통제하는 힘, 뇌의 명령인가 자유의지인가

철학의 영역에서 과학의 영역으로… ‘의식의 흐름’까지 읽어내는 신경과학

대부분의 신체적, 정신적 기능은 정상이지만 심한 안면인식장애 때문에 아내의 얼굴을 모자로 착각하고 있는 음악교사, 한쪽으로 몸이 기울어져 움직이면서 자신이 아닌 세상이 기울어져 있는 것이라고 생각하는 전직 목수.

신경과학자들이 인간의 자유의지에 관여하는 뇌 부위를 탐구하기 시작해 첫 관문을 열었다. 그림은 뇌신경망 구조를 입체적으로 표현한 모식도.
사이언스 제공

2015년 8월 타계한 ‘의학분야의 계관시인’이라는 별명을 가진 올리버 색스의 책에는 이렇듯 다양한 신경질환을 앓고 있는 환자들의 사례가 등장한다. 갖가지 신경장애 환자들의 사례를 읽다 보면 과연 인간에게는 ‘내가 나를 통제할 수 있다’는 ‘자유의지’라는 것이 있을까 하는 생각이 든다. 자유의지는 오랫동안 철학자와 심리학자들의 연구영역이었다. 그런데 최근 뇌 과학의 발달로 인문학자들의 영역이었던 자유의지까지도 과학적 분석 대상이 되고 있다.

●신경질환자들의 영혼 없는 손짓이 연구 단초

미국 벤더빌트대 의대, 하버드대 의대 부설 매사추세츠종합병원, 핀란드 투루쿠대 의대 공동연구팀은 외계인 손 증후군(alien hand syndrome)이나 무운동무언증(akinetic mutism) 같은 신경질환을 일으키는 뇌 부위와 원인을 규명하고 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1일자에 발표했다.

철학자의 오랜 화두인 ‘자유의지’를 과학적으로 분석한 연구 결과들이 속속 나오고 있다. 뇌과학의 발달은 철학의 영역을 과학의 영역으로 끌어들이고 있다.
UC산타바바라 제공

외계인 손 증후군은 손이 자신의 의지와는 상관없이 움직여 마치 손 자체가 의지를 갖고 있거나 외부의 어떤 힘에 이끌리는 것처럼 느끼는 신경질환이다. 투렛증후군이나 헌팅턴병처럼 제멋대로 움직이는 것이 아니라 목적성을 지닌 것처럼 움직이기 때문에 외계인 손 증후군을 앓는 환자들은 손 자체가 영혼이나 의지를 갖고 있다고 느끼는 경우가 많다. 무운동무언증은 외견상

멀쩡해 보이지만 자발적으로 몸을 움직이거나 말을 할 수 없고 심한 자극에만 경미한 반응을 보이는 신경질환이다. 이 때문에 신경과학자들은 이번 연구가 신경과학이 자유의지의 생물학적 요소를 설명해 주는 단초를 마련했다고 평가하고 있다.

●‘자유의지’ 담당하는 뇌 부위 발견 성과

외계인 손 증후군이나 무운동무언증은 뇌에 이상이 생겨 발생하지만 정확한 원인이나 일관된 발병 패턴이 없는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 연구팀은 ‘병변 네트워크 매핑’이라는 새로운 뇌 신경 분석기법을 활용해 이 질병을 앓는 환자 78명의 뇌 영상을 보면서 뇌 지도에 병변이 나타난 부분을 표시했다. 그다음에는 저전압 전극이나 자기장을 이용해 일시적으로 자발적 운동을 못 하게 한 사람들의 뇌 지도를 작성해 비교했다. 그 결과 무운동무언증 환자들은 전두엽의 전대상피질(ACC), 외계인 손 증후군 환자들은 측두엽과 두정엽이 만나는 TPJ라는 부위에서의 신호전달에 문제가 있다는 사실을 밝혀냈다. 해당 뇌 부위에 이상이 발생할 경우 자신의 손이나 움직임을 느끼고 확인할 수는 있지만 스스로 통제가 안 된다는 것이다.

연구를 주도한 라이언 데이비 벤대빌트대 의대 신경과 교수는 “이번 연구는 오랜 세월 자유의지를 연구해 온 철학자들은 어떻게 받아들일지 모르겠으나 신경과학적 측면에서 자유의지와 관련된 뇌 부위를 발견한 것”이라며 “신경과학이 우리의 행동 양식은 물론 의식의 흐름까지 설명하는 수준에 이르게 됐다”고 설명했다.

유용하 기자