뇌의 미래: 2030년대와 그 이후

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20세기 중반까지 우리는 AI 역사의 다음 이정표인 인간 두뇌의 리버스 엔지니어링을 완료할 수 있어야 합니다. 실리콘과 강철로 만든 로봇을 만들 수 없다는 사실에 좌절한 과학자들은 정반대의 접근 방식도 시도하고 있습니다. 기계공이 모터를 나사 하나하나 분해하는 것처럼 뇌를 뉴런별로 분해하는 것입니다. 그런 다음 거대한 컴퓨터에서 이러한 뉴런의 시뮬레이션을 실행합니다. 이 과학자들은 생쥐와 고양이를 시작으로 동물의 진화 규모에 이르기까지 동물의 뉴런 발사를 체계적으로 시뮬레이션하려고 노력하고 있습니다. 이는 잘 정의된 목표이며 20세기 중반까지는 가능해야 합니다.

MIT의 Fred Hapgood은 "뇌가 정확히 어떻게 작동하는지, 모터가 어떻게 작동하는지 아는 방식을 발견하면 도서관의 거의 모든 텍스트를 다시 쓸 수 있을 것입니다."라고 썼습니다.

뇌를 리버스 엔지니어링하는 과정의 첫 번째 단계는 뇌의 기본 구조를 이해하는 것입니다. 이 간단한 작업조차도 길고 고통스러운 과정이었습니다. 역사적으로 부검을 통해 뇌의 다양한 부분이 그 기능에 대한 단서 없이 확인되었습니다. 과학자들이 뇌 손상이 있는 사람들을 분석하고 뇌의 특정 부분에 대한 손상이 행동 변화와 일치한다는 사실을 발견하면서 이러한 상황은 점차 바뀌기 시작했습니다. 뇌졸중 피해자와 뇌 손상 또는 질병으로 고통받는 사람들은 특정한 행동 변화를 보였으며, 이는 뇌의 특정 부분의 손상과 일치할 수 있습니다. 가장 극적인 사례는 1848년 버몬트에서 3피트, 8인치 길이의 금속 막대가 피니어스 게이지(Phineas Gage)라는 철도 감독의 두개골을 관통한 사건이었습니다. 이 역사적인 사고는 다이너마이트가 실수로 폭발하면서 일어났습니다. 막대는 그의 얼굴 측면으로 들어가 턱을 부러뜨리고 뇌를 관통하여 머리 꼭대기까지 빠져나갔습니다. 그는 전두엽 중 하나 또는 둘 모두가 파괴되었지만 기적적으로 이 끔찍한 사고에서 살아 남았습니다. 처음에 그를 치료했던 의사는 누군가가 그러한 사고에서 살아남고 아직 살아있을 수 있다는 것을 믿을 수 없었습니다. 그는 몇 주 동안 반의식 상태에 있었지만 나중에 기적적으로 회복되었습니다. 그는 이상한 일을 하고 여행을 하면서 12년을 더 살아남았고 1860년에 사망했습니다. 의사들은 그의 두개골과 막대를 조심스럽게 보존했으며 그 이후로 집중적으로 연구해 왔습니다. CT 스캔을 사용하는 현대 기술은 이 특별한 사고의 세부 사항을 재구성했습니다. 이 사건은 심신 문제에 대한 일반적인 의견을 영원히 바꿔 놓았습니다. 이전에는 과학계에서도 영혼과 육체가 별개의 존재라고 믿었습니다. 사람들은 뇌와는 별개로 신체에 활력을 불어넣는 어떤 “생명력”에 대해 고의로 글을 썼습니다. 그러나 널리 유포된 보고서에 따르면 사고 이후 게이지의 성격이 눈에 띄는 변화를 겪었다. 일부 기록에서는 Gage가 사고 후 학대하고 적대적이 된 인기 있고 외향적 인 사람이라고 주장합니다. 이러한 보고서의 영향은 뇌의 특정 부분이 서로 다른 행동을 제어하므로 몸과 영혼이 분리될 수 없다는 생각을 강화했습니다. 1930년대에 Wilder Penfield와 같은 신경학자들이 간질 환자를 위해 뇌 수술을 수행하는 동안 다음과 같은 사실을 발견하면서 또 다른 돌파구가 마련되었습니다. 그는 전극으로 뇌의 일부를 만져 환자 신체의 특정 부분을 자극할 수 있었습니다. 피질의 이 부분이나 저 부분을 만지면 손이나 다리가 움직일 수 있습니다. 이러한 방식으로 그는 피질의 어느 부분이 신체의 어느 부분을 제어하는지에 대한 대략적인 개요를 구성할 수 있었습니다. 결과적으로 인간의 뇌를 다시 그려 뇌의 어느 부분이 어느 기관을 제어하는지 나열할 수 있었습니다. 그 결과는 뇌 표면에 매핑된 인체의 다소 기괴한 그림인 호문쿨루스였습니다. 이 그림은 거대한 손가락 끝, 입술, 혀를 가지고 있지만 몸은 작은 이상한 작은 남자처럼 보였습니다. 최근 MRI 스캔에서는 생각하는 뇌의 그림을 보여주긴 했지만 사고의 특정 신경 경로를 추적하는 것은 불가능하며 아마도 수천 개의 뉴런만 포함할 수 있습니다. 그러나 광유전학이라는 새로운 분야는 광학학과 유전학을 결합하여 동물의 특정 신경 경로를 밝혀냅니다. 비유하자면 이는 로드맵을 작성하려는 노력에 비유될 수 있습니다. MRI 스캔의 결과는 대규모 주간 고속도로와 그 고속도로의 대규모 교통 흐름을 결정하는 것과 유사합니다. 그러나 광유전학은 실제로 개별 도로와 경로를 결정할 수 있을 수도 있습니다. 원칙적으로 이는 과학자들이 이러한 특정 경로를 자극하여 동물 행동을 제어할 수 있는 가능성까지 허용합니다. 이는 차례로 여러 가지 선정적인 미디어 기사를 생성했습니다. Drudge Report에는 "과학자들이 원격 조종 파리를 만든다"라는 끔찍한 헤드라인이 실렸습니다. 언론에서는 원격으로 조종되는 파리가 국방부의 더러운 일을 수행하는 모습이 떠올랐습니다. 투나잇 쇼(The Tonight Show)에서 제이 레노(Jay Leno)는 명령에 따라 조지 W. 부시 대통령의 입으로 날아갈 수 있는 원격 조종 파리에 관해 이야기하기도 했습니다. 코미디언들은 펜타곤이 버튼 하나만 누르면 수많은 곤충을 지휘하는 기괴한 시나리오를 상상하며 운동회를 즐겼지만 현실은 훨씬 더 미미합니다. 초파리의 뇌에는 대략 150,000개의 뉴런이 있습니다. 광유전학을 통해 과학자들은 특정 행동에 해당하는 초파리 뇌의 특정 뉴런을 밝힐 수 있습니다. 예를 들어, 두 개의 특정 뉴런이 활성화되면 초파리에게 탈출하라는 신호를 보낼 수 있습니다. 그러면 파리는 자동으로 다리를 뻗고 날개를 펴고 이륙합니다. 과학자들은 레이저 빔이 켜질 때마다 탈출 뉴런이 발사되는 초파리 종을 유전적으로 번식시킬 수 있었습니다. 이 초파리에 레이저 빔을 비추면 매번 날아갔습니다. 뇌의 구조를 결정하는 데 미치는 영향 중요하다. 우리는 특정 행동에 대한 신경 경로를 천천히 분석할 수 있을 뿐만 아니라 이 정보를 사용하여 뇌졸중 피해자와 뇌 질환 및 사고로 고통받는 환자를 도울 수도 있습니다. 옥스포드 대학의 Gero Miesenböck과 그의 동료들은 이런 식으로 동물의 신경 메커니즘. 그들은 초파리의 탈출 반사 경로뿐만 아니라 냄새 냄새와 관련된 반사도 연구할 수 있습니다. 그들은 회충의 먹이 탐색을 관리하는 경로를 연구했습니다. 그들은 쥐의 의사결정에 관여하는 뉴런을 연구했습니다. 그들은 초파리의 흥미로운 행동에 단 2개의 뉴런이 관여하는 반면, 생쥐에서는 의사결정을 위해 거의 300개의 뉴런이 활성화된다는 사실을 발견했습니다.