오리가 불어를 가르치는 모습
블랙홀 주위에서 하는 탁구 경기
파인애플을 갖고 노는 돌고래를 상상해보세요.
아마 한번도 보지 못한 모습일 겁니다.
하지만 바로 상상할 수 있죠.
뇌는 한 번도 보지 못한 이미지를 어떻게 만들 수 있을까요?
너무나 익숙해져 있기 때문에
어렵지 않다고 느낄 수 있습니다.
그러나 실제로는 복잡한 문제로서
뇌 안에서 정교한 조합이 필요합니다.
이와 같은 새롭고 이상한 이미지를 만들기 위해서
뇌는 익숙한 조각들을 새롭게 조합해야 하기 때문이죠.
마치 사진 조각들로 만든 콜라주처럼요.
뇌는 수천 개의 전기 신호를
정확한 시간에 맞게 목적지로 보내야 합니다.
여러분이 어떤 물체를 바라볼 때
후부 피질 안의 수천 개의 신경세포가 활성화됩니다.
이 신경세포들은 물체의 다양한 특징을 암호화합니다.
날카로움, 과일, 갈색, 녹색, 노랑색.
동시에 발생하는 신경세포들의 활성화는 이 신경세포들의 관계를 강화시키고
연결시켜서 뉴런 앙상블을 만듭니다.
이 경우에는 파인애플이죠.
신경과학에서는 헤비안 이론이라고 합니다.
같이 활성화되고 연결되는 신경세포들이죠.
암호화 이후에 파인애플을 상상하면
앙상블이 점화되어서 완전한 이미지를 만들죠.
돌고래는 다른 뉴런 앙상블로 암호화됩니다.
사실, 본 적이 있는 모든 물체는
관련된 뉴런 앙상블로 암호화 되어 있습니다.
동시 활성화로 연결된 신경세포들이죠.
하지만 이 이론은 우리가 보지 못한 무한개의 물체를
어떻게 상상할 수 있는지 설명할 수 없습니다.
파인애플을 갖고 노는 돌고래에 대한 뉴런 앙상블은 없습니다.
그렇다면 어떻게 상상할 수 있을까요?
정신 통합 이론이라는 가설은
시간이 중요하다는 것을 다시 한 번 말합니다.
돌고래와 파인애플에 대한 뉴런 앙상블이
동시에 활성화되면
우리는 다른 두개의 이미지를 하나로 감지할 수 있죠.
하지만 뇌 안의 무언가가 이 활성화를 조율해야 합니다.
그럴듯한 후보로는 전두엽 피질로서
모든 복잡한 인지 기능과 관련되어 있습니다.
전두엽 피질 신경 세포들은 후부 피질에
신경 섬유라는 긴 막대 같은 연장된 세포로 연결되어 있습니다.
정신 통합 이론은 마치 꼭두각시를 조종하는 것처럼
전두엽 피질 세포들이
전기 신호를 신경 섬유로 보내서
후부 피질의 많은 앙상블로 전합니다.
이는 그들이 동시에 활성화되게 합니다.
뉴런 앙상블이 같은 시각에 활성화되면
실제로 본 듯한 합성영상을 경험하게 됩니다.
이처럼 전두엽 피질에 의한
서로 다른 뉴런 앙상블의 의도적인 동기화를
정신 통합이라고 부릅니다.
정신 통합이 작용하려면
신호가 동시에 두 신경 앙상블에 도달해야 합니다.
문제는 몇몇 뉴런이
전두엽 피질로부터 훨씬 멀리 떨어져있다는 점입니다.
만약 신호가 동일한 속도로 양쪽 섬유를 타고 내려온다면
신호가 동시에 도착할 수 없습니다.
연결된 길이를 바꿀 수는 없지만
뇌는 특히 어린 시절에 발달했기에
전도 속도를 변화시킬 수 있습니다.
신경 섬유는 미엘린이라는 지방질로 감싸져 있습니다.
미엘린은 부도체이고
신경 섬유를 달려내려가는 전기 신호를 가속화시킵니다.
몇몇 신경 섬유는 100겹의 미엘린층을 갖고 있습니다.
미엘린 층이 몇 개 없는 것도 있죠.
미엘린 층이 더 두꺼운 섬유는
얇은 층을 가진 것보다
100배 이상 빨리 신호를 전달합니다.
현재 몇몇 과학자들은 이러한 미엘린 형성의 차이가
뇌에서 전도 시간을 형성하는 열쇠일 뿐더러
정신 통합 능력에 대한 열쇠라고 생각합니다.
미엘린 형성의 대부분은 어렸을 때 일어납니다.
그러므로 어렸을 때부터
우리의 활발한 상상력은 두뇌의 개발과 많은 관련이 있고
미엘린 형성으로 정교하게 연결된 신경이
우리가 살아가는 내내 창조적인 교향곡을 만들 수 있습니다.