4장 움직임, 고차원 두뇌의 기능-1

 

당신 두뇌는 실제로 움직이지 않고도 운동 이미지를 창조했다. 즉 움직임을 정신적으로 만들어낸다. 사람은 생각할 수 있지만 동물은 그저 행동할 뿐이라는 이유로, 수세기 동안 인간을 동물보다 유일한 존재로 정의했다. 행동은 두뇌의 하위 기능으로 여겼고, 인식은 오직 인간만이 진화시킨 고차원의 두뇌 기능으로 보였다. 수년 전까지만 해도 운동 두뇌는 들어오는 자극에 반응하고, 운동기능을 지시하는 것 외에 다른 일은 하지 않는다고 여겼다. 하지만 이제는 두정엽과 전두엽이 계획, 계산, 의도 형성에서 커다란 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 우리가 공을 잡는 것은 두뇌의 운동기능이다. 하지만 정신적 예측을 하는 것도 운동기능이다. 고차원 두뇌 기능은 움직임에서 진화했으며, 아직도 움직임에 의존하고 있다. 계획, 고찰, 숙고, 움직임은 모두 행동에 관한 것이다. 즉 생각은 행동으로 옮겨진다. 대부분의 경우, 우리는 행동의 연속선상에서 생각한다. 즉 계획을 짠 뒤 실행한다. 행동자체는 확실히 운동기능에 의존한다. 당신이 결정을 내릴 때 마음 속에 어떤 일이 일어나는지 생각해 보라. 이때는 두뇌의 다양한 기능들로부터 사실, 의견, 사상, 기억, 결과 예측 등의 입력정보가 들어온다. 당신은 그 조각들을 순서대로 배열하고, 논리를 더하고, 결과를 검사하고 반응을 지시한다. 이러한 과정의 단계들은 모두 운동기능에 기반을 둔다. 이 과정에서 작동하는 신경 네트워크는 운동행위를 할 때의 신경 네트워크와 같다.

 

두뇌 앞부분의 절반은 정신적, 육체적으로 행동하는데 기여한다. 작업기억, 운동계획, 서로 경쟁하는 자극들, 생각과 행동을 제어하는 능력을 담당하는 위대한 두뇌중추의 본거지다. 우리는 두뇌의 많은 활동을 '고차원 활동'으로 부르고 싶어하는데, 기본적으로 두뇌의 본거지에서 '고차원인지 처리란' 행동의 조직을 말한다. 집행기능을 잠시 멈추고 생각하게 만들어서 우리가 성급하게 돌진하지 않도록 해준다. 또한 두뇌의 최고 지휘자로서 결과를 예측해 올바르고 정확한 전략을 결정한다. 적절한 경영이란 계획을 세우고, 주변환경에 어떤 식으로 영향을 미치는지 인식하고, 우리가 어떻게 하고 있는지 보고,  초기행동에서 들어온 정보를 갖고 계획을 갱신한다. 이 모든 것은 집행기능과 운동피질이 한다.

 

우리는 노력하고, 통합하고, 생각들을 재통합하고 일을 해낸다. 목표를 세우고 쟁취하기 위한 단계를 생각한다. 또한 현재보다 더 나은 상태를 지향하고 더 높은 곳에 도달하기 위해 성장한다. 모든 얽힘이 정리되고, 새로운 창조를 할 때까지 일부 생각과 입력 정보들은 증진되는 반면, 다른 것들은 억제된다. 이러한 개선은 피질전체에서 일어나며, 집행기능의 운동뉴런에 의해 조율된다. 이것이 바로 다양한 인지의 정의이다. 이러한 인지기능이 마무리 되고 나면 비로소 두뇌는 전형젹인 운동기능, 즉 인지 과정에 의해 결정된 출력을 수행하기 위해 혈압과 호흡을 조절하고 호르몬을 상승시키거나 떨어뜨리며, 근육을 움직이거나 정지시키는 과정을 처리한다.  운동시스템은 척수의 뉴런 부터 뇌간과 운동피질의 뉴런까지 신체전반으로 확장되어 있다. 움직임은 두뇌 존재의 근간이 된다. 흥미롭게도 한 곳에서 다른 곳으로 움직이는 유기체만이 두뇌가 필요하다. 전두엽의 특정회로들이 새로운 과제를 수행하는 동안 이웃한 많은 뉴런들은 당장 하던 일을 그만두고, 그 과제 수행을 위한 도우미로 나선다. 엄청난 양의 입력정보를 처리하기 위해 더 넓은 영역이 학습에 동원된다.

 

일단 반복적인 수행을 통해 과제에 숙달하면, 발화패턴이 정립되고 행동은 습관적으로 나온다. 더 이상 의식적 주의가 필요하지 않다. 20년동안 자전거를 타지 않았어도 금방 다시 탈 수 있는 것도 그 때문이다. 자전거 타는 능력은 2차적인 천성이 되고 평생 지속된다. 숙달된 기본적인 과정은 뇌간,기저핵, 소뇌에 저장되고 실행된다. 인지기능을 작동시키기 위해 자신도 모르는 사이에 수많은 운동중추를 활성화시킨 것이다. 복잡한 행동을 할 때 우리는 여러 층의 운동기능들 간의 조화로운 통합에 의해 조율된 두뇌의 여러 단계를 사용한다. 삶이 점점 복잡해짐에 따라 운동과 인지처리의 상호연결은 점점 더 강해진다. 두뇌와 신체는 유기체를 이롭게 하기 위해 협력한다. 거의 모든 두뇌기능이 두뇌와 신체의 상호작용에 의존한다. 우리는 육체적 존재라는 사실을 잊고 산다.  하지만 마음속이든 실제이든 간에 우리는 행동을 통해 배운다. 두뇌의 철칙은 생존 우선이다. 어떤 상황에 직면하면 우리는 정보를 받아들이고, 주위를 돌아다니며 만지고, 숙고한 뒤 행동한다.

 

움직임과 관련된 두뇌영역은 여러 군데 있지만, 우리 행동을 결정짓는데 중요한 역할을 하는 것은 그들 사이의 연결이다.  운동시스템의 위계서열을 설명하기 위한 모델로 지하창고가 달린 3층건물과 비교해 볼 수 있다. 지하 창고에는 뇌간과 척수가 있다. 이들은 심장박동과 반사를 유지하는 등 내부적으로 정해진 행동을 책임지는 고정화된 네트워크를 지니고 있다. 1층은 기저핵과 소뇌의 본거지다. 위층으로 신체 상태에 대한 정보를 제공하는 것은 물론, 움직임을 지시하거나 창고의 기제를 작동시킨다. 2층은 운동피질과 전운동 피질이다. 다른 영역으로부터 많은 정보를 받고, 근골격계와 기관으로 지시를 보낸다. 3층은 최고 본부인 전전두엽의 명령중추다. 여기서 심사숙고 하고 결정을 내린뒤 아래층을 억제하거나 흥분 시키는 신호를 보낸다.

 

각층의 흐름은 서로에게 영향을 미친다. 피드백을 주고 받으며 가장 적절한 결정과 행동을 한다. 당신이 숲속을 걷고 있는데 갑자기 뱀이 나타났다고 가정해 보자. 뱀의 이미지는 시각피질에서 처리되고, 다른 뱀 이미지의 기억과 비교된다.  뱀을 확인하는 순간 편도체가 경계히면서 전면 경계태세의 반응이 나타난다. 그리고 기저핵, 소뇌, 운동피질을 활성화 시켜 전체 시스템을 발동시킨다. 심장은 더 크게 뛰고, 다리 근육은 수축된다. 뱀의 움직임을 쫓기 위해 머리를 돌리고 시선을 고정한다. 당신은 달아나기 시작할지 모른다. 마침내 전두엽이 개입되면서 당신은 공포를 느껴야할지, 안심해야할지 결정한다. 1층에 있는 기저핵과 소뇌가 기본적인 운동조절을 제공한다. 그리고 습관적으로 나올 정도로 숙달된 학습내용과 원시적인 반응을 저장한다. 그리고 그 옆에 변연계가 있다. 따라서 정서와 움직임, 그리고 행동의 정서적 결과에 대한 감정들 사이엔 긴밀한 관계가 있다. 1층 소뇌는 기본적으로 균형, 자세, 조화를 책임지고 있다. 소뇌는 주기적으로 주의를 전환하기 때문에, 전부는 아니더라도 대부분의 시스템과 깊이 관련되어 있다.

 

움직이려면 두뇌는 당신이 시공간상에서 어디에 있는지는 물론 신체와 팔다리의 위치와 속도를 알아야만한다. 공간상에서 방향과 자세는 당신이 어디에 서있는지 파악하는데 꼭 필요하다. 당신이 넘어지지 않고 똑바로 서 있는 이유는 소뇌의 끊임없는 조정덕분이다. 소뇌는 뇌간에서 자세반응을 조절한다. 그리고 중력에 대처하며 팔다리를 뻗는 근육을 조절하는 척수로 메시지를 보낸다. 2층에는 운동피질과 전운동피질이 있다. 특히 팔, 손, 손가락의 조작적인 움직임을 포함해 얼굴과 사지의 특수한 움직임을 통제한다. 신경학에서 새롭게 떠오른 원칙은 두뇌의 층 또는 수준 사이의 피드백이 양방향이라는 점이다. 만약 하위 수준을 활성화 시키면 상위 수준이 준비될 것이고, 상위 수준을 활성화 시키면 하위수준이 준비될 것이다. 따라서 미소는 정말로 기분을 좋게 만들 수 있다.