"구조를 알면 기능이 보인다"

대한민국에 뇌공(뇌공부) 열풍을 불러온 박문호 박사의 10년 뇌과학 공부 집대성!
뇌의 작동 메커니즘을 보여주는 일러스트 240컷 수록. 그리며 이해하는 뇌의 구조와 기능!
‘박문호의 자연과학 세상’의 고정 수업은 물론, 서울대, KAIST, 불교 TV, YTN 사이언스 등의 강연과 저술을 통해 대한민국에 뇌공부 열풍을 불러온 박문호 뇌과학 공부 집대성! 지난 4년간의 강의 내용을 바탕으로, 뇌의 구조와 기능에 대한 한층 깊어진 내용을 선보인다. 뇌 기능의 해부학적 메커니즘을 상세히 설명하고 이를 어떻게 그려가며 숙달할 것인가를 안내할 뿐 아니라, 뇌과학 공부 방법론에서 의식과 기억에 관한 철학적 수준의 논의까지, 그야말로 뇌 공부의 모든 것을 밀도 있게 담았다. 색상, 음영의 정도와 지시선 하나까지 수정해가며 공들여 만든 240컷의 일러스트를 제시하면서 뇌 작용을 감각, 지각, 기억, 꿈 중심으로 설명했다.

[목 차]

머리말

1. 뇌의 대칭 구조

대칭성을 찾으면 자연은 본래 모습을 드러낸다
척추동물 뇌의 기본 패턴은 좌우 대칭이다
자연의 표현 속에는 대칭성, 모듈성, 순서성이 있다
뇌 과학 공부의 지름길은 대칭구조의 발견이다
모든 학문은 언어학이다
축삭의 다발에 대한 용어에 익숙해지면 뇌 연결이 구체적으로 보인다
중추신경계와 말초신경계에서 수초화 세포가 다르다
뇌 발생 과정은 대칭 구조의 시작이다
뇌 발생은 다양한 대칭구조의 생성 과정이다
동물은 감각에서 운동이 출력되며, 인간은 기억에서 행동이 나온다
핵심 개념 중심의 뇌 기반 학습법
변연계 신경핵 연결은 아름다운 대칭 구조다
감정보다 행동을 바꾸기가 쉽다
뇌의 일, 뇌의 운동
문제를 풀지 말고 문제를 분류하라

2. 감각과 지각

일반감각에는 온도, 통증, 내장감각, 촉각, 고유감각이 있다
수의운동에는 고유감각의 지속적인 정보가 필요하다
대상의 범주화된 특징에 반응하여 행동의 일관성이 생긴다
시각의 초기 단계는 전용 채널로 진행하고 지도를 형성한다
눈동자는 대상을 향해 지속적으로 안구 도약 운동을 한다
고유감각이 생성하는 손의 위치정보가 사물 지각과 결합하여 손으로 물건을 잡는다
청각의 주파수별 지도
척수회색질에 일반감각지도가 있다
지각은 사람마다 고유한 창조적 과정이다

3. 뇌의 핵심 구조

뇌 구조의 10가지 핵심 프레임
대뇌 피질은 장거리 신경섬유로 상호연결된다
감각운동 신경통로 내낭
대뇌피질-브로드만 영역
인간 대뇌피질의 기능은 칼 클레이스트 뇌 지도에 나타나 있다
상행감각과 하행운동신경로를 다이어그램으로 개념화하자
전외측시스템은 통각과 온도감각을 전달하는 감각신경로의 집합이다
후섬유단-내측섬유띠와 피질척수로가 감각과 운동의 핵심 신경로다
하행운동신경로는 추체로와 추체외로로 구분된다

4. 척수-뇌간의 구조

뇌 구조 공부 숙달하기
척수의 일반감각으로는 통각, 촉각, 온도, 고유감각이 있다
척수의 신경로
척수의 감각과 운동 정보처리 과정이 뇌 공부의 시작이다
뇌간의 뇌 신경핵 위치에 익숙해지자
뇌간 그물형성체는 의식과 운동을 조절한다
뇌간의 뇌신경
뇌간 단면구조는 뇌 구조 공부의 핵심 영역이다
12개 뇌신경은 신체의 일반감각과 얼굴의 특수감각을 감지하고 반응한다
뇌간의 신경핵과 신경로에 익숙해지자
고립로핵과 의문핵은 물고기 아가미를 조절하는 감각과 운동에서 기원한다
삼차신경은 얼굴까지 올라온 일반감각신경이다
소뇌는 전정소뇌, 척수소뇌, 신소뇌로 구분된다
중소뇌각과 하소뇌각의 교뇌 단면 구조

5. 변연-대뇌의 구조

뇌의 입체구조는 관상면, 시상면, 수평면의 단면구조에 나타난다
뇌의 구성
대뇌신피질의 뒤뇌는 감각, 앞뇌는 운동 신경정보를 처리한다
그물 형성체는 하행운동조절, 상행 의식조절을 한다
변연계는 감정과 기억을 생성하는 정서적 뇌이다
시상하부에는 체온, 혈압, 식욕, 성욕, 수면을 조절하는 신경핵이 모여 있다
뇌간과 변연계의 연결
상행감각과 하행운동 축삭다발은 내낭구조를 만든다.

6. 기억과 해마

기억은 수동적 자동기억과 능동적 숙성기억으로 구분할 수 있다
해마 치상회 과립세포는 어른 뇌에서도 새로 생겨날 수 있다
해마 치상회 과립세포의 성체 신생 뇌신경세포
기억 생성의 출발점은 이끼섬유말단과 CA3 피라미드세포의 시냅스 생성이다
신생 과립세포가 새로운 기억을 신경회로 추가한다
해마 피라미드 세포
해마의 기억생성 신경세포 연결
동물의 행동은 감각에서 나오며, 인간의 행동은 의미에서 나온다
일화기억은 새로운 정보의 즉각적 자동기억이다

7. 의미기억과 일화기억

자전적 일화기억이 매 순간 우리의 자아를 만들어내고 있다
기억마다 생성 과정과 역할이 다르다
기억이란 외부 세계의 감각입력으로 뇌가 세계상을 만드는 과정이다
꿈과 동물과 기억상실증 환자는 어쩌면 영원한 현재적 존재일 수 있다
의미기억은 범주화된 네트워크을 구성한다
기억이 존재하지 않으면 감정이 생기지 않는다
편도체에 내장정보와 감각정보가 입력된다
편도체는 감정기억을 처리한다
기억의 본질은 패턴의 서열이다
새로운 기억의 생성은 이전 기억의 인출을 필연적으로 동반한다
세계의 존재는 우리의 신경계가 만든 내면의 표상이다
우리가 참여하는 세계는 신경계가 만드는 아름다운 속임수다

8. 해마의 기억회로

해마 영역은 안으로 말려들어간 원시피질이다
반복되는 행동패턴의 순서가 우리의 현실이 된다
사건기억은 세타파에 실린 감마파에 부호화된다
특정한 장소가 특정한 행동을 촉발한다
장소에 결합한 행동이 사건의 구성 단위다
신경세포의 발화순서로 해마는 공간거리를 표상한다
뇌는 공간에서의 움직임의 방향과 거리에 대한 내부감각을 생성한다
운동계획 단계와 운동출력 단계의 분리로 인간 행동은 더 많은 계산이 가능해졌다
인간의 기억은 내용이 곧 주소가 되는 내용 주소 방식의 기억이다

9. 기억과 꿈

뇌는 스스로 상태 조절의 문을 열고 닫는다
렘수면 꿈에서는 생생한 정서의 시각적 상영이 빈틈없이 진행된다
렘수면 꿈은 현장 경험의 반복 학습이다
서파수면에서 수면방추와 델타파가 나온다
해마에 잠시 저장된 기억은 서파수면에서 대뇌피질로 옮겨진다
신경세포내부와 신경세포 사이의 전기장
렘수면에서는 세로토닌과 노르에피네피린 생성 뉴런의 발화가 중단된다
꿈은 유난히 생생한 의식 상태이며 현실은 지독한 꿈이다
꿈은 과거의 기억에 접근할 수 없는 기억상실 상태이다
렘수면은 렘온 세포가 발화되고, 렘오프세포 발화가 중지되는 뇌의 상태다
꿈은 경험의 사실화가 아니고 의미의 추상화다
시상그물핵의 버스트모드파는 자율박동기 역할을 한다
방금 전에 무엇을 생각했는지 기억나지 않는다
렘수면 동안 전두엽과 해마의 상호연결이 약해진다

10. 뇌와 언어

언어는 발성의 상징적 사용이다
발성기관은 빠르고 정확히 제어된 운동기관이다
언어는 신피질에서 전압펄스의 시간적 배열이 음소, 단어, 문장으로 범주화되는 현상이다
동물은 외부세계를 뇌 속에서 가치로 평가된 가치-기억으로 전환한다
꿈은 감정의 뇌가 상영하는 영화와 같다
낮 동안의 생각은 범주화된 지각의 언어적 표상 과정이다


11. 뇌와 목적지향성

전전두엽의 주요 기능은 작업기억, 순서의식, 충동 억제다
인간의 움직임은 의도와 의욕을 동반한 목적지향성 운동이다
시상그물핵은 시상 감각핵의 중계작용을 억제한다
고유감각이 사라지면 몸이 사라지는 느낌이 든다
포유동물의 특징은 먹이를 찾아서 이동하는 능력이다
목적 지향적 인간의 출현
감독학습, 강화학습, 비감독학습의 세 가지 방식의 학습이 있다
반복의 힘
절차의 힘
개념의 힘

그림 출전
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[본 문]

뇌 작용은 인간 그 자체다. 뇌가 변화하면 자신이 바뀐다. 기억이 생겨나서 과거에서 현재로 이어지는 시간의식이 출현하고, 개인의 자아와 인간 문화가 시작된다. 경험된 기억을 바탕으로 사물과 사건을 분류하면서 언어와 의미가 출현한다. 뇌 공부는 인간과 인간이 생성한 모든 현상을 이해하는 출발점이다. 아이가 걸음을 배우고, 말을 배우는 과정은 학습이 아닌 훈련이다. 학습은 알았다는 느낌이 중요하지만 훈련은 동작을 할 수 있느냐가 핵심이다. 아이는 비틀거리는 걸음에서 수없이 주저앉지만 계속해서 일어나서 걷기를 시도한다. 뇌 구조에 익숙해지는 지름길은 걷기를 배우는 아이처럼 그냥 뇌 구조를 반복해서 노트에 그리는 것이다. -P.4

뇌 구조를 알면 생각과 행동이 바뀐다. 뇌 작용을 알면 감정을 이해하게 되어 자유로워지고, 자신과 타인을 이해하는 데 도움이 된다. 뇌를 그리는 이유는 뇌 작용을 이해하는 데 가장 효율적인 공부 방식이기 때문이다. 뇌 구조를 기억하는 동안 이미 뇌의 연결이 바뀌고, 그래서 자신이 변화한다. -P.27

개나 고양이는 사건기억이 거의 없다. 사건기억이 약하니 애완견에게 어제가 어떠했는지는 묻는 것은 의미가 없다. 동물에게는 감각에 자극된 짧은 순간의 현재만 존재한다. 호랑이의 눈빛이 불타는 것은 돌출한 현전성 때문이다. 감각에 구속된 야생동물의 눈은 현재만이 존재하는 시간의 단편을 본다. 기억이라는 애매하고 복합적인 기능이 인간 뇌에서 생겨나 시간에 대한 의식이 출현한다. 대뇌피질이 진화하면서 감각입력을 직접적으로 처리하는 일차감각피질 부근에 감각을 연합하는 연합피질이 확장되었다. 그리하여 대략 200만 년 전에 대뇌피질의 면적은 두 배나 증가했다. 시각, 청각, 체감각을 연합하는 특정 뇌 영역으로 신경자극이 유입되면서 감각입력의 흥분된 흔적들이 시간이 지나도 사라지지 않는 현상이 생겨났다. 경험한 사건을 기억하게 된 것이다. 매일 이동하는 원시인에게 위험한 장소를 기억하는 것은 생존과 직결되는 능력이었다. -P.310

뇌 구조 그림 10장과 뇌 용어 100개를 기억하는 것이 뇌과학 공부의 지름길이다!
대한민국에 뇌공(뇌공부) 열풍을 불러온 박문호 박사의 10년 뇌과학 공부 집대성!
뇌의 작동 메커니즘을 보여주는 일러스트 240컷 수록. 그리며 이해하는 뇌의 구조와 기능!

‘박문호의 자연과학 세상’의 고정 수업은 물론, 서울대, KAIST, 불교 TV, YTN 사이언스 등의 강연과 저술을 통해 대한민국에 뇌공부 열풍을 불러온 박문호 뇌과학 공부 집대성! 지난 4년간의 강의 내용을 바탕으로, 뇌의 구조와 기능에 대한 한층 깊어진 내용을 선보인다. 뇌 기능의 해부학적 메커니즘을 상세히 설명하고 이를 어떻게 그려가며 숙달할 것인가를 안내할 뿐 아니라, 뇌과학 공부 방법론에서 의식과 기억에 관한 철학적 수준의 논의까지, 그야말로 뇌 공부의 모든 것을 밀도 있게 담았다. 색상, 음영의 정도와 지시선 하나까지 수정해가며 공들여 만든 240컷의 일러스트를 제시하면서 뇌 작용을 감각, 지각, 기억, 꿈 중심으로 설명했다.

추천사

이 책에 나오는 핵심 프레임 그림 10장을 일반인들이 그려내는 현장에 참석해서 감명을 받았다. 뇌의 구조를 모르고 감정과 기억에 대한 상식 수준의 생각만 되풀이하기보다는 뇌 구조를 한 번이라도 그려보는 것이 더 효과적인 인간 이해의 지름길이다. 상세한 뇌 그림과 깊이 있는 설명으로 가득한 이 책을 모든 사람에게 추천한다.
- 조장희 박사 / 수원대 브레인바이오센터장

박문호
자연과학에 기반한 사고를 통해 인간과 세계를 통합적으로 이해하고자 하는 뇌과학 전문가. 2008년 10월 우주 현상으로서 생명과 생각의 기원을 추적한 《뇌, 생각의 출현》을 집필했다. 이 책은 500쪽이 넘는 분량에 만만찮은 내용을 담고 있음에도 출간 직후 베스트셀러에 올랐으며, 〈경향신문〉 〈문화일보〉 〈조선일보〉 〈중앙일보〉 〈한국경제신문〉 등 각종 매체에서 ‘올해의 책’으로 선정되면서 자연과학을 통섭하는 박문호 박사의 진가를 사회문화적으로 드러냈다.
2004년부터 서울대학교, 카이스트, 삼성경제연구소(SERI), 연구공간 수유너머 등에서 천문학, 물리학까지 넘나드는 뇌과학 강의를 꾸준하게 진행해왔다. 특히 그가 운영하는 ‘(사)박문호의 자연과학 세상’(www.mhpark.or.kr)에서 진행하는 〈특별한 뇌과학〉 〈137억년 우주의 진화〉 등의 강의는 국내 어디에서도 들을 수 없는 색다른 강의라는 평을 받으며 2,000여 명의 회원과 일반인들에게 열렬한 지지를 얻고 있다.
《뇌, 생각의 출현》과 강의를 통해 ‘거시적 관점의 뇌과학’을 선보였던 박문호 박사는 이 책 《그림으로 읽는 뇌과학의 모든 것》을 통해 뇌의 기능과 작용을 바탕으로 인간의 의식과 행동을 치밀하게 탐구하는 ‘진정한 의미의 뇌과학’을 선사한다. 뇌의 구조와 기능, 신경계의 발생과 진화를 가장 정확하고 쉽게 파악하는 방법은 그림이기에, 3년이 넘는 기간 동안 600여 장에 이르는 방대한 그림을 정확한 자료를 바탕으로 선 하나까지 신경 쓰며 만들어냈다. 과학 일러스트의 통념을 깨는 이 엄밀한 작업을 통해 우리는 ‘그림으로 읽는 뇌과학’이 보여주는 인간과 세계를 만날 수 있다.
경북대학교 전자공학과를 졸업한 뒤 미국 텍사스 에이앤엠(Texas A&M) 대학교에서 전자공학 박사학위를 받았다. 현재 한국전자통신연구원(ETRI) 책임연구원이며, 자연과학 커뮤니티 ‘(사)박문호의 자연과학 세상’을 운영하고 있다.