2장. 지각, 생각의 창-3

인체의 가장 넓은 범위에 분포되어 있는 촉각은 구체적이고 실제적인 정보를 제공해 준다. 촉각정보는 세가지 감각 수준에서 처리된다. 우선 피부로 들어오는 자극을 인지한다. 두 번째는 신체의 각 기관들의 위치 및 상대적 관계, 그리고 움직이고 있는지 멈춰있는지를 알려준다. 마지막으로 심장 박동과 혈압 등 신체내부 상태를 나타낸다. 인간은 손과 손가락 끝의 움직임을 통해 나타나는 촉각으로 물체를 확인한다. 촉각이 감지한 신호들은 척수와 연수를 거쳐 시상에서 처리한 뒤 직접 피질로 보낸다.  체감각 피질은 신체 모든 부위에 걸친 다양한 촉각기능의 복합적 지도를 갖고 있다. 피부 곳곳을 표현하는 지도도 있고, 팔다리 위치와 연결 움직임을 포함한 지도가 있다. 신체가 표상되어 있는 뇌의 지도는 안정적이고 효율적이지만, 학습에 따라 변하기도 한다. 고통은 신체의 일부가 다친 경우 위험을 경고해 주며, 부상 부위를 어떻게 치료할지 예방책을 상기시켜 치료 과정을 돕는다. 비록 고통을 느끼는 것은 힘겹지만, 고통을 느끼는 능력이 부족하면 그 자체로 위험해진다. 임상연구에 따르면 선천적으로 고통을 느끼지 못하는 사람은 심한 부상을 입는다. 신체가 위험을 경고해 주지 않기 때문이다. 극한 상황에서는 사람들이 고통의 위험 신호를 잘 느끼지 못하므로 심각한 감염이나 파열로 사망하는 것이다.

 

고통에 대한 기본 수용기를 통각수용기라 한다. 통각 수용기는 강한 압력, 극한의 기온, 불에 델 때의 자극에 반응한다. 고통에 관한 전기화학적 신호는 통각수용기에서 척수로 이동하고, 뇌간에서 시상으로 전달된다. 이후 뉴런의 신호는 두정엽에서 피질로 투사된다. 고통을 감소시키는 방법중 하나로 문지르는 행동은 두 번째 촉각신호다. 두뇌는 첫 신호에 모두 집중하지만, 두 번째 자극이 강한 첫 번째 자극의 지각 강도를 감소시킨다. 이것을 경쟁적 억제라고 한다. 고통 신호는 잠재적으로 해롭거나 생명을 위협하는 상황에 대한 신체 경고시스템의 본거지인 편도체로 지속적으로 향한다. 고통이 위협적인 수준이 되면 공포, 놀라움, 자율신경 반응을 책임지는 편도체는 그 신호에 대해 도전, 도주 반응을 한다. 그 덕분에 인체는 고통을 비롯한 위험상황에 대처할 수 있다. 편도체에서 처리된 고통정보는 고차원의 명령 처리와 신체반응을 위해 전두엽으로 보내진다.

 

우리의 귀는 들리는 소리뿐 아니라, 우리가 예상하는 종류의 소리를 잡아내고 주위의 잡음을 차단한다. 청각 시스템의 이러한 과정의 상당 부분은 우리가 의식하기도 전에 사라진다. 이는 다른 감각 과정에 비해 무의식적이다. 만약 주변 잡음을 계속 듣는다면, 생활에 방해가 될 정도로 매우 짜증날 것이다. 울림, 웅성거림, 윙윙거리는 소리가 계속 들리는 이명증상으로 고생하는 사람들은 이런 문제점을 갖고 있다. 정상적인 청각을 가진 사람들은 선별적인 듣기를 통해 이를 분류한다. 입력 정보중 어떤 것을 소음으로 분류할지 골라내어 다른 것들은 무시하고 한가지 대화에 집중한다. 정상인의 경우 모든 지각 처리는 과거경험에 기초해서 새로운 자극을 해석하는 과정이다. 우리는 과거의 특징과 새로운 경험을 비교하거나 대조해서 특정의 범주를 갱신해 나간다.

 

청각시스템: 들어오는 음파에 의한 공기압력 변화에 고막이 반응하면서 시작된다. 이는 내이의 작업을 통해 전기화학적 신호로 전환되고 뇌간으로 보내진다. 뇌간에서는 능형체와 배측와우핵이 정보를 처리하고 소리를 제대로 잡기 위해 내이 압력을 조절한다. 두뇌 상부로의 통로는 하구에서 시작되어 시상의 내측슬상체로 간다. 여기에서 정보는 이후 처리를 위해 측두엽의 청각피질로 보내진다.

 

소리는 뇌간에서 음색에 따라 정리되고, 음질에 따라 구분된다. 심지어 우리가 인식하기도 전에 벽, 천장 바닥의 울림 같은 주위 메아리가 제거되면서 정교해진다. 연수로 보내지는 정보도 공간적 특성을 위해 분석된다. 소리의 공간위치를 탐지하는 능력은 상당히 진화적 발전이다. 소리의 위치를 파악할 수 있는 동물은 커다란 이점을 누린다. 우리는 청각 통로의 상위영역인 피질에서 단순한 위치 파악은 물론, 소리의 정체를 알아내는 능력까지 진화시켰다. 상올리브핵이라 불리는 뇌간의 뉴런들도 근거리 소리일수록 귀에 더 크게 들린다는 사실에 적응했다. 상올리브핵은 우리가 경험한 통합되고, 일관된 환경을 만들기 위해 시각, 청각, 체감각적 시스템의 감각 정보를 통합하는 중요한 역할을 한다. 청각은 혼자서 기능하지 않는다. 납득 할 수 있는 세상을 창조하기 위해 상호작용한다. 입술을 읽는 동안 청각피질이 활성화 되는데, 이는 시각적 신호가 말의 지각에 영향을 준다는 것이다. 물체의 움직임을 지각 때도 소리의 영향이 작용한다. 대부분의 인간은 들려오는 소리를 파악하기 위해 청각과 시각을 동시에 사용한다. 난독증은 다양한 지각처리 문제 때문에 발생한다. 글자가 흔들리는 현상은 정상적인 시력검사로는 진단되지 않는다. 눈은 각막으로 들어온 이미지를 분해하여 시상으로 보낸다. 뉴런 네트워크는 시각피질로 정보를 전달하고, 정보는 다시 전두엽으로 보내진다. 마침내 그 조각들이 한데 모이면 당신은 딱딱한 분위기의 사무실, 안락한 침실, 아름다운 공원 같은 통합적인 형태를 느끼게 된다.

 

피질의 주름진 뇌회는 특정한 시각적 상황에 독특한 의미를 주기위해, 시각적 메시지를 감각적 메시지나 과거의 경험과 혼합한다. 대부분의 다른 동물은 피질에 뇌회가 없어서 시각처리 과정은 단순한 광경만을 보게 한다. 그러나 인간은 시각정보를 시각피질에서 상위영역으로 올려보내어 처리하도록 진화했다.

 

시각시스템: 눈으로 입력된 정보는 전기화학적 에너지로 변환되어 시신경을 통해 두뇌로 보내진다. 첫 번째 정거장은 시상의 외측슬상체이다.  머리위치를 조정하고 눈에 최대한 정보를 받아들이도록 돕는다. 정보는 외측슬상체에서 후두엽이나 시각피질로 간 뒤 처리되기 위해 근처영역으로 분산된다. 정보는 주로 두 통로, 즉 '어떤 식인가'를 논의하는 두정엽 통로와 '무엇인가'를 논의하는 측두엽 통로를 지난다. 대부분의 두뇌 기능과 마찬가지로 시각은 분산된다. 즉 처리되기 위해 다양한 영역으로 보내진다. 이러한 정보들이 한데 모여 사물을 보게 된다.

 

인간의 망막은 대략 1억 2000만개의 간상체와 600만개의 추상체를 갖고 있다. 추상체는 일반적인 밝기, 빛에서 색깔을 파악하고 시각적 지각을 책임진다. 추상체에 따라 각각 장파장(빨강색), 중파장(노란색), 단파장(파란색 )을 더 잘 받아들인다. 이 세가지 원색이 뒤섞여 여러 가지 색깔이 만들어진다. 간상체는 시각적 정확성은 떨어지지만 희미한 빛에 민감해서 어두울 때 잘 볼 수 있도록 도와준다. 간상체와 추상체를 통해 만들어진 뉴런의 신호는 시각신경 통로를 통해 두뇌의 처리 센타로 간다. 당신이 혼잡한 교차로에서 지나가는 차들 사이에 있다고 상상해 보라. 당신의 눈은 감지한 정보를 두뇌 깊숙이 있는 시상의 바깥쪽 슬상체라 불리는 땅콩 크기의 두 조직으로 보낼 것이다. 이 조직은 대세포성과 소세포성으로 나누어진다. 천천이 진행되는 소세포성 시스템은 색깔에 관한 정보를 처리한다. 반면에 급속히 진행되는 대세포성 시스템은 움직임, 위치, 공간에 관한 정보를 처리한다. 소세포성 시스템은 빨리 움직이는 차가 무슨 색깔인지, 대세포성 시스템은 얼마나 빨리 움직이는가 본다. 그리고 이러한 정보를 한데 모아 앞에 지나가는 붉은 차를 완벽하게 지각하게 만드는 것은 소뇌와 피질이다.

 

시각처리는 시상에서 이루어진다. 처리된 시각정보는 두뇌 뒤쪽인 후두엽으로 보내진다. 신호들은 시각피질로 보내지는데 시각피질은 모듈로 조직되어 있고, 어떤 모듈은 지각된 이미지 조각들을 처리하는 반면, 다른 모듈은 시야 내에서 방향이나 움직임 같은 특징에 빈응한다. 각 모듈의 정보들이 통합되기 전까지 우리는 하얀 벽에 걸린 화려한 그림을 지각할 수 없다.  이러한 과정은 시각연합피질에서 시작된다. 시각연합피질은 물체가 무엇인지, 어디에 위치해 있는지에 관한 정보를 다루는 영역이다. 색깔, 질감, 모양에 관한 정보는 측두엽이 다루고 , 공간적 세부사항은 두정엽이 다룬다. 이 영역들은 자세한 분석들을 위해 두뇌의 고차원적 영역인 정두엽으로 결과를 넘긴다. 시각적 정보가 이곳에 도달해야 우리는 방안에 서서 하얀 벽에 걸린 화려한 그림을 쳐다보는 것을 인식하게 된다. 인간은 마음의 눈으로 바라보는 능력이 있다. 즉 시각정 정보가 없어도 지각을 경험할 수 있다. 주위 환경의 모든 시각적 세부사항을 무분별하게 받아들인다면, 두뇌는 얼마나 심한 압박을 받겠는가? 이를 거르는 과정이 없다면 시각통로 뉴런들은 압도당할 것이다. 두뇌의 고차원 영역은 시각피질의 저차원 영역에게 하얀 벽이 흥미롭지 않다는 것을 상기시키고, 화려한 그림이 흥미롭다는 것을 알려준다. 우리 두뇌는 들어오는 자극들을 거르는 놀라운 능력이 있다. 그래서 자극에 압도당하지 않고 환경을 잘 처리할 수 있다. 만약 세세한 신경회로가 없다면 후각적, 미각적, 촉가적, 청각적, 시각적 세상은 상당히 혼란스럽고 무질서하게 보일 것이다.

 

지각은 오감만으로 충분치 않다. 초감각적으로 필요한 것이 방향 감각과 성 감각이다. 우리는 철새나 연어와 같은 동물들이 본능적인 방향 감각을 갖고 있음을 알고 있다. 비둘기나 꿀벌 머릿속의 특정 세포에는 자기장 결정이 있다. 일종의 자연적인 자기장인 셈이다. 지구 자기장과 나란히 놓인 결정은 나침반 바늘과 같아서 항해할 때 표준좌표로 사용된다. 많은 포유류들은 짝짓기 대상이 분비하는 페르몬을 탐지할 수 있는 기관(vno)를 가지고 있다. 인간 vno 가 성적 매력과 배우자 선택에서 어떤 역할을 하는지 아직 밝혀내지 못하고 있다.