향기박사 문제일 교수가 안내하는
기분?학습?관계?아픔에 관한 뇌 이야기
인간은 세상을 어떻게 감각하고 인식할까? 일상의 사소한 궁금증이 흥미로운 연구가 된다!
뇌과학자가 들려주는 향기로운 삶의 통찰
뇌공학자 정재승 교수 추천!
“DGIST 문제일 교수는 우리나라에서 몇 안 되는 탁월한 후각 연구 전문가다. 시각이나 학습, 기억 등에 비해 후각은 아직 뇌과학적 접근이 부족한 형편이지만, 냄새를 인지하는 능력이야말로 우리의 일상을 가장 강력하게 지탱해 주는 감각이다. 저자는 이 책에서 후각기관에서 출발해 뇌과학 전반의 지식을 바탕으로 ‘인간은 세상을 어떻게 감각하고 인식하는가’에 대해 친절한 해답을 전한다. 뇌과학자를 꿈꾸는 젊은이들에게 전하는 조언도 빼놓지 않는 그의 책에는 독자에 대한 애정이 깊고도 그윽하다. 뇌과학에 입문하고 싶은 청소년과 젊은이들은 이 책에서 우리 호모 사피엔스의 향기를 만끽해 보시길 바란다.”
◎ 도서 소개
뇌-후각 전문가 문제일 교수가 들려주는 친근한 뇌과학
어렵게만 느껴지던 뇌과학을 일상 속 에피소드로 만난다!
평균 길이 16.7cm, 폭 14cm, 높이 9.3cm, 무게는 1kg 남짓한 뇌. 이 작은 기관은 정말 많은 일을 한다. 뇌과학은 뇌를 포함한 신경계를 연구하는 생물학의 한 분야이다. ‘알 수 없는 것이 사람의 마음’이라는 말처럼 미지의 영역이었던 마음과 관련된 여러 문제와 그 메커니즘이 뇌과학과 함께 밝혀지기 시작하면서 뇌와 뇌과학에 대한 대중들의 관심도 점차 높아지고 있다.
『나는 향기가 보여요』의 저자인 ‘향기박사’ 문제일 교수는 대구경북과학기술원DGIST 뇌인지과학전공 교수로 후학을 양성하는 동시에 우리나라 몇 안 되는 탁월한 후각 연구 전문가로서 뇌-후각 연구에 힘을 쏟고 있다. 2017년에는 치매를 일으키는 단백질이 후각상피조직에서도 생성되고, 이 단백질이 직접 후각신경세포에 치명적인 영향을 미쳐 후각능력 손상을 가져온다는 사실을 과학적으로 밝혀내 학계의 주목을 받았다.
후각은 감정과 심리에 큰 영향을 미치기 때문에 우리의 일상 깊숙이 관여하고 있는 감각이다. 게다가 후각은 생각보다 많은 것을 할 수 있다. 오늘 저녁 메뉴가 무엇일지 직접 보지 않아도 알 수 있게 하고, 위험한 곳을 냄새로 미리 알고 피할 수 있게 해 준다. 희미해진 기억을 선명하게 하는 데 도움을 주고, 백화점에서 ‘지름신’을 부르기도 한다. 또, 연어가 고향을 찾아갈 수 있게 하는 단서가 되어 주고, 미각과 연결돼 맛을 느끼게도 해 준다. 그뿐만 아니다. 뇌과학 연구에 의하면 냄새로 나에게 잘 맞는 상대를 알 수도 있다. 어떻게 후각이 이 모든 것을 가능하게 할까?
후각의 놀라운 비밀은 뇌와의 관계에서 발견할 수 있다. 코가 어떤 냄새를 맡는다는 것은 그 대상에서 흘러나온 화학물질을 감지하는 것이다. 콧속의 신경세포는 이 화학물질을 전기신호로 바꿔 뇌에 전달하고 뇌는 코에 어떤 향기가 감지된 것인지 알아낸다. 후각신경은 시각이나 청각과는 다르게 인간의 기억과 감정을 관장하는 변연계Limbic System를 통해 처리되는데, 그렇기 때문에 후각을 자극하는 환경에서는 기억과 감정이 함께 강하게 연계되어 감정적인 결정을 내릴 가능성이 높고 후각과 연관된 기억은 다른 기억보다 오래 지속된다. 또, 연구에 따르면 혀·뇌·심장·폐·간·신장·대장·소장·피부·정자 및 정소 등 머리부터 발끝까지 후각수용체가 발현하지 않는 곳이 없다. 그만큼 후각이 일상적인 판단과 행동에 강력한 영향을 미칠 수밖에 없음을 보여준다.
문제일 교수는 뇌과학 지식들을 쉽고 재미있게 전달하기 위해 꾸준히 글을 써왔다. 『나는 향기가 보여요』는 문제일 교수가 뇌와 후각의 관계에서 비롯된 뇌 이야기뿐만 아니라, 뇌과학 전반의 폭넓은 지식을 바탕으로 일상의 에피소드가 잘 어우러지게 쓴 60편의 글을 엮은 것이다. 특히 각 챕터의 끝에 뇌-후각 연구가 마케팅, 교육, 예술, 신경의학 등 다른 연구 분야에 어떻게 접목해 있는지를 소개하여, 아직은 잘 알려지지 않은 뇌-후각 연구의 무궁무진한 가능성을 엿볼 수 있도록 했다.
마들렌이 불러일으킨 고향의 기억도 뇌 때문이다?!
느끼고, 배우고, 함께하고, 늙어 가는 뇌에 관한 60가지 이야기
이 책은 크게 네 장으로 구성되어 있다. 각각 생활 속에서 느끼는 다양한 감정과 뇌의 관계, 우리가 무엇인가를 배울 때 머릿속에서 일어나는 일들, 인간관계를 더 잘 맺기 위해 참고할 만한 뇌과학 지식들, 치매·우울증·틱장애·등 뇌신경과 관련된 질병들을 이해하는 데 도움이 될 뇌 이야기를 담고 있다.
기분은 뇌에서 올까, 마음에서 올까? 우리는 가끔 자기 자신도 이해하기 어려운 기분을 느낀다. 남의 불행을 볼 때 고소하다고 느끼거나 다른 사람의 좋은 소식을 들었을 때 배가 살살 아프기도 하다. ‘사촌이 땅을 사면 배가 아프다’는 속담이 나온 이유는 뇌와 장의 관계 때문이다. 뇌는 면역기관과 공조해 장에 신호를 보내 장 속의 미생물들이 몸에 좋은 활동을 하도록 도와주고 장 속 미생물은 음식물을 소화시켜 뇌에 중요한 신경전달물질 혹은 대사체를 만들어 서로 소통한다. 뇌과학에 의하면 장 건강을 유지하는 것이 머리를 아프지 않게 하는 방법이 될 수도 있는 것이다. 1장에서는 일상 속에서 궁금했던 기분과 마음의 문제가 뇌와 어떤 작용을 주고받는지를 페퍼민트처럼 시원하게 알려 준다.
또, 뇌는 정보를 기억하고 그것을 활용하는 기관으로, 무언가를 배우고 익히는 일과 밀접하다. 학습에 관한 뇌과학적 지식을 더 효율적으로 익히는 데 도움을 준다. 사춘기와 청소년기를 지나면서 뇌가 어떻게 발달하는지를 알면 학습의 전략을 세울 수 있다. 아이 뿐만이 아니라 어른들에게도 도움이 될 정보가 많다. 특히 나이가 들수록 평소에는 잘 돌아가던 머리가 멈춰 버리고, 성인이 되어 새롭게 학습하는 건 어려운 일이라는 고정관념이 생긴다. 이와 관련해 우리가 악기를 새로 배울 때도 자동적 처리 과정과 의식적 처리 과정 간의 갈등을 경험하고, 어른의 뇌는 악기를 배우는 와중에도 계획을 세우고 행위 하나하나에 의미를 부여하며 복잡한 의식적 처리 과정으로 바쁘기 때문에 배울 때 더 시간이 많이 걸린다는 스투르프 효과를 참고할 수 있다. 이외에도 상쾌한 허브향이 나는 2장에서는 우리가 뭔가를 배울 때 뇌 속에서 일어나는 일들을 알 수 있다.
3장 제라늄처럼 풋풋한 관계의 뇌과학에서는 관계에서 발생하는 여러 가지 오해들과 뇌가 어떻게 관계되어 있는지를 살핀다. 예를 들어 사람들은 흔히 남자와 여자의 뇌가 다르다고 말한다. 흔히 남성은 공간지각 능력이 뛰어나고 여성은 공감능력이 뛰어나다는 식이다. 실제 남성과 여성의 뇌의 차이는 무엇일까? 연구에 의하면 여자의 뇌는 대뇌의 좌우 반구 간 연결, 소뇌의 좌우 반구 간 내부 연결이 발달해 있고, 남자의 경우 대뇌의 좌우 반구 간 내부 연결과 소뇌의 좌우 반구 간 연결이 발달되어 있다. 이는 곧 집중력을 요하는 일에 여성이 더 나은 성취를, 공간 지각과 운동에서 남성이 더 나은 성취를 할 가능성이 높다는 사실을 말해 준다.
4장 은은한 라벤더 색이 마음을 차분하게 하는 아픔의 뇌과학에서는 여러 질병을 이해하고 치유하기 위한 뇌과학 이야기를 들려준다. 알츠하이머병, 우울증, 주의력 결핍 과잉 행동장애ADHD, 외상 후 스트레스 장애PTSD, 약물 중독, 두통, 불면증 등 많은 질병이 뇌와 관련이 있다. 뇌과학 연구를 통해 뇌를 잘 사용하는 것으로도 병의 진행 속도를 늦추거나 호전시킬 수 있다는 것이 밝혀지고 있다. 특히 치매는 오늘날 뇌과학 연구의 핵심 분야다. 이 장에서 문제일 교수는 자신의 전문 분야를 살려, 정확한 지식과 이해를 바탕으로 비만, 우울증, 치매, 외상 후 스트레스 장애 등 뇌와 건강에 대한 흥미로운 이야기를 들려준다.
우리가 세상을 인식할 때 뇌에서는 어떤 일이 일어나는가?
뇌과학에 관심 있는 남녀노소를 위한 뇌과학 디딤돌
왜 사람들이 뇌과학에 주목하기 시작했을까? 뇌과학에 대한 관심은 나를 이해하고, 더 나은 삶을 살기 위한 관심과도 무관하지 않다. 뇌과학의 좋은 점은 자기도 몰랐던 인간의 마음에 대한 인식을 바꿔 준다는 점이다. 개인을 보살피고 건강을 유지하면 되는 것일 줄 알았던 기존의 상식에서, 뇌과학 연구를 통해 인간의 뇌는 집단생활을 통해 사회적으로 진화해 왔다는 과학적 사실이 힘을 얻게 되면서 주변 사람과의 좋은 관계를 유지하는 것이 개인의 뇌 건강에도 이롭다는 인식으로 발전했다. 또한 우리를 둘러싼 환경에도 영향을 미치고 있다. 주거, 사무실, 도시 등 주변 환경도 새롭게 알게 된 뇌과학적 연구를 통해 적절한 휴식을 취할 수 있는 공간으로 재정비되면서 스트레스를 줄이고 효율을 높일 수 있도록 변화되어 왔다.
감정을 느끼고, 새로운 것을 배워서 익히고, 다른 사람들과 더불어 살고, 나의 몸과 주변 사람들의 건강을 염려하고 보살피는 일은 우리가 일상적으로 행하는 대부분의 일들과 관련이 있다.『나는 향기가 보여요』는 이러한 일상에서 맛보는 달콤 쌉쌀한 경험들에 대해 뇌과학적으로 접근하고 있는 책이다. 이 책은 뇌과학에 관심을 막 갖기 시작한 독자들에게는 뇌와 과학에 느꼈던 거리감을 훨씬 좁히는 기회를, 뇌과학자를 꿈꾸는 학생과 부모에게는 뇌과학이 다루는 다양한 연구 주제를 한번 엿볼 수 있는 디딤돌 같은 책으로, 남녀노소 다양한 층위의 독자들의 입맛을 만족시킬 과학 책이다.
◎ 추천사
DGIST 문제일 교수는 우리나라에서 몇 안 되는 탁월한 후각 연구 전문가다. 시각이나 학습, 기억 등에 비해 후각은 아직 뇌과학적 접근이 부족한 형편이지만, 냄새를 인지하는 능력이야말로 우리의 일상을 가장 강력하게 지탱해 주는 감각이다. 저자는 이 책에서 후각기관에서 출발해 뇌과학 전반의 지식을 바탕으로 ‘인간은 세상을 어떻게 감각하고 인식하는가’에 대해 친절한 해답을 전한다. 뇌과학자를 꿈꾸는 젊은이들에게 전하는 조언도 빼놓지 않는 그의 책에는 독자에 대한 애정이 깊고도 그윽하다. 뇌과학에 입문하고 싶은 청소년과 젊은이들은 이 책에서 우리 호모 사피엔스의 향기를 만끽해 보시길 바란다.
정재승 (뇌공학자, 『정재승의 과학콘서트』,『열두 발자국』 저자)
사람의 오감 중에서 가장 원초적인 감각이 바로 후각이다. 냄새를 느끼는 신경세포가 직접 뇌로 연결되기 때문이다. 그렇기에 냄새의 기억은 뇌에 깊고 강렬하게 남는다. 그보다 뇌과학은 사람을 연구하는 학문이다. 단순히 두개골 속 뇌의 작용만을 연구하는 것이 아니라 사람이 경험하는 세상과 그 메커니즘을 연구한다. 사람들의 감정, 기억, 관계, 아픔이 모두 그 안에 있다. 모든 사람에게는 저마다 특별한 향기가 나고, 뇌 안에 코딩되는 수많은 경험들이 이를 만들어 낸다. 『나는 향기가 보여요』는 보이지 않는 향기에 관한 지식을 따뜻한 글 안에 고이 담고 있다. 뇌과학의 통찰을 일상 이야기로 멋지게 풀어낸 이 책을 모두에게 추천한다.
장동선 (뇌과학 박사, 『뇌 속에 또 다른 뇌가 있다』,『뇌는 춤추고 싶다』 저자)
◎ 책 속으로
맛을 느낀다는 것은 혀 속의 맛봉오리에 있는 맛세포가 음식 속의 화학물질을 감지하고 이 정보를 신경세포에 전달해 뇌가 맛을 인지하게 되는 것입니다. 짠맛은 음식 속의 나트륨을, 신맛 은 수소이온을, 단맛과 쓴맛은 각각 당분과 마그네슘·칼슘 등 의 무기염이나 담즙산 등의 유기물질을 감지할 때 뇌가 느끼는 맛입니다.
p.19 (1장 페퍼민트-기분의 뇌과학)
그냥 닭고기만 먹거나 밥만 먹으면 삼계탕을 먹을 때 느끼는 행복감을 경험하지 못할 것이라 합니다. 이 들 연구진에 따르면 뇌 속에는 지방 섭취를 감지하는 뇌의 경로 와 탄수화물 섭취를 감지하는 뇌의 경로가 다른데, 이들 경로는 섭취된 영양분에 대한 뇌의 반응을 서로 독립적으로 처리한다는 것을 밝혔습니다. 신기하게도 같은 칼로리의 음식이라도 지방과 탄수화물이 함께 포함된 음식에 대한 뇌 속 보상회로의 활성도가 지방 함유량만 높은 음식이나 탄수화물 함유량만 높은 음식에 비해 더 높다는 것을 밝혔습니다.
p.25 (1장 페퍼민트-기분의 뇌과학)
이렇게 갖고 싶은 것을 보면 맹렬한 구매 욕구를 느끼는 것이 바로 지름신의 강림입니다. 이는 바로 우리 뇌의 구피 질 부위의 활성에 따른 반응입니다. 우리가 원하는 것을 얻으면, 뇌의 보상과 쾌감의 중추인 측좌핵이 활성화되면서 보상회로와 쾌감회로가 작동하여 만족감을 느끼기 때문에 구매를 하게 되는 것이죠. 일단 구매욕이 발동하여 물건을 구매하면 그 이유 가 충족되면서 우리 뇌는 행복감을 느끼게 됩니다. 이때 구매해 야 하는 이유에 대해 합리적으로 판단하게 도와주는 뇌의 부위는 우리의 이성을 담당하는 신피질입니다. 신피질은 내게 정말 꼭 필요한지, 가격은 합리적인지, 이 물건을 사면 그 효용성은 얼마나 유지될지 등을 꼼꼼히 따져 보죠. 신피질은 꼼꼼한 만큼 종합적인 판단을 하는 데는 시간이 좀 걸리는데, 지름신은 바로 그 시간의 틈을 비집고 들어와 우리의 지갑을 열게 합니다.
p.34 (1장 페퍼민트-기분의 뇌과학)
수면의 중요성을 강조한 연구 결과도 많은데, 2013년 《사이언스》지에 발표된 논문은 수면이 낮 동안 뇌가 만들어 낸 노폐물을 청소하는 데 매우 중요하다고 주장합니다. 이 연구를 수행한 미국 로체스터대학교의 마이켄 네더가드 교수 연구진은 쥐의 뇌척수액(cerebrospinal fluid, CSF)에 물감을 넣고 뇌 속에서 물감이 어떻게 흐르는지를 관찰했는데, 매우 흥미롭게도 쥐가 잠든 동안에는 물감이 빠르게 흘렀으나 쥐가 깨어 활동하는 동 안에는 이러한 흐름을 관찰하지 못했습니다. 즉 우리가 잠든 동 안에 뇌 속의 배관 시스템이 더 활발히 활동하면서 뇌 속에 쌓인 노폐물을 청소한다는 것을 밝힌 것입니다.
p.41 (1장 페퍼민트-기분의 뇌과학)
만 12~17세 시기에는 정확한 사고력과 판단력을 기르는 전두엽이 폭발적으로 발달합니다. 이 시기는 바로 동물에서 인간으로 뇌가 새롭게 태어나는 시기라 할 수 있습니다.
p.84 (2장 로즈메리-학습의 뇌과학)
5세 넘는 아이들에게는 자신이 경험한 향이 어떤 표정의 얼굴을 선택할지에 영향을 미친다는 것을 말해 주며, 이는 결국 사람들은 자신의 향기 경험에 따라 감정적 결정을 한다는 것을 보여 준 것입니다. 그러니 보기 좋은 떡이 먹기 좋은 것이 아니라, 향이 좋은 떡이 보기도 좋고 맛도 좋다고 느낄 가능성이 높은 것이죠.
p.124 (2장 로즈메리-학습의 뇌과학)
뇌는 어떤 일에 집중하고자 할 때 시각 자극을 차단하고 꼭 필요한 감각기관만을 이용하곤 합니다. 예를 들어 사람들은 음악에 집중할 때 눈을 지그시 감고 오로지 귀에만 모든 감각을 집중합니다. 비슷하게 첫 입맞춤을 하는 연인들도 두 눈을 꼭 감고 오로지 입술에만 모든 감각을 집중하죠. 그런 중요한 순간 시각 자극은 음악 감상이나 입맞춤에 방해만 되는 불필요한 자극이기 때문입니다.
p.179 (3장 제라늄-관계의 뇌과학)
낯선 이에게는 신체 어디까지를 허락했을까요? 낯선 여성에게는 손을 허락했으며, 낯선 남성에게는 손만을 허락하고 가슴과 배 그리고 엉덩이를 만지는 것은 절대로 허락하지 않았습니다. 즉 사람들은 낯선 이와는 악수를 제외한 어떠한 신체 접촉에도 불쾌감을 느낀다는 것입니다.
p.199 (3장 제라늄-관계의 뇌과학)
자가포식은 세포자살과 달리 어떻게든 제 몸까지 깎아 먹으며 생존하기 위해 몸부림치는 정말 처절한 모습입니다. 자가포식은 뇌에 존재하는 신경세포에는 매우 중요합니다. 왜냐하면 뇌 속 신경세포는 한번 죽으면 재생되지 않기 때문입니다. 따라서 뇌 속 신경세포들이 살신성인 자세의 세포자살을 너무 자주 하면 뇌 속 신경세포가 줄어들고 종국에는 치매나 여러 가지 퇴행성 뇌 질환에 걸릴 수 있습니다.
p.226 (3장 제라늄-관계의 뇌과학)
결국 비만은 에너지를 만드는 일과 쓰는 일 간의 부조화, 즉 식욕과 대사 활동조절의 불균형으로 일정한 체중을 유지해 주는 우리 뇌 속 조절 시스템이 제대로 작동하지 못하면서 생기는 질환입니다. 따라서 비만을 치료하기 위해 이러한 우리 뇌 속 조절 시스템을 정상화시키는 방법을 찾는 것이 바람직합니다.
p.235 (4장?라벤더 - 아픔의 뇌과학)
사람과 같이 치매 증상이 발병하도록 유전자조작된 쥐를 이용한 실험에서, 치매 초기에는 새로운 기억을 만들지 못하는 것이 아니라 기억 창고에 저장된 기억을 꺼내는 것에 문제가 있다는 것을 발견했습니다. 즉 치매 증상은 새로운 것을 기억하지 못하는 것이 아니라 기억한 것을 필요할 때 찾지 못하는 것입니다. 우리 뇌를 다시 컴퓨터로 가정해 보면 치매란 하드 드라이브 용량이 다 차서 새로운 정보를 저장하지 못하는 것이 아니라, 저장된 정보의 주소를 제대로 찾지 못해 필요한 정보를 불러 오지 못하는 것이죠.
p.256 (4장?라벤더 - 아픔의 뇌과학)
연인이 손을 잡아 주면 두 사람의 심장박동 수가 비슷해지고 두 사람의 뇌파도 동조되면서 여성이 느끼는 고통이 상당히 줄어드는 것을 발견했습니다. 흥미롭게도 아무나 손을 잡아 준다고 고통이 줄어들지는 않았습니다. 즉 낯선 사람이 손을 잡아 주면 고통을 줄여 주는 효과가 나타나지 않았습니다. 또 연인이라 하더라도 멀뚱멀뚱 바라만 보고 있는 경우에는 고통을 줄여 주는 효과가 나타나지 않는 것을 발견했습니다.
p.277 (4장?라벤더 - 아픔의 뇌과학)
