거나 업로드할 수 없습니다. 로봇이 아무리 똑똑하고 수준 높다 하더라도 말이죠. 우리는 생물학적으로 살과 피를 가진 동물로서 여러 단계의 의식 경험을 영위합니다. 우리 생존을 지켜주는 생물학적 메커니즘을 통해서 말이죠. 아무리 똑똑한 컴퓨터를 만든다 해도 지각 능력은 가질 수 없을 겁니다.

 

마지막으로 우리 각자의 내면의 우주 의식적 존재로서의 길은 오직 한 가지 방법밖에 없습니다. 일반적으로 인간의 의식은 여러 의식 가운데 극히 일부에 불과합니다. 우리 개개인의 자아와 세상은 저마다 다릅니다. 하지만 모두가 생물학적 메커니즘에 뿌리를 두고 있습니다. 다른 모든 생명체도 마찬가지죠.

 

이제 우리 자신을 이해하는 방법에 기본적인 변화가 일어나고 있습니다. 하지만 반길만한 일이라고 생각해요. 왜냐하면 과학 발전과 함께 우리가 우주의 중심이 아니었던 코페르니쿠스 시대로부터 우리가 다른 생명체들과 관계를 맺게 된 다윈 시대를 거쳐 현대에 이르기까지 인지 감각이 발달함에 따라 더 많은 호기심을 갖게 되고 더 많은 깨달음을 얻게 되어 우리가 대자연과 분리되지 않은 일부임을 알게 되었습니다. 그러니.. 의식이 끝을 맞이할 때가 되어도 전혀 두려워할 필요가 없어요. 전혀요.

 

감사합니다.

 

(박수) 

 

 

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