송민령 박사(사진)는 한국과학기술원(KAIST) 연구원이다. 전공은 뇌과학. 근 몇 년간 뜨거운 관심을 얻고 있는 분야다. 그는 지난해 〈송민령의 뇌과학 이야기〉라는 책을 내놓았다. 뇌와 인공지능, 동기부여, ‘가짜 과학’ 등을 다룬 대중 과학 서적이다. 그런데 이 책은, 불과 1년 전 내놓은 책 〈여자의 뇌 남자의 뇌 따윈 없어〉의 개정·증보판이다. 개정판 서문에서 송 박사는 책 제목을 바꾼 까닭은 ‘타깃 독자들’에게 책을 전하기 위해서라고 적었다. 많은 사람들이 책 제목만 보고 이 책을 뇌과학 서적이 아닌 페미니즘 서적으로 오인했다는 것. 그가 타깃으로 삼은 독자는 ‘뇌과학에 관심과 흥미를 가진 사람들’이었다.
이 책의 목적은 ‘과학 커뮤니케이션’이다. 과학을 전공하지 않은 사람들에게 뇌과학에 대해 전하되 흔히들 말하는 ‘과학 대중화’와는 좀 다르다고 말한다. 지식을 전달하고 ‘계몽’하는 게 아니라 쌍방 소통 방식을 지향한다. 활발히 해온 언론 기고와 강연 역시 목적은 같다.
과학 커뮤니케이션에서 일정한 효능감도 느낀다. 예컨대 ‘인간은 두뇌의 10%만 쓴다던데요?’식의 가짜 정보를 믿는 사람은 근래 들어 강연 현장에서 찾기 어렵다.
송민령 박사는 8월부터 〈시사IN〉에 이와 관련한 글을 연재할 예정이다. 과학과 유사과학이 뒤엉켜 떠도는 코로나19 시대에, 뇌과학자는 열성적으로 말을 쏟아냈다.
뇌과학은 어떤 학문인가?
뇌뿐만 아니라 몸 전체에 퍼진 신경체 전반을 연구하는 자연과학이다. 그래서 신경과학(neuroscience)이라고도 부른다. 신경체의 구조, 원리, 관련 질병까지 다룬다. 생명체의 기관을 연구한다는 면에서 생물학에 가장 가깝다고 할 수 있다. 그런데 최근 추세를 보면 뇌과학이 ‘생물학의 일종’이라고 단정하기는 어렵다. 생물학의 테두리 밖에 있는 심리학, 로봇공학, 인공지능 따위와 상호작용이 늘어서다. 특히 인공지능은 생물의 뇌를 참고해 개발되기도 하고, 반대로 뇌의 신호를 분석하기 위해 인공지능을 수단으로 쓰기도 한다. 과거 뇌과학 세부 분야로 분류되던 학문이 인공지능과 긴밀한 관계를 맺게 되면서 별개의 학문 취급을 받는 일도 있다.
현재 연구하는 주제는?
나는 도파민(dopamine)이라는 물질을 주로 연구한다. ‘강화학습’에 중요한 역할을 하는 물질이다. 시행착오 도중 좋은 결과가 나오는 행동을 반복하고, 나쁜 결과가 나오는 행동은 중단하는 게 강화학습이다. 동물이 강화학습을 어떻게 하는지, 그동안 뇌 속에서 어떤 일이 일어나는지 본다. 일상 모든 것이 일종의 강화학습이다. 누구나 세상이 어떻게 될지 가설을 세우고 목표를 최대화하는 방향으로 살아간다. 인공지능 분야와도 밀접한 관련이 있다. ‘이렇게 해, 저렇게 해’라고 일일이 알려주지 않아도 알아서 하는 게 좋은 인공지능이다. 그렇기에 인공지능에게 (행동에 따른) 피드백만 주고도 ‘알아서 잘 해봐’라고 하는 게 목표가 된다. 이게 강화학습이다.
뇌과학은 대중적 관심이 특히 높은 과학 분야이다. 근래의 흐름이라고 느끼나?
인기는 예전부터 많았다. 사람은 타인과 자신의 마음을 알고 싶어 한다. 뇌에 대한 관심을 풀이하면 결국 인간에 대한 관심이다. 마음과 가장 긴밀한 기관이 뇌이기에 예전에도 이 분야에 흥미를 가진 사람은 적지 않았다. 다만 그 양상이 획기적으로 변했다고 느낀 시점은 있다. 2013년 미국 오바마 행정부가 브레인 이니셔티브(BRAIN Initiative) 정책을 시작한다. 휴먼 게놈 프로젝트만큼 큰 프로젝트다. 브레인 이니셔티브의 목적은 신경 기술 개발이다. 신경계를 정확히 관측하고 정밀하게 조작하는 것이다. 이 기술이 있으면 신경계 활동을 제어해 뇌 속의 병을 치료할 수 있다. 엄청난 시장가치를 지니는 특허가 된다. 실제로 이 프로젝트를 통해 혁신적 기술이 굉장히 많이 나왔다. 후속 투자가 꾸준히 이뤄졌다. 충분한 자본과 측정 기술 발달을 통해 뇌과학 분야는 엄청난 양의 데이터를 얻을 수 있었고, 이를 분석하기 위해 인공지능을 쓰게 됐다.
신경계를 읽고 제어한다는 게 어떤 의미인가? 인공지능은 여기에 어떻게 기여하나?
과거 반신불수가 된 사람의 뇌 신경세포를 읽어 문자화하는 기술이 개발됐다. 최근에는 뇌의 신호를 읽어서 사람이 하고자 하는 말을 컴퓨터가 알아맞히게 하는 연구가 진행 중이다. 아직은 읽을 수 있는 단어가 50개쯤에 불과하고 그 정확도도 낮다. 생각을 읽어서 문자메시지를 보내거나 집 안의 불을 켜고 끄는 기술도 개발 중이다. 인공지능은 사람이 생각을 할 때 나타나는 신경 패턴을 읽는다. 가령 사람이 ‘집에 가자’는 생각을 할 때와 ‘회사에 가야겠다’는 생각을 할 때 나타나는 패턴은, 인공지능 없이는 너무 복잡하기에 읽을 수가 없었다. 이게 가능해지면, 미래에는 뇌전증(간질) 환자가 칩을 장착한 후 전조 증상이 보이면 자동으로 막아줄 수가 있다. 갑자기 화가 날 것 같다거나 중독이 심한 환자도 알맞은 피드백이 가능하다.
새로운 윤리적 문제를 예견하는 이들도 있다.
신경 기술 논의가 활발한 해외에서는 이미 진행 중인 문제도 있다. 뇌에 전기자극을 줄 수 있는 기계를 사서 스스로 실험하는 사람들이 있다. 이들은 “뇌의 이 부분을 몇 시간 동안 자극했더니 집중력이 좋아지는 것 같다”라는 식의 글을 인터넷에 올린다. 미래에는 사생활 문제가 생길 것이다. 내 신경 정보를 타인이 읽을 수 있다. 이 정보가 디지털화되어 복사되면 어디든 떠돌아다닌다. 그간 상상치 못했던 책임 소재의 문제도 뒤따른다. 신경 제어 기술이 사람의 무언가를 바꿔 나쁜 결과가 나왔을 때, 이게 그 사람의 잘못이 맞는지가 모호해진다. 그게 고의인지, 단순한 ‘관리 부실’인지 판별하기 어렵다. 불평등도 사회문제가 될 것이다. 어떤 유용한 기술이든 돈 있는 이에게만 돌아갈 가능성이 높다.
십수 년 전부터 살인자를 두고 ‘사이코패스’라는 말이 자주 따라붙는다. 실제로 범죄자의 뇌는 일반인과 다른가?
전공 분야가 아니라 확답하긴 어려우나 사이코패스의 뇌에 대한 연구는 있다. 조현병도 연구가 활발하다. 사람의 뇌와 유전병을 근거로 향후 조현병이 생길지에 대해 연구한 결과물이 있다. 10여 년 전에는 영화 〈마이너리티 리포트〉를 떠올리게 하는 연구도 나왔다. 미국에서 수감자가 출소하기 전 뇌를 찍은 뒤, 재범 여부를 예측한 것이다. 윤리적으로 걱정될 만한 소지가 있다.
공익에 이로운지 해로운지 판단하기 어려운 연구가 적지 않을 듯하다. 과학자 스스로 판단해야 하나, 사회가 규제를 먼저 논의해야 하나?
뇌과학이 인간과 사회에 선하게 쓰일 방법을 알아보다가 국제신경윤리학회 라는 곳을 찾았다. 약 15년 전 뇌과학자들이 주축이 되어 만든 학회다. 신경 기술과 인공지능에 얽힌 윤리 문제를 다룬다. 사실 이 분야가 비약적으로 발전하기 전부터 뇌과학자들은 악용 소지를 걱정했다. 서구 학계에서는 기술발전으로 인한 문제가 터지고 나서 고칠 게 아니라 처음부터 우리가 중시하는 가치를 명확하게 꼽은 뒤 여기 맞춰서 기술을 개발하자는 생각이 퍼지고 있다. 유럽연합이 호라이즌2020(과학기술 개발, 사회문제 해결 등을 위한 EU의 대규모 프로젝트)을 진행하며 표방한 ‘책임 있는 연구와 혁신(RRI)’이 이런 내용이다. 기본적으로 여러 이해관계자들을 모아 필요한 기술이 무엇인지 논의하고, 그 과실이 모든 사람에게 돌아가도록 하고, 위험은 최소화하며 수용성은 높인다. 시민 세금으로 운영되는 연구는 모두 공개한다.
2016년 3월30일 스위스 제네바 캠퍼스 바이오텍에서 열린 스위스 연방 공과대학교(EPFL) 휴먼 브레인 프로젝트(HBP) 기자간담회의 대형 스크린. ©EPA
이 측면에서 볼 때 어떤 연구가 뇌과학이 ‘해야’ 하는 주제라고 보나?
예를 들어 ‘사회경제적 지위가 뇌 발달에 어떤 영향을 끼치는가?’ 매우 중요한 문제다. 가난한 사람에게 어떤 지원을 하는 게 효과적인지와 맞물려 있다. 능력주의 논쟁과 일맥상통한다. 만약 성장한 환경과 무관하게 뇌 발달이 똑같이 일어난다면, 이건 그냥 개인이 노력만 하면 되는 문제이다. 그런데 연구 결과 그렇지 않다면 이때도 노력만 강조하는 게 정의로운가? 청소년 범죄의 경우도 그렇다. 똑같은 죄를 저질러도 가해자가 청소년이면 처벌을 감경한다. 그런데 피해자도 청소년인 경우는 어떨까. 뇌 발달 특성상 이 시기는 트라우마에 더 취약하다. 똑같은 ‘청소년 범죄’라도 피해자가 청소년인 때에는 죄질이 더 나쁠 수도 있다. 게다가 이 연령대 특성상 주변에서 보는 청소년의 사회화에도 영향을 준다. 이 모든 것을 고려할 필요가 있다. 단순히 ‘정치적으로 올바른 일을 해야 해’가 아니라 세상에 대한 이해, 수단이나 기술, 소중하게 여기는 가치가 잘 조직되어 있는지 판단해야 한다.
1830년대에 사람들은 인간이 ‘천사의 후손’이라고 믿었다. 하지만 1860년대가 되자 지식인층 대부분이 인간의 조상은 ‘털 없는 유인원’이었다고 믿게 되었다. 경제학 분야에서도 지난 30년 사이에 이와 유사한 구조학적 변화를 겪었다. 사람들의 선택 방식을 이해하는 근거가 경제적인 ‘효용성’에서 ‘행동 경제학’으로 옮겨갔기 때문이다.
현대의 뇌과학은 이런 추세에 기름을 끼얹었다. 1990년대 중반에 새로운 진단 도구인 기능적 자기공명촬영기기(f-MRI)가 널리 보급되면서 뇌가 의사결정 과정에서 어떻게 작용하는지에 관한 새로운 사실이 발견되었기 때문이다. 아래에 현대 뇌과학이 밝혀낸 가장 획기적인 발견 5가지를 소개한다.
현대 뇌과학이 밝혀낸 가장 획기적인 발견 5가지
- 왼쪽과 오른쪽의 구분은 잘못되었다
F-MRI는 좌뇌가 분석을 담당하고 있지 않으며 우뇌가 창의력을 담당하고 있지도 않다는 사실을 보여줬다. 실제로 뇌는 고고학에서의 발굴 작업과 비슷하다. 가장 바깥층에 해당하는 신피질이 가장 신선한 부분이다. 이옷은 논리와 수학과 언어 구사 과정의 자리에 해당한다. 그 다음 층인 뇌, 즉 변연계가 감정의 자리이다. 이 층은 모든 포유류가 가지고 있으며, 우리가 개와 유대감을 느끼는 이유이기도 하다. 인간의 뇌에서 가장 오래된 부분은 뇌간 또는 ‘파충류의 뇌’라고 불리는 곳이다. 이곳은 심장 박동이나 호흡과 같은 생존을 위한 기능을 조절한다.
- 뇌는 끊임없이 논쟁한다
우리는 서로 다른 방식으로 서로 다른 의사결정을 한다. 게다가 뇌의 서로 다른 부분은 서로 다른 시간차로 자극에 반응한다. 좌뇌라는 ‘검사’와 우뇌라는 ‘변호사’가 각자 곧 있을 재판을 준비하는 과정이라고 이해하면 쉽다. 조나 레어러(Jonah Lehrer)가 제시했던 ‘논쟁하는 뇌’의 개념은 f-MRI 촬영 기술이 발전하면서 더욱 더 지지를 얻었다. 우리가 이 논쟁을 해결하는 방법은 사회적 합의나 이전의 경험 등에 의존하는 것뿐이다.
- 우리의 말과 행동이 일치하는 비율은 낮다
질문에 대한 우리의 반응은 종종 행동과 일치하지 않는다. 예를 들어 공짜 이메일을 제공하는 대신 알고리즘을 이용해 개인 메시지를 읽고 기호에 맞는 광고를 제공한다는 조건을 수용할지 말지 물어본다면, 아마도 싫다고 할 것이다. 하지만 이는 구글의 지메일이 이용하는 바로 그 방식이다.
- 우리는 피드백에 대해 빠르게 반응한다
한 조사연구팀이 주택 소유주들에게 그들의 에너지 소비량을 이웃의 다른 집들과 비교한 보고서를 보내주었다. 이때 소비량이 많았던 사람들은 행동의 변화를 전혀 요구받지 않았음에도 즉시 소비량을 줄였다. 소비량이 적었던 사람들은 자신들의 검소한 생활을 유지했다. 피드백 하나만으로 에너지 소비량을 줄인 사례다.
- 생각은 감정을 유발한다
생각은 감정을 유발하고 행동으로 이어지게 한다. 하버드대의 앨런 랭어(Ellen Langer)는 한 연구에서 사람들에게 검사장으로 와서 독해 검사에 참여해달라고 요청했다. A그룹은 장애인이나 다친 사람에 관한 글을 읽었다. B그룹은 극한의 운동 목표를 달성한 사람에 관한 글을 읽었다. 결과는 어땠을까? A그룹은 도착했을 때보다 더 느린 속도로 걸어갔으나 B그룹은 더 빠르게 걸었다. 병약함에 관한 단순한 사색만으로 A그룹의 병약한 행동을 유도한 것이다.
* 이 글은 ‘초록비책공방’에서 펴낸 진 리드카(Jeanne Liedtka)와 팀 오길비(Tim Ogilvie)의 공저 《디자인씽킹, 경영을 바꾸다》의 내용을 재정리했습니다.
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