커넥톰, 뇌의 지도 part 1

숲
미시세계에서 뇌는 거대한 숲이다. 뉴런이 나무이고, 시냅스는 가지다.  울창한 숲의 나뭇가지들은 서로 햇빛을 많이 받으려고 위로, 옆으로 뻣어나간다. 뇌에서 뉴런들이 가지를 뻗어나가는 모습도 이와 같다.
 
커넥톰
뉴런과 시냅스의 연결회로도가 커넥톰이다. 인간의 정신은 커넥톰이 다르기 때문에 서로 다르다.
 
커넥톰의 변화
커넥톰은 고정되어있지 않다. 4가지 R(재생성, 재연결, 재가중, 재배선)로 커넥톰은 끊임없이 변화한다.
 
골상주의
사고나 언어에 문제가 있는 사람들의 뇌는 일반인과 다른 특징을 가지고 있다. 과학자들은 이들의 뇌를 부검하여 뇌를 이해해왔다. 뇌의 크기, 뇌 각영역별 기능을 바탕으로 뇌를 이해하는 방식을 골상주의라 한다.
 
골상주의의 한계
피아노를 너무 열심히 친 피아니스트가 있다. 그는 운동부족으로 살이 쪘다. 이걸 보고 뚱뚱한 사람은 피아노 실력이 뛰어나다고 말한다면 어떨까? 우스운 일일 것이다. 골상학은 비슷한 문제를 가지고 있다. 뇌의 크기와 기능 사이의 상관계수는 평균적으로 0.3 내외, 근육의 크기와 힘의 상관계수는 0.7에서 0.9 사이다. 0.3의 상관계수는 인과관계를 가질 정도가 아니다.
 
환상지
사람마다 뇌의 각 부분은 조금씩 다른 역할을 한다. 특별한 상황에서는 전혀 다른 기능을 하기도 한다. 신체 일부가 절단된 사람은 절단된 부위에 가상의 통증, 가려움을 느낀다. 이는 절단된 신체와 연관된 뇌부위가 이제 다른 역할을 하기 시작하면서 발생하는 중첩현상이다. 환상지는 뇌의 기능이 변화될 수 있음을 보여준다.
 
뇌의 즙
뇌는 화학신호를 통해 서로 통신한다. 익숙한 글루타마이드(글루탐산,조미료), 감마 아미노낙산(GABA)은 그런 역할을 한다. 뇌는 생각을 분비한다. 냉정하고 날카로운 지적 사고의 가운데에서 뇌는 즙으로 적셔진다. 많은 약물들이 뇌의 화학신호를 이용한다. 니코틴은 뇌의 신경전달물질인 아세틸콜린을 활성화한다. 
 
전기신호 그리고 투표시스템(activation function)
시냅스에서 정보는 한 방향으로만 이동한다(그러면 역전파는 불가능한가?). 모든 신경회로가 도달하는 최종종착지는 근육이다. 시냅스는 전기신호를 화학신호로, 화학신호를 다시 전기신호로 바꾸며 통신한다(화학신호 전환 없이 전기만으로 통신하는 시냅스도 드물게 있다. 이들은 전달속도가 빠르다). 뉴런의 전기신호는 여러 시냅스로 전달해도 줄어들지 않는다. 전기신호(스파크)를 복제하여 전달하기 때문이다. 뉴런은 수신된 여러 전기신호들을 조합하는 투표시스템이다. 뉴런은 투표 결과를 여러 뉴런들로 내보낸다.
 
뉴런의 어깨
뉴런은 매우 단순하다. 하지만 수억개의 뉴런들이 합쳐지면 지능이 된다. 뉴턴은 거인의 어깨에 올라섰기에 과학적 발견을 했다. 뉴런도 비슷하다. 뉴런은 다른 뉴런들의 어깨 위에 올라서서 생각한다. 뉴런은 커넥톰 네트워크로 작동하여 그 힘을 발휘한다.
 
기억
사람은 어떻게 기억하는가? 어떤 뉴런들은 순환하는 사슬구조를 가지고 있다. 순환하는 뉴런들은 특정한 신호를 반복적으로 생성한다. 이것이 기억이다.