정재승, 정용, 김대수 KAIST 교수
국가 대표 뇌 과학자들이 밝히는 ‘뇌’의 모든 것!

“식당에서 7개로 구성된 모듬 초밥 한 접시를 주문했다고 가정해 보겠습니다. 여러분은 예전에 초밥을 먹은 적이 있어서 각각의 맛을 잘 알고, 각각의 초밥에 적절한 수준의 선호를 가지고 있습니다. 그렇다면 여러분은 앞에 놓인 7개의 초밥 중에서 어떤 것부터 드시겠습니까? 왜 그걸 고르셨나요?”
?정재승 KAIST 바이오및뇌공학과 교수, 본문에서

정재승 KAIST 바이오및뇌공학과 교수가 주도한 초밥 실험이 최근 국내외 언론과 SNS상에서 화제가 되었다. 초밥이라는 음식을 이용해 인간의 의사 결정 과정을 보여 주는 이 연구 결과는 국제 학술지 《플로스원(PLos one)》에 발표된 지 한 달여 만에 조회 수가 8,500회를 넘어섰고 해외 언론에 뒤이어 국내 언론에서도 보도되었다. 인간을 ‘합리적 의사 결정자’로서 그려 오던 기존의 경제학에 경종을 울리며, 실제 우리 뇌에서 선택과 판단이 내려지는 과정을 들여다봄으로써 뇌뿐만 아니라 우리 인간에 대한 이해도 새롭게 하고 있는 뇌 과학의 현주소를 단적으로 보여 주는 예가 바로 이 ‘초밥 실험’이다.
이제 뇌 과학은 단지 물리적 실체로서의 뇌를 연구하는 것을 넘어 인간의 사고와 행동 전반에 걸쳐, 우리 일상 속의 사소한 행동과 선택에까지 주요한 시사점을 던져 주고 있다. 또한 발전하고 있는 최첨단 영상 기술에 힘입어, 유전학과 생리학 등 과학뿐만 아니라 경제학, 경영학, 심리학, 건축, 디자인 등의 담장 너머 학문과 최전선에서 만남으로써 21세기 융합 과학으로서의 면모를 제대로 보여 주고 있다.
인류의 미래를 바꿀 최첨단 과학 이슈를 한국과학기술원(KAIST)이 자랑하는 석학들에게 직접 듣는 「KAIST 명강」은 최근 급격한 발전을 보이며 과학계를 넘어 우리 사회 전체에 큰 화두가 되고 있는 ‘뇌’를 주제로 선정, 정재승(KAIST 바이오및뇌공학과), 정용(KAIST 바이오및뇌공학과), 김대수(KAIST 생명과학과) 교수가 참여한 『1.4킬로그램의 우주, 뇌』를 두 번째 책으로 출간했다.
「KAIST 명강」은 정보 통신 기술과 생명 공학의 발달로 지식 정보 사회로 진입하고 있는 이때, 일반인을 위한 과학 기술 교양 강좌가 필요하다는 판단 아래 ㈜사이언스북스가 대한민국 과학 기술의 요람 KAIST의 출판부(KAIST PRESS)와 공동으로 기획한 단행본 시리즈이다. KAIST 우수 강의상에 빛나는 명강사인 정하웅, 김동섭, 이해웅 교수의 강연을 담아 2013년 출간된 제1권 『구글 신은 모든 것을 알고 있다』는 출간 즉시 과학 분야 베스트셀러에 진입하였으며 한국 에너지관리공단 선정 ‘정부 3.0’ 교육 도서를 비롯하여 여러 기관에서 우수 도서로 선정된 바 있다.
21세기를 좌우할 정보학의 세계를 네트워크 과학, 생물 정보학, 양자 정보학이라는 창을 통해 들여다보았던 『구글 신은 모든 것을 알고 있다』에 이어, 카이스트 명강 두 번째 책 『1.4킬로그램의 우주, 뇌』에서는 한국 뇌 과학계를 선도하며 융합 과학의 최전선에서 활발히 연구하고 있는 정재승, 정용, 김대수 세 교수와 함께 인간이 생각하고 느끼고 행동하는 모든 것이 이루어지는 무대인 뇌 과학의 현장을 꼼꼼히 살펴보는 시간을 갖는다.

뇌를 연구하는 학자들은 항상 열정에 사로잡혀 있습니다. ‘인간이란 무엇인가?’ ‘과연 우리는 어떤 존재인가?’ 같이 평생 마음속에서 떠나지 않는 질문에 우리 뇌가 해답의 실마리를 제공해 주리라고 믿기 때문에, 고민하다가도 늘 책상 앞으로 돌아오곤 합니다. 저는 독자들이 이 책을 펼치는 순간 대학 시절로 돌아가 좁은 강의실에서 열정으로 가득한 강의를 듣는 학생이 되기를, 그래서 일상으로 녹초가 되어 버린 우리 사회와 24시간 앞만 보며 달려가는 이 한반도가 학구열에 불타오르는 ‘KAIST 캠퍼스’가 되기를, 질문과 토론이 뜨겁게 오가는 ‘KAIST 강의실’이 되기를 진심으로 기원합니다.
―정재승 KAIST 바이오및뇌공학과 교수, 본문에서

뇌를 지배하는 자가 세상을 지배한다!
2013년 4월, 미국의 버락 오바마 대통령은 ‘BRAIN(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies, 혁신적인 신경 과학 발전을 통한 두뇌 연구) 계획’을 발표했다. 첫해 예산만 1억 달러(1000억 원)가 책정된 이 거대과학 연구는 인간 두뇌 활동의 모든 경로를 지도로 만들어 그 작동 원리를 밝히는 것을 골자로 한다. 뇌의 비밀을 향한 경쟁에 뛰어든 주자는 미국 외에도 중국, 독일, 인도를 비롯한 세계의 강대국에서 구글과 아마존 같은 IT 기업에 이르기까지 다양하다. 지금, 세계는 뇌 과학에 주목하고 있다.
사람의 생각, 감정과 기능을 담당하며 인간이 만들어 내는 모든 창조물의 근원인 뇌는 그 복잡성 때문에 인간과 가장 가까이 있으면서도 가장 이해하기 어려운 존재로 남아 있었다. 그러나 최근 두개골을 열지 않고도 그 안을 들여다보는 뇌 영상, 뇌의 활동을 빛으로 조절하는 광 유전학 같은 첨단 기술의 발전으로 뇌 과학은 유전자에 이어 IT, 생명 과학, 의학, 정치학, 경제학 등 모든 분야와 융합하는 학문으로 새로이 떠올랐다.
학생의 성적과 집중력을 향상시키기 위해 뇌 연구의 성과를 활용하는 뇌 기반 교육(brain-based education), 인지 기능을 좋게 하는 약품으로 마치 성형 수술처럼 사람의 운동, 정신 작용과 감정을 개선하는 미용 신경학(cosmetic neurology), 유권자의 뇌 속을 관찰하여 선거 운동에 반영하는 신경 정치학(neuropolitics) 등 뇌 과학에서 태동한 새로운 분야들은 정보화 혁명에 이어 다가올 ‘신경 혁명(Neuro Revolution)’의 미래를 우리에게 예고하고 있다.
『1.4킬로그램의 우주, 뇌』에서는 신경 혁명의 시대, 인간과 관련된 모든 문제의 열쇠이자 과학계에 남은 마지막 블루오션인 뇌를 ‘복잡계 과학으로 뇌를 연구하는’ 물리학자 정재승 교수(KAIST 바이오및뇌공학과), ‘뇌를 연구하며 고치는’ 신경과 전문의 정용 교수(KAIST 바이오및뇌공학과), ‘뇌를 통해 행동의 비밀을 푸는’ 유전학자 김대수 교수(KAIST 생명과학과)로부터 배우는 시간을 가졌다. 한국 뇌 과학계를 선도하며 융합 과학의 최전선에서 활발히 연구하고 있는 3명의 교수가 21세기를 뜨겁게 달군 뇌 과학의 최신 화두를 오롯이 담은 이 책은 뇌뿐만 아니라 우리 인간 존재에 관심을 가진 사람이라면 누구나 읽어야 할 우리 시대 단 하나의 ‘뇌 과학’책이다.
자신의 분야에서 최고의 자리에 오른 대가들이 들려주는 연구 성과를 담은 이 책을 통해 과학 기술 지식에 관심과 흥미를 갖고 있던 대학생과 일반인들은 이 시대에 필요한 과학 교양을, 장차 테크노크라트(과학 지식이나 전문 기술을 보유함으로써 사회 또는 조직의 의사 결정에 중요한 영향력을 행사하는 사람)로의 도약을 준비하고 있는 사람들에게는 미래의 현장에서 유용하게 사용될 정보를 얻을 수 있을 것이다.

‘작지만 큰 우주’ 뇌 속으로 떠나는 여행
뇌는 성인의 몸무게에서 차지하는 비중이 2퍼센트밖에 되지 않는, 주먹 2개 정도 크기의 작은 기관인 동시에 100억 개의 신경 세포가 100조 개의 시냅스를 형성하며 얽힌 ‘우주에서 제일 복잡한’ 시스템이다. 또한 뇌는 긴 진화 과정을 통해 만들어져 인간의 역사, 행동, 언어, 기억에 관한 모든 정보가 담긴 판도라의 상자이기도 하다. 『1.4킬로그램의 우주, 뇌』는 뇌 과학의 가장 기본이 되는 뇌의 구조와 기능에 대해 먼저 정용 교수에게 배우고, 이렇게 만들어진 뇌에서 인간의 일상을 지배하는 각종 선택과 의사 결정이 어떻게 내려지는지를 정재승 교수에게, 그리고 생명체에게 있어 가장 중요한 생존과 번식의 방정식을 뇌가 어떻게 푸는지를 김대수 교수에게 들어 봄으로써 우리 뇌의 모든 것, 그리고 최신 뇌 과학의 모든 것을 담았다. 세 교수는 각자의 전문 분야에서 세 가지 큰 질문 ‘뇌는 어떤 존재이며 어떤 일생을 겪는가?’, ‘뇌는 원하는 것을 어떻게 판단하는가?’, ‘원하는 것을 얻기 위해 뇌는 어떤 전략을 가지고 그것을 행동으로 나타내는가?’를 던지고, 그 답을 독자와 함께 찾아 나선다.

1부: 뇌의 요람에서 무덤까지

기존에는 철학과 종교의 영역이었던 마음의 근원을 묻는 질문에 이제는 뇌 과학자들이 답을 주려 노력하고 있습니다. 이번 강의에서 저는 두 가지 차원에서 뇌의 일생을 탐구해 볼 것입니다. 진화라는 기나긴 시간 동안 생명체에서 뇌가 어떻게 생겨나고 발달해 왔는지, 그리고 인간인 우리 한 개인에게서 뇌가 어떻게 발달하는지를 말입니다.
―정용 KAIST 바이오및뇌공학과 교수, 본문에서

『1.4킬로그램의 우주, 뇌』는 ‘뇌는 왜 존재하는가?’라는 근본적인 물음에서 탐구의 여정을 시작한다. 우리에게는 뇌가 있기에 마음이 생겨나며, 뇌는 개인의 정체성을 결정하는 존재라는 생각이 널리 퍼져 있다. ‘너 자신을 알라’라는 말을 ‘너의 뇌를 알라’라는 말로 바꿀 수 있다고도 한다. 하지만 막상 생명체에서 뇌의 역할은 정확히 무엇이냐는 물음을 받는다면, 어떻게 답해야 할지 망설여질 때가 많다. 뇌는 과연 무엇을 위해 생겨난 것일까?
이 의문에 답해 줄 주인공은 첫 번째 강연자인 정용 KAIST 바이오및뇌공학과 교수이다. 연세대학교 의과 대학을 졸업한 신경과 전문의이면서 미국 플로리다 대학교에서 인지 과정을 연구한 과학자라는 독특한 이력을 자랑하는 그는, 현재 유전자 조작 생쥐의 두개골에 창문을 달아 다광자 현미경으로 살아 있는 뇌의 네트워크를 측정하는 첨단 신경 의학 연구를 하고 있다.
정용 교수는 의사이자 연구자라는 관점에서 뇌의 일생을 추적하며, 그 속에서 뇌의 존재 이유를 탐구한다. 생명체의 움직임을 위해 생겨난 뇌가 생각과 기억이라는 기능을 어떻게 갖게 되었는지, 그 기능을 다한 뇌의 사멸에 담긴 비밀을 인간은 과학으로 어떻게 다루려 하는지를 생명체 진화와 인간 개인의 역사를 교차하며 엮어내는 그만의 탁월한 설명으로 배울 수 있다.
컴퓨터 그래픽으로 재구성한 뇌의 모습과 뇌의 작동 원리를 설명하는 최신 이론들을 통해 정용 교수가 강조하는 것은, 아직 많은 부분이 미지로 존재하는 뇌에 대한 궁금증을 풀기 위해서는 먼저 뇌를 객관화할 수 있는 대상으로 보는 일이 무엇보다 중요하다는 사실이다. 그는 언론 매체가 씌웠던 ‘신비한 미지의 세계’라는 베일을 벗겨 내고, 만질 수도 자를 수도 있는 물리적인 실체로서의 뇌를 우리와 대면시킨다.

2부: 우리는 어떻게 선택하는가?

저는 많은 책에서 과학에 대한 이야기를 한 경험이 있지만, 뇌를 연구하는 신경 과학자로서의 저를 이 책에서처럼 모두 보여 준 적은 없었던 것 같습니다. 인간의 뇌가 어떻게 세상을 받아들이고 판단하고 선택하며 실행에 옮기는지, 제 강연을 통해 작게나마 통찰을 얻으시길 기대합니다.
「―정재승 KAIST 바이오및뇌공학과 교수, 본문에서

두 번째 강연은 과학 교양서 시장의 영원한 베스트셀러, 『정재승의 과학 콘서트』의 저자인 정재승 KAIST 바이오및뇌공학과 교수가 맡았다. 텔레비전 프로그램 「느낌표」에 출연하며 분야를 넘나드는 통합적 지식과 사유로 과학 대중화의 새 바람을 이끈 인물로 그를 기억하는 사람이 많겠지만, 사실 정재승 교수는 KAIST에서 복잡계 물리학을 공부한 후 예일 대학교 의과 대학과 컬럼비아 대학교 의과 대학에서 신경 과학과 정신 의학을 연구한, 우리 시대에 가장 주목해야 할 과학자이다.
『1.4킬로그램의 우주, 뇌』에서 그는 미디어를 종횡무진하며 과학과 예술, 과학과 예능, 과학과 산업을 연결했던 융합 지식인의 모습을 잠시 거두고 뇌 과학으로 인간의 선택을 연구하는 과학자 본연의 자세에 가장 충실한 강연을 펼쳤다.
그는 먼저 쥐가 매끼 어떤 먹이를 고르는지를 보는 평범한 관찰에서 최근 화제가 된 초밥 실험, 조현증 환자와 가위바위보를 하거나 원숭이에게 술을 가르치는 특이한 실험까지, 다양한 분야를 아우르며 수많은 학자와 함께한 뇌 과학 연구 결과를 통해 우리 일상의 행동과 선택에 얼마나 복잡한 과정이 작용하는지를 입증한다.
사소한 선택 하나에도 깃들어 있는 인간 두뇌의 이 놀라운 능력에 주목하는 순간, 뇌는 경영학, 경제학, 마케팅의 새로운 시대를 여는 출발점이 된다. 뇌 과학의 성과를 기초로 오래도록 경제학을 지배한 잣대인 ‘합리적 인간’에서 벗어난 신경 경제학과 소비자의 무의식적 반응과 같은 두뇌 활동을 마케팅에 접목시킨 뉴로 마케팅이 바로 그것이다. 이 융합 학문들이 이룬 성과와 그 한계까지 가감 없이 보여 주며, 정재승 교수는 과학에 대한 희망을 잃지 않고 항상 숙고하는 자세로 삶을 살아갈 것을 우리에게 주문한다.

3부: 뇌는 무엇을 원하는가?

저는 지구상에서 유성 생식(有性生殖)을 하는 생명체라면 누구에게나 중요한 문제인 ‘사랑’과 ‘경쟁’이라는 행동을 통해 뇌를 들여다보려고 합니다. 변화무쌍한 자연환경만큼이나 거칠고 도전적인 사랑의 전장에서 각각의 동물들이 어떻게 생존의 방정식을 풀어내고 그 결과 다양한 전략, 다양한 행동들을 선보이게 되었는지를 살펴봄으로써, 지금까지와는 다른 방식으로 작지만 특별한 우주, 뇌에 접근해 보겠습니다.
―김대수 KAIST 생명과학과 교수, 본문에서

마지막 강연자인 김대수 KAIST 생명과학과 교수는 생명체의 다양한 행동에서 뇌의 전략을 읽어 내는 최신 과학의 현장으로 우리를 안내한다. 김대수 교수는 쥐의 뇌전증을 연구한 획기적인 논문이 한국 대학원생으로는 최초로 《네이처》에 실린 것을 시작으로 《사이언스》, 《뉴런》 등 세계적 학술지에 논문을 기고한 행동 유전학의 권위자이다. 최근에는 알츠하이머병에 걸린 생쥐의 뇌에서 기억 장애가 일어나는 과정을 신경 세포 수준에서 규명해, 2014년 6월 《네이처 메디신》에 논문을 게재한 바 있다.
바짝 마른 미이라 상태로 수백 년을 견디는 미생물에서 1년을 기다려 단 17시간의 짝짓기를 마치고 생을 마감하는 하루살이까지, 지구에 존재하는 생명체는 모두 생존과 번식이라는 거대한 두 목적을 달성하기 위해 이 세상을 살아간다. 좋은 알을 위해 자신의 몸을 암컷에게 기꺼이 먹이로 제공하는 사마귀와 반대로 자기 알을 먹이로 삼는 침노린재처럼 얼핏 정반대되는 것처럼 보이는 두 생명체의 행동에서, 김대수 교수는 서로 상충하는 두 목적을 달성하려 뇌가 펼치는 복잡한 방정식을 읽어 낸다. 또한 자신의 생존과 번식을 위해서라면 이기적으로만 행동할 법한 생명체들에서 어떻게 이타적 행동이 출현할 수 있는지 등 딜레마 상황에 처한 뇌가 어떻게 해답을 도출해 내는지 그 과정을 자연계의 수많은 사례들을 통해 들려준다.
때로는 황당하고, 때로는 기괴한 수많은 전략 속에서 김대수 교수가 주목하는 것은 역설적으로 우리가 생존과 번식에 절대적으로 좌우될 필요가 없다는 사실이다. 뇌라는 기관은 생명체로서의 인간을 생존과 번식에 얽매이게 하지만, 생존과 번식만을 위해 살아가는 단순한 삶을 거부하는 일 또한 뇌를 통해 가능해진다는 사실을 우리는 그의 강연에서 배울 수 있다.

전체 정담: 뇌 과학은 신인류의 꿈을 꾸는가?

철학하는 입장에서 보면 뇌 과학자들이 좀 위험해 보일 때가 있습니다. 김대수 교수님은 전극을 꽂아서 행동을 관찰하지 않습니까? 여기까지는 괜찮아요. 그런데 정재승 교수님을 보면 그것으로 남의 생각을 읽으려고 하시거든요. 그러면 굉장히 원초적인 프라이버시 문제가 생길 것 같습니다. “당신 뇌 좀 스캐닝합시다.” “영장 받아 오셨나요?” 언젠가는 이런 날이 오지 않을까요?
―진중권 동양대학교 교양학부 교수, 본문에서

세상에 태어난 이상 우리는 모두 결국 죽는데, 결혼과 출산을 꼭 해야 할 이유도, 일이든 학업이든 뭔가를 열심히 해야 할 이유도 원래는 없습니다. 매일 다른 사람과 지지고 볶고, 슬퍼하기도 좌절하기도 하는 이런 삶에 의미를 부여해서 하루하루 열심히 살아가게 하는 기관이 뇌인 것입니다.
―김대수 KAIST 생명과학과 교수, 본문에서

저는 우리가 뇌에 뭔가를 많이 집어넣는 걸 인간의 대단한 능력이라고 여기던 시대에서 벗어나 공감을 잘하거나, 나무만 아니라 숲을 보는 감성적 접근을 하는 기능을 예전보다 훨씬 더 많이, 중요하게 생각하고 그게 그 사람의 능력이라고 생각하는 시대로 옮겨 오고 있다고 생각합니다.
―정재승 KAIST 바이오및뇌공학과 교수, 본문에서

머리가 좋아지는 약이 있다면 당연히 가격이 비쌀 텐데, 그걸 살 사람이 누구일지를 생각하면 빈부 격차가 능력의 격차로 고착화되는 문제가 분명히 나타날 겁니다.
―정용 KAIST 바이오및뇌공학과 교수, 본문에서

『1.4킬로그램의 우주, 뇌』에서 놓쳐서는 안 될 또 하나의 즐거움은 진중권 동양대학교 교수의 사회로 세 강연자가 한자리에 모여 뇌 과학의 미래와 가능성을 논한 전체 정담(鼎談)이다. 정재승, 정용, 김대수 세 교수는 각자의 강연에서 미처 다 하지 못한 이야기들을 풀어냈을 뿐만 아니라 사회자인 진중권 교수가 인문학적?철학적 입장에서 던진 질문거리들을 놓고 열띤 토론을 벌였다. 학문의 경계를 뛰어넘어 진행된 이 정담에서, 그들은 인간의 존재를 규정하는 물리적 실체로서의 뇌와 최첨단 뇌 과학 기술이 불러올 미래 사회, 우리 인류의 모습 등 뇌 과학을 둘러싼 논쟁적 이슈들을 짚어 봄으로써 뇌 과학이 가져올 유토피아를 단순히 그리는 데 그치지 않고 뇌 과학의 성과와 전망을 직시했다.

‘1.4킬로그램의 우주’ 여행에 필요한 단 하나의 안내서
1990년 미국의 조지 H. W. 부시 대통령이 ‘뇌의 10년(Decade of the Brain)’을 선언하며 세계의 강대국들이 미래 성장 동력으로 뇌를 주목한 이래, 뇌 과학은 지난 200년의 성과를 넘어서는 엄청난 결과들을 불과 20년 동안에 쏟아내며 과학계의 화두로 새로이 떠올랐다. 남녀 관계의 분석에서 정신 질환의 규명까지 우리 곁에 친숙하게 다가온 뇌 과학을 반영하듯, 뇌 과학책 역시 과학 교양서 분야에서 몇 년간 높은 순위를 차지하고 있다.
그러나 그동안 뇌 과학 분야에서 출간된 대중서는 뇌의 구조와 기능을 해설하는 데 집중하거나 뇌가 불러일으키는 인간 심리나 행동의 흥미로운 일면만을 부각하는 책들이 주류를 이루었다. 진화 역사적 관점에서 뇌의 일생을 추적한 정용 교수의 강연에서부터 생존 및 번식에 직결된 행동의 복잡한 방정식을 뇌를 통해 풀어낸 김대수 교수의 강연, 경제학, 경영학 등과 융합한 뇌 과학으로 인간에 대한 새로운 이해를 던져 주고 있는 정재승 교수의 강연을 담은 이 책은 기존 뇌 과학책에 만족하지 못했던 독자에게 통합적 시각에서 뇌를 조망하는 신선한 경험을 선사한다. 다가오는 신경 혁명의 시대에 우리 뇌를 이해하고자 한다면, 그리고 최전선의 뇌 과학을 배우고자 한다면 이 책이 최고의 안내서가 되어 줄 것이다.

「KAIST 명강」 시리즈 소개
「KAIST 명강」 시리즈는 KAIST PRESS와 (주)사이언스북스가 공동 기획한 대중 강연인 ‘KAIST 명강’을 책으로 옮긴 것이다. 시리즈 1권인 『구글 신은 모든 것을 알고 있다』와 2권 『1.4킬로그램의 우주, 뇌』에 이어, 세계 30대 디자인 스쿨에 3회 연속 이름을 올린 KAIST 산업디자인학과의 교수진에게 세상을 변혁하는 디자인의 힘과 가능성을 알아보는 『디자인으로 진화하라』(근간)가 예정되어 있다. 앞으로도 「KAIST 명강」 시리즈는 독자에게 풍요로운 지식의 향연을 계속해서 선사할 것이다.