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인공지능시대(1): 인간의 뇌 구조와 기능
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<뇌 구조와 인공지능>
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2020년 08월 12일(수) 16:27 [(주)문경사랑] 
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| | | ⓒ (주)문경사랑 | |
인간의 뇌 구조와 기능
지금까지 신의 영역에 속했던 인간의 뇌는 크게 뇌간, 소뇌, 대뇌로 나누는데, 뇌의 구성과 기능은 각 부분이 치밀하게 연결되어 있어 한 부분이 특정한 기능을 전담한다고 보기는 힘들다.
그 이유는 뇌의 한 부분에 문제가 생기면 뇌의 다른 부분에서 그 역할을 대신하게 되며, 뇌의 각 부위인 고유의 개체가 신경망에 연결됨으로써 그 구조와 기능이 비로소 완벽하게 작동될 수 있기 때문이다.
생명과 직결된 뇌간
뇌간은 뇌의 가장 안쪽에 위치하여 무게 약 200g으로 생명을 유지하는 주된 임무를 하고 있다. 뇌간의 가장 아래쪽인 연수 부분은 호흡과 심장 운동을 조절하는 생명 중추가 있고, 그 외에도 혈관의 수축과 이완, 하품, 기침, 재채기, 구토 등의 반사 작용도 뇌간에서 이루어진다.
연수 위에 있는 뇌교는 온 몸의 신경으로부터 오는 정보를 전달하고 두개의 소뇌 사이의 정보를 교환하는 역할을 한다. 또한 중뇌는 뇌간의 가장 앞쪽에 해당하는 곳으로 시상과 시상하부에 존재하며, 시각, 청각, 등 오감의 감각계가 바로 시상을 거쳐서 대뇌 피질로 이어지게 된다.
대뇌나 소뇌는 어느 정도의 손상이 있더라도 그 손상이 죽음으로 이어지지는 않는 반면에 뇌간의 손상은 바로 죽음과 연결된다. 반면에 대뇌, 소뇌의 기능이 마비되었으나 뇌간의 기능이 살아있어 호흡과 심장박동이 정상적으로 유지될 경우는 ‘식물인간’이라 부른다.
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| | ⓒ (주)문경사랑 | |
운동을 관장하는 소뇌
소뇌는 뇌간의 뒤쪽에서 좌우 한 쌍으로 붙어있어 뇌 전체 무게 중에서 10%를 차지하는 200g정도로 몸의 평형을 유지하고 공간 운동을 조절하는 기능을 수행한다. 소뇌는 대뇌 정도는 아니지만 조건 반사와 감각 기관의 활동을 조정하며, 학습과 기억 기능을 하고 있다.
감각과 사고의 대뇌
대뇌는 전체 뇌에서 차지하는 비중이 80%나 된다. 대뇌의 여러 부위 중에서 가장 안쪽에 있어 뇌간과 연결되어 있는 부위를 시상, 시상하부 등의 기관을 포함하여 ‘변연계’라고 부른다. 이 부위는 체온, 혈압, 심박, 혈당과 같은 자율 기능을 조절하고 공포, 분노, 쾌락과 같은 본능적인 정서에 관여한다. 즉, 공포를 느낄 때 심장 박동이 증가하고 땀이 나는 등의 바이오리듬 조절은 변연계 때문에 생기는 현상이다.
또한 대뇌의 가장 바깥쪽은 대뇌 피질이다. 좁은 두개골 안는 100억~200억 개의 신경세포가 존재하며, 이는 인간을 인간답게 하는 근본이다. 인류 역사에서 예술 활동이 시작된 시기도 대뇌 피질의 발달에서 시작했다.
이 대뇌 피질은 기능에 따라서 크게 전두엽, 두정엽, 후두엽, 측두엽으로 나뉘게 된다. 따라서 전두엽은 생각, 계획, 상황 판단에 따른 몸 움직임을 담당하고 두정엽은 감각의 정보를 통합하는 기능을 하며, 측두엽은 언어기능, 청지각 처리, 장기기억과 정서를 담당하고 후두엽은 시지각 처리, 시각인식 등을 수행한다.
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뇌는 하드웨어, 마음은 소프트웨어
인지과학(Cognitive Science)에서 뇌와 컴퓨터의 작동 방식은 매우 유사하다고 판단하면서, 인간의 뇌는 하드웨어적이고 마음은 소프트웨어적으로 접근하고 있다. 인지과학은 언어, 시각, 기억, 사고 등 의식의 메커니즘을 연구하는 분야이며, 컴퓨터가 초소형화 되면서 인공지능(AI) 기술이 컴퓨터에 접목되어 인지과학기술이 급속히 발달하기 시작하고 있다.
따라서 인공지능 기술은 뇌과학 분야에서 얻은 많은 부분의 연구결과를 응용해야 하며, 인공지능이 제대로 동작하려면 뇌의 하드웨어를 활성화시키고 마음을 제어하는 소프트웨어기술이 뒷받침되어야 한다. 결국은 뇌과학의 심층연구는 의료기술로 진화하고 인공지능의 첨단연구는 인간의 뇌를 대신하는 AI반도체기술로 진화하면서 인공지능시대를 열어가게 될 것이다.
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