신경계에서 보이는 대칭성 - 자연과의 관계

우리 주변에 자연의 기본적인 패턴은 바로 대칭입니다. 일상에서 볼 수 있는 수없는 건축물, 도표, 문장 속에도 대칭성을 찾을 수 있습니다. 인간의 기억과 지식 그리고 뇌에도 그 특징을 분명하게 드러납니다. 오늘 지나가다 본 꽃과 돌은 대칭의 구조가 아니더라도, 그 세포, 결정의 구조는 대칭입니다. 공기, 동물, 식물 모두 분자의 단위로 들어서면 그 대칭성이 보다 확실하게 보입니다. 대칭성은 뇌 신경과학에서도 중요한 개념으로 다뤄지며, 뇌의 구조와 기능에 영향을 미칩니다. 이제 자연의 대칭성과 뇌 신경에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.

 

 

 

 

 

자연의 대칭성

 

자연의 대칭성

 

대칭 구조는 그 축을 중심으로 반만 보아도 전체를 잘 알아낼 수 있습니다. 대칭을 통해 정보를 줄이지 않더라도 빠르게 쉽게 기억할 수 있고, 자연의 법칙에 다가설 수 있습니다. 사물 혹은 자연의 단위성, 조작성, 교환성은 대칭의 구조에서 그 시작을 찾을 수 있습니다. 대칭성을 찾으면 그 본래의 모습을 이해하는데 도움이 된다는 것입니다. 유기적인 자연의 패턴에서 대칭성을 찾아볼 수 있습니다. 대칭의 형태는 안정성과 조화로움을 표현합니다. 안정적인 형태는 곧 효율적인 활용과 연결이 됩니다. 적은 에너지로 보다 큰 결과를 얻는 안정성을 이용하면 보다 환경에 적응할 수 있게 되는 것입니다.

 

대칭이라는 것은 복잡한 것을 단순하게 만들어 이해를 도와줍니다. 건축물과 공학, 그리고 역사는 도표와 그림 등으로 단순하게 치환되어 이해받고는 합니다. 기억을 도와주는 학습법이며, 입자물리학, 생물학, 수학과 같은 보다 고차원의 개념을 단순하게 정리하여 이해할 수 있는 그 기반을 마련합니다. 대칭성은 질서와 조직을 나타내는데 이 또한 구조를 더욱 이해하기 쉽게 해주는 방식이라고 할 수 있습니다. 기억이 구조화 되면 학습한 내용을 잘 결합해서 단단한 의미로 전환하게 되는 것입니다. 기억이 구조화되면 엄청난 양의 정보를 잊어버리지 않고 선별하여 기억하고, 이는 곧 기억을 활용할 수 있게된다는 것입니다.

 

하지만 오직 자연의 대칭성은 기 기능에만 한정되는 것은 아닙니다. 시각적은 즐거움을 준다는 것 또한 잘 알려진 사실입니다. 원기둥과 직육면체를 기본으로 한 고대 그리스로마의 건물이나, 대칭적인 얼굴은 인간의 아름답다고 느끼는 것이 예시로 등장하고는 합니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

뇌 신경의 대칭성

 

뇌 신경계의 대칭성

 

 

동물의 신경계의 공통점을 찾으면 사람의 뇌 구조에서의 기본 구조도 알 수 있습니다. 척추동물의 기본 형태는 바로 좌우대칭이라는 점인데요. 척수와 대뇌 구조로 동물의 형태를 예측할 수 있는 것인 척수의 신경이 근육으로 연결과도, 근육은 몸의 구조, 즉 팔, 다리, 척추뼈에 붙어 있기 때문입니다. 척수, 뇌간 그리고 대뇌피질 이렇게 세 부분으로 나누어 보면 진화의 과정도 엿볼 수 있게 됩니다. 척추 동물의 몸은 대칭화, 구조화, 극화가 되어 있습니다. 좌우의 대칭은 몸의 구조를 간략하게 했을 때 바로 볼 수 있는 부분입니다. 구조화는 각각의 구조가 반복되는 형태로 구성된 것을 말합니다. 각각의 작은 단위에서 피부와 신경, 근육이 연속적으로 전체의 몸을 구성하게 되는 것입니다. 극화는 사지의 구성에서 어깨, 팔, 손가락으로 근육의 운동이 이동하는 방향성이 있다는 것입니다. 척추동물 이전에는 머리가 없고, 이후에 두개골이 진화된 형태가 된 것입니다. 포유류의 가장 중요한 특성이라고 할 수 있는 것이 대뇌신피질입니다. 대뇌피질의 돌출된 영역이 공통된 특징인 것입니다. 두개골은 척수 뼈의 변형으로 대뇌피질을 보호하고, 신경이 두개골에서 시작해 얼굴의 피부와 근육의 운동을 만들어 내는 것입니다. 

 

인간의 몸은 대칭이 아닌 경우도 있습니다. 심장이 왼쪽으로 치우쳐져 있는 것은 잘 알려진 사실입니다. 하지만 놀랍게도 인간의 뇌의 구조는 단면조차 대칭이라는 점에서 특별합니다. 뇌는 단순한 대칭이 아닌 무수히 짧은 곡선이 대칭적으로 반복되는 구조입니다. 뇌는 다양한 곡선이 존재하고 그렇기에 뇌의 구조를 혹은 자세한 내부를 그리는 것이 그만큼이나 어렵습니다. 면마다 위치와 형태가 다르지만 대칭성을 찾는 다면 보다 그 이해가 쉬워집니다. 대칭이 반복된다는 것은 바로 구조가 확장되기 쉽다는 것과 이어집니다. 블록으로 큰 성을 만들듯이 작은 모듈이 조립되고 연결되어 크게 확장이 될 수 있다는 것이죠. 

 

 

 

 

 

 

 

신경계에서 보이는 대칭성 - 자연과의 관계

 

신경계에서 보이는 대칭성 - 자연과의 관계

자연의 대칭성은 우리 주변의 다양한 현상과 물체에서 발견되는 그 윈래의 모습입니다. 물리학에서의 에너지보존법칙이, 생물학에서의 생물 구조가 과학에서 발견한 대칭인 것입니다. 뇌 구조는 좌우 대칭이며, 신경의 핵도 좌우 같은 위치로 대칭입니다. 복잡하고 아직은 전부 이해하지 못하는 뇌의 신경도 대칭을 적용하면 조금은 더 쉽게 이해할 수 있을 것만 같습니다. 중심의 좌우로 신경핵들이 존재하는데, 중격핵-시상전핵-유두체-고삐핵이 나란하게 대칭을 이루는 것입니다. 시상전핵의 옆으로 거대한 해마 복합체가 좌우로 대칭을 이룹니다. 중심을 기준으로 뇌에 위치하는 부분과 이를 연결하는 작은 기관들은 곧 우리가 뇌를 사용하는 법과도 연결할 수 있습니다. 예를 들어 기억에 관련해서 사용되는 신경핵들을 순서대로 연결하고 기억을 작동시키는 신경회로를 알 수 있는 것과 같이 말입니다. 대칭은 자연의 특성이며, 이 특성을 우리의 복잡한 뇌도 고스란히 간직하고 있는 것입니다. 구체적이고 정확한 것보다 이해하기 위해서는 각 부분이 어떤 관계를 가지고 있는 것인지를 이해하는 것이 기본이 될 것입니다.