뇌의 외부정보 처리 방식 - '고통의 비밀' 중

먼저 사진 속의 열굴을 한번 살펴보기 바란다. 그런 다음 책을 거꾸로 들고 얼굴을 다시 한 번 살펴보자.

사진이 거꾸로 된 얼굴은 뭔가 이상하기는 하지만 정확히 뭐가 이상한지 알 수 없었다면 사진이 바로 된 얼굴은 오른쪽 사진의 눈과 입이 거꾸로 되어 있는 것을 금세 알 수 있다. 이 사진은 사진 속 주인공인 대처 전 영국 총리의 이름을 따서 대처 착시리는 이름으로 불리는데, 우리가 어떤 대상을 지각할 때 뇌에서 예측하는 대로 사물을 지각한다는 것을 보여주는 중거다.

 

이런 에측은 매우 빠른 속도로 끊임없이 일어나고 대부분 무의식적으로 이루어진다. 적응성과 효율성의 관점에서 보면 매초 단위로 접하는 엄청난 양의 감각 정보를 처리하느라 뇌가 에너지를 낭비하지 않아도 된다는 장점이 있다. 대신 뇌가 정말로 관심 있는 것, 즉 '예측 오류'에만 집중할 수 있다. 오류는 입력되는 감각 정보가 뇌가 예측한 것과 다를 때 발생한다. 그 오류가 매우 사소하면 대개 '잡음'으로 취급되어 지각과 관련된 뇌 영역에 도달하지 않으므로 우리가 그리는 외부 세게에 대한 모습이 번하지 않는다. 그리나 잡음으로 취급할 수 없는 큰 오류가 발생하면 뇌는 외부 세게에 대한 모델을 수정할지를 결정해야 한다. 주, 외부 세게에 대한 우리의 인식은 감각 정보가 뇌의 예측을 방해할 때만 일어난다.

이 같은 데이터 필터링 방식은 이미지 압축 기술인 제이펙JPEG과 원리가 매우 유사하다. 제이펙은 우리 눈에 크게 거슬리지 않는 부분의 이미지를 고의로 손실시키는 방식으로 이미지를 저장한다. 보통은 한 픽셀의 값이 인접한 픽셀의 값을 예측하는데, 대상과 대상 간의 경계가 분명할 때는 픽셀값에 차이가 발생한다. 코드는 예상하지 못한 데이터만 코딩하여 압축할 수 있다. 그래서 전송되는 것은 예측 오차 뿐이다. 시각을 예로 들면 뇌는 빛이 망막에 닿을 때 무엇을 보게 될지 예측하고, 그 예측에 오류가 있을 때만 더 높은 수준의 뇌로 그 정보를 전송한다. 이는 시각 피질(시각 정보를 처리하는 뇌 영역)을 타고 내려오는 신경 다발이 올라가는 신경 다발보다 휠씬 많다는 해부학적 사실로도 알 수 있다. 그래서 뇌의 예측과 감각 정보 사이에 차이가 발생할 때만 그 정보가 시각 피질로 전달된다. 그런 경우가 아니라 면 우리는 우리가 예측한 대로 사물을 보게 된다.