How spontaneous brain activity keeps you alive - Nathan S. Jacobs

두뇌의 자발적인 활동이 어떻게 우리 생명을 유지해 주는가 | 나단 S. 제이콥스

번역: Yo-han Kim 검토: Jeong-Lan Kinser

You probably don't need to be told how important your brain is.

두뇌의 중요성에 대해서는 두말 할 필요가 없겠죠.

After all, every single thing you experience,

우리가 경험하는 모든 일과

your thoughts and your actions,

우리의 생각과 행동 또 인식과 기억이

your perceptions and your memories

몸 속의 이 통제센터에서 처리되니까요.

are processed here in your body's control center.

But if this already seems like a lot for a single organ to handle,

하나의 기관이 뭐 이리 많은 기능을 감당하냐고 놀라실 수도 있겠지만

it's actually only a small part of what the brain does.

사실 이건 두뇌의 기능 중 작은 부분에 불과하답니다.

Most of its activities are ones you'd never be aware of,

두뇌 활동의 대부분은 당신이 의식하지 못하거든요.

unless they suddenly stopped.

갑자기 모든 활동이 멈추는 경우를 제외하고는 말이죠.

The brain is made up of billions of neurons,

뇌는 수십억 개의 뉴런과

and trillions of connections.

수조 개의 연결 지점으로 이루어져 있습니다.

Neurons can be activated by specific stimuli or thoughts,

뉴런은 특정한 자극이나 생각에 의해 활성화되기도 하지만

but they are also often spontaneously active.

종종 자발적으로 활성화되기도 합니다.

Some fire cyclically in a set pattern.

일부는 설정된 패턴에 따라 반복적으로 켜지기도 하고

Others fire rapidly in short bursts before switching off,

일부는 짧은 순간 동안만 켜졌다가 꺼지기도 하고

or remain quiet for long periods

또 일부는 오랜 기간 동안 조용하게 있다가

until thousands of inputs from other neurons line up in just the right way.

다른 뉴런에서 오는 신호가 수천 번 쌓이고 나서야 켜지는 경우도 있죠.

On a large scale,

거시적인 관점에서 보면,

this results in elaborate rhythms of internally generated brain activity,

내부적으로 생성된 두뇌 활동의 정교한 리듬을 발생하게 하는데,

의식의 배경에서 조용히 소리내며,

humming quietly in the background

whether we're awake, asleep,

우리가 깨어 있건 잠들어 있건

or trying not to think about anything at all.

혹은 아무 생각도 하지 않으려고 노력하고 있건 상관없이 계속되죠.

And these spontaneously occurring brain functions

이렇게 자발적으로 일어나는 두뇌의 활동은

form the foundation upon which all other brain functions rely.

두뇌가 담당하는 기타 모든 기능의 기초를 형성합니다.

The most crucial of these automatically occurring activities

이런 자발적인 두뇌 활동의 가장 긴요한 임무는

are the ones that keep us alive.

우리의 생명을 유지하게 합니다.

For example, while you've been paying attention to this video

가령 여러분이 이 비디오에 온통 집중을 하는 동안

spontaneous activity in your brain has been maintaining your breathing

여러분 두뇌의 자발적인 활동이 여러분의 호흡을

at 12 to 16 breaths a minute, making sure that you don't suffocate.

분당 12-16회로 유지하여서 여러분의 질식하지 않게 합니다.

여러분이 아무런 의식적인 노력을 하지 않아도

Without any conscious effort,

signals from parts of your brainstem are sent through the spinal cord

뇌간에서 나오는 신호가 척수를 타고

to the muscles that inflate your lungs,

폐를 팽창시키는 근육으로 전달되어 폐가 무의식적으로

making them expand and contract, whether or not you're paying attention.

팽창과 수축을 반복하게 하죠. 당신이 주의를 기울이는 것과 상관 없이요.

The neuronal circuits underlying such rhythmic spontaneous activity

이러한 규칙적인 자발적 뇌 활동의 기저를 이루는 신경 회로망을

are called central pattern generators,

중추적 패턴발생기라고 부르는데

and control many simple repetitive behaviors,

반복적으로 일어나는 단순한 활동을 주로 통제합니다.

like breathing,

가령 숨쉬기, 걷기, 그리고 삼키기와 같은 활동말이죠.

walking,

and swallowing.

Ongoing neural activity also underlies our sensory perception.

이런 지속적인 신경 활동은 또한 감각적 인식의 바탕이 되기도 합니다.

It may seem

어떻게 생각하면 빛을 신경 신호로 바꾸는 망막 신경이

that the neurons in your retina that translate light into neural signals

어두운 곳에서는 활동하지 않을 것 같지만

would remain quiet in the dark,

but in fact,

그러나 사실 두뇌와 상호작용하는 망막 신경절 세포는

the retinal ganglion cells that communicate with the brain

are always active.

항상 활성화된 상태로 유지됩니다.

And the signals they send are increases and decreases in the rate of activity,

활동의 강도에 따라 전달되는 보내는 신호의 강도가 달라질 뿐

rather than separate bursts.

분리되어 따로 켜지는 것은 아닙니다.

So at every level, our nervous system is teeming with spontaneous activity

따라서 어떤 수준에서든지 신경계가 신호를 받고

that helps it interpret and respond to any signals it might receive.

이를 해석하거나 반응할 때엔 늘 자발적 뇌 활동의 도움이 수반됩니다.

And our brain's autopilot isn't just limited to our basic biological functions.

뇌 활동의 이런 오토 파일럿 기능은 생물적 기능에만 국한되지는 않습니다.

Have you ever been on the way home,

혹시 집으로 돌아가는 길에 저녁에 뭘 먹을까 고민하다 보니

started thinking about what's for dinner,

and then realized you don't remember walking for the past five minutes?

마지막 5분 동안 걸었던 일이 생각나지 않던 경험이 없었나요?

While we don't understand all the details,

모든 것을 정확하게 이해 하는 건 아니지만

we do know that the ongoing activity in multiple parts of your brain

두뇌의 다양한 지점에서 진행중인 자발적인 활동이

is somehow able to coordinate what is actually a complex task

인지 기능과 운동 기능 모두와 관련된 복잡한 임무를

involving both cognitive and motor functions,

조율할 수 있기에 가능했던 일입니다.

guiding you down the right path and moving your legs

올바른 길을 가도록 안내하며 다리를 움직여 주었던 거죠.

while you're getting dinner figured out.

당신이 저녁 메뉴에 관한 고민을 하는 동안 말입니다.

But perhaps the most interesting thing about spontaneous brain function

하지만 두뇌의 이러한 자발적인 기능과 관련해서

is its involvement in one of the most mysterious

가장 흥미롭고 가장 신비스러우면서도

and poorly understood phenomena of our bodies: sleep.

가장 규명되지 않은 신체적 현상은 수면입니다.

You may shut down and become inactive at night,

밤이 되면 여러분은 활동하지 않겠지만 두뇌는 그렇지 않습니다.

but your brain doesn't.

While you sleep,

잠자는 동안 두뇌에서 진행중인 자발적 활동의 뇌파가 점점 더 동시화되면서,

ongoing spontaneous activity gradually becomes more and more synchronized,

eventually developing into large, rhythmic neural oscillations

결국에는 커다란 규칙적인 뇌파로 성장하여

that envelop your brain.

뇌 전체를 둘러싸게 됩니다.

This transition to the more organized rhythms of sleep

잠이 든 후 뇌파가 점점 가지런해지는 과정은

starts with small clusters of neurons tucked in the hypothalamus.

시상하부에 연결되어 있는 작은 신경 다발에서 시작됩니다.

Despite their small number,

비록 수는 적지만, 의식을 바짝 깨어있게 유지해주는

these neurons have a huge effect

in turning off brainstem regions that normally keep you awake and alert,

뇌간의 부위를 잠재우고 피질과 시상부 같은 나머지 부분이

letting other parts, like the cortex and thalamus,

차츰 본래의 설정된 리듬을 띄도록 유도하는 과정에서

slowly slip into their own default rhythms.

이 신경 다발이 끼치는 영향은 실로 막대합니다.

The deeper we fall into sleep,

수면 상태가 깊어질수록

the slower and more synchronized this rhythm becomes,

뇌파는 점점 느려지면서 더욱 가지런해지다가

with the deepest stages dominated by large amplitude, low frequency delta waves.

가장 깊은 단계에서는 진폭이 크고 진동수가 낮은 델타파를 띄게 됩니다.

But surprisingly, in the middle of this slow wave sleep,

놀라운 점은, 이런 느린 뇌파 상태의 수면이 진행되는 중에

the brain's synchronized spontaneous activity

가지런하게 싱크되어 있던 뇌의 자발적인 활동이

repeatedly transitions into the sort of varied bursts

불규칙적이면서도 빠른 진폭으로 재차 바뀌는 일이 발생하는데

that occur when we're wide awake.

이는 의식이 깨어있을 때 발생하는 뇌파 상태입니다.

This is the sleep stage known as REM sleep,

이 상태는 REM 수면이라 알려진 수면 단계로

where our eyes move rapidly back and forth as we dream.

이 때엔 꿈을 꾸는 현상이 발생하며 눈동자가 빠르게 움직이게 됩니다.

Neuroscientists are still trying to answer many fundamental questions about sleep,

신경과학자들은 수면에 관한 근본적인 문제를 풀어보려고 애쓰고 있습니다.

such as its role in rejuvenating cognitive capacity,

가령 인지적인 피로를 풀어주거나 세포 내 항상성을 유지하거나

cellular homeostasis,

혹은 기억력 강화에 수면이 어떤 역할을 하는가에 대해서요.

and strengthening memory.

And more broadly, they are exploring

보다 넓은 관점에서 보면 이들이 탐구하고 있는 문제는

how it is that brain can accomplish such important and complex tasks,

'두뇌가 어떻게 그토록 복잡한 임무를 수행할 수 있는 걸까' 같은 겁니다.

such as driving, or even breathing, without our awareness.

운전이나 심지어 무의식적인 호흡 같은 활동을 통제하는 일 말입니다.

But for now, until we are better able

현재는, 두뇌의 자발적인 활동의 내밀한 기제를 보다 잘 이해하게 될 때 까지는

to understand the inner workings of their spontaneous functioning,

we need to give our brains credit for being much smarter

우리의 두뇌가 우리 자신보다 훨씬 더 똑똑하다는 것을 인정해야 합니다.

than we ourselves are.