Subtitles translated from English
Showing Revision 15 created 04/06/2014 by K Bang.
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Title:
사람의 뇌는 무엇이 그리 특별한 걸까요?
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Description:
사람의 뇌는 수수께끼와 같습니다 -- 뇌는 신체 크기에 비해 이상할만치 크고 무게에 비해 엄청난 양의 에너지를 사용하며 아주 특이할 정도로 밀도가 높은 대뇌 피질을 가지고 있습니다. 왜 그럴까요? 신경 과학자인 수자나 허큘라노-하우젤 (Suzana Herculano-Houzel) 은 탐정처럼 이 미스테리를 풀어나갑니다. "뇌 수프"를 만들어 놀라운 결론에 다다릅니다.
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Speaker:
수자나 허큘라노-하우젤 (Suzana Herculano-Houzel)
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사람의 뇌는 무엇이 그리 특별한 걸까요?
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왜 다른 동물들이 우리를 연구하는 대신
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우리가 그들을 연구하는 걸까요?
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사람의 뇌는 다른 뇌에 없는
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그 무엇을 가지고 있거나
할 수 있는 걸까요?
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제가 10여 년 전 이 질문들에
관심을 가지기 시작했을 때
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과학자들은 각각 다른 뇌들이
무엇으로 만들어졌는지 안다고 생각했습니다.
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비록 빈약한 근거에 바탕을 두었지만
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많은 과학자들은 사람의 뇌를 포함한
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모든 포유류의 뇌가
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같은 방식으로 만들어졌다고 생각했고
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또 신경 세포의 수는
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늘 뇌의 크기에 비례한다고 생각했어요.
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크기가 같은 두 개의 뇌에서,
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예를 들어, 두 개의 뇌가
각각 400그램이라면
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비슷한 수의 신경 세포를
가지고 있어야 한다는 뜻입니다.
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자, 만약 신경 세포가
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뇌의 정보처리 기능 단위라면
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이 두 뇌의 주인들은
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비슷한 인지 능력을
가지고 있어야 합니다.
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그러나 하나는 침팬지의 뇌이고
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다른 하나는 소의 뇌입니다.
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어쩌면 소는 매우 풍요로운
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내적 정신 생활을 영유하고
또 아주 영리해서
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우리가 그 사실을 깨닫지 못하게 하기로
선택한 것일 수 있습니다.
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하지만 우리는 소를 먹지요.
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저는 대부분의 사람들이
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침팬지가 소보다 훨씬 더
복잡하고, 정교하고,
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또 유연한 행동을 할 수 있다는 사실에
동의하실 거라 생각합니다
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그래서 이 사실은
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"모든 뇌는 같은 방식으로
만들어져 있다" 라는 가설이
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그다지 맞지는 않다라는 점을 나타내는
첫 번째 표시입니다.
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그래서 만약 모든 뇌가
동일한 방식으로 만들어졌고
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크기가 다른 뇌를 가진 동물들을 비교한다면
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큰 뇌는 항상 작은 뇌보다
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더 많은 신경 세포를 가지고 있어야 하고
또 뇌가 클수록
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그 주인의 인지 능력은 더 뛰어나야 하겠죠.
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그래서 그 중에 가장 큰 뇌의
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인지 능력이 가장 뛰어나야 합니다.
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그런데 여기 안 좋은 소식이 하나 있어요.
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우리의 뇌는 가장 크지 않습니다.
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꽤 성가신 일이죠.
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우리 뇌의 무게는
1.2에서 1.5킬로그램 정도이지만
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코끼리의 뇌는
4에서 5킬로그램 정도 되요.
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그리고 고래의 뇌는
9킬로그램까지 나가기도 합니다.
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이로 인해 과학자들은
우리의 인지 능력을 설명하기 위해
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우리의 뇌가 특별할 것이라고
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말하곤 했습니다.
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인간의 뇌는 정말 특별해서
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법칙에 예외가 된다고 말이죠.
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더 큰 뇌가 있을 수 있지만
우리의 뇌가 더 낫다는 겁니다.
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예를 들면
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원래 보여야 하는 것보다
더 커 보이고
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우리 몸의 크기에 비해
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훨씬 더 큰 대뇌 피질을
갖고 있다는 점에서 낫다는 거에요.
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그래서 단지 신체를 작동시키는 것보다
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더 재미있는 일을 할 수 있게 하는
여분의 대뇌 피질을 갖게 된거죠.
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왜냐하면 뇌의 크기는
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보통 신체 사이즈에 비례하기 때문입니다.
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그래서 우리의 뇌가 필요 이상으로 크다고
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이야기하는 주된 이유는
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우리 자신을 유인원과 비교하는 것에서
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비롯됩니다.
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고릴라는 우리보다
두세 배 더 클 수 있기 때문에
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그들의 뇌도
우리의 것보다 커야 하지만
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사실은 그 반대에요.
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고릴라의 뇌보다
우리의 뇌가 세 배 더 큽니다.
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특별해 보입니다.
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뇌는 고작 체중의
2퍼센트 만을 차지하지만
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혼자서 신체가 하루에 필요로 하는
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전체 에너지의
25퍼센트를 사용합니다.
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총 2,000 칼로리 중 500 칼로리가
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뇌를 작용하는데 쓴다는 거죠.
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필요 이상으로
많은 에너지를 사용하기에
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특별한 겁니다.
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여기서부터 신경이 쓰이더군요.
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생물학에서 우리는 전체적으로
모든 동물과 생명에
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적용되는 법칙을 찾습니다.
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그럼 왜 진화의 법칙은
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다른 모두에게 적용되지만
우리에겐 그러지 않을까요?
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아마 문제는 모든 뇌들은
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같은 방식으로 만들어져 있다는
기초적 가정에 있었던 것 같습니다.
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어쩌면 비슷한 크기의 두 뇌가
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실제로는 매우 다른 수의 신경 세포로
이루어질 수도 있다는 거죠.
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혹은 매우 큰 뇌가
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작은 크기의 뇌보다
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신경 세포를 더 많이
가지고 있지 않을 수도 있고요.
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아니면 인간의 뇌는 실제로
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크기와 상관없이 모든 뇌 중에서,
특히 대뇌 피질에
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가장 많은 신경 세포를
가지고 있을 지도 몰라요.
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이것은 저에게
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답해야 할 중요한 질문이 되었어요.
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인간의 뇌는 얼마나 많은
신경 세포로 이루어져 있고
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그 수는 다른 동물들과
비교했을 때 어떠한가?
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우리가 1,000억 개의 신경 세포를 가지고 있다고
들었거나 읽은 적이 있을 거에요.
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그래서 전 10년 전, 동료들에게 물었습니다.
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이 숫자의 출처가 어딘지 아는가 하고요.
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하지만 아무도 몰랐어요.
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저는 그 숫자의 출처를 찾기 위해
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참고 문헌을 뒤져봤지만
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찾을 수 없었습니다.
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그 누구도
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사람의 뇌에 있는 신경 세포의 수나
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다른 뇌의 신경 세포 수를
세어본 적이 없는 것 같습니다.
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그래서 저는 세포를 세는
저만의 방법을 생각해 냈어요.
¶
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이는 기본적으로
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뇌를 용해시켜 수프처럼 만드는 겁니다.
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이런 식이에요.
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뇌 혹은 뇌의 일부분을
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세제로 녹입니다.
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세제는 세포막을 파괴하지만
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세포핵은 손상시키지 않아서
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세포핵으로 이루어진
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맑은 수프처럼 보이는
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현탁액을 얻게 되죠.
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이 액체에는 한 때 쥐의 뇌였던
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모든 세포핵이 들어있어요.
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이 수프의 장점은
액체이기 때문에
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잘 휘저어서
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액체 내의 세포핵을
균일하게 퍼뜨릴 수 있다는 거에요.
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그리고 현미경으로
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균일 용액의 표본을
4, 5개 정도만 관찰하여
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핵의 수를 센다면
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그 뇌의 세포수를 알 수 있는거죠
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이 방법은 간단하고 명료한 데다가
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정말 빨라요.
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그래서 우린 이 방법을 사용해
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수십 종의 신경 세포수를 세었고
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그로 인해 모든 뇌들이
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같은 방식으로 만들어지지 않았다는
사실을 알아냈습니다.
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설치류와 유인원을 예로 들어보죠.
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큰 설치류의 뇌에는
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신경 세포의 평균 크기가 증가하여
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뇌는 매우 빨리 팽창하고
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신경 세포수를 늘리는 속도보다
훨씬 빠르게 커집니다.
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하지만 유인원의 뇌가
신경 세포수를 늘릴 때는
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신경 세포의 평균 크기가
더이상 커지지 않아요.
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이것이 뇌에 신경 세포를 추가하는
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매우 실속 있는 방법입니다.
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유인원의 뇌는 항상
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같은 크기의 설치류의 뇌보다
더 많은 신경 세포를 가지게 되고
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뇌가 더 클수록
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그 차이도 더 커지게 되는 결과를 낳죠.
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우리의 뇌는 어떨까요?
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우리는 평균적으로
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860억 개의 신경 세포를
가지고 있음을 알아냈습니다.
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그중 160억 개는 대뇌 피질에 있고
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대뇌 피질이
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의식적, 논리적 그리고
추상적 사고와 같은
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기능을 하는 것을 고려하다면
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그리고 대뇌 피질이 가질 수 있는
신경 세포의 수가
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최대 160억 개라는 점을 생각해본다면
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이것이 우리가 가진 놀라운 인지 능력에 대한
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가장 간단한 설명이라고 생각합니다.
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하지만 860억 개의 신경 세포가
뜻하는 바도 중요해요.
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우리는 뇌의 크기와
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신경 세포 수 사이의 관계를
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수학적으로 설명할 수 있다는 걸
알아냈기 때문에
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만약 우리 뇌가
설치류의 뇌처럼 만들어졌다면
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그 모습이 어떨지
계산할 수 있습니다.
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860억개의 신경 세포를 가진
설치류의 뇌의 무게는
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36 킬로그램일 겁니다.
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말이 안되죠.
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그 정도로 큰 뇌는
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자체의 무게로 으스러질 거고
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또 이 말도 안 되는 뇌는
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89 톤짜리 몸에나 어울릴 거에요.
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현재의 우리처럼
보이지 않을 거라 생각합니다.
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이 사실은
아주 중요한 결론을 이끌어냅니다.
¶
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우리는 설치류가 아니라는 것이죠.
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사람의 뇌는
커다란 설치류의 뇌가 아닙니다.
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우리는 쥐에 비해 특별해 보일지 모르지만
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우리가 설치류가 아님을 알고 있는 상태에선
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타당한 비교가 될 수 없어요.
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우리는 영장류이고
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그러기에 다른 영장류와
비교되어야 합니다.
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거기서 계산을 해보면
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일반적인 영장류로서
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860억 개의 신경 세포를 가지고 있다면
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뇌는 약 1.2 킬로그램일 것입니다
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66 킬로그램의 신체에
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적당해 보이죠.
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제 경우엔 정확히 들어맞아요.
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이 사실은 아주 놀랍지는 않지만
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여전히 중요한 결론으로
우릴 이끕니다.
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바로 제가 영장류라는 것이죠.
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여러분도 모두 영장류이고요.
-
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저는 다윈이 이 사실에
아주 감사했을 거라고 생각해요.
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다윈의 뇌는 우리 뇌처럼
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다른 영장류의 뇌와 같게
만들어졌었습니다.
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-
하지만 이 뇌가 가진
신경 세포의 수는 특별하지 않습니다.
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그저 커다란 영장류의 뇌일 뿐이죠.
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저는 이 겸손하고
정신을 일깨우는 사실이
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자연 내의 우리 위치를
상기시켜준다고 생각해요.
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그렇다면 왜 그렇게 많은
에너지를 필요로 할까요?
¶
-
다른 사람들은
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인간의 뇌와
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다른 종의 뇌가 소비하는
에너지 양을 알아냈고
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우리는 이제 각 뇌가 얼마나 많은
-
신경 세포로 이루어졌는지 아니까
계산할 수 있어요.
-
사람의 뇌와
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다른 뇌가 소비하는 에너지는
거의 같다고 밝혀졌습니다.
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10억 개의 신경 세포는
하루에 평균 6 칼로리를 소비해요.
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뇌가 소비하는 전체 에너지는
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신경 세포 수에 대한
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단순한 선형 함수이고
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여러분이 예상하셨던 대로
사람의 뇌는
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많은 에너지를 소비하는 것이죠.
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사람의 뇌가
-
그런게 큰 에너지를 소비하는 이유는
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단순히 많은 신경 세포를
가지고 있기 때문입니다.
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그리고 영장류인 우리는
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다른 동물과 달리
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주어진 신체 크기에 비해
훨씬 많은 신경 세포를 가졌기 때문에
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우리 뇌의 상대적인 소비가 큰 거예요.
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하지만 우리가 영장류라서 그런 거지
우리가 특별해서는 아니에요.
-
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우리는 어쩌다 이렇게
많은 신경 세포를 가지게 되었을까요.
-
특히 유인원이
-
우리보다 크다면
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왜 그들은 우리보다 더 많은 신경 세포와
더 큰 뇌를 가지고 있지 않을까요?
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우리가 뇌 속에
많은 신경 세포를 가지고 있는 게
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얼마나 많은 에너지를
필요로 하는지 깨달았을 때
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전 아마 간단한 이유가
있을 거라 생각했어요.
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유인원은 커다란 몸과
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많은 신경 세포를 모두 유지할
에너지를 감당할 수 없습니다.
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그래서 우린 계산을 했어요.
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한편으로는
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영장류가 날 것을 먹으면서
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얻는 하루 에너지의 양을 계산했고
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다른 한편으로는 특정한 크기의 몸이
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얼마나 많은 에너지를 소비하고
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특정 수의 신경 세포를 가진 뇌가
얼마나 많은 에너지를 쓰는지 계산했어요.
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그리고 영장류가 지닐 수 있는
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신체 크기와 뇌 신경 세포 수의
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조합을 살펴봤습니다.
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하루에 특정 시간 동안
먹는다는 가정하에요.
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신경 세포는 아주 많은
에너지를 소비하기 때문에
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신체 크기와 신경 세포 수 사이에
일종의 거래가 있다는 걸 알아냈어요.
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하루에 8시간 동안 먹는 영장류는
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최대 530억 개의 신경 세포를
감당할 수 있지만
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그 신체는
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25 킬로그램 이상
커질 수 없습니다.
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그보다 더 커지려면
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신경 세포를 포기해야 해요
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그래서 커다란 신체
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아니면 많은 수의
신경 세포를 가지는 것이죠.
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영장류처럼 먹으면
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둘 다 감당할 수 없어요.
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이러한 신진대사의 제약에서
벗어나는 한가지 방법은
¶
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날마다 먹는 시간을 늘리는 것이지만
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이 방법은 위험하고
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특정한 시점이 지나면
불가능해집니다.
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예를 들어 고릴라와 오랑우탄은
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하루에 8시간 반 동안 먹으면서
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300억 개의 신경 세포를
감당할 수 있어요.
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그게 그들이 감당할 수 있는
최대치로 보입니다.
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하루 9시간의 음식 섭취가
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영장류의 실질적인 한계치로 보입니다.
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860억 개의 신경 세포와
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60 ~ 70 킬로의 신체를 가진
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우리는 하루에
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9시간 이상을 먹어야 하는데
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그렇게 하는 건 불가능해요.
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우리가 영장류처럼 먹었다면
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우리는 여기에 없었을 겁니다.
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그렇다면 우린 어떻게
이 자리에 있게 되었을까요?
¶
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우리 뇌가 필요한 만큼
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많은 에너지를 소비하고
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우리가 깨어있는 매시간을
먹으며 보낼 수 없다면
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오직 한가지 실제적인 대안은
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같은 음식에서
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더 많은 에너지를 얻는 것입니다.
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그리고 놀랍게도 이 방법은
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150만 년 전 우리의 조상들이
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발명한 것과 일치합니다.
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요리를 발명한 시점이죠.
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요리라는 건 불을 사용해
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음식의 소화가 잘 되도록
몸 밖에서 조리하는 겁니다.
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요리된 음식은 더 부드러워서
더 쉽게 씹히고
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입 안에서 완전히 죽으로 변해
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장 내에서 완벽한 소화와
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흡수를 가능하게 해요.
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짧은 시간 안에 보다 많은
에너지를 얻게 하는 거죠.
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그래서 요리는 우리에게
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날마다 흥미로운 일을 하고
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신경 세포와도 함께 할 수 있는
시간을 줍니다.
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하루 종일 단순히 먹을 것만 생각하고
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먹을 것을 찾아다니고
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먹는 대신에요.
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한 때는 중대한 짐이었던
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위험할 정도로 많은 수의
신경 세포를 가진 큰 뇌가
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지금은 중요한 자산이 되어
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이제 우린 많은 신경 세포를 유지할
에너지를 섭취할 수 있고
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신경 세포와 같이 재미있는 일을
할 시간도 가질 수 있습니다.
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그래서 전 이 사실이 인간의 뇌가
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빨리 커지며 진화한 이유를
설명할 수 있다고 생각해요.
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여전히 영장류의 뇌인데도
불구하고 말이죠.
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요리로 인해
커다란 뇌를 감당할 수 있어서
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우리는 날음식에서 문화,
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농업, 문명, 식료품 가게,
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전기, 냉장고로 재빨리 옮겨갔고
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요즘 이 모든 것들은
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여러분이 좋아하는
패스트푸드 식당에서
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하루에 필요한 모든 에너지를
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한 번에 얻을 수 있게 해줍니다.
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한 때는 해결책이었던 것이
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이제는 문제가 되었고
-
아이러니하게도 우린 그 해답을
날음식에서 찾고 있어요.
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대체 다른 동물에게는 없는
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무엇을 우리가 가지고 있는 걸까요?
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제 대답은 우린 대뇌 피질에
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가장 많은 신경 세포를 갖고 있고
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그것이 우리의 뛰어난 인지 능력에 대한
-
가장 간단한 설명이라고 생각합니다.
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또한 우리는 하지만
다른 동물은 하지 않는,
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제가 그것이야말로 우리가
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대뇌 피질 속에 가장 많은 신경 세포를
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가질 수 있게 한 근원이라고
믿는 것은 뭘까요?.
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두 단어로, 우리는 요리한다는 겁니다.
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다른 동물은 요리를 하지 않아요.
사람들만 요리를 하죠.
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전 그로 인해 우리가
인간이 되었다고 생각합니다.
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인간의 뇌에 대한 연구는
제가 음식을 생각하는 방향을 바꾸었어요.
¶
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저는 이제 부엌을 보면서
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인사를 하고
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우리를 인간이 되게 이끈
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발명을 하신 조상들께 감사드립니다.
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감사합니다.
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(박수)