Gero Miesenboeck reengineers a brain

번역: Alf Bae 검토: Jongyeon Ee

I have a doppelganger.

저에게는 분신이 하나 있습니다.

(Laughter)

(웃음)

Dr. Gero is a brilliant

게로 박사는 만화 드래곤볼 Z "안드로이드 사가"에 나오는

but slightly mad scientist

명석하지만

in the "Dragonball Z: Android Saga."

살짝 미친 과학자죠.

If you look very carefully,

잘 살펴보시면,

you see that his skull has been replaced

게로 박사 머리가 투명한 유리 돔으로

with a transparent Plexiglas dome

되어 있어서

so that the workings of his brain can be observed

그의 뇌가 어떻게 돌아가는지 관찰할 수 있지요.

and also controlled with light.

그리고 빛으로 통제하는 것도 가능하답니다.

That's exactly what I do --

이게 제가 바로 하는 일입니다.

optical mind control.

즉, 광학적 마인드 컨트롤입니다.

(Laughter)

(웃음)

But in contrast to my evil twin

하지만 세계 정복 욕망을 불태우는

who lusts after world domination,

제 사악한 분신인 게로 박사와는 달리

my motives are not sinister.

제 동기는 나쁜 게 아니죠.

I control the brain

저는 뇌가 어떻게 돌아가는지

in order to understand how it works.

이해하기 위해 그걸 조종하는 것이니까요.

Now wait a minute, you may say,

여기서 잠깐 여러분은 아마

how can you go straight to controlling the brain

뇌를 이해하지도 못했는데

without understanding it first?

어떻게 뇌를 통제할 수 있는 걸로 넘어갔냐고 하실지도 모릅니다.

Isn't that putting the cart before the horse?

마치 말 앞에 마차를 두는것 같지 않냐고 하실 수도 있죠.

Many neuroscientists agree with this view

많은 신경과학자들이 이러한 관점에 동의하고

and think that understanding will come

보다 정교한 관찰과 분석을 통해

from more detailed observation and analysis.

뇌를 이해할 수 있다고 합니다.

They say, "If we could record the activity of our neurons,

신경과학자들은, "우리가 뉴런의 활동을 기록할 수 있다면,

we would understand the brain."

뇌를 이해할 수 있을 것이다." 라고 합니다.

But think for a moment what that means.

그러나 이것이 어떤 의미인지 잠시 생각해보면

Even if we could measure

만약 우리가 모든 세포들이 뭘 하고 있는지 항상

what every cell is doing at all times,

측정할 수 있다면

we would still have to make sense

기록된 활동 패턴을

of the recorded activity patterns,

우리가 이해할 수 있어야 한다는 말입니다.

and that's so difficult,

그건 정말 어려운 일입니다.

chances are we'll understand these patterns

우리가 이런 패턴을 이해할 수 있는 확률은

just as little as the brains that produce them.

두뇌가 그 패턴을 생산해내는 것 만큼이나 아주 희박하죠.

Take a look at what brain activity might look like.

두뇌 활동이 어떻게 보이는지 한 번 보시죠.

In this simulation, each black dot

여기 시뮬레이션에서 보시는 각각의 검은 점은

is one nerve cell.

하나의 신경 세포입니다.

The dot is visible

이 점들은 각 세포가

whenever a cell fires an electrical impulse.

각 세포가 전기적 신호를 발화할 때마다 나타납니다.

There's 10,000 neurons here.

여기에는 만 개의 뉴런이 있는데,

So you're looking at roughly one percent

여러분이 보시는 건 바퀴벌레 뇌의

of the brain of a cockroach.

대략 1%일 것입니다.

Your brains are about 100 million times

사람의 뇌는 이보다 약 1억 배 정도

more complicated.

더 복잡합니다.

Somewhere, in a pattern like this,

이런 패턴의 어디가는

is you,

바로 여러분이죠.

your perceptions,

여러분의 지각,

your emotions, your memories,

감정과 기억,

your plans for the future.

미래에 대한 계획 같은 것을 나타냅니다.

But we don't know where,

하지만 우리는 그게 어디인지 모릅니다.

since we don't know how to read the pattern.

이런 패턴을 어떻게 읽어야 할지 모르기 때문입니다.

We don't understand the code used by the brain.

우리는 뇌가 어떤 암호를 사용하는지 모릅니다.

To make progress,

그 이상을 알기 위해서는

we need to break the code.

우리는 이 암호를 해독해야 하지요.

But how?

하지만 어떻게 해독해야 할까요?

An experienced code-breaker will tell you

전문 암호해독자라면 여러분에게

that in order to figure out what the symbols in a code mean,

암호 속의 상징이 뭘 의미하는지 파악하기 위해서는

it's essential to be able to play with them,

암호를 다룰 수 있는지와

to rearrange them at will.

원하는 대로 재배열할 수 있는지가 중요하다고 할 겁니다.

So in this situation too,

그래서 이 경우에도

to decode the information

이와 같은 패턴을 갖고 있는

contained in patterns like this,

정보를 해독하기 위해서는

watching alone won't do.

관찰하는 것만으로는 부족하고

We need to rearrange the pattern.

그 패턴을 재배열해봐야 합니다.

In other words,

다시 말하면,

instead of recording the activity of neurons,

뉴런의 활동을 기록하는 대신

we need to control it.

통제해야 하는 거죠.

It's not essential that we can control

뇌 안의 모든 뉴런의 활동을

the activity of all neurons in the brain, just some.

제어할 필요는 없고 그저 일부만 통제해 보면 됩니다.

The more targeted our interventions, the better.

좀 더 잘 제어된 통제라면 더욱 좋겠죠.

And I'll show you in a moment

제가 잠시 후에 여러분께 보여드릴 것은

how we can achieve the necessary precision.

우리가 어떻게 필요한 정밀도를 달성할 수 있냐는 겁니다.

And since I'm realistic, rather than grandiose,

저는 그럴싸하게 부풀려 말하기보다 현실적으로 말하는 편이라서

I don't claim that the ability to control the function of the nervous system

신경계의 기능을 조절하는 능력이

will at once unravel all its mysteries.

모든 미스테리를 즉각 풀어줄 거라고는 말하지 않겠습니다.

But we'll certainly learn a lot.

그러나 우리는 확실히 많은 것을 배울 겁니다.

Now, I'm by no means

음, 저는 이러한 제어 방법이

the first person to realize

얼마나 강력한 수단인지

how powerful a tool intervention is.

발견한 첫번째 사람은 아닙니다.

The history of attempts

신경계의 기능을

to tinker with the function of the nervous system

자극시켜 보는 시도는 사실

is long and illustrious.

꽤 오래 되었고 잘 알려져 있는 것이죠.

It dates back at least 200 years,

적어도 200년 전으로 돌아가 보면

to Galvani's famous experiments

18세기 후반에 갈바니의 (갈바니: 이탈리아의 생리학자·물리학자)

in the late 18th century and beyond.

유명한 실험이 있었죠.

Galvani showed that a frog's legs twitched

갈바니는 개구리의 요추신경에 전류를 연결시켰을 때

when he connected the lumbar nerve

개구리 다리가 꿈틀거린다는 것을

to a source of electrical current.

실험을 통해 보여줬죠.

This experiment revealed the first, and perhaps most fundamental,

이 실험은 최초로 그리고 아마도 가장 근본적인

nugget of the neural code:

신경 코드에 대한 개념을 보여주었습니다.

that information is written in the form

즉, 정보가 전기 자극의

of electrical impulses.

형태로 쓰여져 있다는 것을 말입니다.

Galvani's approach

전극을 갖고 있는 신경계를 규명하려는

of probing the nervous system with electrodes

갈바니의 시도는

has remained state-of-the-art until today,

오늘날까지도 예술과 같은 경지로 여겨집니다.

despite a number of drawbacks.

몇 가지 결점에도 불구하고 말이죠.

Sticking wires into the brain is obviously rather crude.

뇌에 전선을 붙이는 것은 분명 좀 엉성할 겁니다.

It's hard to do in animals that run around,

여기저기 뛰어다니는 동물한테 그러기도 어렵거니와

and there is a physical limit

동시에 꽂을 수 있는

to the number of wires

전선 개수에도

that can be inserted simultaneously.

실질적인 한계가 있습니다.

So around the turn of the last century,

그래서 지난 세기가 넘어갈 무렵

I started to think,

저는 이런 생각을 했죠.

"Wouldn't it be wonderful if one could take this logic

이 논리를 뒤집어서 생각해보면

and turn it upside down?"

멋지지 않을까 하고 말입니다.

So instead of inserting a wire

그래서 뇌의 한 부분에

into one spot of the brain,

전선을 삽입하는 대신

re-engineer the brain itself

뇌 자체를 재설계하는 겁니다.

so that some of its neural elements

신경 요소 일부가

become responsive to diffusely broadcast signals

방산되는 신호에 자극할 수 있도록 말입니다.

such as a flash of light.

예를 들어 빛을 쪼이는 것 같은 거죠.

Such an approach would literally, in a flash of light,

말 그대로 빛을 쪼이는 이러한 시도는

overcome many of the obstacles to discovery.

지금껏 발견을 어렵게 했던 장애들을 극복하게 합니다.

First, it's clearly a non-invasive,

우선, 이 방법은 분명 비(非)침투적인

wireless form of communication.

무선 커뮤니케이션 형태입니다.

And second, just as in a radio broadcast,

그리고 두번째로 라디오 방송처럼

you can communicate with many receivers at once.

많은 수신기와 동시에 소통할 수 있는 방법입니다.

You don't need to know where these receivers are,

수신기가 어디에 있는지 알 필요는 없습니다.

and it doesn't matter if these receivers move --

그리고 수신기가 돌아다녀도 상관없습니다.

just think of the stereo in your car.

차에 있는 스테레오 장치를 생각해보세요.

It gets even better,

우리가

for it turns out that we can fabricate the receivers

DNA에 암호화된 물질로 만든

out of materials that are encoded in DNA.

수신기를 제작해 낼 수 있다면 더욱 좋겠죠.

So each nerve cell

그래서 적절한 유전적 구성을 가진

with the right genetic makeup

각각의 신경 세포가

will spontaneously produce a receiver

우리가 그 기능을 통제할 수 있는

that allows us to control its function.

수신기를 동시에 생산할 수 있게 말입니다.

I hope you'll appreciate

저는 여러분께서

the beautiful simplicity

이 개념의 아름다운 단순함을

of this concept.

주목해 주셨으면 합니다.

There's no high-tech gizmos here,

여기에는 어떤 하이테크 장치도 없습니다.

just biology revealed through biology.

그저 생물학을 통해 밝혀진 생물학일 뿐이지요.

Now let's take a look at these miraculous receivers up close.

자, 그럼 이 엄청난 수신기를 자세히 살펴 보도록 하죠.

As we zoom in on one of these purple neurons,

여기 보라색 뉴런 중 하나를 확대해보면

we see that its outer membrane

바깥쪽 피막에

is studded with microscopic pores.

미세한 기공들이 산재해 있는 걸 보실 수 있습니다.

Pores like these conduct electrical current

이런 기공들은 전류를 유도하고

and are responsible

신경계의

for all the communication in the nervous system.

모든 의사소통을 담당하고 있습니다.

But these pores here are special.

그러나 여기 있는 기공들은 특별합니다.

They are coupled to light receptors

이 기공은 여러분의 눈과 비슷한

similar to the ones in your eyes.

빛 수용체와 결합되어 있습니다.

Whenever a flash of light hits the receptor,

이 수용체에 빛이 쪼여질 때마다

the pore opens, an electrical current is switched on,

기공이 열리게 되면 전류가 연결되고

and the neuron fires electrical impulses.

뉴런은 전기적 자극을 보내는 겁니다.

Because the light-activated pore is encoded in DNA,

왜냐하면 광(光)활성된 기공은 DNA에 암호화되어 있기 때문에

we can achieve incredible precision.

놀라운 정밀성을 갖게 되는 것이죠.

This is because,

그래서 이것이

although each cell in our bodies

우리 몸에 모든 세포들이

contains the same set of genes,

같은 조합의 유전자를 가지고 있음에도 불구하고

different mixes of genes get turned on and off

유전자의 다른 조합이 서로 다른 세포에서

in different cells.

반응했다 안 했다 하는 이유인 것이죠.

You can exploit this to make sure

여러분은 이걸 이용해서 몇 개의 뉴런만

that only some neurons

광(光)활성된 기공을 가지고 있고

contain our light-activated pore and others don't.

다른 것들은 그렇지 않다는 걸 확인할 수 있습니다.

So in this cartoon, the bluish white cell

여기 그림에서 좌측 상단에 있는

in the upper-left corner

푸르스름한 하얀 세포는

does not respond to light

빛에 반응 하지 않고 있죠.

because it lacks the light-activated pore.

왜냐하면 광(光)활성된 기공이 없기 때문이죠.

The approach works so well

이런 시도가 잘 되면

that we can write purely artificial messages

우리는 완전히 인위적인 메시지를 작성해서

directly to the brain.

뇌에 직접 보낼 수 있습니다.

In this example, each electrical impulse,

이 그래프에서 각각의 전기 자극과

each deflection on the trace,

궤적을 벗어난 이탈은

is caused by a brief pulse of light.

순간적인 빛의 진동 때문에 발생한 겁니다.

And the approach, of course, also works

그리고 이러한 사례는

in moving, behaving animals.

움직이거나 활동중인 동물에서도 볼 수 있죠.

This is the first ever such experiment,

이건 갈바니의 광학적 실험 버전에 해당하는

sort of the optical equivalent of Galvani's.

최초의 실험이죠.

It was done six or seven years ago

이 실험은 당시 저의 학생이었던 수사나 리마가

by my then graduate student, Susana Lima.

6-7년 정도 전에 했던 것입니다.

Susana had engineered the fruit fly on the left

수사나는 왼쪽에 보시는 초파리를 조작해서

so that just two out of the 200,000 cells in its brain

초파리 뇌의 이십 만 개 세포 중 단 두 개 만이

expressed the light-activated pore.

광(光)활성된 기공을 나타내도록 했습니다.

You're familiar with these cells

여러분은 아마도 이 세포에 익숙 하실텐데요.

because they are the ones that frustrate you

바로 이 세포가 여러분이 파리를 잡을 때

when you try to swat the fly.

사람을 힘들게 만드는 세포기 때문이죠.

They trained the escape reflex that makes the fly jump into the air

이 세포는 여러분이 손을 움직여 파리를 잡으려고 할 때마다 파리가 공중으로

and fly away whenever you move your hand in position.

날아가 버리게 하는 반사 반응 가능하게 하는 세포죠.

And you can see here that the flash of light has exactly the same effect.

그리고 빛을 쪼여주는 건 같은 효과를 발생시킨다는 걸 보실 수 있습니다.

The animal jumps, it spreads its wings, it vibrates them,

파리가 뛰어올라서 날개를 펴고, 파닥거리는 겁니다.

but it can't actually take off

그러나 파리는 실제로는 날아오르지는 못합니다.

because the fly is sandwiched between two glass plates.

왜냐하면 두 장의 유리판 사이에 끼여 있기 때문입니다.

Now to make sure that this was no reaction of the fly

자, 이제 확인할 건 파리가 빛을 볼 수 있어서

to a flash it could see,

반응을 한 것이 아니라는 겁니다.

Susana did a simple

수사나는 간단하지만

but brutally effective experiment.

잔인하게 효과적인 실험을 했는데

She cut the heads off of her flies.

파리의 머리를 떼어버린 거였죠.

These headless bodies can live for about a day,

이렇게 머리 없는 몸으로 약 하루 정도 살 수 있긴 하지만

but they don't do much.

별로 할 수 있는 일은 없습니다.

They just stand around

그냥 서성이거나

and groom excessively.

열심히 몸단장 하는 행동을 하는 게 다입니다.

So it seems that the only trait that survives decapitation is vanity.

참수당하고도 남아 있는 유일한 습성은 허영심 같네요.

(Laughter)

(웃음)

Anyway, as you'll see in a moment,

어쨌든 잠시 후에 보시 듯

Susana was able to turn on the flight motor

수사나가 이 파리의 척수에 해당하는

of what's the equivalent of the spinal cord of these flies

비행 기관을 작동시켜서

and get some of the headless bodies

이 머리 없는 파리 몸체가

to actually take off and fly away.

실제로 날 수 있게 했죠.

They didn't get very far, obviously.

분명한 건 파리가 멀리 가진 못했다는 겁니다.

Since we took these first steps,

우리가 이러한 첫 걸음을 내딛은 이후

the field of optogenetics has exploded.

광(光)유전학 분야는 폭발적 성장을 했습니다.

And there are now hundreds of labs

지금은 수 백 개의 연구실이

using these approaches.

이러한 방법으로 연구하고 있습니다.

And we've come a long way

우리는 갈바니와 수사나의 이런

since Galvani's and Susana's first successes

동물들을 움찔거리게 하거나 뛰어오르게 하는 첫 번째 실험 성공 이후

in making animals twitch or jump.

먼 길을 걸어 왔습니다.

We can now actually interfere with their psychology

우리는 이제 실제로 심리학에 관여하게 되었죠.

in rather profound ways,

보다 심오한 방법을 통해서 말입니다.

as I'll show you in my last example,

여기 마지막 사례를 보여 드리겠습니다.

which is directed at a familiar question.

아마도 익숙한 질문에서 나온 것일 겁니다.

Life is a string of choices

삶이란 다음에 무엇을 할 것인지 정해야 하는

creating a constant pressure to decide what to do next.

끊임없는 압력이 생기는 선택의 연속이라는 거죠.

We cope with this pressure by having brains,

우리는 뇌를 가지고 있기 때문에 이러한 압력을 조절합니다.

and within our brains, decision-making centers

우리 뇌안에는 제가 '행위자' 라고 부르는

that I've called here the "Actor."

의사 결정 본부가 있죠.

The Actor implements a policy that takes into account

이 행위자 기관은 주변 환경의 상태와

the state of the environment

우리가 움직이는 맥락을 고려하는

and the context in which we operate.

정책을 수행시킵니다.

Our actions change the environment, or context,

우리의 행동은 환경이나 맥락을 변화시키죠.

and these changes are then fed back into the decision loop.

그리고 이러한 변화는 다시 의사 결정 과정으로 반영되고요.

Now to put some neurobiological meat

이런 추상적인 모델에

on this abstract model,

신경생물학적인 골자를 더하기 위해서

we constructed a simple one-dimensional world

우리가 가장 좋아하는 실험 대상인 초파리를 위한

for our favorite subject, fruit flies.

간단한 일차원 세계를 구성해봤죠.

Each chamber in these two vertical stacks

두 개의 수직 구조의 각 방에는

contains one fly.

한 마리의 파리가 들어 있습니다.

The left and the right halves of the chamber

각 방의 오른쪽 반과 왼쪽 반은

are filled with two different odors,

두 가지 다른 향으로 채워져 있죠.

and a security camera watches

그리고 감시 카메라는

as the flies pace up and down between them.

오른쪽과 왼쪽 사이에서 빨리 움직이는지 느리게 움직이는지를 보는 겁니다.

Here's some such CCTV footage.

이건 그 CCTV 기록인데요.

Whenever a fly reaches the midpoint of the chamber

두 향이 겹치는

where the two odor streams meet,

방의 중간 지점에 이를 때마다

it has to make a decision.

파리는 결정을 내려야 합니다.

It has to decide whether to turn around

되돌아 갈 것인지

and stay in the same odor,

아니면 같은 향 속에 있을 것인지 말이죠.

or whether to cross the midline

아니면 중간 지점을 넘어서

and try something new.

뭔가 새로운 것을 시도할 것인지 말입니다.

These decisions are clearly a reflection

이러한 결정은 분명히 행위자 기관의 정책이

of the Actor's policy.

반영된 것이죠.

Now for an intelligent being like our fly,

음, 파리와 같은 지적인 생명체한테

this policy is not written in stone

이런 정책은 석판에 새겨진 것이라기 보다는

but rather changes as the animal learns from experience.

경험을 통해 배워가면서 변화하는 것이죠.

We can incorporate such an element

우리는 이런 적응적 지능 같은 요소를

of adaptive intelligence into our model

파리의 뇌가 행위자 기관 뿐만 아니라

by assuming that the fly's brain

다른 그룹의 세포, 즉 행위자 기관의 선택에 대해

contains not only an Actor,

끊임없는 평가를 해주는

but a different group of cells,

'비평가' 도 포함하고 있다는

a "Critic," that provides a running commentary

가정을 함으로써

on the Actor's choices.

우리의 모델에 통합할 수 있습니다.

You can think of this nagging inner voice

이런 잔소리 같은 내부 목소리는

as sort of the brain's equivalent

만약 여러분이 저같은 호주 사람이라면,

of the Catholic Church,

머리 속에 있는 일종의 성당이라고

if you're an Austrian like me,

생각하실 수 있고요.

or the super-ego, if you're Freudian,

프로이드를 믿으시면 초자아 라고 보실 수도 있고요. (초자아:자아를 감시하는 무의식적 양심)

or your mother, if you're Jewish.

여러분이 유대인이라면 어머니로 보실 수도 있겠죠.

(Laughter)

(웃음)

Now obviously,

분명한 건

the Critic is a key ingredient

비평의 역할은 우리를 지적으로 만드는

in what makes us intelligent.

중요한 요소라는 겁니다.

So we set out to identify

그래서 우리는 파리의 뇌의

the cells in the fly's brain

어느 세포가 비평가의 역할을 담당하는지

that played the role of the Critic.

규명해보기로 하였죠.

And the logic of our experiment was simple.

우리가 수행한 실험의 논리는 간단했습니다.

We thought if we could use our optical remote control

비평가 기관의 세포를 활성화시키기 위해서

to activate the cells of the Critic,

광학적 원격 제어를 이용하려면

we should be able, artificially, to nag the Actor

우리는 인위적으로 행위자 기관에게 정책을 바꾸라고

into changing its policy.

잔소리를 할 수 있어야 한다는 것이었죠.

In other words,

다시 말하면

the fly should learn from mistakes

파리는 자기가 한 실수를 통해서

that it thought it had made

뭔가를 배워야 하지만

but, in reality, it had not made.

현실에서는 실수를 하지 않거든요.

So we bred flies

그래서 우리는 광(光)연상작용이 가능한

whose brains were more or less randomly peppered

세포가 거의 무작위로 분포된 뇌를 갖고 있는

with cells that were light addressable.

파리를 배양했죠.

And then we took these flies

그리고 이 파리가

and allowed them to make choices.

선택을 내리도록 실험했습니다.

And whenever they made one of the two choices,

두 가지 선택 중에 하나의 결정을 할 때마다

chose one odor,

즉, 한 개의 향을 선택하는 거죠.

in this case the blue one over the orange one,

이 경우엔 주황색이 아닌 파란색을 선택하면

we switched on the lights.

불이 켜지는 거였죠.

If the Critic was among the optically activated cells,

광(光)활성성 세포 가운데 비평가 역할을 하는 세포가 있다면

the result of this intervention

그 비평가 세포의 중재의 결과는

should be a change in policy.

정책에 변화를 가져 올 것입니다.

The fly should learn to avoid

그래서 파리는 광학적으로 강화된 향을

the optically reinforced odor.

피하게 되는 걸 배우는 것입니다.

Here's what happened in two instances:

여기 두 가지 경우가 있습니다.

We're comparing two strains of flies,

두 가지 종의 파리을 비교해 보면

each of them having

각각의 종은

about 100 light-addressable cells in their brains,

약 백 여 개의 광(光)연상성 뇌세포를 가지고 있습니다.

shown here in green on the left and on the right.

여기 왼쪽과 오른쪽에 보이는 녹색의 것입니다.

What's common among these groups of cells

이들 세포 그룹의 공통점은

is that they all produce the neurotransmitter dopamine.

모두 신경 전달 물질인 도파민을 분비한다는 것입니다.

But the identities of the individual

그러나 도파민을 분비하는

dopamine-producing neurons

각각의 뉴런의 특성은

are clearly largely different on the left and on the right.

왼쪽과 오른쪽이 각각 분명하게 많이 다릅니다.

Optically activating

빛으로 활성화되는

these hundred or so cells

이들 수 백 개의 세포는

into two strains of flies

두 종류의 파리들에게 각각 있는데

has dramatically different consequences.

극단적으로 다른 결과를 가져오죠.

If you look first at the behavior

오른쪽의 파리 집단의

of the fly on the right,

행동을 먼저 보시면,

you can see that whenever it reaches the midpoint of the chamber

두 향이 만나는 방의

where the two odors meet,

중간 지점에 다다를 때 마다

it marches straight through, as it did before.

예전에 그랬듯이 그냥 쭉 직진합니다.

Its behavior is completely unchanged.

이들의 행동은 전혀 변하지 않았죠.

But the behavior of the fly on the left is very different.

하지만 왼쪽 그룹에 있는 파리의 행동은 상당히 다릅니다.

Whenever it comes up to the midpoint,

중간 지점에 다다를 때 마다

it pauses,

멈춥니다.

it carefully scans the odor interface

새로운 환경을 마주하면 킁킁 거리며 냄새 맡는 것처럼

as if it was sniffing out its environment,

새로운 향을 조심스럽게 살펴보고

and then it turns around.

돌아서 버립니다.

This means that the policy that the Actor implements

이건 오른쪽 공간에 있는 향을 피하라는

now includes an instruction to avoid the odor

주문을 행위자 기관이 정책에

that's in the right half of the chamber.

반영한다는 걸 의미합니다.

This means that the Critic

이것은 비평가 기관이 파리 안에서

must have spoken in that animal,

뭔가를 말했다는 것을 뜻하는 겁니다.

and that the Critic must be contained

그리고 그 비평가 기관은 분명히

among the dopamine-producing neurons on the left,

왼쪽 그룹의 도파민 분비 뉴런 중에 하나라는 겁니다.

but not among the dopamine producing neurons on the right.

오른쪽의 도파민 분비 뉴런 중에 있는 게 아니죠.

Through many such experiments,

그러한 많은 실험을 통해서

we were able to narrow down

우리는 비평가 기관의 실체를

the identity of the Critic

단 12개의 세포로

to just 12 cells.

압축했습니다.

These 12 cells, as shown here in green,

여기 녹색으로 보여지는 12 개의 세포는

send the output to a brain structure

여기 회색 부분의

called the "mushroom body,"

버섯형 몸체로 불리우는

which is shown here in gray.

두뇌 구조에 출력을 보냅니다.

We know from our formal model

우리는 정형적인 모델을 통해서

that the brain structure

비평가 기관의 잔소리를 수용하는

at the receiving end of the Critic's commentary is the Actor.

최종 두뇌 구조는 행위자 기관이라는 걸 알아냈죠.

So this anatomy suggests

그래서 이 해부도는

that the mushroom bodies have something to do

여기 버섯형 몸체가 행위의 선택과

with action choice.

관련이 있다는 걸 보여줍니다.

Based on everything we know about the mushroom bodies,

버섯형 몸체에 관해 우리가 알고 있는 모든 것에 의하면

this makes perfect sense.

이건 완전히 이해되는 겁니다.

In fact, it makes so much sense

사실 우리가 파리의 행동을 자극시키는

that we can construct an electronic toy circuit

전기 장난감 회로를 만들었다고

that simulates the behavior of the fly.

하면 잘 이해가 되겠군요.

In this electronic toy circuit,

이 전기 장난감 회로에서

the mushroom body neurons are symbolized

버섯형 몸체 뉴런은

by the vertical bank of blue LEDs

보드 가운데에 있는

in the center of the board.

파란색 LED의 수직 단자로 상징됩니다.

These LED's are wired to sensors

이 LED들은 대기 중에 있는 냄새 분자의 존재를

that detect the presence of odorous molecules in the air.

감지할 수 있는 센서에 연결되어 있죠.

Each odor activates a different combination of sensors,

각각의 향은 서로 다른 조합의 센서들을 활성하시키는데,

which in turn activates

이건 버섯형 몸체에 있는

a different odor detector in the mushroom body.

다른 냄새 감지 장치를 활성화시킵니다.

So the pilot in the cockpit of the fly,

그래서 파리의 조종석에 있는 파일럿,

the Actor,

즉, 행위자가

can tell which odor is present

어떤 파란색 LED가 켜져 있는지 보게 되면

simply by looking at which of the blue LEDs lights up.

어떤 향이 존재하는지 구분해내는 것입니다.

What the Actor does with this information

행위자가 이러한 정보를 가지고 하는 일은

depends on its policy,

그 정책에 달려있는데

which is stored in the strengths of the connection,

이건 냄새 감지 장치와

between the odor detectors

파리가 도망가게 하는 동력을 주는

and the motors

운동 신경

that power the fly's evasive actions.

사이의 연결 강도에 저장이 되는 겁니다.

If the connection is weak, the motors will stay off

만약 연결이 약하면 운동 기관은 작동되지 않고

and the fly will continue straight on its course.

파리는 그대로 앞으로 가던 길을 가게 될 것이고

If the connection is strong, the motors will turn on

반면 연결이 강하면 운동 기관이 작동 되어서

and the fly will initiate a turn.

파리는 방향을 바꾸게 되겠죠.

Now consider a situation

자, 운동 기관이 작동 되지 않는

in which the motors stay off,

파리가 가던 길을 계속 가는

the fly continues on its path

상황을 생각해보세요.

and it suffers some painful consequence

이건 파리가 탁 잡히게 되는

such as getting zapped.

아주 고통스런 결과를 초래할 것입니다.

In a situation like this,

이 같은 상황에서

we would expect the Critic to speak up

우리는 비평가 기관이

and to tell the Actor

행위자 기관한테

to change its policy.

계획을 바꾸라고 말하라고 하고 싶겠죠.

We have created such a situation, artificially,

우리는 빛으로 비평가 기관이 작동되게 하여서

by turning on the critic with a flash of light.

이러한 상황을 인위적으로 만든 겁니다.

That caused a strengthening of the connections

그것은 현재 활성화된 냄새 감지 장치와

between the currently active odor detector

운동 기관 사이의 연결을

and the motors.

강화시키게 됩니다.

So the next time

그래서 그 다음에

the fly finds itself facing the same odor again,

파리는 다시 같은 냄새와 마주치게 되고

the connection is strong enough to turn on the motors

연결이 강화되면 운동 기관이 작동되고

and to trigger an evasive maneuver.

회피 동작이 실행되는 겁니다.

I don't know about you,

저는 여러분에 대해 잘 알지 못합니다만

but I find it exhilarating to see

어떻게 모호한 심리학적 개념이

how vague psychological notions

마음에 대한 물리적이고 기계적인 이해를

evaporate and give rise

유발시키는가를

to a physical, mechanistic understanding of the mind,

보는 게 매우 흥미롭다고 봅니다..

even if it's the mind of the fly.

그게 아무리 파리의 마음이라고 할지라도요.

This is one piece of good news.

이건 정말 좋은 소식입니다.

The other piece of good news,

그리고 적어도 과학자에게

for a scientist at least,

좋은 또 다른 소식은

is that much remains to be discovered.

발견되어야 할 것이 아직 많이 남아 있다는 겁니다.

In the experiments I told you about,

제가 말씀드린 실험에서

we have lifted the identity of the Critic,

우리는 비평가 기관의 실체를 드러냈지만,

but we still have no idea

그러나 우리는 아직

how the Critic does its job.

비평가 기관이 어떻게 그 일을 수행하는지 알지 못합니다.

Come to think of it, knowing when you're wrong

생각해 보세요. 선생님이나 어머니가

without a teacher, or your mother, telling you,

뭐가 잘못 되었는지 여러분에게 말해주지 않는다면

is a very hard problem.

그걸 인식하는 건 아주 어려운 문제일 겁니다.

There are some ideas in computer science

컴퓨터 사이언스와 인공 지능 분야에도

and in artificial intelligence

이런 일이 어떻게 이뤄지는 지에 관해서

as to how this might be done,

약간의 개념이 있습니다.

but we still haven't solved

하지만 우리는 지적 행동이

a single example

어떻게 살아 있는 물질의

of how intelligent behavior

물리적 작용으로부터

springs from the physical interactions

파생되는지에 대한 하나의 예도

in living matter.

풀어내지 못했습니다.

I think we'll get there in the not too distant future.

멀지 않은 미래에 풀릴 것이라고 저는 생각합니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)