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<책소개> 봉준호 감독 추천, "냄새-코가 뇌에게 전하는 말"

by 55도 2024. 11. 27.
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A. S. 바위치 (지은이)

김홍표 (옮긴이)

세로북스 2020-11-10

원제 : Smellosophy

 

예술, 철학, 과학 등등 많은 분야에서냄새(후각)은 시각이나 청각에 비해 덜 중요한어떤 것처럼, 언제나 부차적인 취급을 받아 왔다.이상한 일이다.〈기생충〉의 후반부에서도 드러나듯인간의 기억이나 감정, 집단적인 무의식을가장 강력하게 뒤흔드는 것이바로 냄새(후각)인데 말이다.이 책은 그토록 위력적인 냄새의 본질을넓고도 깊게 파헤쳐 주는, 흥미로운 역작이다.
-봉준호 영화감독

A.S 바위취 가 쓴 "냄새-코가 뇌에게 전하는 말"을 읽었습니다. 작가는 철학을 전공하던 중 장하준 교수의 추천으로 자연과학 분야인 인지과학으로 분야를 바꾸고 그 경험을 이 책으로 만들었습니다. 유난히 한국과 인연이 많네요. 논문은 아니지만 논문 형식을 빌려 최대한 다양한 의견들을 소개하며, 후각을 통한 뇌 연구를 집대성 한 점이 인상적입니다. 

 

가장 인상적인 점은 후각의 작동방식을 자연과학적으로 밝혀내면서, 동시에 인간의 뇌가 작동하는 방식과, 지각이란 무엇인지에 대한 철학적인 이야기까지 담아냈다는 점입니다. 물론 이런 접근이 완전히 새로운 것은 아니지만 후각의 독특한 작동방식은 인간의 지각과 뇌에 대한 강렬한 인상을 남깁니다. 

 

 

<10> 요약과 결론

시각 처리가 움직임을 감지하는 데 집중되어 있음에도 불구하고, 시각 중심 이론에서는 지각이 대상의 안정적인 표상에 관한 것이라는 생각을 고수한다. "매일 끊임없이 변화하는 감각을 기반으로 우리는 어떻게 일정한 지각을 유지할 수 있을까?" 좋은 질문이다. 그러나 항등성은 지각의 여러 기능 중 하나일 뿐, 유일한 지각 기능은 아니다. 하지만 감각 지각에서 외관과 실체의 차이를 구분하는 객관성의 표현으로 안정성을 택했기 때문에 이 문제는 아직도 철학적 과학적 논쟁의 핵심 주제다. 후각은 이런 대응 모델과는 잘 맞지 않는다. 후각은 행동 맥락에서나 물리적 장소성면에서 예측할 수 없는 자극을 다루는 감각이다. 화학 환경은 늘 유동적이다. 지나치게 상세한 지도는 형세를 더욱 불리하게 만들 수 있다(6,7), 대신 우리는 입력 정보와 하향식 효과 사이의 미묘한 경계를 반복해서 지켜 보았다(8,9장). 후각은 평가하고 판단하는 성격이 강한 감각이다. 냄새 경험에는 지각과 판단이 얽혀 있다. 뇌는 역동적이다. 뇌는 세계를 지도화한다기보다 세계를 측정 한다. 냄새는 비율에 대한 해석이자, 신호의 조합과 크기에 대한 평가.

 

지각은 변화하는 의사결정 맥락에서 사소한 질적 차이를 유연하게 평가하기 위해 이전 경험을 떠올리고 관측 결과를 다듬는다. 기억력에 기반할 뿐만 아니라 행위와도 관계가 있으며, 수용하는 유기체와 환경과의 상호작용 측면에서도 이해해야 한다. 지각은 의사결정 과정에서 정보 측정에 따라 결정되는 것이지 그 자체로 안정적인 것은 아니다.

 

지각이론. 지나치게 시각중심. 현대 감각 과학은, 우리의 감각이 27개에 이를 수 있다고 추정한다. 표준 지각 모델로는 설명할 수 없는 감각이 있는 것이다. 자기수용감각이나 내부감각 등이 대표적인 예다. 시각은 예측 가능한 자극으로부터 정보를 추출함으로써 공간 탐색이라는 임무를 수행하는, 고도로 조직화된 신경을 가진 감각이다. 그러나 촉각이나 후각 같은 감각은 예측할 수 없는 자극에 반응하기 위해 진화했다. 하지만 시각과 후각이 모든 면에서 다르진 않다(착시/관점에 따라 다른 이미지 등)

 

코 이야기는 개념적 인상을 포함하여(3, 9), 일반적인 지각 효과가 자극 위상보다는 신경 구조의 발생에 달려 있다는 사실을 보여 주었다. 지각 효과는 지각이 만들어지는 과정을 통해 이해해야 한다. , 지각 효과를 이해하기 위해서는 자극의 암호화 과정을 비롯해서 연산체계와 신경처리의 원리의 의미를 명시적으로 살펴보아야 한다. 마음을 이해하는 일은 곧 뇌를 이해하는 일이다: 뇌를 이해하기 위해서는 그 구조와 배치에 집중하는 것만으로는 충분치 않다.

 

 

 

이하는 기억 및 정리용 요약본입니다. 참고하실 분들은 참고 바랍니다. 

 

<1~2>

 

<후각> 린다 바토슉. 그것은 지구상에서 결코 마주한 적 없는 새로운 자극을 만들어 낼 수 있는 유일한 감각이다.

- 현대 후각 연구를 특징짓는 개벽과 같은 사건은 1991년에 벌어졌다. 린다 벅과 리처드 액설이 포유동물의 유전체에서 가장 큰 다중 유전자군이라 할 만한 유전자들을 발견한 것이다.

-후각 수용체(G-단백질결합수용체=GPCR) 의 의미는 세 가지 이유에서 두드러진다. 집단의 크기(후각 수용체는 인간 유전체에서 가장 큰 다중 유전자군 소속이다. 30배이상), 발견 방식(pcr=중합효소연쇄반응), 그리고 후각을 담당하는 뇌를 총체적 관점으로 연구할 수 있게 한 이들 수용체의 실험적 역할이 바로 그것이다.

 

<집단의 크기>

-G-단백질 결합 수용체(GPCR). G-단백질은 구아닌이라는 핵산과 결합하는 단백질로, 세포막에 존재하는 또 다른 단백질인 G-단백질 결합 수용체에 붙거나 떨어지면서 외부의 신호를 세포 안으로 전달한다. GPCR은 세포막에 박힌 거대 단백질 집단으로, 시각과 면역반응 조절 그리고 신경전달물질의 감지 등과 같은 다양하고 근본적인 생물학적 과정을 담당한다. 오늘날 우리는 이 단백질 집단이 포유류 유전체의 약 10퍼센트를 차지.

-후각 수용체가 등장하기 전까지 가장 큰 GPCR 집단은 세로토닌 수용체(행복호르몬) 12개를 넘지 않았다(현재는 15개로 밝혀졌다). 후각 수용체가 다른 GPCR 단백질들과 몇 가지 주요 아미노산 서열을 공유하고 있다는 점. 후각 수용체는 기능적으로나 구조적으로 두드러진 GPCR의 특성을 갖지만 보다 작은 규모에서 각기 다른 하위 집단으로 나뉜다.

 

<발견방식>

중합효소연쇄반응(PCR)을 대대적으로 이용했다. PCR은 자연적인 DNA 복제 과정에 기반을 둔 방법으로, 프라이머primer 쌍에 의해 표적이 된 DNA 가닥을 복제하는 효소(중합효소)를 이용한다. 프라이머는 특정 유전체 서열에 상보적으로 결합하는 짧은 핵산 다발이다. 이 과정은 반복적인 반응 주기를 거쳐, 기하급수적으로 DNA를 복제할 수 있다. -> 이를 알려지지 않은 유전자 군을 발견하는데 활용(축퇴 프라이머+RNA활용)

물고기 그물망처럼 가변적인 유전자 패턴(축퇴 프라이머) 을 조합했다. 다양한 범위에 걸쳐 있지만 유사성이 충분히 높은 유전자 서열을 붙잡아 증폭하기 위해서였다. PCR에서 프라이머가 '축퇴되었다'는 말은, 염기 서열의 일부 위치에 올 수 있는 염기가 하나보다 많다(확률)는 의미이다.  프라이머의 축퇴는 특정 서열로 조합 가능한 수를 나타낸다. 따라서 축퇴 프라이머들은 특이성은 떨어지지만, 유전자 서열이 비슷한 여러 유전자 가닥들을 증폭시킬 수 있다. “저는 알려진 GPCR의 모든 서열을 모았어요. 몇 개 되지 않았지요. 그래서 손으로 일일이 배열 할 수 있었습니다. 그런 다음 저는 어떤 종류의 GPCR이라도 증폭할 수 있도록, 유전자들을 조합해서 축퇴 프라이머를 만들었습니다.”

벅이 모든 GPCR에 공통적으로 알려진 유전자 모티브를 찾으려는 것은 아니었다. 그녀의 모자이크 조합 방식은 각기 다른 GPCR에서 부분적으로 중첩되는 유사성을 찾으려는 시도였다. DNA 대신 RNA를 사용한 것이었다. 덕분에 그녀는 다른 농도의 유전물질을 얻을 수 있었고, 그중에서 가장 무거운 것을 골랐던 것이다!

-시각계가 어떻게 작동하는지 이해하려면 시각계 세포들이 깐깐하게 반응하는 중심 원리를 알아야 한다. 시각계 세포들은 모든 자극에 일일이 반응하는 것이 아니라 특징적인 자극에 대해서만 선별적으로 반응한다.

-시각 겉질은 이른바 망막 지도에 따라 작동한다. 이 지도는 망막의 특정 부위에 조응하는 겉질 영역을 나타낸다. 겉질의 지도는 망막 어디에서 신호가 오는지 지정하는 길라잡이다. 겉질의 줄무늬 세포들은 선에 반응할 뿐만 아니라, 특정한 방향의 선에 대한 선호도가 있는 것처럼 보였다. 우리가 보는 것은 수동적으로 받아들인 세상의 거울상이 아니었다. 우리의 감각계가 시각적 이미지를 구축한다는 사실이 밝혀진 것이다.

-유전학뿐만 아니라 감각계에 대한 연구에서도 이런 가설이 서서히 움트기 시작했다. 1950년대 초 시각 정보 해독의 첫 단계가 이미 망막의 세포에서 일어나고 있다는 사실을 발견했다.

- '중심 흥분'+’주변 억제'. 계층적 통합이라는 고도로 전문화된 절차. 일차 겉질에서 시각계의 상위 겉질 영역으로 이동함으로써 우리는 이른바 단순 세포(방향 민감)에서 복잡 세포(이동 민감), 초복잡 또는 끝 멈춤 세포(길이 민감)까지의 전이 과정. 뇌가 개별 신경이 아니라 전문화된 세포 집단에서 유래한 정보를 바탕으로 내용을 생성.

- 겉질 기둥. 대뇌 겉질에서 감각 지각 기능을 하는 감각 겉질은 시각, 청각 등의 감각 신호에 따라 영역이 구분되어 있는데, 각 영역은 아파트처럼 겉질 표면에서 수직으로 배열된 기둥 모습이다. 겉질의 모든 층을 포함하는 이러한 수직 단위를 겉질 기둥이라고 한다.)

 

<부상하는 패러다임의 핵심 구성요소>

-낙관론은 무너졌다. 후각의 분자 기제가 예상했던 것보다 훨씬 더 복잡했기 때문이었다. 후각 수용 체들은 조합적combinatorial으로 작동했다.

-후각 경로와 달리 시각 정보는 겉질에 도달하기 전, 수많은 신경연접부synapse와 두 가지 유형의 수용체세포와 네 종류의 망막 신경세포- 양극세포, 신경절세포, 수평세포 그리고 아마크린세포-가 그것이다. 망 막 뒤쪽의 첫 번째 층에 위치한 수용체세포는 막대세포(야간)와 원뿔세포, 두 가지로 크게 나뉜다.

-후각 망울의 해부학적 구조는 시각계와 닮았다. 상피에서 나오는 후각 감각 신경은 망울의 바깥층에 있는 공 모양의 신경 구조물, 이른바 토리층으로 모여든다. 토리층은 두 종류의 세포에 의해 자극되는데, 승모세포와 그보다 작은 세포인 타래세포가 그것이다. 망막의 수용체와 비슷하게 이들 토리는 서로 수평으로 연결되어 있어, 이웃 세포끼리 측면 억제가 가능하다. 시각과 비슷? 아니었다.

 

<3>

-후각은 외수용성이면서 동시에 내수용성이다.' 이 말은 후각이 외부 현상에 대한 감각과 관찰자의 내면에 대한 감각을 모두 지닌다는 뜻이다.

- 우리 코는 환경의 극히 미묘한 화학적 변화를 감지할 수 있는 동시에, 두 가지 서로 다른 경험 사이의 역동적인 상호작용을 포함하여 우리의 육화된 자아 상태를 중계 방송한다.

- 혀의 미각 수용체는 신맛, 단맛, 쓴맛, 감칠 맛, 짠맛, 그리고 최근 연구에 따르면 지방 맛을 감지할 수 있다. 그것은 맛의 풍부함을 고려할 때 상당히 제한적이다. 모두 코를 지나 뇌에 서 만들어지는 맛이다. 이에 따라 국제표준기구는 ''이 미각 및 삼차 신경" 자극은 물론, 향미'라고 일컬어지는 날숨 냄새를 포함한다고 선언했다." 콧구멍 앞 에 손가락을 대고 침을 삼키면, 손가락 피부로 코에서 흘러나오는 부드 러운 흐름을 느낄 수 있을 것이다. 바로 폐에서 나오는 공기다.

- 준임계치 수준의 냄새 자극은 임곗값을 넘는 화합물의 의식적 지각에 영향을 끼친다. 준임계치 자극의 힘은 특성이나 강도가 다른 후각 자극들 사이 에만 국한하여 작용하는 것이 아니라, 서로 다른 감각 간 상호작용에도 영향을 미치기 때문이다. 한 가지 감각을 증대시키면 전체적인 지각 복합치가 영향을 받는다. 그래서 다른 감각을 약화시키거나 강도를 올릴 필요가 생긴다. 후각은 우리의 정신을 녹음하는 스튜디오에서 핵심적인 스위치이다.

-후각에 관한 실험적 연구는 냄새 경험의 변화를 물리적 원인과 연관시킬 수 있는 단계에 이르렀다(마침내!). 그 예가 바로 수용체 유전학이다. 그런데 사람마다 코에서 나타나는 수용체의 발현 패턴이 다르다. 게다가 냄새 물질 에 대한 민감성도 제각각이다. 지각은 생물학+심리학.

-'분홍색'은 대응하는 자극 없이, 우리의 마음이 '색채 조절coloring'을 한 정신적 결과다. 따라서 분홍색 은 세계의 물리적 특성에 대한 신경 연산이지 직접적 표상은 아닌 것이다.

-소벨이 발견한 백색 냄새'의 사례는 냄새도 지각 연산이 가능하 다는 사실을 알려 준다.* 백색 냄새는 화학 특성이 겹치지 않는 서른 개 이상의 분자를 혼합할 때 생성되는 정체불명의 냄새.  부분 구조가 중복되지 않는 서른 개의 그 어떤 분자 혼합물이라도 백색 냄새가 난다. 시각계가 만들어 내는 흰색과 마찬가지로 뇌는 무엇을 어찌해야 할지 모를 때 백색 냄새를 만든다.

-후각에서 구조 냄새 관계는 규칙 전혀 없음. 단일 분자도 농도에 따라 다르게 느낌.

-냄새 지각은 유기체가 물리적인 정보를 해석하는 일이다. 이러한 해석을 거쳐 지각의 내용이 생성된다. 우리는 자극을 암호화하고 인식 패턴을 결정하는 생물학적 메커니즘으로 그런 해석 과정을 설명할 수 있다. 여기서 말하는 인식에는 물리적 자극뿐만 아니라 학습된 행동도 포함된다.

-표상의 '정확함'은 자극뿐만 아니라 그것을 해석하는 조건에 따라 달라질 수 있다. 지각 표상의 정확성이 지정된 보편적 지각 개념과 연결되어 있다는 생각은 철학적으로 심각한 오류를 초래할 수 있다. 냄새 지각은 단순히 물질적 특성에서 오는 감각의 추상화가 아니라, 여러 가지 평가(정신적, 생물학적)를 통한 적극적인 해석이다. 여기서 풀어야 할 숙제는 후각 처리를 모델링하는 알맞은 평가 척도를 밝혀 내는 일이다.

 

<4> 냄새,기억,행동

-냄새 기억은 우리를 물리적으로 거의 다른 장소나 시간으로 즉각 데려간다는 느낌을 준다는 점에서 매력적이다. "그 분자들이 코 안에 있기 때문에 당신이 거기에 있는 것과 같아요

-한시적이고 짧은 냄새 인식과 냄새 학습이 자동적으로 장기 기억이나 회상으로 이어지는 것은 아니다. 냄새를 냄새로서 오래 기억하려면 노력과 훈련이 필요하다. 단기 후각 인식은 자극 사이의 질적 차이를 감지하는 것으로, 미미한 차이라도 구분해야 할 상황이 생겼을때 발휘. 냄새 경험과 그러한 경험의 내용을 평가하는 과정은 재학습과 재암호화를 허용한다.

-쾌락성은 자극 구조에 새겨져 있는 것이 아니다. 쾌락 반응은 감각계를 통해 들어온 정보의 맥락을 가공한 결과이다.문화(레몬이 청소용이 되면서 향수 배제) 생물학(임신 마지막 2. 학습 냄새지각 유연. 냄새의 세기). 감성을 고려하지 않은 채 쾌락의 분자적 특성을 예측 불가. 쾌감은 분자의 행렬로 환원되지 않는다. 감성은 화학 현상이 아니라 생물학적 현상.

-냄새 정보는 고도로 문맥화된 단서이다. 유기체가 처한 상황에 따라 냄새의 민감도를 바꿀 수 있게 진화한 사건은 생존에 매우 중요했다.

-감각된 냄새의 가치와 쾌락의 전이는 변덕스러운 주관적 느낌에 따라서가 아니라, 감각계가 한 땀 한 땀 공들인 결과로 만들어지는 반응이다. 그러한 전이는 생리적이고 심리적인 우리의 내면 상태에 따라 재단된 외부 정보의 인과적 반응이다. 밀른과 협력하여 그녀가 맡았던 냄새 화합물을 찾아내고, 체취에 근거한 파킨슨병 진단 테스트를 개발했다. 훈련과 선택적 집중을 통해 코는 강력하고 매우 정확한 측정 도구로 바뀔 수 있다.

 

<5> 공기를 타고, 코에서 뇌로

-세기는 후각에서 공간적 행동을 유도한다. 분자의 수를 시간으로 나누면 농도가 되죠. 부피를 시간으로 나누면 흐름의 속도가 됩니다. 킁킁거림은 어떤 정보가 언제 뇌에 도달하는지에 영향을 미친다. 일정한 간격을 두고 양쪽 콧구멍의 호흡 속도가 달라지는, 무의식적 메커니즘인 비주기(2~6시간)를 통해 후각적 길찾기를 하도록 진화했다. 우리의 두 콧구멍은 다른 속도로 숨을 쉰다!

-뇌의 내부에서는 끊임없이 경쟁이 벌어지고 있다. 주의를 끌기 위한 문턱값을 넘기 위해 개별 신경 집단은 치열하게 경쟁한다. 냄새 지각의 공간성은 우리 몸에 체화되어 있다. 후각에서는 냄새의 세기를 암호화함으로써 공간에서의 행동을 결정할 수 있다. 하지만 시각에서처럼 공간 구조를 암호화하지는 못한다. 비후각적 연산에 기초하여 방향성 있는 행동을 할 수 있다. 냄새를 느끼는 것은 감각계가 수행하는 활동이다. 그것은 후각계의 첫 관문인 수용체 암호로 우리를 이끈다.

 

<6> 분자를 넘어 지각으로.

- 냄새가 외부 물체에서 오는 원거리 자극이 아니라 감각계가 창조한 위상이라는 점을 밝혔다. 자극의 화학과 그것의 신경 표상 사이에 커다란 간극이 존재. 생물학이 어떻게 화학을 읽는지 보게 될 것이다. 수용체로부터 시작된다. 후각 상피에서 세포는 무작위로 분포한다. 냄새를 훑어보는 코의 경계면은 계속해서 재구축된다.

자극- 수용체 행동 유도성이 있다. 이는 후각계가 물리적 자극의 특성에 더해 뭔가를 한다는 뜻이다. 냄새의 물리적 특성은 시각의 입력과는 다른 것이어서 파장처럼 더하거나 뺄 수 없다. 후각 자극은 분자의 구성이 다층적이다. 냄새 암호가 선형적이거나 누적되는 암호가 아니라는 사실을 전제 해야 한다. 후각 수용체는 자극을 균일하고 규칙적인 덩어리로 나누지 않는다. 수용체 수준에서의 억제는 다른 감각에서는 찾아볼 수 없다. 혼합물의 암호를 해독하는 과정에는 억제뿐만 아니라 증강 효과도 있었던 것이다.

그들은 뇌가 암호 조합 방식이나 뇌 지도가 아니라 패턴 인식을 통해 냄새를 인지하는 것을 확인했다. 조롱박 겉질에서 얻은 최근 결과를 종합하면, 뇌의 특정 위치에 상응 하는 냄새 암호는 없습니다. 후각계는 동떨어진 상태가 아니라 맥락 안에서 냄새를 평가하도록 진화했다. 복잡한 혼합물끼리 비교하기(같은가 혹은 다른가)와 복잡한 혼합물의 일부로서 성분 평가하기 (현저하게 두드러지는 냄새와 배경에 갈리는 냄새의 구분 포함).

복잡한 혼합물에서 사람이 즉각적으로 분간할 수 있는 개별 냄새 분자가 몇 개쯤 되는지를 연구했다. 레잉 한계는 보통 훈련되지 않은 코는 3, 전문가의 경우에는 3-5개 였다. 감각 처리의 일반적인 한계를 나타내는 것이다. 패턴 인식은 후각계가 화합물들의 조합에서 개별 화합물을 어떻게 다루느냐에 따라 결정된다는 것이다.

냄새 혼합물에서, 코는 골라내고 뇌는 측정한다. 측정이라는 이 개념은 말초신경계에서 이미 두 가지 방식으로 작동되고 있다. 첫째는, 후각계 보정이다. 뇌가 환경 속에서 냄새를 측정하기 위 해서는 변화량을 평가하고, 새로운 것을 감지하며, 두드러진 점을 인식 할 기준이 필요하다. 둘째는, 수용체에서 시작되는 후각 정보의 연산 척도이다. '얼마나 많이' 그리고 '어떤 비율로' 재는지가 포함된다. 최신 연구에 따르면, 후각계는 냄새 화합물들의 비율을 패턴 인식의 형태로 받아들인다. 단순히 구성 성분의 목록에 의존하는 대신, 이들 세 냄새 물질의 혼합 비율과 관련이 깊었다는 사실이야말로 중요한 발견이었다.

 

<7> 후각 망울의 정체

-후각 뇌의 가장 곤혹스러운 점은, 후각 망울에서 정교한 지형을 구축한 냄새 신호가 첫 번째 신경연접부를 지난 뒤에는 완전히 사라진다는 사실이다. 조롱박 겉질에서 후각 신호는 결국 철저하게 섞인다. 

수용체 메커니즘이 화학적 위상을 반영하지 않는다는 사실. 하지만 상피에서 수용체가 냄새 물질과 결합하는 원리와 망울에서 토리의 조직화를 결정하는 메커니즘은 구별해야 한다. 1.화학지도. 망울은 냄새 물질의 화학적 위상 표현과 관련이 있을까? 그 답도 역시 부정적이다. 고차원 자극은 망울의 이차원 평면에 위치할 수 없다. 심지어 그 특성의 일부도 새겨 넣지 못 한다. 2.코지도(망막지도유사) 자극에 의해 활성화된 토리는 함께 무리를 짓는 것 같다. 하지만 좀 더 살펴보면, 이웃한 토리라고 해서 멀리 있는 토리보다 더 비슷한 반응을 보이지는 않는다. 3.냄새지도. 그것은 냄새 지도가 아닙니다. 수용체 지도지요.

각 수용체는 망울 내 각기 다른 위치에서 발견되었습니다. 몸바르츠는 그곳이 해부학적으로 토리라는 사실을 확인했어요. 각 냄새 물질별로 패턴이 있어야 한다는 중요한 암시였다. 예를 들어, 시트랄은 특정한 토리 {G1; G5; G6; G204} 집단을 활성화. "토리가 하나의 기능 단위 역할을 하리라는 발상의 시작이였죠" 파이어스타인은 정리했다. "기능 단위라는 개념은, 각각의 토리가 어떤 냄새 집합에 할당되는지 토리에 공간적 구조를 부여함으로써 어떤 냄새인지 확실히 알 수 있다는 생각입니다."

이제 후각에 대한 관심은 수용체 행동에서 중추신경 처리로 이동했다. 망울에서의 활성에 관해 확실하게 말할 수 있는 것은, 토리의 패턴은 패턴일 뿐이라는 것이다. 망울의 주된 공학적 원리는, 같은 수용체 유전자를 가진 감각 신경세포가 토리에서 결집하는 것이다. "이들 세포들은 상피에서 발생한 지점에 따라 각기 매우 독립적인 경로를 따릅니다. 다른 어떤 감각계도 이런 경우는 없습니다.

일련의 유전자 대체 연구를 통해, 배선이 정형화된 망울 개념에 커다란 균열이 생겼다. 감각 신경세포의 축삭이 발달할 장소가 미리 설정되는 일은 없다.

다시 말하면, 초기의 토리는 다양한 수용체를 발현하는 여러 종류의 신경세포로 구성된다. 앞서 짐작했듯이 축삭은 함께 자라서 자리 잡고 토리로 수렴하는 것이 아니다. 대신에 축삭이 먼저 여러 장소로 퍼져 나갔다. 토리는 그 후 활동에 따라 다듬어지고 정교해졌다. 망울에서 토리의 조직화는 그 무엇보다 유연합니다. 가소성이 있다는 뜻이죠.

망울이 표현하는 것은 화학물질의 종류가 아니라, 화학적 환경이라고 제안했다. 더 정확히 말하면, 망울은 변화하는 냄새 환경의 통계 값을 추적한다. 그러한 기능적 위상은 (시각에서와 같은) 해부학적 근접성이 아니라, 후각계의 배선이 충분히 유연하고 변형 가능해야 함을 의미한다. 수용체 유전학과 측면 억제라는, 후각계의 두 가지 결정적인 특성에 바탕을 두고 있다.

 

8. 냄새를 측정하다.

말초에서의 선택적 적응은 어떠한 배경에 대해 화학적 환경 변화를 평가하는, 시스템의 교정 역할을 한다. 후각의 자극 정보는 처음엔 여러 조각으로 분해되고, 그 다음에는 각자의 비중에 따라 서로 결합되어 전체적인 감각 인상을 형성한다. 중추신경계는 이런 후각 신호의 광범위한 분포와 통합을 다중 병렬 프로세스로 구조화하고 지배 한다.

다양 한 의사결정 상황에서 다차원 신호를 암호화하기 위해 후각계는 두가 지 주요한 처리 과정을 채택한다. 바로 확장된 암호 공간 형성과 신경 신호의 폭넓은 분산이다.

측정이라는 개념을 받아들이면 표상의 개념 또한 바뀐다. 뇌는 물체의 고정된 패턴(냄새 X를 나타내는 패턴 X)을 산출하지 않지만, 입력 정보를 다른 반응과 연결하는 역동적으로 암호화된 표식을 내놓는다. 표식X는 지각반응 상태 x를 나타내기 위해 만들어졌다)

조롱박 겉질은 출력으로 이어지는 복잡하고 분주한 정보의 중심 지이다. 거기서 온갖 신호를 모든 종류의 통합 감각이나 인지 기능을 담 당하는 여러 인접 겉질 영역에 전달한다. 조롱박 겉질 은 단지 이러한 영역에 신호를 보낼 뿐만 아니라, 그곳들로부터 강력한 되먹임을 받아들인다.

모든 신경연접부가 일대일로 대응하는 지도라면, 우리가 어디든 갈 수 있을 거라고 생각되진 않으니까요. 어떤 면에서 우리는 이런 신경 패턴 에서 의미를 추출해야 합니다. 이전에 한 번도 접하지 못했던 냄새를 지각할 수 있을 정도로 그것은 충분히 유연해야 합니다.

이제 역공학'이 필요하다. (조롱박 겉질의) 출력 패턴을 주시할 것을 제안했다. 조롱박 겉질에서의 신호가 상위 겉질 영역의 되먹임에 의해 조정된다는 뜻이다.

뇌의 관점에서 볼 때, 뚜렷한 공간적 질서가 없는 상황에서 조롱박 겉질의 주요 과제는 연속적이거나 동시에 도달하는 신호의 존재와 강도를 연산하는 일이다. 하향식 과정은 신호 통합을 결정 하고, 냄새 분류를 경험과 기대 그리고 감각 통합 효과와 연결짓는다.

두 가지 메커니즘- 수용체 수준에서의 첫인상 암호와 신경 수준에서의 집단 암호(억제 매커니즘)- 이 냄새 신호의 시간적 암호화를 관장한다.

세상을 측정하는 뇌 활동은 자기 조직적이고 선택적이다. 뇌는 예측을 통해 환경을 측정하며, 이때 지각하는 내용은 현재의 입력을 이전의 경험과 일치시킨다. 가소성이 좋은 데다 맥락에 따른 암호화가 가능하기 때문에, 후각은 기대(상향)와 오류 수정 (하향)이라는 두 연산 원리가 어떻게 주변과 뇌의 세포 메커니즘에 연결되는지를 파악하는 훌륭한 모델이 된다.

편차가 곧 주관성을 의미하지는 않는다. (1) 후각 반응의 편차가 큰 것은 후각계의 암호화 원리를 반영한다. (2) 이러한 배경에서, 원인과 결과에서 보이는 각 감각 사이의 차이를 검토해야 한다. 편차는 후각계 기능의 독특한 특징일 뿐이다.

냄새 이미지는 자극 안에 암호화되어 있지 않다. 오히려 그것은 감각 정보를 분류하면서 생기는 정신적 인상이라고 할 수 있다.

사람들은 냄새를 상대적으로 구별하는 일은 무척 잘한다. 우리의 코는 분자와 지각의 아주 미세한 차이도 구분할 수 있게 조율되어 있다. 정확히 똑같은 냄새를 내는 두 가지 용액을 만드는 건 거의 불가능하답니다.

절대적 구분은 좀 더 복잡하다. 단서 없이 냄새를 식별하는 일은, 훈련되지 않은 코로는 거의 불가능하다. 냄새를 개념적 내용에 배당하는 인지적 조건이 다르기 때문이다.

단지 6주 정도의 후각 훈련만 받아도 겉질에서 두께가 두꺼워짐. 후각은 합목적적 경험을 통해 능력을 확장하는 놀라운 특성을 지닌 감각이다. 비할 데 없이 뛰어난 전문가 코의 능력도 지각 학습의 일반적인 과정에서 기인한다. 냄새 전문가의 코는 정교한 지각 능력 을 이끌어 내는, 감각 자극과 구조화된 인지 결합의 놀라운 기술을 보여 준다는 점에서 훈련되지 않은 코와는 다르다. 후각 학습에 초점을 맞추면, 지각과 인식은 완전히 분리할 수 있는 단위가 아니라는 사실을 깨닫게 된다. 실제 상황에서 그들은 서로 얽혀 있다. 감각 지각을 '이미 정해진 지각 결과'로 간주해서는 안 된다. 감각 인상은 단지 나중에 상호작용하기 위해 우리 마음에 데이터를 제공 할 뿐이기 때문이다. 마음은 우리가 움켜쥐는 감각 정보를 적극적으로 형상화하고, 경험은 우리의 인지적 경관을 쌓아 올리며 우리가 관찰한 것들을 구조화한다.

와인 전문가, 커피 전문가, 그리고 훈련받지 않은 피험자 세 집단을 조사했다. 그들은 세 집단 모두에게 커피와 와인향을 평가해 달라고 요청했다. 와인 전문 가들은 와인 향을 구분하고 명명하는 일에서 커피 전문가와 일반 피험자 모두를 압도적으로 능가했다 (흥미롭게도, 커피 전문가들은 커피 향을 명명하고 식별하는 데 와인 전문가나 일반인을 넘어서지 못했다. 설명자를 사용하는 데만 더 뛰어났을 뿐이다). 각기 다른 분야의 후각 전문가들은 일반인과 비교할 때 고작해야 중간 정도의 이점만을 갖는 것으로 드러났다.

지각은 판단을 수반한다. 지각은 직접적인 감각이 아니기 때문이다. 그것은 현재와 과거의 경험적 배경과 떼려야 뗄 수 없는, 습관적인 반응 패턴을 구성한다. 그러한 무의식적 추론 작업은 그 자체로 지각되지 않는다. 우리 정신은 내면 관찰을 거친 우리 자신의 경험의 역사로부터 감각 내용을 분리하지 못한다.

분산적인 처리 과정을 거치기 때문에, 행동적 유연성이 크고 문맥에 따라 의미가 정해지는 경향도 뚜렷하다. 덕분에 우리 코는 매우 정교하게 냄새를 맡고, 개인별 맞춤화된 방식으로 화학적 환경을 측정한다.

시각과 달리 후각은 원거리에 있는 대상의 정보를 항상 똑같은 지각으로 수용하지 않는다. 무엇보다 후각은 변화를 중시한다. 코는 융통성 있게 상황을 평가할 뿐 아니라, 환경의 복잡한 화학적 구성에서 극히 사소한 변화도 감지할 수 있다.

 

 

 

 

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