PHILINNOVATOR | 기억과 감각의 진화

 

기록 세 번째, ‘기억과 감각의 진화’

 

나 그리고 당신을 위한 ‘초연결 시대의 현자 되기’ 프로젝트! 21세기 혼란스러운 초연결 사회에서 중심을 잡고 지혜롭게 살아가기 위한 내용들을 담아 돌아온 ‘필리노베이터’입니다. 이번 달에는 지난달에 살펴본 ‘부속지의 진화’에 이어, 그 부속지와 연결된 인류의 기억과 감각은 어떤 과정과 형태로 발전되어 왔는지, 또 앞으로 어떻게 진화해 나갈지 ‘기억과 감각의 진화’를 살펴보고자 합니다.

 

감각과 지각, 그리고 인식

우리는 어떻게 감각할까요?

동물들은 신체의 감각을 통해 보고, 듣고, 맛보고, 만지고, 냄새를 맡으며 세계를 인식합니다. 이 짧은 문장 안에는, ‘감각’ 기관을 통해, ‘지각’하고, 세계를 ‘인식’한다는 의미가 담겨 있습니다.

 

감각이란 어떠한 물리적, 화학적 실체들을 활성화된 신경세포가 신경 처리를 시작하는 에너지라고도 정의합니다. 물리적 실체는 중력, 거리, 빛, 접촉 같은 것이고 화학적 실체는 분자들의 다양한 실체라고 할 수 있습니다. 소리, 빛, 압력 등과 같은 물리적 실체나 화학 물질을 감지하여 전기 에너지로 바꾸는 과정에서 신경세포가 흥분하게 되고, 이 자극을 수용체에서 뇌까지 전달합니다. 이런 자극을 뇌에서 처리하며 지각이 발생됩니다.

 

눈을 통해 세상을 보고 코를 통해 냄새를 맡는다고 알고 있지만 이 모든 감각은 뇌의 전기, 화학적 작용의 결과입니다. 외부로부터 받은 자극은 전기 신호로 변환되어 뇌로 전달되고 뇌는 전기신호를 가공해서 우리가 자극을 어떻게 느껴야 하는지 다시 알려줍니다. 그것이 바로 인식입니다.

 

생존의 필수적인 도구이기도 하며, 다채로움을 더해주기도 하는 우리들의 감각

 

시각의 진화

일반적으로 인간은 자신이 받아들이는 정보의 70~80% 정도를 시각에 의존합니다. 인간 외에 영장류, 새, 그리고 곤충들도 다른 종들에 비해 시각에 의존하는 편입니다. 이러한 시각은 언제부터 출현했을까요? 눈의 출현이 본격화된 것은 5억 4000년 전 캄브리아기 시기라 봅니다. 산소를 생명 순환의 에너지로 삼는 생물들이 주류가 되면서 서로 먹고 먹히는 관계가 복잡해짐에 따라, 먹이를 찾고 위기에 대처할 때 시각에 의존하는 것이 더 유리했기 때문이라 여겨집니다.

 

생명의 역사에서 눈은 생물종마다 독립적으로 진화합니다. 잠자리 같은 곤충과 절지동물도 눈을 만들었고, 문어, 오징어, 낙지 같은 연체동물도 눈을 만듭니다. 물고기와 양서류, 파충류, 조류, 포유류와 같은 척추동물도 눈을 갖췄지요. 그렇지만 눈이 만들어지는 경로는 각각 독립적입니다. 그렇기에 눈에 맺히는 물체의 상이나 색깔의 감지도 다르게 인식되고 눈의 구조 또한 다릅니다.

 

눈의 시작은 안점입니다. 안점은 단세포 생물이나 무척추동물이 가지고 있는 가장 간단한 시각 기관입니다. 이런 간단한 눈의 구조가 인간과 같이 1000만 개의 색깔을 구분하는 고도화된 눈으로 진화하려면 어느 정도의 시간이 걸릴까요? 과학자들은 36만 년 ~ 100만 년이면 충분하다고 합니다. 진화의 역사에서 생명체의 역사는 대략 35억 년 이상이라 추정되는데 그 시간에 비하면 무척 짧은 시간입니다.

 

후각의 진화

만약 우리의 생존을 결정한 중요한 단계에서 5감 중 하나만 포기해야 될 상황이라면 어느 감각을 포기할까요? 실제 이에 대한 조사가 이뤄졌는데 미국 펜실베이니아의 연구에 따르면 그것은 후각이었다 합니다. 이 분석을 보며, 시각이 인간의 주된 감각으로 자리 잡으면서 후각이 보조적인 감각으로 밀려난 것이 아닐까 하는 추측을 해봅니다. 사람의 후각 유전자에는 한때 어류, 양막류, 포유류였던 조상들의 역사가 유전자에 새겨져 있습니다. 후각 유전자의 수는, 어류 중 원시 어류에 속하는 무악 어류가 가장 적고, 보통의 어류는 그보다 많으며, 양서류와 파충류는 어류에 비해 더 많고, 포유류에 와서는 1000개가 넘습니다.

 

무악 어류의 몇 개 안 되는 후각 유전자가 포유류까지 늘어난 데에는 공룡의 역할이 컸습니다. 포유류의 조상들은 공룡들을 피해 대부분 밤에만 활동을 해야 했습니다. 밤에는 효용성이 떨어지는 시각 대신, 냄새를 맡아 먹이를 찾고 포식자를 피하는 일이 훨씬 중요했습니다. 그렇지만 인간이 밀림의 나무에서 내려오고, 주된 활동 시간이 낮으로 바뀌면서 후각 유전자는 400개 정도로 줄어듭니다. 대신 색각(色覺, color sense)이 발달하도록 진화했지요.

 

청각의 진화

신경과학에서 소리가 동물행동에 미치는 영향을 연구하는 미국 브라운 대학의 세스 S 호로비츠(Seth S. Horowitz) 교수는 『소리의 과학』에서 청각은 인간의 본질적인 감각이라 주장합니다. 인간은 나무에서 내려와 직립보행을 시작한 때부터 훤한 들판에서 사냥과 채집을 하며 살아왔기에 시각에 대한 의존이 높을 수밖에 없었지만, 그 이전에는 주로 청각과 후각에 의존하여 생존해 왔습니다. 그만큼 청각은 후각과 마찬가지로 보편적이고 원초적인 감각입니다.

 

청각은 단순히 귀로 소리를 듣는 것만이 아니라 몸 주위에서 일어나는 유체의 운동을 탐지해내는 감각입니다. 이 청각의 기원을 추적해보면 물고기부터 출발합니다. 인간 귀는 물고기의 측선(옆줄)의 기능과 같습니다. 귀의 감각은 대단히 예민하여 대기 중의 산소와 질소의 분압을 감지합니다. 또한 공기 밀도에 예민하게 반응하지요. 우리가 높은 산에 오르면 귀가 아픈 현상도 이와 관련이 있습니다. 귀는 공기 중의 산소, 질소 분자를 감지하지만 물고기의 측선은 물 분자를 감지합니다. 물 분자 속의 산소 함량과 온도는 물고기의 생존과 관련이 있습니다. 이런 움직임을 감지하는 청각 기관 내 유모세포(有毛細胞, hair cell)는 빛을 감지하는 기관이 출현하기 훨씬 전인 15억 년 전에 다세포 생명체의 섬모가 변형된 것으로 추정됩니다.

 

청각은 시각보다 훨씬 예민하고 빠르게 반응합니다. 인간은 시각의 경우 초당 15~25번의 변화만 인지하지만, 소리는 초당 200회 이상의 변화도 감지할 수 있습니다. 물론 개인차가 크기는 합니다. 영화 『타짜』에서 “손은 눈보다 빠르다”라는 대사가 있습니다. 타짜의 속임수는 눈으로 봐선 알 수 없을 만큼 재빠르지만 귀까지 속일 수는 없다고 합니다. 실없는 얘기가 아니라 예사롭지 않은 과학적 통찰이 담겨 있습니다.

 

미각의 진화

미각은 단맛, 짠맛, 쓴맛, 신맛과 더불어 2000년에 들어 공식적으로 인정된 감칠맛까지 다섯 가지 맛을 가지고 있다고 합니다. 현재는 지방 맛이 연구되고 있습니다. ‘먹기 위해 산다’고 할 정도로 먹는 것이 우리에게 주는 의미는 상당합니다. 치즈 케이크는 뇌에 기분 좋은 느낌을 확 퍼지게 만들고, 커피의 복잡 미묘한 맛은 짧은 시간에 전 세계인을 매료시켰습니다. 소금은 인간에게 원초적으로 필요한 미네랄이지만 적당한 짠맛은 맛의 풍미를 돋웁니다. 음식에 왜 굳이 양념을 치고 육수를 우리고 할까요? 감칠맛이 중요하기 때문이지요. 지금까지 언급한 맛들이 갑자기 세상에서 사라져 버리는 걸 지금의 우리는 상상할 수조차 없습니다.

 

물론 맛이 처음부터 중요했던 것은 아닙니다. 캄브리아기 이전에는 유의미한 맛이 존재하지 않았을 것이라 봅니다. 체계적인 소화기관이 등장한 것은 삼엽충의 출현부터 이기 때문입니다. 그 때는 에너지를 흡수한다는 것 외에는 큰 의미는 없었습니다. 불을 사용한 요리의 시작은 약 100만 년 전부터 시작된 것으로 추측됩니다. 우연한 산림 화재로 인해 불에 그을린 고기 맛을 맛본 것이 요리를 창조한 시발점이었습니다. 『요리 본능』이라는 책을 쓴 리처드 랭엄(Richard Wrangham)은 인간이 똑똑해져서 요리를 발명한 것이 아니라 요리가 인간을 똑똑하게 만들었다는 주장도 합니다. 결론적으로 미각과 후각, 시각, 청각, 촉각이란 감각이 향미 감각으로 합쳐지는 일이 일어났고 이것은 인간과 문화의 탄생을 낳는 새로운 형태의 지각이었습니다.

 

향미 감각은 오감의 종합 예술이라고도 볼 수 있겠네요

감각의 확장

인간이 가진 감각은 예리하며 범위도 무척 넓습니다. 우리의 눈은 상대적으로 좁은 가시광선 영역(380 나노미터 ~ 780 나노미터)에 국한된 빛 파장을 감지할 뿐이지만, 이 좁은 파장 영역을 최대한 잘 활용하여 세상을 지각합니다. 햇빛이 내리쬐는 해안가의 작은 모래알들도 일일이 구별할 줄 알고, 어두운 광야에서 수백 미터 떨어진 희미한 등잔 불빛도 헤아릴 줄 압니다. 어두운 밤하늘의 별들도 일일이 구별하여 이름을 짓고 별자리라는 의미를 붙였습니다. 우리의 청각은 모기의 날갯짓도 알아챕니다. 개코만큼은 아니지만 향을 구별하는 능력도 뛰어납니다. 감각이 있었기에 세계를 인식할 수 있고, 그것이 우리 인간의 인식체계를 형성할 수 있었습니다.

 

그러나 우리의 감각은 우리가 일상적으로 접하는 세계의 일부만 지각하게끔 진화해왔습니다. 거시의 세계와 미시의 세계는 상상의 영역이었지요. 현대의 과학은 수십 가지의 새로운 감각 기관을 활용하여 수집한 정보를, 우리가 가진 다섯 가지 감각 기관이 이해할 수 있도록 변환하는 것을 돕고 있습니다. 거대한 우주를 보는 망원경과 분자의 수준을 넘어 원자의 세계까지 볼 수 있는 현미경, 몸은 감지하지 못하는 지각의 미세한 이동을 측정하는 지진계, 우주에서 오는 각종 전자기파를 측정하는 측정기, 반경 수 킬로 미터에서 빛의 속도로 입자를 충돌하여 새로운 입자의 정체를 밝히는 입자가속기 등을 표와 도표, 사진의 형태로 변환시켜 이해를 돕고 있습니다. 현실에 엄연히 존재하나 이 새로운 감각 기관이 없었다면 도저히 알 길이 없는 영역입니다. 이것을 우리는 과학이라 이름을 붙였습니다. 인류는 이론으로는 존재하나 아직 정체가 드러나지 않는 실체를 밝히려 노력합니다. 그리고 위대한 공로를 쌓은 과학자들에게는 노벨상이란 훈장을 수여합니다.

 

지금도 우리의 감각기관은 계속 진화하고 있습니다. 인류은 물질을 통해 감각을 확장한 것입니다. 규소를 순수하게 정제하여 망원경과 현미경의 렌즈를 만들고, 더 고도화시켜 반도체의 재료로 사용하고 있습니다. 규소가 응축된 돌도구를 쓰던 인간을 구석기인이라 한다면, 초순수 규소(반도체 잉곳, semiconductor ingot)를 쓰는 현대인은 규석기인이라 불러도 될 듯합니다.

 

기억의 진화, 외주화

넓은 쇼핑몰에서 주차를 하고 나중에 차의 위치를 찾는 게 매번 고역일 때가 많습니다. B-34의 구역이 쓰여 있지만 그걸 기억하는 것도 부담입니다. 그래서 주차하자마자 바로 휴대폰을 꺼내 사진을 찍으면 마음이 편해집니다. 저장해 놓으면 기억하고 있을 필요가 없으니 말입니다. 기원전 3만 ~ 1만 5000년 전 우리 선조들이 만든 알타미라 동굴 벽화 같은 것들이 기억을 외부에 저장하려는 노력의 시초일지도 모릅니다. 그 노력이 문자를 만들고, 책을 만들고, 지금의 PC와 인터넷으로 발전한 것입니다. 인간 문명의 발달은 기억의 외주화 작업의 일환이었습니다.

 

뇌의 기능을 아주 단순화하면 크게 기억, 연산 추론, 연산 기능이라 볼 수 있습니다. 기억은 외우는 뇌, 연산은 계산하는 뇌, 추론(해석, 구조화, 압축, 통합 등)은 생각하는 뇌입니다. 이 중에서도 인간은 생각하는 능력(추론)에 올인하도록 진화했습니다. 반면, 기억과 연산은 외주화했다고 할 수 있습니다. “인간 문명의 역사는 곧 기억 외주화의 역사이다"라고 표현해도 크게 무리는 없습니다. 사람의 기억 용량에는 한계가 있습니다. 따라서 기술의 도약이나 습득한 지혜의 효과적인 전승, 전달을 위해서는 작은 뇌의 물리적 처리 능력에 의존하기보다는 기억의 외주화가 필요했습니다. 기억의 외주화가 이뤄지고 나서 인류는 그 깨달은 지혜의 영구적 보존, 혹은 시공을 초월한 공유가 가능했고, 이 덕분에 문명은 비약적 발전을 이룰 수 있었습니다.

 

몇 만 년 전 초기 인류가 기억하고 실행해야 할 일들의 정보량은 개인의 뇌에서 충분히 감당할 수 있는 수준이었을 것입니다. 하지만 시간이 지남에 따라, 비나 눈이 오는 시기는 언제인지, 언제쯤 순록 떼가 지나가는지, 채취해야 할 곡식들은 언제 열매를 피는지와 같이 기억해야 할 정보량은 늘어만 갔습니다. 또한 그런 정보를 종합하여, 초기 인류는 계절에 따라 식량을 계획적으로 비축하거나 이동할 시기를 결정해야만 했습니다. 그 결정 과정에서 연장자의 머릿속에 든 정보와 경험이 언어를 통해 공유되었을 겁니다. 즉 뇌기능의 최초 확장은 다른 사람의 두뇌 속 정보를 공유하는 것에서부터 시작되었습니다.

 

문자가 창조되고 국가라는 시스템이 생겨나면서부터는, 잉여 생산물이나 가축을 관리하고 세금을 걷기 위해서 정보를 기록할 필요가 생깁니다. 고대 메소포타미아의 수메르에서 사용되던 쐐기 문자의 경우, 처음에는 작물이나 가축의 수를 기록하는 숫자의 역할이 컸습니다. 쐐기문자는 이후 상형문자로 발전하면서 점토에 정보를 기록하고 그것을 구워서 보관하였습니다. 정보를 외부의 물질에 남기기 시작한 것입니다. 최초의 문명이라 할 수 있는 수메르의 문자는 신을 위한 기도문도 아니고, 사랑의 고백도 아닌 언제 누구에게 보리 몇 가마를 빌려줬다는 내용이었습니다.

 

문자를 기록한 종이를 엮은 책은, 현재까지도 유용한 정보를 기록하고 전달하는 수단입니다. 근대에 들어서면서는 음성을 기록한 레코드나 사진, 동영상이 새로운 기록 수단으로 등장합니다. 덕분에 실제로는 한 번도 가보지 못한 곳의 풍경이나 사람들의 모습 등을 볼 수 있고, 심지어 백 년 전 사람들의 모습도 사진을 통해서 볼 수 있게 되었습니다. 이제 기억조차 못 할 5살 때의 모습은 가끔 꺼내 보는 앨범 속의 사진을 통해서 즐거웠던 추억과 기억을 되살려 낼 수 있습니다.

 

인류가 기억을 외주화하는 방법은 지금도 계속해서 발전하고 있습니다

 

외주화의 혁명

스마트폰을 제2의 뇌라고 표현하기도 합니다. 스마트폰과 컴퓨터와 같이 대용량으로 정보를 기록할 수 있게 된 디지털 기록 매체의 등장은, 문자와 책의 등장처럼 먼 미래에 인류의 뇌기능이 혁명적으로 확장되는 순간으로 기록되지 않을까 상상해봅니다. 고도로 복잡해진 사회 속에서 우리는 스마트폰과 컴퓨터 없이 수많은 일들을 기억하고 처리하면서 살아갈 수 있을까요?

 

10년 전만 해도 일을 하면서 대부분의 직장인에게 탁상 달력은 주요한 기억 보조의 수단이었습니다. 스마트폰의 스케줄 기능이 탁상 달력을 대체하게 되면서, 최근에는 대부분의 책상에서 거추장스러운 달력이 사라졌습니다. 내비게이션은 우리를 과거의 기억에 의존한 길 찾기에서 벗어나게 해주었습니다. 심지어 가본 적 없는 길들도 안내해주며 우리의 뇌를 보조해줍니다. 책이나 사진, 영상, 음성 등을 작은 메모리 장치 하나에 보관할 수 있게 됨에 따라 우리는 스마트폰 하나에 과거 도서관 분량의 책이나 정보를 저장할 수 있게 되었습니다. 이제는 내 컴퓨터나 휴대폰에 기억을 저장하는 단계를 넘어, 클라우드 같은 외부 공간에 기록을 저장하는 것이 트렌드가 되었습니다. 이러한 상황에서 인간의 두뇌가 담당해야 할 것은 정보의 보관이나 수리적 계산이 아니라, 접근 가능한 방대한 정보들을 필터링하고 해석하고 조직하는 일이라 할 것입니다.

 

폭발적으로 증가하는 엄청난 양의 정보의 홍수에 직면해서 인간의 기억은 외주화가 불가능 한 측면, 즉 인간만이 할 수 있는 일에 초점을 맞추어야 할 것입니다. 특히 인공지능의 무서운 발달 속도를 감안할 때 가능한 한 많은 정보를 정확하게 기억하는 것이 중요하기 보다, 개인의 고유하고 주체적인 문제의식과 열정을 토대로 새로운 문제를 제기하고 실천하는 사람이 필요한 시점입니다.

 

마치며

지난 번 ‘부속지의 진화’에 이어, 이번 시간에는 ‘기억과 감각의 진화’에 대해 알아보았습니다. 두 이야기가 생물과 광물의 공진화(共進化, coevolution)를 다뤘다면, 다음 시간부터는 ‘유전자와 문화의 공진화’에 대해 자세히 살펴보도록 하겠습니다.

 

초연결 시대의 현자가 되는 그날까지, 필리노베이터는 이어집니다. 

 

 

 

 

기획 및 글 | 엑셈 아카데미

 

 

 

 

 

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