유리병 속의 천재 by self_fish

유리병 속의 천재 

천재성의 근원에 관한 과학 연구의 위험성을 보여주는 아인슈타인 뇌의 기이한 여행 

알버트 아인슈타인은 대동맥류(aortic aneurysm)가 파열되어 1955년 4월 18일 프린스턴 병원에서 사망했다. 몇 시간 안에 호출되어 온 병리학자 토마스 하비(Thomas Harvey)는 가족의 동의 없이 개인적인 판단 만으로 그 유명한 물리학자의 뇌를 제거했다. 그리고 나서 그는 화장을 원했던 아인슈타인의 바램과는 반대로 그 신체기관을 보관했다. 하비는 아인슈타인의 아들 한스 알버트(Hans Albert)로부터 뇌를 과학적인 목적에 한해서만 사용할 수 있다는 규정 하에 허락받았다. 그러나 하비 자신은 뇌를 분석하는데 필요한 역량이 부족했다. 그래서 자신을 도와줄 전문가를 찾기 시작했지만, 이를 위해 30년을 보내야했다. 연구는 하비의 삶을 변화시켰고, 귀중한 표본을 손에 쥔 그는 윤리적 문제로 얼룩진 기이하면서도 슬픈 운명을 짊어져야 했다. 

<그림 1> 하비가 촬영한 아인슈타인의 뇌

아인슈타인은 과학이라는 이름으로 뇌를 면밀히 조사당한 최초의 유명한 사상가는 아니다. 과거에도 유사한 사례는 많다. 나는 약 15년 전 미적분에 좌절한 학생이 자신과 같은 단순한 인간에 비해 아인슈타인은 신경해부학적 이점을 가지고 있다고 불평하는 소리를 듣고 소위 엘리트 뇌 연구라고 부르는 흥미로운 역사를 뒤쫒는 내 자신을 발견했다. 그러나 곧 이 아이디어에 크게 실망했다. 모든 사람들의 뇌는 대학 수준의 미적분을 배우기에 충분했다. 하지만 만약에라도 특별한 수학적 능력과 특출난 지적 능력의 근원을 밝히는 뇌 연구가 있는지 정확히 알아보기 위해 과학 문헌을 조사하도록 스스로를 격려했다. 이 과정에서 천재성이나 천부적인 소질을 해부학적으로 알아보기 위해 지난 2세기 동안 열정적인 노력에도 불구하고 과학자들은 1800년대나 지금이나 조금도 나아가지 못했다는 것을 발견했다. 아인슈타인의 뇌는 이런 실패들이 얼마나 뿌리깊게 이어져 왔는지를 보여주는 가장 눈에 띄는 예일 것이다. 

이 글을 쓰고 있는 현재, 아인슈타인의 천재성의 근원으로서 짐작되는 해부학적 특징에 대해 서로 다른 주장을 펴고 있는 대여섯 개의 논문은 누구나 신뢰할 수 있는 해부학적 기초는 밝히지 않은 채 그저 요란한 팡파래만 울려대고 있다. 그들은 천재에 관한 “신경과학적 신화(neuromythology)”라는 유감스러운 평을 들었던 결함이 있는 한 무더기의 뇌 연구에 또하나를 추가했을 뿐이다. 

뇌와 마음은 동일한가?

재능있는 사람의 뇌를 연구하는 오래되고 파란만장한 전통은 아인슈타인이 죽기 100년 전인, 그 시대의 아인슈타인이었던 독일의 수학자 칼 프리드리히 가우스가 세상을 떠난 1855년부터 시작되었다. 가우스의 괴팅겐 대학교 동료들은 그의 부검을 관장하고 뇌를 제거했다. 그들 중 한 명인 루돌프 바그너(Rudolph Wagner)라는 이름의 해부학자는 알코올 용액에 뇌 전체를 보존하고 나서 연구를 계속할 수 있도록 가우스의 아들을 설득했다. 바그너는 르네 데카르트의 이원론에 관한 자신의 굳은 믿음을 더 확고히하기 위해 가우스의 뇌를 차지했다. 데카르트는 이원론에서 마음은 뇌의 물리적 기능의 총합보다 더 많은 무엇이라고 생각했다. 인간이라는 존재는 단지 정교한 기계인가, 혹은 신에 의해 영혼이라는 물질이 부여되는 것인가? 이러한 질문은 그 시대 가장 뜨거운 주제였다. 뇌와 마음은 동일할까, 아닐까? 바그너에게 하나님의 존재 자체는 그 답에 달려 있었다.  

유명한 천재의 뇌를 획득함으로서 더 많은 뇌를 얻을 수 있는 기회의 문을 열었고, 7년 안에 바그너는 영장류 뇌의 비교 해부학에 관한 두 편의 자세한 연구를 발표했다. 그의 자료에는 각양각층의 사람들로부터 모은 964개의 뇌 측정치가 포함되어 있었다. 그 중에는 영국의 시인 바이런 경과 프랑스 박물학자 조르주 퀴비에도 있었다. 바그너는 자신의 이원론적 견해를 불식시켜줄 어떤 것도 발견하지 못했다. 뇌의 무게나 표면의 주름패턴 그 어느 것도 지적 능력과 관련있어 보이지 않았다. 퀴비에의 뇌는 컸지만, 육체 노동자의 뇌도 그러했다. 가우스의 뇌는 대뇌 표면에 복잡한 주름이 있었지만, 세탁부의 뇌 역시 그러했다. 따라서 천재와 평범한 사람 사이에 결정적인 차이는 깊숙히 놓여있거나 전적으로 뇌 해부학 훨씬 너머에 있는 것 같았다. 아마도 바그너의 희망대로 기계 속 유령처럼 신성한 요소에서 유래한 것 같았다.  

바그너의 결과가 불만족스러웠던 당시의 과학적 유물론자들은 뛰어난 재능의 물리적 토대를 밝히려는 희망을 품고 뇌 기부 협회를 창립하는 대담한 행보를 보였다. 회원 자격은 동료에세 자신의 뇌를 기증하는 약속을 함으로서 결정되었다. 19세기 끝 무렵에 종교의 역할을 찬탈하기 시작했던 과학으로서 이를 위해 자신의 뇌를 기증하는 것은 긍정적인 유행이 되었다. 그러나 뇌와 지능의 관계를 입증하는 어떠한 결과도 없었기 때문에 빠르게 시들었다. 20세기의 여명과 함께 표본들은 쌓여있었지만, 대부분은 자연스럽게 사라졌고 일부는 부주의로 분실되었다.   

정확히 아인슈타인의 뇌를 차지한 하비의 집착에 불을 붙인 것이 무엇인지는 모른다. 그는 여러 유명인사의 뇌를 수집했던 역사적 전례에 관해 알고 있었다. 단지 호기심에 빠졌던 것일 수 있다. 그러나 1950년대의 정치적 분위기 역시 동기가 되었을 것이다. 하비는 1920년대에 천재에 관한 해부학 연구가 세포 수준으로 이동했다는 것을 알았다. 블라디미르 레닌과 이오시프 스탈린을 포함한 유명 인사의 뇌를 모아놓은 소련의 과학자들은 세포구축학(cytoarchitectonics)이라고 알려져 있는 전문 분야인, 신경 패턴의 토대가 되는 뇌 반구 피질층의 지도를 작성하기 위한 비밀스런 연구 프로그램을 실행했다. 외부인들은 그 표본에 접근할 수 없었고, 소련은 비록 그런 적은 없었지만 언제든 위대한 발견을 발표할 준비가 되있는 것 같았다. 이같이 경쟁적이고 편집증적인 냉전의 분위기 속에서 하비는 아인슈타인의 뇌가 적절하다고 판단했다. 

자르고 조각내고

다른 이들의 말에 따르면 하비는 별난 사람이긴 했지만 성격은 꼼꼼했다. 그는 그 신성한 유물을 얻은 후 범죄 현장의 조사관처럼 체계적으로 접근했다. 그는 사진을 보고 측정을 할 수 있도록 기준자(scale bar)를 넣어 모든 각도에서 대뇌 피질을 촬영했다. 그 후 펜실베니아 대학의 병리학 실험실에 표본을 가져가 재능있는 테크니션인 마르타 켈러(Marta Keller)에게 맡겼다. 하비의 엄격한 지침 하에 켈러는 피질의 일부를 절개하여 셀로이딘(celloidin)으로 포리(embedding)한 240개의 블럭과 염색한 조직 절편으로 12개의 현미경 슬라이드 셋트를 만드는 데 8개월을 보냈다. 하비는 몇몇 동료들에게 슬라이드 세트를 보냈지만, 그들 중 누구도 슬라이드에서 이상한 점을 발견하지 못했다. 동료들은 오히려 아인슈타인의 뇌를 자신의 소유물로 취급하는 하비의 강박적인 모습에서 이상한 점을 발견했다. 

일반적으로 병리학자들은 연구와 보존, 제거 정도의 허용된 범위 안에서만 환자의 장기(organ)에 대한 권리를 가진다고 보스턴의 브리검 여성 병원 신경 병리학자 움베르토 드 지로라미(Umberto De Girolami)는 말한다. “서면 허가를 통해 제거한 조직 일체는 병원의 관리 하에 보관하며, 병리학자 개인의 재산으로 간주하지 않습니다.” 하비는 통례와 고용주의 요구에도 불구하고 그 소중한 표본을 포기하길 거부하다가 결국 1960년에 해고됐다. 그는 자신의 소지품을 챙기고, 아인슈타인의 뇌를 두 개의 병에 담아 중서부를 떠났다. 하나의 병에는 켈러가 주의깊게 준비했던 셀로이딘으로 포리한 설탕조각만한 크기의 조각들이 들었고, 다른 병에는 아직 해부하지 않은 뇌의 나머지 부분을 담았다. 그는 맥주 냉각박스에 남은 슬라이드 세트와 사진을 병과 함께 넣어 보관했다. 하비는 병원에서 해고된 후 여러 번 인생의 추락을 경험했다. 결혼은 파경을 맞았고, 의사면허는 취소됐다. 이후 그는 플라스틱 압출공장에서 일했다. 이웃이자 술친구인 윌리엄 S. 버로우즈(William S. Burroughs)의 말에 의하면, 그는 빈번하게 일자리를 옮겼다. 그러나 그는 결코 아인슈타인 뇌에 흥미를 잃지 않았고, 마침내 아인슈타인의 사체에서 뇌를 추출한 지 30여년이 지난 후에야 이를 연구할 신경과학자를 발견했다. 아니, 오히려 그녀가 그를 발견했다.  

<그림 2> 셀로이딘으로 포리한 아인슈타인의 뇌 조각

1985년 버클리 캘리포니아 대학교의 마리안 C. 다이아몬드(Marian C. Diamond)는 하비의 조직 블럭 4개를 요청했다. 그녀는 아인슈타인의 아교세포(glial cells)에 관심이 있었다. 아교세포는 뉴런을 위한 지원 시스템으로서 작용한다. 그녀는 쥐를 이용한 이전 실험에서 감각이 풍부한 환경에 노출하면 비자극적 환경에서보다 뉴런에서 아교 세포가 더 높은 비율로 생산되는 것을 발견했다. 그녀는 아인슈타인이 정신적 형상화(mental imagery), 기억력, 주의력과 같은 더 높은 신경 기능과 관련되어 있는 피질 부분의 뉴런에서 아교 세포가 더 높은 비율로 존재할 수 있다고 추측했다. 

그녀는 하비가 보내준 자료를 검토해, 네 개의 조직 블럭 중 하나에서 무엇가를 발견했다. 다이아몬드는 그 표본에서 더 높은 비율의 아교세포를 관찰하고, 아인슈타인은 이 조직을 사용하는 향상된 신경기능을 가지고 있었다고 결론내렸다. 그러나 그녀의 연구를 둘러싼 미디어 열풍 속에서 기자들은 과도한 관심이 깊이있는 생각의 결과 때문이 아닌 원인에 있다는 인상을 주었다.  

과학자 스스로 아인슈타인의 지적 능력에 관한 해부학적인 설명을 찾기 시작한 것은 그리 오래되지 않았다. 1990년대 브릿 앤더슨(Britt Anderson)과 버밍험의 알라바마 대학교, 그리고 온타리오 맥매스터 대학의 심리학자 산드라 위틀슨(Sandra Witelson)의 연구들은 아인슈타인의 천재성이 여타의 뇌와 구분되는 독특한 측면에서 기인하다고 보았다. 앤더슨은 전두엽 피질의 높은 세포밀도에 주목했다. 아인슈타인의 뇌에서 세포와 세포 사이의 정보 전달이 보다 짧은 거리에서 이뤄져 정보 처리 역시 빨리 진행되는 것으로 추정했다. 위틀슨의 경우 두정엽(parietal lobe)을 나누는 갈라진 부분인, 소위 두정덮개(parietal operculum)라 불리는 것의 독특한 형태(atypical absence)에 초점을 맞췄다. 결과적으로 그녀는 아인슈타인이 수학적, 시공간적 능력과 관련한 피질 영역이 확장되어 있다고 주장했다. 

<그림 3> 일반인의 뇌와 아인슈타인 뇌의 두정덮개(녹색선)을 비교한 사진

이어진 10년 간 전문 음악가와 런던의 택시 운전사의 뇌에서 해부학적 차이에 관한 수많은 흥미로운 연구 간행물이 등장했지만, 아인슈타인에 관해서는 아무것도 없었다. 그 후 2007년 하비에게 죽음이 다가올 즈음, 현재 럿거스 우드 존슨 의과대학에 있는 신경안과의사 프레드릭 E. 레포어(Frederick E. Lepore)는 아인슈타인의 뇌 사진에서 이전에 보고되지 않은 구조물을 발견했다. 그는 뇌 진화를 주로 연구하는 플로리다 주립 대학교의 인류학자 딘 포크(Dean Falk)와 이를 공유했다. 포크는 아인슈타인의 뇌 지형(topography)에서 이전에 음악적 재능과 관련이 있으며 오메가 사인(Omega sign)으로 알려진 피질 부분의 손잡이 모양을 포함한 일부 추가적인 특징에 주목했다. 

<그림 4> 아인슈타인의 뇌에서 관찰된 오메가 사인(붉은 색 부분)

“(아인슈타인의) 특별한 능력이 대뇌 피질의 흔치 않은 육안해부학(gross anatomy: 육안관찰에 의해 식별이 가능한 동물신체의 내외부에 이르는 정상기관이나 구조를 연구하는 해부학의 한 분야. 역자 주)과 어느 정도 연관되었을 거란 생각은 흥미롭습니다.”라고 그녀는 썼다. 2013년 온라인에서 발표된 가장 최근의 아인슈타인 뇌 연구에서 포크와 상하이 중국화동사법대학교 먼웨이웨이(Weiwei Men)는 아인슈타인의 위대한 통찰의 힘에 관한 또다른 해부학적 설명을 찾았다고 주장했다. 그들은 아인슈타인이 독특한 피질 구조와 세포구축 뿐만 아니라 두 대뇌 반구 사이에 적어도 일부 구간의 통신 경로가 강화되어 있다고 주장했다. 그들은 아인슈타인 뇌의 좌우 반구를 연결하는 섬유 다발인 뇌량의 단면적을 측정하여 통제 그룹의 것과 비교한 것을 토대로 추측한 것이다. 

<그림 5> 여러 방향에 그려진 아인슈타인의 뇌. 일반인과 비교해 특이한 부분은 노란색으로 칠해져있다


아인슈타인의 천재성의 근원에 대한 설명을 이렇게 설득력 있게 제안한 것은 처음이었던 만큼, 그들은 비슷한 방법론적 결함으로 고통 받았다. 페이스 대학교 심리학자 테렌스 하인스(Terence Hines)는 그들을 비판한 이들 중 가장 집요했다. 과학 연구에서 저지르는 여러 죄악 중에서, 하인즈는 이 연구 설계자들이 아인슈타인 뇌에서 정상 범위나 미달인 것 중 자신들의 선입견을 지지하는 쪽을 선호하는 경향이 있음을 관찰했다. 상대적으로 부족한 샘플은 문제를 더욱 가중시켰다. 예를 들어 앤더슨은 연구에서 겨우 5명의 뇌에 기반해 아인슈타인의 뇌를 측정했다. 이정도의 표본으론 사람들 사이에 차이 정도를 정하고 통계적으로 의미있는 결론을 이끌기에는 충분치 않다. 

아마도 가장 큰 문제는 천재성에 대한 해부학적 근원을 정확히 찾아냈다고 주장하는 거의 모든 것들에서 나타나는 인과오류다. 만약 당신이 천재란 누구와도 다르다고 가정한다면, 당신은 연구 중 마주치는 어떤 해부학적 특이성을 증거라고 판단하는 것이 논리적일 것이다. 그리고 만약 당신이 사람들의 뇌를 충분히 측정한다면, 당신은 거기서 구별되는 무언가를 발견할 것이다. 

본성대 양육

하비의 운명적인 결정 후 약 60년이 지난 오늘날 아인슈타인의 뇌는 여러 곳에 분산되어 있다. 10년전 하비는 죽기 바로 직전에 프린스턴 병원(이후 플래인즈버 프린스턴 대학병원으로 바꾼)으로 뇌간, 소뇌와 함께 셀로이딘으로 포리한 240개의 원본 중 170개의 아인슈타인 뇌 조각들을  되돌려 보냈다. 그 표본들은 현재 프린스턴 병원의 병리학자 엘리엇 크라우스(Elliot Krauss)의 관리 하에 있다. 그는 하비의 옛 연구와 그 표본들을 가까이서 지키고 있다. 하비가 찍었던 약 500개의 슬라이드 사진은 메들랜드 실버 스프링에 위치한 국립의료박물관(National Museum of Health and Medicine)에 기증되었다. 나머지 슬라이드와 표본들은 여러 박물관과 대학 연구자들에게 분배되었다. 그리고 아인슈타인의 천재성의 근원에 관한 추측은 여전히 계속되고 있다. 

과학, 특히 신경과학의 입장에선 아인슈타인의 뇌가 그의 몸과 함께 화장되는 것이 더 나았을까? 여전히 논쟁 중이지만, 질문의 일부는 생각해볼 가치가 있다. 먼웨이웨이와 포크가 연구를 하기 1세기 전인, 1906년에 미국 해부학자 에드워드 앤서니 스피카(Edward Anthony Spitzka)는 뇌량의 단면부에서 예리한 정신력의 단서를 찾았다고 생각했다. 그는 보고서에서 천재는 “말하자면....’힘들이지 않고도’....그들의 지성을 위해 남다른 노력을 할 수 있었다.”고 말했다. 아인슈타인 뇌 연구를 포함한 이후 엘리트 뇌 연구의 저자들은 정신적 위대함이란 전적으로 운명에 달렸다는 그의 의견을 되풀이 해오고 있다. 아직 누구도 그것이 사실임을 증명한 이는 없다. 

내 생각으론, 이 실패는 결과적으로 좋은 일이다. 왜냐하면 뇌에서 재능에 관한 기질의 유무를 엿볼 수 있다면 실제적이며 윤리적인 문제가 발생하기 때문이다. 만약 의료 영상장비가 재능의 해부학적 상관관계을 밝혀낼 수 있다면, 부모는 자녀를 선별해서 신경해부학에 따라 그들을 훈련시킬 것인가? 오메가 사인이 관찰되지 않은 아이들은 물리학이나 음악 수업을 못듣게 할 것인가?

수학적인 뇌를 가지고 태어나지 못했다고 한탄하던 학생에게 나는 아인슈타인도 그러했을 수 있다는 점을 지적했다. 우리는 아인슈타인의 뇌가 어떠한지 알지 못하고, 중요하지도 않다. 가우스나 아인슈타인의 위대한 업적 뒤에는 명상, 호기심, 협력 그리고 아마도 그 무엇보다도 성실히 노력하며 인생에 헌신했다는 사실이 놓여있다. (번역: 김명호)

<그림 6> 아인슈타인의 뇌 슬라이드를 들고 있는 하비 


* 아인슈타인 뇌에 관한 더 자세한 이야기는 이곳(http://scienceon.hani.co.kr/media/303009)에 잘 정리되어 있습니다. 

** 맞춤법 검사기에 넣고 한번 돌렸어야 했는데 깜빡했습니다. 맞춤법 틀린 곳이 제법 눈에 띄네요. 죄송~


-번역 원문-

○ Brian D. Burrell. “Genius in a Jar”. Scientific American, Sep 2015.  

-그림 출처-

○ 그림 1: BRAIN(2012)/NATIONAL MUSEUM OF HEALTH AND MEDICINE

○ 그림 2: http://www.itsokaytobesmart.com/post/3101806387/geneticist-albert-einsteins-brain-removed-by

○ 그림 3: http://scienceon.hani.co.kr/305296

○ 그림 4: Falk, Dean. "New information about Albert Einstein's brain." Frontiers in evolutionary neuroscience 1 (2009).

○ 그림 5: http://scienceon.hani.co.kr/305296

○ 그림 6: http://scientificbrains.com/never-before-seen-photos-of-albert-einsteins-brain-helping-neuroscientists-unravel-the-secrets-of-his-intelligent/


덧글

  • june 2015/11/03 10:35 # 답글


  • 레이오트 2015/11/03 10:50 # 답글

    1. 아인슈타인 이야기하면 빠지지않는게 그런 그도 자기 두뇌의 10%만 썼다는 것이지요. 그런데 이게 말이 안되는게 만약 그게 사실이면 뇌졸증이나 알츠하이머 병에 걸려도 인간은 정상적 활동에 지장이 없어야 하거든요.

    2. 그래도 앞서 말한 10% 이야기가 아주 말이 안되는게 손상된 뇌에서 보이는 기능 대상 현상이라는게 있기 때문이죠. 이 기능 대상은 뇌손상 환자의 재활이 가능한 이유이가도 합니다.

    3. 아무튼 인간의 그런 엄청난 두뇌의 능력을 고작 암기에만 쓴다는건 여러모로 심각한 손실이라고 생각하는 저는 사이버네틱 공학에 기반한 인간 두뇌와 컴퓨터의 결합에 상당히 호의적입니다. 지금처럼 암기해야 하는 지식의 절대량이 폭증하는 상황에서 그것들을 암기하는데만 엄청난 능력과 노력과 시간을 소비해야 하는 상황에서는 더더욱 그런 확신이 강해지죠.
  • gf 2015/11/03 18:08 # 삭제 답글

    와... 저게 아인슈타인의 뇌....

    아인슈타인은.. 정말... 죽은뒤에... 러브레터도 강제 공개 당하고... 뇌도 강제로...
  • shaind 2015/11/03 18:16 # 답글

    중세 기독교의 성유물 같은 느낌이군요.
  • 대범한 에스키모 2015/11/03 23:44 # 답글

    희대의 천재이기에 죽어서도 육체적으로도 분석이 되는군요
    호랑이는 죽어서 가죽을 남기고
    사람은 죽어서 이름을 남기고
    아인슈타인은 죽어서 뇌를 남긴다...??
  • 모모 2015/11/04 00:58 # 답글

    뇌를 연구하고 있는 사람 입장에서 말하자면, '한 사람'의 뇌가 '특별히 뭔가 달라서 천재적이다'라고 말하는 건 어불성설이죠. 물론 분명히 해부적인 원인이 있으리라 생각할 수 있습니다만, 이미 죽어버린 뇌에서 인과관계를 찾는게 가당키나 한 일이겠습니까.
  • 유빛 2015/11/04 02:33 # 삭제 답글

    해부학적으로 뭔가 나올 가능성이 아예 없다고 보지는 않지만... 차리리 유전자 해독 수준에서 뭔가 나오는게 더 가능성이 있어보이네요. 어쩌면 컴퓨터 꺼진 후에 작성 중이던 문서 찾는 격일지도... ㅡㅡ;;;
  • 이글루스 알리미 2018/01/17 08:05 # 답글

    안녕하세요, 이글루스입니다.

    회원님의 소중한 포스팅이 1월 17일 줌(http://zum.com) 메인의 [허브줌 테크] 영역에 게재되었습니다.

    줌 메인 게재를 축하드리며, 게재된 회원님의 포스팅을 확인해 보세요.

    그럼 오늘도 행복한 하루 보내시길 바랍니다.

    고맙습니다.
  • 네티즌 2018/01/18 23:59 # 삭제 답글

    이런 어려운 용어들을 限死코 漢字를 쓰지 않고 난해한 영어로만 설명하려는 번역자의 偏執症이 더 연구대상이다.
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