박문호 박사의 뇌과학 공부

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

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기억의 첫째 법칙은 대칭화다.

기억의 첫째 법칙은 대칭화다. ... 대칭 구조를 가지는 문장은 오래 기억된다. 그래서 하나의 단어를 기억하기는 어렵지만 대칭적 의미를 가지는 두 단어는 기억하기 쉽다. 곡선으로 된 부정형의 도형은 정확히 기억해내기 어렵지만 대칭적인 직사각형은 쉽게 기억된다. 다양한 형태의 벽돌로는 높은 건물을 짓기 어렵지만 일정한 대칭 구조의 벽돌로는 고층 빌딩도 지을 수 있다. 마찬가지로 대칭성이 부족한 지식은 서로 연결되어 고차적인 지식 구조를 형성하기 어렵다. 아름다운 얼굴은 대칭적인 얼굴이며, 인간이 느끼는 아름다움의 바탕에는 대칭성이 존재한다. 사물의 형태가 대칭이면 머릿속으로 그 사물을 쌓아서 다양한 입체 구조를 쉽게 만들어낼 수 있다. 석회암은 쉽게 원기둥과 직육면체로 만들 수 있다. 그래서 원기둥과 직육면체 판들로 건물과 도로를 만들어낸 그리스와 로마에서 과학과 서양 문명이 시작된 것은 우연이 아니다. 대칭 구조로 된 생활환경에서 자란 사람들은 자연히 건물 구조의 대칭성에 따라 기하학적 논리를 내면화하게 된다. 기하학에서 시작된 논리와 논증의 엄밀성은 대칭 구조가 가져다준 선물이다.