신간소개

손은 외부의 뇌다 '손과 뇌'

아마데우스 2014. 1. 21. 12:23




일본 뇌과학계의 좌장 구보타 박사의 실전 뇌과학

손은 외부의 뇌다


손은 아래팔의 끝, 손목에 붙어 있는 부분을 이른다. 손은 ‘손바닥’과 거기서 뻗어 나온 다섯 개의 ‘손가락’으로 이루어져 있다. 손의 앞면을 손바닥이라고 하는데, 피부는 두껍고(0.7밀리미터) 털은 나지 않지만 피부능선(손금과 지문)이 있다. 


손의 뒷면인 손등은 피부가 얇고(0.4밀리미터) 다른 부위의 피부와 특징이 같다. 

사람의 손은 스물일곱 개의 작은 뼈로 이루어져 있다. 손의 기본 운동은 주먹을 쥐는 ‘구부리기’, 손을 펴는 ‘펴기’, 손가락을 편 채 붙이는 ‘모으기’, 손가락을 활짝 펼치는 ‘벌리기’의 네 종류이다. 여기에 엄지손가락 특유의 ‘맞서기’ 운동을 더해 손가락의 기본 운동은 구부리기, 펴기, 모으기, 벌리기, 맞서기의 다섯 종류이다. 이 몇 가지 운동의 조합으로 인간의 손은 천변만화한 활동을 만들어낸다. 특히 엄지손가락에는 엄지벌림근과 엄지모음근이 유난히 발달해 있어서 강한 힘으로 움직일 수 있다. 


손은 뇌가 내리는 명령을 수행하는 운동기관일 뿐 아니라 뇌에 가장 많은 정보를 제공하는 감각기관이다. 손을 움직이거나 손으로 바깥의 변화를 받아들일 때 뇌는 활성화된다. 손은 머릿속에서 만들어진 명령을 구현하는 도구지만, 반대로 손을 사용함으로써 새로운 생각이 만들어지기도 한다. 손을 사용하면 전두엽에 자극이 가해지고, 그 과정에서 인간 두뇌의 중추인 전두엽은 자극을 해석하는 것을 넘어선 창의적 활동을 하기 때문이다. 즉 손을 사용한다는 것은 최고 차원의 정신 기능에 자극을 준다는 것과 같은 말인 셈이다.



손을 사용하는 것은 창의성의 원천

인류 진화의 비밀을 간직한 손



3D 이미지로 나타낸 펜필드의 소인

인간의 대뇌와 신체 부위의 대응 관계를 시각적으로 표현한 펜필드의 소인을 보면 인체의 어느 기관보다 손이 큰 것을 알 수 있다. 즉 뇌에서 손에 관련한 부위의 비중이 가장 크다는 말로, 손과 뇌의 밀접한 관계를 보여주는 것이다. 손과 뇌의 이런 관계는 인류의 진화 과정에서도 큰 역할을 했다. 손은 뛰어난 감각기관이기 때문에, 원시 유인원은 손으로 돌이나 나무 등의 사물을 이리저리 만지는 과정에서 뇌에 자극을 받았을 것이고, 이를 통해 그것을 도구로 사용하는 ‘창조성’이 발휘되었을 것이다. 


1963년 영국의 인류학자 루이스 리키Louis Leakey는 탄자니아 올두바이 계곡의 최하층에서 사람 화석을 발견하였다. 그가 발견한 화석은 엄지손가락을 제외한 네 손가락은 나무타기와 매달려 있기에 적합하고, 모든 손가락의 손허리뼈 관절은 도구를 사용하기에 적합한 형태였다. 그는 이 화석에 ‘도구를 사용하는 사람’이라는 뜻의 호모 하빌리스(Homo habilis=handy man)라는 이름을 붙여주었다. 이 호모 하빌리스 이후 원시 인류의 뇌 용적은 크게 증가한다. 


도구를 사용하는 동물은 고등 영장류에 한정되지 않는다. 수달은 돌을 이용해 어패류를 깨고, 갈라파고스의 어느 핀치는 선인장 가시나 막대기를 이용하여 나무 속의 벌레를 꺼내 먹는다. 하지만 이는 영장류의 손 사용처럼 학습이나 문화가 아니라 본능적인 행동이다. 


오리건 영장류연구센터의 원숭이는 눈이 내리면 눈덩이를 만들어 굴리면서 논다. 새끼 침팬지에게 막대기를 주면, 그것을 이리저리 가지고 놀면서 새로운 용도를 창출한다. 손을 쓰면 신경계가 움직이고 창조 과정이 촉진된다. 이 과정에서 원시 영장류의 한 종류는 극적인 진화를 이루었고, 인류가 지금과 같은 형태로 진화하게 된 것이다.



손과 손재주의 메커니즘


옛날에는 구슬치기, 딱지치기, 공기놀이 등 손을 사용해서 노는 아이들이 많았지만 요즘 아이들은 컴퓨터 게임, 스마트폰 게임을 하며 시간을 보낸다. 손을 다양한 방식으로 자주 사용하지 않으면, 운동 패턴을 배울 수 없어서 손을 요령 있게 쓰지 못한다. 손재주가 둔해지는 것이다. 손재주가 좋다는 말은 손의 기계 수용기나 근육 수용기에서의 신경전위가 적당하게 발생하고, 반사 메커니즘이 잘 작동해서 어깨와 팔, 손으로 이어지는 근육을 능률적으로 활용할 수 있다는 말이다. 


신경섬유의 기능은 신경전위를 말초 근육으로 전하는 것인데, 그 지름의 차이에 따라 신경전위의 전도 속도가 달라진다. 지름 1마이크론짜리 신경의 전달 속도는 초속 6미터이다. 보통 운동신경의 지름은 12~20마이크론이므로 초당 72~120미터의 속도로 신경전위를 전도한다. 운동신경의 굵기는 청소년기에 조금씩 굵어지는데, 어른이 되면 확장이 멈추고 개인차도 거의 없다. 따라서 어린 시절에 손을 많이 써서 운동신경의 굵기를 늘려야 성인이 된 뒤에도 뛰어난 손재주를 지니게 되는 것이다. 신경의 전달 속도가 빨라지면 당연히 정보의 입수와 반응 속도도 빨라지는데, 이는 지능과 직결된다.


과학자들은 어떤 기술에 대한 손재주를 늘리는 가장 효과적인 일반법칙을 찾으려 노력해 왔다. 여러 연구를 통해 도달한 몇 가지 결론은 다음과 같다. 1 한 번에 몰아서 하는 것보다 조금씩 자주 연습하는 것이 좋다. 2 어느 정도의 수준에 이르면 몰아서 연습해도 기량이 크게 줄지 않는다. 3 휴지 기간은 기량이 줄지 않는 한 길어도 좋다. 4 나이가 들어서 시작하는 것보다 어릴 때 시작하는 것이 좋다. 



손을 사용하지 않는 세상, 

인간의 진화도 멈출 것이다!


20세기가 간단한 조작을 통해 기계에게 인간의 일을 대신 시키는 ‘자동화’의 시대였다면, 21세기는 기계가 인간의 일을 알아서 처리하는 스마트의 시대이다. 20세기의 청소기가 사실상 손으로 모터를 끌고 다니는 원시적 형태의 기계였다면, 21세기의 청소기는 스스로 알아서 바닥을 청소하고 스스로 충전까지 한다. 자동차 열쇠를 꽂아 돌릴 필요도 없다. 


차문으로 걸어가면 저절로 잠금장치가 풀리고, 단추만 누르면 시동이 걸린다. 주차를 하느라 핸들을 돌리며 애먹을 필요도 없다. 자동차 스스로 제 쉴 곳을 찾아 들어간다. 심지어 카지노에서도 예전에는 동전을 넣은 뒤 레버를 당겼는데, 이제는 동전만 넣으면 자동으로 기계가 작동한다. 팔짱을 낀 채 앉아서 감시만 하면 된다. 


말 그대로 ‘손 하나 까딱’하지 않아도 되는 세상이 되었다. 굳이 손을 쓰지 않아도 많은 것이 해결되는 스마트한 시대를 우리는 살아가고 있다. 그러나 일본의 뇌과학자 구보타 기소우 박사는 이런 스마트 기기 때문에 인간의 진화가 멈출지 모른다고 경고한다. 스마트 기기 때문에 손을 적게 사용하게 되고, 손을 적게 사용하면 뇌 발달이 활발히 이루어지지 않기 때문이라는 것이다. 


일본 뇌과학계의 좌장인 구보타 박사는 손은 인간의 두뇌 진화에 결정적인 영향을 미쳤고, 손을 사용함으로써 두뇌를 자극해 머리가 좋아진다고 주장한다. 인간의 지능과 운동중추는 전두엽이 관장하는데, 전두엽은 두뇌의 핵심적인 역할을 하는 부위로 손가락을 움직이는 등 미세한 운동을 통해 활성화된다는 것이다. 따라서 구보타 박사는 뇌 발달을 위한 간단한 방법을 제시한다. 


연필깎이보다는 칼로 연필을 깎고, 컴퓨터로 글을 쓰는 것보다는 연필로 종이에 글씨를 쓰거나 그림을 그리는 것이다. 또 아이들에게는 발달 단계에 맞춰 나무토막 쌓기나 레고 장난감, 다양한 형태의 큐브 퍼즐 등을 주면 된다. 인간의 지능과 운동중추는 전두엽이 관장하는데, 전두엽은 손가락을 움직이는 등 미세한 운동을 통해 활성화되기 때문이다. 


손과 수명의 관계

심지어 손은 수명과도 밀접한 관계가 있다. 미국 의사협회가 발행하는 학술잡지에서, 하와이 오아후 섬에 사는 일본계 남성 8006명의 건강과 장수에 대한 역학조사를 보고했다. 그들의 악력을 조사해보니 건강하게 85세 이상까지 장수하고 있는 655명의 평균 악력은 39.5킬로그램인 데 비해 병에 걸린 758명은 39.2킬로그램이었다. 거동을 하지 못하는 사람 1038명은 38.6킬로그램, 85세 이전에 죽은 3369명은 38.5킬로그램이었다. 이렇게 악력이 셀수록 병이 없고 건강하다는 사실이 보고되었다. 

85세에 이 정도의 악력이 있다는 것은, 분명 손으로 무거운 것을 들어 옮기거나 농사를 짓는 등 힘 쓰는 일을 했기 때문일 것이다. 이런 데이터를 본다면, 나이 들어서도 건강하게 장수하고픈 사람은 손으로 힘을 쓰는 일을 하는 것이 좋다.



왼손잡이와 오른손잡이, 그 풀리지 않는 의문


우리말에서 ‘왼손’은 형용사 ‘외다’에서 비롯되었다. 지금은 자주 사용되지 않지만 ‘그르다’는 뜻으로 널리 쓰였다. ‘오른손’은 당연히 ‘옳다’는 의미이다. 심지어 오른손을 ‘바른손’으로 표현하기도 한다. 영어에서도 left는 ‘손재주가 없다’ ‘나쁘다’ ‘결함’ ‘피곤함’ ‘일그러짐’ 등을 의미하는 앵글로색슨어의 lyft에서 온 단어이고, right는 ‘바르다’ ‘똑바로’는 의미를 지닌 라틴어 단어 rectus와 연결된다. 이 책에는 오른손잡이와 왼손잡이에 얽힌 속설과 의문이 과학적인 해설과 함께 실려 있다.


왼손잡이의 비율은 12%, 하지만 ‘그때그때 달라요’


인간의 약 3~30%는 왼손잡이다. 편차가 큰 것은 측정법에 차이가 있기 때문이다. 일본의 도요쿠라 야스오 교수가 약 6000명을 대상으로 조사를 했다. 글을 쓸 때는 96%의 사람이 오른손을 썼는데, 성냥을 그을 때는 8% 정도가 왼손을 쓴다. 또 빗자루 질을 할 때는 30% 정도의 사람들이 왼손을 쓴다. 


오른손잡이와 왼손잡이의 비율은 시기별로도 차이가 있다. 일본의 경우 왼손잡이 아동의 수는, 제2차 세계대전 전에는 초등학교 한 반에 0~1명이었는데 지금은 4~5명으로 늘었다. 또 1930년대 미국 초등학교 학생 중 왼손잡이는 3% 전후였는데, 그 후 점점 늘어나서 1970년대에는 12% 가까이 되었다. 그러나 그 이상 증가하지 않고 멈추었다. 이는 시대가 흐름에 따라 학교나 가정에서 오른손 사용을 강요하는 경우가 줄었기 때문으로 해석된다. 따라서 12% 전후가 학교나 가정에서 교정하지 않았을 때의 왼손잡이의 비율이라고 생각할 수 있다. 

 

왼손잡이는 언제부터 인류 역사에 나타날까?


오른손잡이와 왼손잡이처럼 손의 분업이 명확하게 이루어지는 것은 원숭이에게는 없는 인간만의 독특한 성질이다. 인류의 진화 과정에서 손의 기능이 나뉜 것은 오스트랄로피테쿠스 때부터라고 보인다. 남아프리카공화국 마카판스가트 유적에서 발견된 250만~300만 년 전의 오스트랄로피테쿠스 근처에는 머리뼈에 구멍이 난 개코원숭이의 뼈가 많이 발견되었다. 구멍의 위치를 조사해 보니 좌측에 압도적으로 많았다. 이를 통해 오스트랄로피테쿠스가 오른손으로 산양의 앞다리뼈를 잡고 개코원숭이를 때려잡았다고 짐작된다. 


스페인의 알타미라 동굴에는 약 2만 년 전에 살았던 구석기 시대 사람의 생활 흔적이 남아 있다. 동굴의 벽에는 손자국 그림이 있는데, 그 대부분이 왼손이다. 벽에 왼손을 대고 오른손으로 그림을 그렸을 것이다. 안타깝게도 수백만 년 동안 역사에는 오른손잡이와 왼손잡이가 있었다고 생각되는 증거가 보이지 않는다. 하지만 인류가 직립보행을 시작하고 본격적으로 손을 사용하면서부터 오른손잡이와 왼손잡이가 나뉘었다고 보는 것이 무리는 아니다.


오른손잡이-왼손잡이에 따라 뇌도 달라질까?


인간의 두뇌에서 좌뇌는 언어 능력을 관장한다. 오른손잡이의 언어뇌는 거의 대부분 좌뇌이다. 반면 왼손잡이의 언어뇌는 60%가 좌뇌에 있고, 40%가 우뇌에 있다. 실어증 환자의 96%는 좌뇌에서 장애가 발견되고, 4%만이 우뇌의 장애로 나타났다. 실어증과 오른손잡이와 왼손잡이의 관계를 보면, 오른손잡이 중 실어증에 걸린 환자의 90% 이상이 좌뇌에 생긴 장애가 원인이었다. 우뇌 장애는 10% 이하다. 그런데 왼손잡이 실어증 환자의 50%는 좌뇌 장애로 발생하고, 50%는 우뇌 장애로 발생한다.


머리에 외상을 입었을 때 오른손잡이는 언어 능력의 장애가 발생할 확률이 크고, 왼손잡이는 그렇지 않다는 것이다. 이런 차이는 왼손잡이의 언어 기능이 어느 한쪽 뇌로 완전히 넘어가지 않고, 양쪽에 골고루 퍼져 있기 때문으로 보인다. 언어영역에 있어서 좌우 뇌는 형태적 차이를 보인다. 그러나 아직 운동의 출력과 관계된 영역에서는 확실한 좌우 차이가 보고되지 않았다.



왼손잡이가 정말로 오른손잡이보다 뛰어날까?


구약성서의 《판관기》 10장 15절과 16절에 우수한 왼손잡이에 관한 기록이 있다. 어느 마을에서 우수한 병사 700명을 보냈는데 모두 왼손잡이였다는 것이다. 흔히들 왼손잡이가 오른손잡이보다 예체능에서 뛰어난 능력을 발휘한다고 한다. 뿐만 아니라 지능도 우수하다는 속설도 있다. 하지만 왼손잡이가 오른손잡이보다 특별히 더 능력이 뛰어나다는 가설을 입증하는 통계조사는 아직 없다. 다만 왼손잡이의 경우 어릴 때부터 오른손 사용을 강요받았기 때문에 양손을 모두 능숙하게 사용하고, 그럼으로써 뇌 발달에 유리할 수 있다고 짐작할 뿐이다. 


왼손잡이를 오른손잡이로 교정해도 될까?


다양한 실험 결과 오른손잡이와 왼손잡이는 태어나면서부터 정해지는 것으로 알려져 있다. 하지만 이것이 유전으로 정해지는지, 만약 그렇다면 어떤 유전자가 개입하는 것인지는 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 사람의 89%는 왼쪽이 언어뇌인 오른손잡이이다. 언어뇌가 오른쪽에 있는 왼손잡이를 오른손잡이로 교정하는 일은, 손을 사용하는 능력과 언어를 사용하는 능력을 떨어뜨릴 위험이 있다. 손끝의 섬세함과 말하는 능력이 충분하게 발달하지 못할 가능성도 있다. 아이가 왼손잡이라고 해서 오른손잡이로 교정할 경우, 그 아이의 장래에 공간인지, 손을 사용하는 능력, 언어뇌의 기능에 나쁜 영향을 미칠 수 있다는 사실을 각오해야 한다. 아이가 왼손잡이라면 교정하는 것이 아니라 그대로 좌우 각각의 손의 기능이 발달할 수 있도록 도와야 한다. 



<< 지은이 구보타 기소우久保田競 >>


‘구보타식 교육법’으로 유명한 일본의 대표적인 뇌과학자. 동경대 의학부를 졸업하고 교토대학 영장류연구소 소장을 거쳐, 현재는 교토대학 명예교수로 있다. 일본 뇌과학계의 원로이자 뇌과학의 대중화에 가장 많은 기여를 한 의학자다. 수십 년간 연구한 뇌과학 이론과 사례를 실제 육아에 도입해 일본 전역에 센세이션을 일으켰다. 뇌과학에 기반한 ‘구보타 식 교육법’으로 영유아를 키우는 부모들의 육아 멘토로 유명하다. 


  이 책에서 구보타 박사는 수십 년간 연구한 뇌와 손의 관계를 명쾌하게 정리한다. 손은 인간의 두뇌 진화에 결정적인 영향을 미쳤고, 손을 사용함으로써 두뇌를 자극해 머리가 좋아진다는 것이다. 구보타 박사가 제시하는 방법은 간단하다. 칼로 연필을 깎고, 글씨를 쓰거나 그림을 그리고, 나무 쌓기 놀이를 하는 등 손을 자주 사용하는 것이다. 인간의 지능과 운동중추는 전두엽이 관장하는데, 전두엽은 두뇌의 핵심적인 역할을 하는 부위로 손가락을 움직이는 등 미세한 운동을 통해 활성화된다는 것이다.


  지난 20년 동안의 연구 경력을 바탕으로 수많은 자녀교육서를 펴낸 베스트셀러 작가이기도 하다.《뇌를 탐험하다》《‘뇌’를 알고‘뇌’를 키우자》《천재 뇌를 만드는 0세 교육》《천재 뇌를 다듬는 1세 교육》 등 수십 권의 책을 썼다.