The science of imagination - Andrey Vyshedskiy

상상의 신경과학 - 안드레이 바이쉐드스키 ( Andrey Vyshedskiy)

번역: 윤지 이 검토: Sujin Byeon

Imagine, for a second, a duck teaching a French class,

오리가 불어를 가르치는 모습

a ping-pong match in orbit around a black hole,

블랙홀 주위에서 하는 탁구 경기

a dolphin balancing a pineapple.

파인애플을 갖고 노는 돌고래를 상상해보세요.

You probably haven't actually seen any of these things,

아마 한번도 보지 못한 모습일 겁니다.

but you could imagine them instantly.

하지만 바로 상상할 수 있죠.

How does your brain produce an image of something you've never seen?

뇌는 한 번도 보지 못한 이미지를 어떻게 만들 수 있을까요?

That may not seem hard,

너무나 익숙해져 있기 때문에

but that's only because we're so used to doing it.

어렵지 않다고 느낄 수 있습니다.

It turns out that this is actually a complex problem

그러나 실제로는 복잡한 문제로서

that requires sophisticated coordination inside your brain.

뇌 안에서 정교한 조합이 필요합니다.

That's because to create these new, weird images,

이와 같은 새롭고 이상한 이미지를 만들기 위해서

your brain takes familiar pieces and assembles them in new ways,

뇌는 익숙한 조각들을 새롭게 조합해야 하기 때문이죠.

like a collage made from fragments of photos.

마치 사진 조각들로 만든 콜라주처럼요.

The brain has to juggle a sea of thousands of electrical signals

뇌는 수천 개의 전기 신호를

getting them all to their destination at precisely the right time.

정확한 시간에 맞게 목적지로 보내야 합니다.

When you look at an object,

여러분이 어떤 물체를 바라볼 때

thousands of neurons in your posterior cortex fire.

후부 피질 안의 수천 개의 신경세포가 활성화됩니다.

These neurons encode various characteristics of the object:

이 신경세포들은 물체의 다양한 특징을 암호화합니다.

spiky, fruit, brown, green, and yellow.

날카로움, 과일, 갈색, 녹색, 노랑색.

This synchronous firing strengthens the connections between that set of neurons,

동시에 발생하는 신경세포들의 활성화는 이 신경세포들의 관계를 강화시키고

linking them together into what's known as a neuronal ensemble,

연결시켜서 뉴런 앙상블을 만듭니다.

in this case the one for pineapple.

이 경우에는 파인애플이죠.

In neuroscience, this is called the Hebbian principle,

신경과학에서는 헤비안 이론이라고 합니다.

neurons that fire together wire together.

같이 활성화되고 연결되는 신경세포들이죠.

If you try to imagine a pineapple later,

암호화 이후에 파인애플을 상상하면

the whole ensemble will light up, assembling a complete mental image.

앙상블이 점화되어서 완전한 이미지를 만들죠.

Dolphins are encoded by a different neuronal ensemble.

돌고래는 다른 뉴런 앙상블로 암호화됩니다.

In fact, every object that you've seen

사실, 본 적이 있는 모든 물체는

is encoded by a neuronal ensemble associated with it,

관련된 뉴런 앙상블로 암호화 되어 있습니다.

the neurons wired together by that synchronized firing.

동시 활성화로 연결된 신경세포들이죠.

But this principle doesn't explain the infinite number of objects

하지만 이 이론은 우리가 보지 못한 무한개의 물체를

that we can conjure up in our imaginations without ever seeing them.

어떻게 상상할 수 있는지 설명할 수 없습니다.

The neuronal ensemble for a dolphin balancing a pineapple doesn't exist.

파인애플을 갖고 노는 돌고래에 대한 뉴런 앙상블은 없습니다.

So how come you can imagine it anyway?

그렇다면 어떻게 상상할 수 있을까요?

One hypothesis, called the Mental Synthesis Theory,

정신 통합 이론이라는 가설은

says that, again, timing is key.

시간이 중요하다는 것을 다시 한 번 말합니다.

If the neuronal ensembles for the dolphin and pineapple

돌고래와 파인애플에 대한 뉴런 앙상블이

are activated at the same time,

동시에 활성화되면

we can perceive the two separate objects as a single image.

우리는 다른 두개의 이미지를 하나로 감지할 수 있죠.

But something in your brain has to coordinate that firing.

하지만 뇌 안의 무언가가 이 활성화를 조율해야 합니다.

One plausible candidate is the prefrontal cortex,

그럴듯한 후보로는 전두엽 피질로서

which is involved in all complex cognitive functions.

모든 복잡한 인지 기능과 관련되어 있습니다.

Prefrontal cortex neurons are connected to the posterior cortex

전두엽 피질 신경 세포들은 후부 피질에

by long, spindly cell extensions called neural fibers.

신경 섬유라는 긴 막대 같은 연장된 세포로 연결되어 있습니다.

The mental synthesis theory proposes that like a puppeteer pulling the strings,

정신 통합 이론은 마치 꼭두각시를 조종하는 것처럼

the prefrontal cortex neurons send electrical signals

전두엽 피질 세포들이

down these neural fibers

전기 신호를 신경 섬유로 보내서

to multiple ensembles in the posterior cortex.

후부 피질의 많은 앙상블로 전합니다.

This activates them in unison.

이는 그들이 동시에 활성화되게 합니다.

If the neuronal ensembles are turned on at the same time,

뉴런 앙상블이 같은 시각에 활성화되면

you experience the composite image just as if you'd actually seen it.

실제로 본 듯한 합성영상을 경험하게 됩니다.

This conscious purposeful synchronization

이처럼 전두엽 피질에 의한

of different neuronal ensembles by the prefrontal cortex

서로 다른 뉴런 앙상블의 의도적인 동기화를

is called mental synthesis.

정신 통합이라고 부릅니다.

In order for mental sythesis to work,

정신 통합이 작용하려면

signals would have to arrive at both neuronal ensembles at the same time.

신호가 동시에 두 신경 앙상블에 도달해야 합니다.

The problem is that some neurons

문제는 몇몇 뉴런이

are much farther away from the prefrontal cortex than others.

전두엽 피질로부터 훨씬 멀리 떨어져있다는 점입니다.

If the signals travel down both fibers at the same rate,

만약 신호가 동일한 속도로 양쪽 섬유를 타고 내려온다면

they'd arrive out of sync.

신호가 동시에 도착할 수 없습니다.

You can't change the length of the connections,

연결된 길이를 바꿀 수는 없지만

but your brain, especially as it develops in childhood,

뇌는 특히 어린 시절에 발달했기에

does have a way to change the conduction velocity.

전도 속도를 변화시킬 수 있습니다.

Neural fibers are wrapped in a fatty substance called myelin.

신경 섬유는 미엘린이라는 지방질로 감싸져 있습니다.

Myelin is an insulator

미엘린은 부도체이고

and speeds up the electrical signals zipping down the nerve fiber.

신경 섬유를 달려내려가는 전기 신호를 가속화시킵니다.

Some neural fibers have as many as 100 layers of myelin.

몇몇 신경 섬유는 100겹의 미엘린층을 갖고 있습니다.

Others only have a few.

미엘린 층이 몇 개 없는 것도 있죠.

And fibers with thicker layers of myelin

미엘린 층이 더 두꺼운 섬유는

can conduct signals 100 times faster or more

얇은 층을 가진 것보다

than those with thinner ones.

100배 이상 빨리 신호를 전달합니다.

Some scientists now think that this difference in myelination

현재 몇몇 과학자들은 이러한 미엘린 형성의 차이가

could be the key to uniform conduction time in the brain,

뇌에서 전도 시간을 형성하는 열쇠일 뿐더러

and consequently, to our mental synthesis ability.

정신 통합 능력에 대한 열쇠라고 생각합니다.

A lot of this myelination happens in childhood,

미엘린 형성의 대부분은 어렸을 때 일어납니다.

so from an early age,

그러므로 어렸을 때부터

our vibrant imaginations may have a lot to do with building up brains

우리의 활발한 상상력은 두뇌의 개발과 많은 관련이 있고

whose carefully myelinated connections

미엘린 형성으로 정교하게 연결된 신경이

can craft creative symphonies throughout our lives.

우리가 살아가는 내내 창조적인 교향곡을 만들 수 있습니다.