뇌의 발달과 우수성

인류가 탄생하고 이동한 후 공동체 생활을 함에 따라 언어와 문자가 개발되고, 집단 학습과 기억이 가능하게 되어 문명을 창조합니다. 이러한 과정을 거치면서 인류에게 일어나는 중요한 변화가 바로 뇌의 발달입니다. 그런데 인류의 뇌가 우수하게 발달해 인류 문명을 창조하게 되는 과정에 있어서 세 가지 핵심적인 질문이 있습니다.

 

첫째, 지구 동물 중에서 인류가 지배적인 동물로 발전할 수 있게 된 이유는 무엇인가?

둘째, 사람의 뇌가 우수하게 발달할 수 있었던 이유는 무엇인가?

셋째, 사람 뇌의 어떤 우수성이 문명을 창조하고 발전시킬 수 있었는가?

 

첫째, 사람이 지구에서 지배적인 우수한 동물이 된 이유입니다. 인간은 신체적으로는 약한 편에 속하는 동물입니다. 지구의 절대 지배자이던 공룡이 멸종한 이후 신체적 위협에서 비교적 자유로워지긴 했지만, 여전히 약합니다. 동물원만 가도 우리 사람은 별로 큰 편이 못 된다는 것을 알 수 있습니다. 

 

신체적인 힘 또한 약한 편에 속합니다. 사람은 앞발이 아니라 손과 팔을 사용합니다. 동물들이 힘이 세고 싸움을 잘하는 이유 중에는 강력한 앞발을 쓴다는 것도 있습니다. 곰이나 사자, 호랑이 등의 앞발에는 날카로운 발톱이 달려 있고 아주 강력해서 동물의 뼈를 부술 정도입니다.

 

그런데 사람에게서는 앞발의 기능이 줄어들고, 대신 손의 감각과 운동 기능이 고도화하였습니다. 더욱이 사람은 움직임의 속도도 느립니다. 다른 동물은 네 개의 다리를 이용해 뛰는데 우리는 두 개의 다리를 사용하므로 속도가 느릴 수밖에 없습니다. 이렇게 신체적 특성상 절대적 지배 동물이 될 수 없던 것입니다. 그 대신 뇌가 우수하게 발달하면서 두뇌를 사용하고 손의 정교한 기능을 잘 활용해 강력한 지배 동물이 될 수 있었던 것입니다.

 

둘째, 사람의 뇌가 어떻게 해서 우수하게 발달했는가입니다. 사람을 포함한 영장류는 직립보행하면서 앞발이 손과 팔로 발달했습니다. 그러면서 나무를 오르내려야 하고, 좋아하는 열매를 잘 선택하고 껍질을 벗기는 등의 과정을 거쳐 맛있게 먹을 수 있게 변했습니다. 

 

따라서 손과 팔이 힘을 쓰기보다는 정교한 작업을 하는 데 적합하게 적응합니다. 또한 손의 감각이 예민하게 발달해 아주 미세한 손놀림이 가능하도록 손의 감각과 운동 기능을 조절하는 뇌의 감각 및 운동 중추 부위가 발달합니다.

 

셋째, 문명 창조를 가능하게 한 사람 뇌의 우수성을 살펴보겠습니다. 뇌의 감각 및 운동 조절 부위의 발달을 거치면서 시간이 지남에 따라 사람만이 가지고 있는 뇌의 기능, 즉 고위 기능이 발달합니다. 사람 뇌의 우수성에 있어 핵심적인 기능이 바로 고위 기능으로, 언어 기능, 학습 및 기억 기능, 생각 및 사고 기능 등이 여기에 속합니다.

 

우선 공동체 생활을 거치면서 발달한 언어 기능은 사람들만의 특징입니다. 동물도 나름의 언어가 있어서 강아지나 고양이도 그르렁거리는 등의 의사소통 방식은 있지만 단순합니다. 반면 인간의 언어는 다양합니다. 심지어 인종마다 다른 언어가 존재합니다. 그리고 학습과 기억 기능은 다른 동물에 비해 더욱 큰 차이를 보이는 특징이 됩니다.

 

물론 동물도 간단한 학습은 가능합니다. 강아지도 반복해서 학습시키면 어떤 작업을 할 수 있지만, 사람의 학습 능력은 훨씬 뛰어나게 발달했습니다. 게다가 학습된 정보들을 뇌에 기억해서 저장해 두었다가 다시 꺼내서 쓰기도 합니다. 이러한 학습과 기억 기능이 발달함에 따라 사람의 고위 기능인 생각과 사고도 가능해집니다.

 

사람이 생각하고 사고하는 기능은 앞에 말한 언어, 학습, 기억 기능을 활용해야만 이루어지는 뇌의 기능입니다. 생각과 사고 기능이 발달하면서 무언가 새로운 것을 창조하기에 이릅니다. 사람 뇌의 우수성에 있어서 가장 높은 단계는 결국 생각과 사고 기능입니다.

 

생각과 사고 기능은 우수하게 발달한 손을 이용해 표현하기 시작했고, 이러한 과정 중에서 언어와 문자가 개발됩니다. 또한 농경 기술과 건출 기술을 발달시키고, 악기를 연주하거나 음악 작품을 작곡하고, 미술 작품도 창작해 예술을 발전시켰습니다. 과학을 학습하고 이 지식을 이용해 공학 기술을 발전시켜 농경 문명, 도시 문명, 현대 문명으로 구분되는 인류 문명을 창조하고 발전시킨 것입니다.

 

뇌의 우수성

사람의 뇌가 다른 동물에 비해 어떤 기능이 우수한지 보다 깊이 이해해 보겠습니다. 사람 뇌의 발달과 연관된 유전적인 차이점은 무엇이고, 뇌의 감각 및 운동 기능을 어떻게 조절하며, 언어를 조절하는 뇌의 기능은 어떻게 이루어지는지를 다루겠습니다. 또한 뇌의 학습 및 기억 기능, 뇌의 생각 및 사고 기능은 어떻게 이루어지는지 보겠습니다.

 

오래전에 윈스롭 켈로그 라는 과학자가 특별한 실험을 했습니다. 현생 인류와 가장 비슷한 동물인 생후 7개월의 구아라는 침팬지를 생후 10개월 된 자신의 아들 도널드와 9개월 동안 함께 기르면서 침팬지를 사람처럼 발달시키는 것이 가능한지 실험한 것입니다.

 

구아와 도널드에게 옷도 똑같이 입히고 밥도 함께 먹이면서 관찰했습니다. 과연 침팬지는 사람과 비슷하게 발달할 수 있었을까요? 침팬지 구아는 많은 부분에서 사람의 능력을 뛰어넘게 발달했습니다. 그러나 언어는 발달하지 못했습니다.

 

오히려 아들 도널드가 침팬지처럼 까악까악하는 소리를 내게 되었습니다. 아들이 침팬지처럼 변해 가는 것을 우려한 결과 이 실험은 9개월 만에 중단되었습니다. 결국 침팬지에게 인류가 하고 있는 여러 행동을 학습시킬 수 있었지만, 언어 능력만은 학습이 불가능했고, 이는 유전적으로 결정되어 있기 때문인 것으로 판단했습니다.

 

사람의 뇌는 체격에 비해서 훨씬 큽니다. 그리고 대뇌피질의 주름이 훨씬 많이 발달했습니다. 쥐나 고양이와 비교하면 크기도 다르지만 쥐는 주름이 거의 없고, 고양이는 조금 있으나, 사람은 엄청난 주름이 있습니다. 또한 대뇌의 고위 기능과 연관된 중요한 부위인 대뇌피질 연합영역이라는 부위도 사람에게 많이 발달했습니다.

 

사람 뇌를 구성하고 있는 신경세포의 숫자도 1천억 개이고, 신경세포와 신경세포를 연결하는 시냅스라는 것도 100조 개 정도나 됩니다. 그래서 많은 신경세포들이 서로 많은 정보를 주고받으면서 우수한 뇌 기능을 담당할 수 있는 것입니다.

 

이러한 뇌의 차이를 만드는 것은 무엇일까요? 사람과 침팬지의 유전자를 비교해 보니 97~98%는 같았지만, 세심하게 살펴본 결과 특별히 인간에게서 변이가 많아 보이는 유전자들이 있었습니다. 그런 유전자 중에서 특히 네 가지에 주목할 수 있습니다.

 

첫 번째, 침팬지와 비교해서 가장 큰 차이를 보이는 유전자인 HAR 유전자 중에 HAR1 유전자가 있습니다. 이 유전자는 대뇌피질의 발달과 연관된 것인데요, 이것이 없으면 소두증, 즉 뇌가 작아지는 병이 생깁니다.

 

두 번째로 HAR2 유전자는 뇌와는 연관이 없지만 사람의 엄지손과락과 발목의 발달에 관련된 유전자입니다. 이 유전자는 손의 속련도와 직립 보행에 중요한 두발 걷기를 통해 발달한 유전자로 보입니다.

 

세 번째로 FOXP2라는 유전자가 있습니다. 뇌에서 언어 조절을 담당하는 부위의 발달과 연관된 것으로, 이 유전자에 문제가 생기면 언어장애가 생기게 됩니다.

 

네 번째 유자는 ASPM이라는 유전자로, 역시 뇌의 크기에 관여하며, 이 유전자에 문제가 있으면 방추형 모양의 소두증이 발생합니다.