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이 책은 뇌과학자들의 오래된 질문이자 풀리지 않던 수수께끼, ‘지식의 근원’을 밝힌다. 세계적 석학, 신경과학자인 저자는 병아리의 각인에서 신생아의 첫 동작까지, 그동안 본능이라는 이름으로 뭉뚱그려온 ‘선천적 앎’을 과학의 관점으로 풀어나간다. 지식 탄생에 대한 유력한 단서, 각인 현상으로 출발해 모든 척추동물과 인간의 뇌로 연구 영역을 확장하여 최신 정보까지 두루 섭렵하도록 한다. 그날그날 수행한 실험을 말하듯이 기록한 ‘과학자의 연구 노트’로도 읽을 수 있는데 최근까지 연구를 이어간 성실한 학자의 면모가 엿보인다. 쉽고 재미있는 글에 유쾌한 일러스트 70여 컷이 더해져 한층 풍성하다.

배운 적 없어도 알고 있는 것들
지식은 어디에서, 어떻게 시작되는가

세계적인 신경과학자가 밝혀낸 ‘지식의 근원’
40여 년 연구의 생생한 현장과 정수를 담다

★ 《우리 본성의 선한 천사》 스티븐 핑커, 《침팬지 폴리틱스》 프란스 드 발 강력 추천 ★

ㆍ 아기와 병아리는 왜 얼굴을 선호할까? ㆍ 병아리들은 속도 감각을 알 속에서 학습했을까?
ㆍ 숫자를 모르는 신생아가 어떻게 많고 적음을 알고 있을까? ㆍ 갓 태어난 동물들이 무생물이 아닌, 움직이는 생명체를 더 따르는 이유는 무엇일까? ㆍ 천적이 보이면 죽은 척하는 건 어미가 가르쳤을까? ㆍ 먹이를 찾는 내비게이션은 뇌에 장착되어 있을까?

《각인된 지식》은 뇌과학자들의 오래된 질문이자 풀리지 않던 수수께끼, ‘지식의 근원’을 밝히는 책이다. 신경과학자인 저자는 병아리의 각인에서 신생아의 첫 동작까지, 그동안 본능이라는 이름으로 뭉뚱그려온 ‘선천적 앎’을 과학의 관점으로 풀어나간다. 최초의 지식에 대한 비밀을 간직한 유력한 단서, ‘각인’ 현상으로 출발해 척추동물과 인간의 뇌로 연구 영역을 확장했다. 한 분야를 개척한 노련한 학자의 랩에서 이루어지는 실험 설계는 그야말로 과학적 상상력의 집합체가 된다.
전 세계에서 손꼽히는 석학이 평생을 들여 골몰한 연구는 선천적 앎을 정의하고, 뇌 속에 깊숙이 자리한 각인된 지식의 진화 과정을 밝혀내는 것이다. 본능이라고 여겨 더 이상 파고들지 않았던 영역을 세분화해낸 저자의 작업은 과학사에 한 획을 그었다. 이에 더해 ‘지식’에 대한 논의를 확장했다는 의미 역시 크다고 볼 수 있다.
한때 급진적이라 평가되었던 저자의 이론 즉, 이 책의 핵심 주제인 ‘생물학적으로 각인된 지식은 모든 척추동물의 뇌에 존재한다’라는 논제가 학계의 정설로 자리 잡기까지는 실패와 성공을 거듭하며 40여 년간 이어진 조르조 발로르티가라의 연구 역사가 있었다. 철학적, 과학적 난제 ‘지식의 기원’이 한 과학자의 끈질긴 도전을 통해 베일을 벗는 변천사가 흥미롭게 펼쳐진다.
이 책의 특징은 ‘인지’와 ‘정서’의 발판을 밝히는 행동 실험을 설계부터 결과, 해석까지 첨예하게 보여준다는 것이다. 과학자의 연구 방식은 그 자체로 질문에 대한 답이자 근거가 된다. 의문을 떠올리고, 가설을 세우고, 무수한 변수를 조절해가며 실험을 구성하고, 명확한 근거를 쌓아 증명하는, 치열한 검증 과정은 많은 이에게 과학자의 무궁무진한 호기심, 창의성이 어떤 것인지 생생히 보여준다.
또한 《각인된 지식》은 그날그날 수행한 실험을 말하듯이 기록한 ‘과학자의 연구 노트’로도 읽을 수 있다. 2022년, 최근까지 연구를 이어간 성실한 학자의 면모를 보여주며 최신 정보를 담았고, 쉽고 재미있는 글에 유쾌한 일러스트 70여 컷이 더해져 한층 풍성하다. 세밀한 삽화는 정형화되어 있지 않은, 저자가 직접 만든 창의적인 실험을 이해하는 데 시각적 도움을 주며 속도감 있게 변화하는 랩의 현장감을 느끼도록 한다.

* 저자 조르조 발로르티가라는 이탈리아 트렌토 대학교 마음 및 뇌과학 센터(CIMeC) 교수이자 영국왕립생물학회 펠로, 미국과학진흥협회(AAAS) 회원, 독일 루르 대학교 명예 박사이며 프랑스의 조프루아 생틸레르상을 수상했다. 또한 학계에 300편 이상의 논문을 발표했으며 총 2만 2000회 이상 인용되는 등 전 세계에서 인정한 인지 분야의 독보적 대가다.


후천적 배움과 선천적 앎을 구분해내는 혁신적 연구 현장
“지식은 인간의 본성인가, 양육의 산물인가”

지식이라 하면 막연히 후천적으로 배우거나 경험해 습득했다고 여기기 쉽다. 그런데 신생아나 병아리 등 생명체들은 태어나자마자 분명하게 ‘아는’ 것들이 있다. 그 배우지 않은 앎을 분석하면 처음 도착한 세계에서 살아갈 바탕, 즉 갖추어진 지혜가 드러난다. 이 지식은 경험을 축적해 발판으로 이용하도록 이끄는 생명체의 생존을 위한 핵심 기술이다.
신생아는 얼굴을 선호하며, 병아리들은 딱딱한 무생물보다 움직이는 폭신한 생물을 향해 움직인다. 그러나 갓 태어난 병아리와 아기에게는 움직임과 얼굴을 ‘좋아하는 법’을 경험하거나 배울 시간이 없었다. 이와 같은 생동감 넘치는 물체 선호, 얼굴과 따뜻한 표현에 대한 선호는 선천적 앎의 대표적인 예로서 살아남기 위한 학습의 밑그림이 된다. 또한 지속적으로 쌓이는 경험을 배움으로 매끄럽게 전환하는 주요 고리 역할을 한다.

ㆍ 고양이 머리에 어미 닭 얼굴 가면을 씌우면 병아리는 다가갈까? ㆍ 물구나무선 채로 걷는 암탉을 새끼들이 따를까? ㆍ 가속하는 물체, 감속하는 물체 중 아기와 병아리가 선호하는 것은 어떤 것일까? ㆍ 왼쪽과 오른쪽, 엄마와 형제를 알아보는 뇌는 어떤 쪽인가? ㆍ 병아리와 신생아는 어떤 도형을 좋아할까? ㆍ 먹이가 많은 곳까지 길을 기억할 수 있을까?

저자는 다양한 실험 결과를 사례로 들어 각인된 지식이 “생명체를 둘러싼 환경에서 최소한의 정보로 혼란스러운 다양성을 피할 수 있게 돕는다”고 말한다. 그리고 촘촘한 근거를 내세우며 “초기 행동은 학습에 의한 것이 아니라 생물학적으로 각인되어 있으며 이러한 본능적, 선천적 행동을 살피는 것이 지식의 기원을 이해하는 열쇠”임을 주장한다.
신생아나 병아리 등은 태어난 직후 필요하다면 덧셈과 뺄셈, 나눗셈까지 자연스럽게 하고, 구조물을 기억해 길을 찾는다. 우리, 생명체가 가진 최초의 지식은 놀랍도록 정교하게 조직되어 있다. 경험과 배움 이전에 그것을 배우기 위한 사전 장비, 선천적 앎이 유기체의 뇌에 탑재되어 진화하지 않았다면 인간뿐 아니라 척추동물은 지금의 형태로 살아갈 수 없다. 모든 생명체는 누대에 걸쳐 얻은 지혜와 앎을 뇌에 깊이 새긴 채 태어난 것이다.


세계적인 신경과학자의 평생에 걸친 각인 연구가 보여주는 경이로운 앎의 진화
“우리의 마음은 세계에 관한 지식을 어떻게 획득할까”

병아리의 각인 현상은 생물학계에서 가장 흥미롭게 다루어지는 주제다. 각인 자체의 주목도와는 별개로 쥐, 초파리, 예쁜꼬마선충 등을 모델생물로 활용하는 과학계에서 닭은 그리 많이 연구된 편은 아니었다. 이러한 시기에 저자는 지식의 기원을 풀어낼 단초로 각인과 닭을 주목했다. 그리고 콘라트 로렌츠, 더글러스 스폴딩 등 과학 영웅의 동물행동학 연구를 계승하면서 자신만의 생각을 구체화할 독특한 실험실을 꾸렸으며 뚜렷한 성과를 지속적으로 학계에 발표했다. 지식의 연원을 찾아가는 평생에 걸친 그의 여정은 강렬하게 과학계에 논의할 거리를 던졌고, 그 결과 신경학계, 동물행동학계는 새로운 담론의 장을 마련하게 되었다.
신경과학자이자 동물행동학자로서 저자는 지식의 시작을 경험과 배움의 산물이 아닌, 다른 가능성으로 본다. ‘지식은 후천적으로만 이루어지는 것이 아니라 축적된 진화의 산물이자 본성이라는 관점’이다. 자연사의 기나긴 시간대에 걸쳐 수많은 세대를 통해 축적된 지혜가 유기체의 뇌에 각인되었다는 새로운 발견은 오랜 시간 호기심을 잃지 않은 꾸준한 학자의 탐구가 만들어냈다.
《각인된 지식》은 지식의 본질을 찾고자 한 과학자가 반세기에 가까운 시간을 들인 연구를 순차적으로 서술한 의미 있는 책이다. 최신 지식을 그저 나열하는 것이 아니라 저자가 스스로 개척한 분야를 곱씹어 쉬운 언어로 전달하려고 했다. 석학의 고민이 담긴 이 책은 뇌과학의 새로운 영역이 궁금하지만 어려울 것 같아 망설이던 이들이나 과학자의 실제 연구가 궁금한 학생들에게 반가운 소식이 될 것이다.

에바 야블론카(, 《민감한 영혼의 진화(The Evolution of the Sensitive Soul)》 저자)
지식의 기원은 무엇일까? 우리는 어떻게 혼란스러운 세상을 이해하게 된 것일까? 저자는 인지와 정서의 발판을 밝히는 행동 실험을 설계부터 결과까지 세세히 공개한다. 공감과 유머가 가득한 책장을 넘길 때마다 재치 있고 유용한 그림이 독자를 반긴다. 이 책은 마음이 세계에 관한 지식을 어떻게 획득하는지 꿰뚫어 보게 해준다.

프란스 드 발(《침팬지 폴리틱스》 저자)
동물은 누대에 걸쳐 얻은 지혜를 뇌에 깊이 새긴 채 태어난다. 빛나는 과학적 창의성을 통해서 저자는 선재하는 지식의 기원과 정체를 정확히 지적해낸다. 그에 따르면 뇌에 각인된 앎은 뇌를 가진 모든 동물이 성공적인 삶을 살기 위해 배워야 하는 것들을 알려주는 지식이다.

스티븐 핑커(《우리 본성의 선한 천사》 저자)
매혹적인 발견이 가득한 《각인된 지식》은 본성과 양육을 연구하는 모든 분야의 정점에 놓일 창조적인 종합체다. 이 책은 본성과 양육이라는 오래된 주제가 흑백논리에서 벗어날 때 얼마나 놀라운 과학적 진보를 보여줄 수 있는지를 분명하게 입증한다.

책머리에

01 닭과 과학은 어떤 관계일까?
02 케임브리지, 1980년대 초
03 어미 닭은 굴러다니는 돌이 아니다
04 병아리와 아기
05 자체 추진은 살아 있다는 징표다
06 올바른 방향
07 똑바로, 거꾸로
08 어머니에 대한 기억, 오른쪽과 왼쪽
09 학습의 선천적 길잡이
10 달아날 것인가 얼어붙을 것인가
11 더벅머리 닭
12 적당한 이국 취향
13 아직은 모든 것이 제자리에 놓이지 않았다
14 구름 속 얼굴
15 유생성을 탐지하는 뇌
16 민감기
17 매우 흥미롭지만, 얼마나 가치 있을까?
18 알 속에서
19 뉴런의 소리
20 착시와 현실
21 부분적으로 가려진 물체 완성하기
22 빛과 그늘
23 공간 점유
24 병아리는 형이상학을 어떻게 취급할까?
25 법칙과 질서
26 새도 산수를 한다
27 …그리고 기하학도 한다
28 머릿속 숫자열
29 글을 마치며

옮긴이의 말
찾아보기

과학의 이름으로 생쥐, 선충, 킬리피시 주변에 교통 체증이 일어나는 현상은 충분히 이해할 만하다. 하지만 닭은 ‘가슴살’ ‘닭 다리’ ‘달걀’의 형태로 아주 조금 인정받는 것 이외에 과연 무엇이 과학적인 관심을 불러일으킬 수 있을까? _13쪽

얼굴처럼 생긴 도식적인 자극이나 자체 추진성 물체를 선호하는 성향이 병아리나 신생아에게 있다면 그로부터 어떤 이득이 발생할까? 로렌츠는 본능을 “선천적인 초등학교 선생님”이라고 표현했다. 병아리가 알에서 나오거나 신생아가 어머니의 자궁에서 나올 때 그들 주변 세계에는 수많은 사물이 존재한다. 눈에 보이는 형태와 구성이 헤아릴 수 없이 많다. 하지만 선천적인 선생님이 병아리와 아기의 주의를 몇몇 형태와 운동 패턴으로 이끌어주는 덕분에 학습 과정이 도랑물처럼 트일 수 있다. 이 본능적인 길잡이가 없다면 학습은 지독하게 더딜 것이다. _49쪽

동물이 노출된 적이 있는 대상보다 한 번도 노출된 적이 없는 대상을 선호하는 이유는 무엇일까? 베이트슨은 이렇게 생각했다. 갓 부화한 자식에게 어미 닭이 어떤 구체적인 ‘모습’을 보여주든 간에(앞모습, 뒷모습, 원근법에 따라 축소된 모습 등등) 병아리에게는 각인 대상(보통 어미 닭이나 형제)에 효율적으로 반응하게 하는 진화적 선택 압력이 작용했을 것이다. _62쪽

우리는 살아 있는 대상의 모든 특징이 아니라 일부 특징에만 선천적으로 끌린다. 어떤 특징은 학습을 해야 하고, 또 어떤 특징은 극소수 종에만 존재한다. _64쪽

콘라트 로렌츠는 이렇게 생각했다. 각인은 민감기, 즉 신경계 가소성(뇌가 자신의 연결을 수정하거나 재배선하는 능력)의 창과 관련이 있다고 말이다. 이 창이 열려 있을 때 신경계는 동물의 감각세계에 맨 처음 나타난 물체의 틀을 찍을 수 있고, 몇 시간 후 이 창이 닫히면 그때부터는 주조된 틀을 수정할 수 없다. 하지만 이 시기는 로렌츠가 상상한 것보다 더 유연한 것으로 보인다. _74쪽

지금까지 나는 작은 척추동물이 태어날 때 그 뇌에 어떤 지식이 얼마나 갖춰져 있는가에 관해서 이야기했다. 그 지식은 어떤 구체적인 경험과도 무관하며 사회적 행동을 유도하기 위한 것, 다시 말해서 생명체와 상호작용을 하기 위한 것이다. 하지만 자력으로 움직일 수 없는 물체는 어떨까? 생명체의 범주에 속하지는 않지만 환경 안에서 유기체가 상호작용해야만 하는 것들은? 무생물체의 성질과 행동을 파악하기 위해서는 그 물체에 대한 경험이 얼마나 필요할까? 이 질문에 명쾌한 답은 없지만, 그렇다 해도 우리는 병아리와 각인 현상을 이용해서, 태어날 때 마음에 담긴 내용을 탐색해볼 수 있다. _92쪽

살아 있는 동물은 모두 공통 조상으로부터 똑같이 진화하고 퍼져 나갔다. 그 과정에서 복잡한 뇌가 여러 번 독립적으로 진화했다. 현재 살아 있는 동물 중에 ‘하등동물’이나 ‘고등동물’ 같은 건 존재하지 않는다. 진화는 진보가 아니라 단지 변화를 의미하기 때문이다. 게다가 인간처럼 학습에 많이 의존하는 종에게는 본능(생물학적 성향)이 오히려 더 (적다기보다) 많다고 예상할 수 있다. 선천적 성향이 있어야 학습이 가능하기 때문이다. _105쪽

지식의 기원을 숙고할 때 경험주의에 유리한 결정적인 주장을 완전히 배제하기는 어렵다. 그 주장에 따르면 아무리 잘 통제된 조건이라 해도 동물에서 모든 종류의 경험을 박탈했다고 확신하기는 불가능하다는 것이다. 물론 맞는 말이다. 하지만 우리가 노력해야 할 문제는, 어떤 경험도 하지 않았을 때 지식의 어떤 불씨가 존재한다는 걸 입증하는 것이 아니라, 지식의 불씨가 깨어나기 위해서는 특정한 구체적 경험이 필요하다는 걸 입증하는 것이다. _120쪽