| [ PhilosophyThought ] in KIDS 글 쓴 이(By): chopin (**쇼팽**) 날 짜 (Date): 1999년 3월 25일 목요일 오전 02시 34분 59초 제 목(Title): [계층구조론]단순무식과격한 뇌-학습 단순무식과격한 뇌 - 학습에 의한 뇌. Arteyu님 wrote: > 음.. 이해가 잘 안가는데요, 그런 단순무식과격한 구조가 '학습'의 산물입니까? > 학습이 뇌에 어느정도까지 관여를 하는지, 그리고 DNA에 뇌의 어느 부분까지 코딩되어 있는 지가 뇌이해에 많은 단서를 주기 때문에 그에 대한 관찰결과들이 어느 정도 마련되어 있습니다. 또한, 뇌의 세세한 구조, 그 중에 제가 설명한 단순무식과격한 부분이 진화에 의한 것인지 학습에 의한 것인지 역시 매우매우 중요한 부분입니다. 저의 결론은 단순무식과격한 구조는 진화보다는 '학습'이 더 결정적인 역할을 하고 있다는 것입니다. 만일 뇌가 학습하지 않는 구조라면 지금 보다 더 정교하고 효율적인 구조로 발전할 가능성은 얼마든지 가지고 있습니다. (물론 학습하지 않는 구조인 뇌는 이미 도태되어 버렸겠죠.) 진화라는 방법은 생성모델의 일종이기 때문에 Bottom-Up 방식으로 충분히 복잡한 모델을 만들어 나가는 것이 가능합니다. 그리고 모든 생물이 이 진화의 산물입니다. 뇌의 학습에 의존 부분들은 그 학습에 의존도에 따라 어느 이상 정교한 구조로 발전하는 것은 결코 불가능합니다. 데이타를 입력으로 받아 학습하여 내부 구조를 만들어 내는 모델들의 한계들은 앞서 설명드렸고, 그 결과도 선형논리의 조합을 넘지 못한다는 것도 설명드렸습니다. 뇌가 3차원 시각인식을 위해 2차원 template의 조합을 사용하는 것도 선형논리의 조합에 해당합니다. 즉, 학습이라는 방법 자체가 단순무식과격한 방법(이것이 바로 선형논리)이라는 뜻이 됩니다. 미리 DNA에 복잡하고 상세한 뉴런연결구조가 적혀 있고 그 위의 패러매터들만 학습에 의해 결정하는방식의 DNA의존 구조가 아닌 이상, 학습에 의존하면 의존할 수록 학습결과로 만들어지는 구조의 선형구조(place coding , template match)들에 더 의존하게 되는 것입니다. 뇌의 단순무식성은 이러한 관점에서 학습이 결정적인 영향을 미친다고 말 할 수 있습니다. 우리의 몸의 모든 구성은 진화의 산물입니다. 뇌를 빼면 모든 몸의 부분들은 학습이라는 과정이 없습니다. 몸의 핏줄, 눈동자의 구성, 심장의 박동, 소화기관과 순환기 계통의 성장과 작동 모두 경이적이고 놀랄만큼 정교한 구성을 하고 있습니다. 핏줄이 뼈의 구멍 을 뚫고 척수를 지나 몸의 곳곳에 퍼지는 모양을 어떻게 세포분열과 성장을 통해 절묘하게 만들어 냅니다. 뇌에서 시작된 뉴런은 척수를 거쳐 온몸으로 뻗어나갑니다. 이 신경들이 성장하며 어떻게 머리에서 발끝과 근육에 이르는 먼길을 찾아 갈까요? 안면근육을 조절하는 뉴런은 얼굴뼈에 뚫린 구멍을 정확히 지나서 근육에 붙습니다. 외부의 세균이나 바이러스에 대응하는 방식이나, 산소를 받아들이기 위해 최적의 용적을 가지고 있는 폐의 구조, 음식물 소화를 위한 위의 구조등 사람의 몸을 구성하는 갖가지 요소들은 세포 아래의 DNA레벨에서 부터 개체의 레벨까지 경이적이고 섬세하고 복잡한 기작을 가지고 있습니다. 대뇌피질의 거의 모든 부분은 자라면서 학습하면서 그 기능이 결정됩니다. 이 부분은 많은 관찰데이타가 쌓여있긴 하나 불행히 아직 어느 정도까지 DNA에 구성되어 있고 어느정도까지 학습에 의해 구성되는지에 대한 완벽한 해명은 DNA해독과 뇌연구가 좀더 진척되어야 가능할 것 같습니다. 하지만 다행히 이 문제에 대한 상당히 도움이 되는 관찰결과들이 이미 있습니다. 오른손잡이의 경우 좌뇌에 언어처리 영역이 형성되는데 이 부분이 손상당하면 언어기능장애나 실어증 증세를 보입니다. 하지만 태어나면서 좌뇌의 언어영역이 파괴된 사람은 성장하면서 오른쪽 뇌에 언어영역이 형성됩니다!. 언어영역을 관장하는 뇌의 뉴런들은 경우에 따라서 가장 적당한 위치를 찾아서 학습을 통해서 형성된다는 뜻입니다. 그 뿐이 아닙니다. 소뇌가 파괴된 사람은 운동장애를 보이게 됩니다. 하지만 소뇌없이 태어난 사람은 소뇌가 있는 사람과 아무런 차이를 발견할 수 없는 정상인이 됩니다. 그 반대로 뇌의 모든 기능이 정상인데 태어나면서 부터 학습을 제대로 못하는 경우는 해당 뇌 기능이 형성되지 않습니다. 고양이의 직선인식 뉴런(이거 뉴런집합입니다. -_-) 의 예와 같이 사람의 유아를 안대를 하여 단 몇주이라도 시각을 차단하는 경우 시각피질의 인식층이 형성되지 않아 영구실명하게 됩니다. 그 뿐 아니라 많은 실험결과들에서 적정한 유아시절에 학습을 통해 뇌의 피질의 구성을 제대로 해주지 않으면 경우에 따라 여러가지 기능장애를 갖는 불구가 되어 버린다는 사실을 보여주고 있습니다. 왜 어렸을 때의 학습이 중요한가에 대해서는 또 하나의 단서가 있습니다. 뉴런은 태어나면서 한번 성장하면 더이상 세포분열을 하지 않습니다. 즉, 늙어 죽을 때까지 새로운 뉴런은 만들어 지지 않습니다. - 이 사실에 반대되는 실험들이 최근들어 많이 등장하고 있긴합니다. 뇌의 중심부의 시상아래에 위치한 해마에서는 학습과정을 통해서 새로운 뉴런들이 태어남이 밝혀 졌습니다. 물론 해마를 제외한 뇌의 모든 부분에서는 새로 태어나는 뉴런은 발견되지 않았습니다. 치매라 불리는 노화현상은 뉴런들이 새로 만들어 지지 않는 특성때문에 뉴런자체가 시냅스의 수가 감소하면서 늙어 없어져서 생기는 현상입니다. 물론 뉴런들을 빨리 늙게 하여 치매를 유발하는 여러 호르몬들이나 물질들에 대한 연구가 활발히 진행중에 있습니다. 사람의 뇌의 수는 어머니의 뱃속에서 태어나기 직전에 세포분열이 폭발적으로 증가하여 뉴런들과 시냅스가 가장 많이 존재합니다. 유아시기를 거쳐서 뉴런들은 하나둘 씩 죽어 없어지기 시작하여 성인이 되어 노화를 통해 뉴런들이 점차 사라져 없어져 버립니다. 치매라는 현상은 이런 과정이 종점에 달했을 때 일어납니다. 유아시기의 학습이 중요한 이유는 그 시기에 가장 많은 뉴런과 시냅스가 존재한다는 사실로 부터 유추할 수 있습니다. 뉴런이 사용하는 학습법은 Heb의 학습법에 해당하는 LTP(Long term Potentiation) 과 그 반대인 LTD( Long term Depression)이 존재합니다. 헵의 학습법에 의한 방법은 뉴런간의 연결수가 많아야 입력신호를 처리하기 위한 제대로된 뉴런 구조들을 만들어내는 것이 가능합니다. 유아시기동안 일단 뉴런들이 학습이 되면 필요없는 뉴런들과 시냅스들은 스스로 자살하거나 사라져 버림으로서 뇌의 효율성을 높이게 됩니다. 일단 어느정도 학습이 된 상태에서는 전체 구조가 뒤바뀌는 학습은 일어나는 것이 매우 어렵게 됩니다. 따라서 뇌의 전체를 학습에 의해 구성하기 위해서는 뇌 전체의 뉴런과 시냅스의 수가 충분히 많아야 가능합니다. 즉, 많은 뉴런들이 서로서로 많이 연결된 상태에서 학습을 시작하여 필요없는 부분을 잘라내가면서 학습의 가속도를 얻는 방식이 뇌가 사용하는 거시적인 학습 정책입니다. 일단 성인이 되어서 뉴런이 죽어나가고 연결이 끊어지면 학습으로 그를 복구하는 것은 어려워지게 됩니다. 다시말하면 유아시절에 잘못 학습한 것을 다 성장하고 시간이 흐르면 흐를 수록 학습을 통해 제대로 되돌리는 것은 어려워진다는 뜻입니다. __ 쇼팽 |