| 곤충도 생각할까 |
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논문정리; Barron, AB and Collin Klein 2016, “What insects can tell us about the origins of consciousness”, PNAS 1520084113 곤충의 의식을 탐구하는 증거기반 연구논문 곤충 뇌궂는 척추동물과 전혀 다르지만 유사한 기능과 계통적 공통원형성을 갖고 있다. 그렇다면 곤충의 뇌와 척추동물의 뇌를 하나로 설명할 수 있는 통일모델 unified model 이 가능한가? 필자는 곤충에서도 주체적 경험을 수행할 수 있다는 결과를 주장하면서 부분적 통일모델의 가능성을 제시하였다. (Barron and Collin 2016) 뇌의 인식은 3단계로 구성된다. (Barron and Collin 2016) 1단계 원시의식 direct awareness of the world without reflection 2단계 중추인식 core awareness 3단계 현상인식/자아인식 인간의 인식이란(Barron and Collin 2016) ● 인간은 자신의 심적 상태를 반성할 수 있다. 이를 자기반성적 의식이라 하며 고순준의 인지와 자아의식을 동반한다. ● 인간은 경험 개념을 소유하며, 더 많은 주관경험의 능력을 행사할 수 있다. ● 인간의 언어인지 능력은 인식능력의 최고기능에 해당한다. 주관경험이란(Barron and Collin 2016) ● 반성적 자의식보다 낮은 단계의 현상 ● 동물의식에 있는 일반적 인식형질(인식능력) ● 자기반성의식의 신경학적 구조와 전혀 다르다. 피질없이 중뇌만으로 주관경험이 가능하기 때문이다. 예를 들어 피질손상 환자에게서 주관경험에 해당하는 기초의식이 보전된다. 중뇌란(Barron and Collin 2016) ● 신체내부에서 야기된 자극과 신체 외부에서 야기된 자극을 구분한다. ● 위치와 운동 파악하며 환경을 인지한다. ● 척추동물에서 행동이란 환경에 반응하는 작용으로서 행동중추제어시스템의 현상이다. 이는 행동결정 영역이다. 중뇌는 이런 영역에 해당한다. ● 생존지향기계와 같은 특수내용을 갖는다. ● 해부학적으로는 피질 하부에 존재하지만 기능저으로는 초피질에 해당한다. 일반적 의식이란(Barron and Collin 2016) ● 의식은 종합능력을 수행하는 작용이다. ● 종합적 신경 자극-반응의 구조를 필요로 하는 주관경험의 기반에서 작용된다. ● 뇌와 신체 사이의 적절한 정보소통의 소산물이다. ● 결합정보만으로 주관경험을 설명할 수 없다. ● 정보결합이론이란 의식의 내용을 설명할 수 있는 이론이다. ● 순간경험 modicum of experience을 해석할 수 있다. 곤충의 뇌 (Barron and Collin 2016) ● 곤충 공통의 해부학적 공통 기관이 있다. ● 감각과정과 통합에 특수화된 cephalic ganglion 존재 ● 목표선택과 행동선택을 해결한다. ● 감각정보를 처리한다. ● 행동시스템에 걸맞는 기능을 하게끔 한다. ● 운동방향과 계획을 수행한다(귀뚜라미나 바퀴벌레) ● 공간정보를 다층적으로 수용한다. ● 목표물 집중(selective attention)이 가능하다 ● 의식의 전단계로서 중심화 기능을 갖는다. 중심화는 무엇인가?, 그리고 중심화가 주관경험과 상관적인가?(Barron and Collin 2016) ● 쿠보조아 해파리는 몸 전체에 퍼진 24개의 눈으로 포식행동을 한다. 그러나 집중화되고 중심화된 신경계 기관이 따로 없다. 그래서 24개 개별의 감각기관은 독립적으로 행동을 조절하고 포획작용을 하는 근육운동도 별도로 작용된다. 개별 근육활동에 작용하는 개별 감각기관의 작용은 운동속도와 방향에서 변화를 감지하도록 적응되었다. 그러나 단순 행동제어시스템은 중앙화된 기관이 아니라 개별적인 기관에 따라 분산되어 작용될 뿐이다. ● 개별적 자극-반응 시스템은 분산신경계의 한계이다. 이런 분산시스템은 주관경험 형식을 만들 수 없다. 신경계 중앙화/중심화는 주관경험에 필수적이다. ● 그러나 중앙신경계만 갖고서 주관경험을 충분히 설명할 수는 없다. 중앙신경계를 가지고 있어도 환경을 자기중심적으로 인식하는 능력이 있어야만 주관경험이라고 말할 수 있다. 질문1: 무척추동물 중에서 어디까지 주관경험을 갖고 있나? (답) 전부는 아니지만 추정 이상으로 많은 무척추동물이 주관경험을 갖고 있다. 질문2: 주관경험 능력이 언제 생겼는가? 선충의 중앙신경계(Barron and Collin 2016) ● 최소한의 단순 중앙신경계를 갖고 있는 선충은 열자극, 화학자극 및 운동자극에 반응한다. 감각자극은 통합되어 운동신경 반응을 활성화한다. 이러한 단순 신경계는 습관적 행동이나 연계조건과 같은 다양한 학습형태를 지원한다. ● 선충의 이런 감각양식은 일종의 중앙신경계이지만 여전히 환경에 대한 단순반응에 지나지 않는다. ● 마치 습관 행동과 유사하게 간주되는 선충의 행동선택action selection 은 뇌의 연결주의 역동성으로 진화한 소산물로 볼 수 있다.(Kato,S. et al. 2015, “Global brain dynamics embed the another command sequence of Caenorhabditis elegans”, Cell 163(3): 656-669) ● 뇌의 가소성이 형성된다. 선충이 환경에 대한 즉각적 감각반응 이상으로 능동적 포식활동을 한다는 증거는 없지만, 섭취조건이 불리한 상황에서 포식활동을 위한 위치이동이 더 증가된다는 점을 의미있게 관찰할 수 있다. ● 선충도 기억을 가지고 있다.(Ardiel EL, Rankin CH 2010, “An elegant mind: Learning and memory in Caenorhabditis elegans”, Learn Mem 17(4): 191-201) 즉 외부자극에 어떻게 반응하는지에 대한 기억능력을 가지고 있다. 그러나 선충의 기억은 환경을 재구성하는 데 기여하지 못한다. 즉 환경에 대한 공간적 구성력을 갖지 못하며 공간의 자기위치 인식능력이 없다. 그러나 곤충은 환경 공간을 재구성한다. 선충 ● 외부자극에 대한 반응을 기억한다. ● 그 기억을 통해 환경을 재구성하지 못한다. ● 공간의 자기위치 인식능력이 없다. 곤충 ● 중앙신경계를 가지고 있어서 환경을 자기중심적으로 인식한다. (환경을 재구성한다) ● 주관경험을 가지고 있어서 습관적 행동을 할 수 있다. Ardiel EL, Rankin CH 2010, “An elegant mind: Learning and memory in Caenorhabditis elegans”, Learn Mem 17(4): 191-201 곤충의 주관경험(Barron and Collin 2016) ● 곤충은 선충과 달리 기존에 경험했던 사냥감을 능동적으로 찾아가는 능력을 구비한다.(외부대상의 존재자극이 없음에도 불구하고 과거의 습관과 기억대로 행동하는 것을 의미한다) ● 곤충은 중앙신경계를 가지고 있을 뿐만이 아니라 환경을 자기중심적으로 인식한다.(선충은 중앙신경계를 가지고 있지만 자기중심적이지 못하다) ● 곤충은 주관경험을 가지고 있어서 습관적이면서 능동적 행동을 할 수 있게 된다. ● 환경공간을 재구성하는 능력이다. 습관이란(Barron and Collin 2016) ● 습관은 연결주의 중앙신경계의 소산물이다. ● 습관은 가장 빠르고 효율적으로 포식행위를 성공하도록 진화된 행동형질이다. <곤충-선충> 행동제어시스템의 진화방향 behavioral core control system(Barron and Collin 2016) 분산된 감각기능 decentralized sense organ ⇨ 자극과 반응의 일차관계 유지 (쿠보조아 해파리) ----------- 중앙신경계 centralized nervous system ⇨ 기억, 환경에 대한 즉각반응능력 (선충) ---------------------- 환경에 대한 자기중심적 구성능력 egocentric modeling of the environment 습관, 환경재구성 (곤충) @philonatu 절지동물 이후 뇌신경절 발생으로 형성된 주관경험이란 (정리) 1. 자극-반응의 관계 포함 2. 단순기억능력 포함 3. 환경재구성 능력 포함 4. 중뇌 발생 수준(Merker 주장) 그러나 곤충은 temporal dimension 표상을 할 수 없다. 세상을 보는 통합적 관점을 결핍할 수 밖에 없다.(Barron and Collin 2016) 척추동물은 단순한 형식으로 관점perspective을 갖는다. 여기까지 (Barron and Collin 2016) 에서 정리한 내용임 |
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