생각하는 뇌, 생각하는 기계 - 제프 호킨스, 산드라 블레이크슬리 II

지난 포스트에서는 뇌의 생리적 구조를 중심으로 요약을 했다면 이번 포스트에서는 저자가 '기억-예측 기본틀'이라고 부르는 뇌의 작동 모델을 구축하는 과정을 요약한다.

"당신이 감각들을 통해 보는 세계는 한결같은 것이 아니다. 기차가 도착하고 출발하는 시각이 달라지듯이, 세계는 늘 변화한다."
"당신은 끊임없이 변화하는 입력의 흐름 속에서 불변 구조를 발견하는 방법을 써서 세계를 이해한다. 하지만 이 불변 구조만을 구체적인 예측의 토대로 삼기에는 불충분하다. … 구체적인 예측을 하려면, 뇌는 불변 구조에 대한 지식을 가장 최신의 구체적인 사항들과 결합시켜야 한다."
"우리 뇌는 저장된 기억들을 이용하여 우리가 보고 만지고 듣는 모든 것에 관해 끊임없이 예측을 한다. 방을 둘러볼 때 내 뇌는 기억들을 이용하여, 내가 직접 경험하기에 앞서 경험하리라고 예상되는 것들을 미리 예측한다. 예측은 대부분 의식하지 않은 상태에서 이루어진다. …… 하지만 내가 그 맥락에서 기억하지 않은 어떤 시각 패턴이 들어올 때, 예측은 어긋난다. 그리고 그 오류는 내 주의를 사로잡는다."
"예측은 뇌가 하는 일들 중의 하나가 아니라고 말이다. 예측은 신피질의 주된 기능이며, 지능의 토대라고 말이다."
"인간의 뇌는 다른 동물들의 뇌보다 더 지적이다. 더 추상적인 형태의 패턴과 더 장기적인 시간적 패턴 서열을 예측할 수 있기 때문이다."
"지능은 언어, 수학, 대상의 물리적 특성, 사회 상황 등을 비롯한 세계의 패턴들을 기억하고 예측하는 능력으로 측정된다."
"궁극적으로 볼 때 동물의 생존에 가장 중요한 것은 행동이다. 예측과 행동은 완전히 별개의 것이 아니다. 하지만 그들의 관계는 미묘하다. 첫째, 신피질은 동물들이 이미 정교한 행동을 진화시킨 뒤에 진화 경관에 나타났다. 따라서 피질의 생존 가치는 우선 동물의 기존 행동에 추가할 수 있는 개선 사항이라는 관점에서 이해해야 한다. 행동이 먼저 있었고, 지능이 그 다음에 나타났다. 둘째, 우리가 무엇을 감지하는가는 우리가 무엇을 하며 어떻게 움직이는가에 따라 크게 달라진다. 따라서 예측과 행동은 가깝게 연관되어 있다."
"당신은 아마 '오래된' 뇌나 '원시적인 뇌'라는 말을 들어 보았을 것이다. 모든 사람들의 뇌에는 이런 좀 더 오래된 구조물들이 들어 있다. 파충류의 뇌와 마찬가지로 말이다. 이런 구조물들은 혈압, 허기, 성욕, 감정, 수많은 행동들을 제어한다. 서고, 균형을 잡고, 걸을 때, 당신은 오래된 뇌에 크게 의존한다. 무시무시한 소리를 듣고 얼어붙었다가 달아나기 시작할 때, 그 일은 주로 오래된 뇌가 맡는다."
"포유동물이 파충류보다 더 지적인 것은 신피질 덕분이다. (영어의 신피질neocortex이라는 단어 자체는 '새 껍질' 이나 '새 외피'를 뜻하는 라틴어에서 유래했다. 피질이 말 그대로 오래된 뇌를 뒤덮고 있기 때문이다.)"
"인간의 피질은 포유동물 친척들의 피질과 두께가 똑같고 구조도 거의 흡사하다. 진화는 커다란 무언가를 아주 빨리 만들고자 할 때는 기존 구조를 복사하는 방법을 쓰며, 인간의 피질도 그런 방법으로 만들어졌다. 우리는 공통의 피질 알고리듬이라는 요소를 훨씬 더 많이 덧붙임으로써 더 영리해졌다. 인간의 뇌가 몇 십억 년에 걸친 진화의 정점이라고 오해하는 사람들이 많다. 신경계 전체를 생각한다면 이 말이 옳을 수도 있다. 하지만 인간의 신피질 자체는 비교적 새로운 구조이며, 아직 얼마 되지 않았기에 다듬어지려면 훨씬 더 오랜 진화를 거쳐야 한다."
"피질은 진화를 거치면서 점점 더 커지자, 세계를 점점 더 많이 기억할 수 있게 되었다. 더 많은 기억을 만들고 더 많은 예측을 할 수 있었다. 기억들과 예측들의 복잡성도 증가했다. 그러다가 지적인 행동을 할 수 있는 인간 특유의 능력들을 낳은 놀라운 일이 일어났다."
"모든 행동은 우리가 보고 듣고 느끼는 것에 변화를 가져온다. 어느 순간에 우리가 무엇을 감지하는가는 대개 우리의 행동에 따라 크게 달라진다."
"우리가 유달리 복잡한 움직임을 보일 수 있는 것은 우리의 운동 피질이 몸에 있는 근육들과 훨씬 더 많은 연결 통로들을 지니고 있다는 사실에서 비롯된다. 다른 포유동물들의 앞쪽 피질은 행동에 직접적인 영향을 덜 미친다. 대다수 동물들의 행동은 주로 뇌의 더 오래된 부위들을 통해 이루어진다. 반면에 인간의 피질은 뇌의 다른 부위들로부터 운동 통제권을 대부분 빼앗았다. 쥐는 운동 피질에 손상을 입어도, 뚜렷한 이상 징후를 보이지 않을 수도 있다. 하지만 인간은 운동 피질에 손상을 입으면, 마비될 것이다."
"요점은 피질이 주로 세계에 대한 기억을 제공하기 위해 진화했다는 것이다. 큰 피질을 지닌 동물은 당신과 내가 하는 식으로 세계를 인식할 수 있다. 그러나 인간의 피질은 행동에 지배적이고 주도적인 역할을 한다는 점에서 유별나다. 다른 동물들과 달리 우리가 복잡한 언어와 정교한 도구들을 지니고 있는 이유가 바로 그 때문이다."
"이제 우리는 전체 그림을 볼 수 있다. 자연은 정교한 감각과 정교하지만 비교적 융통성이 없는 행동을 지닌 파충류라는 동물을 먼저 만들어냈다. 그 다음 기억 체계를 덧붙이고 감각 입력을 그쪽으로 흐르게 한다면, 동물이 과거 경험을 기억할 수 있다는 것을 발견했다. 같거나 비슷한 상황에 처해 있다는 것을 깨달았을 때, 기억이 회상되면서 다음에 무슨 일이 일어날지를 예측할 수 있게 된 것이다. 따라서 지능과 이해는 예측을 감각 입력에 끼워 넣는 기억 체계로서 출발했다. 이 예측이 바로 이해의 본질이다. 무언가를 안다는 것은 그것에 관해 예측을 할 수 있다는 의미이다."
"피질은 두 방향으로 진화했다. 첫째, 저장할 수 있는 기억들이 더 많이지고 더 정교해졌다. 따라서 더 많은 것들을 기억하고 더 복잡한 관계들을 고려하여 예측을 할 수 있게 되었다. 둘째, 오래된 뇌의 운동 체계와 상호 작용을 시작했다. 다음에 무엇을 듣고 보고 느낄지 예측하려면, 어떤 행동이 취해질지 알아야 했다. 인간은 운동 행동을 대부분 피질이 책임지고 있다. 인간의 신피질은 오래된 뇌의 행동을 토대로 그냥 예측만 하는 수준에서 그치지 않고, 예측을 실현시키도록 행동을 지시한다."
"인간의 피질은 유달리 크다. 따라서 기억 용량이 엄청나다. 피질은 당신이 무엇을 보고 듣고 느낄지 끊임없이 예측하며, 그런 예측은 대부분 무의식적으로 이루어진다. 이런 예측이 우리의 생각이며, 그것이 감각 입력과 결합할 때 지각이 된다. 나는 이런 뇌 이론을 지능의 '기억-예측 기본 틀'이라고 부른다."

다음 글에서 계속...........