새의 생리학에서 뇌 과학까지: fusiform face area를 찾아서
인지신경과학자 낸시 캔위셔가 자연스럽게 과학에 입문한 과정과, 노르웨이에서의 새 연구, MIT에서의 학부 및 대학원 생활을 회고합니다. 학부 시절 인지심리학으로 방향을 튼 뒤, 처음으로 인간 시각 피질의 비침습적 뇌 영상 연구를 접하고 그 잠재력에 매료되어 뇌 과학의 길로 들어선 배경을 설명합니다.
제 이야기는 온갖 역경을 딛고 과학의 길에 들어선 사람들의 감동적인 스토리와는 다릅니다. 저는 매사추세츠 주 우즈홀에서 자랐고, 그곳에서 과학은 쟁반 위에 차려져 저에게 주어진 것이나 다름없었습니다. 어린이 과학 학교부터 허락 없이도 자유롭게 들을 수 있는 여름 강좌, 일 년 내내 언제나 열려 있는 해양생물학 연구소의 도서관, 그리고 우즈홀에서 핵심 인사들을 만나고 보이기 위한 장소였던 금요일 저녁 강연까지 모든 것이 준비되어 있었습니다. 잠수하는 새의 생리학에 관한 저의 첫 번째 논문은 우즈홀 해양연구소의 야생생물학자인 아버지, 그리고 당시 아버지의 학생이었고 현재 노르웨이 극지연구소에 계신 게이르 빙 가브리엘센(Geir Wing Gabrielsen)과 공동 집필했습니다(그림 1).
사실 저에게 과학을 소개하는 데 결정적인 역할을 한 중요한 순간들은 노르웨이에서 있었습니다. 미국에서 아버지가 거의 모든 동료들의 비위를 건드린 지 오래된 후에도 노르웨이에는 여전히 과학적인 친구들이 남아 있었고, 아버지는 그들과 협력하기 위해 정기적으로 그곳을 방문했습니다. 저는 아버지가 가족을 데리고 그런 여행 중 하나를 갔을 때 처음 노르웨이를 방문했습니다. 아버지는 '노르뤼스(Nordlys)'라는 이름의 낡고 상태가 좋지 않은 노르웨이 어선을 하나 샀습니다. 저는 베르겐 항구에서 배에 올랐고, 생선 시장에서 얻은 훈제 고등어로 연회를 벌인 뒤 장엄하고 기억에 남으며 꽤 위험했던 항해를 시작하며 해안을 따라 남하했습니다.
몇 년 후 아버지는 트롬쇠 근처의 칼쇠이(Karlsoy) 섬에서 뇌조(ptarmigan)를 연구하기 위해 게이르 및 여러 다른 과학자들과 탐험을 계획했습니다. 저도 함께하고 싶었지만, 기술 없는 17살을 데려갈 자금이 없었고 노르웨이행 항공편은 비쌌습니다. 그래서 저는 암스테르담행 저가 항공편을 구매했고, 그곳에서 자전거를 사서 페달과 기차를 결합해 트롬쇠까지 갔습니다. 오슬로에서 트롰하임까지 도브레피엘(Dovrefjell) 산맥을 넘는 짜릿한 자전거 주행도 포함되어 있었습니다. 칼쇠이에서 우리는 낡은 농가에서 살았고, 한여름의 백야 속에서 둥지를 틀고 있는 눐조에 대한 야외 실험을 수행하며 섬 전체를 누볐습니다.
생물학을 전공하는 매사추세츠 공과대학(MIT) 학부생으로서 저는 어려움을 겪었습니다. 과학에 일찍 노출되는 혜택을 누렸음에도 불구하고 공립 고등학교에서 많이 배우지 못했고, 단순히 MIT를 감당할 준비가 되어 있지 않았습니다. 저는 혈구 분화를 연구하는 연구실에서 일했지만, 실험할 때마다 쥐를 죽여야 하는 것이 즐겁지 않았습니다. 그래서 실험 대상을 죽이지 않는 부서에서 피난처를 찾았고, 그곳은 당시 MIT 심리학과였습니다. 그곳에서 저는 인지 심리학의 거장이자 따뜻하고 재미있으며 아낌없이 지원해 준 멘토인 몰리 포터(Molly Potter)의 연구실에서 일했습니다. 그녀는 1년 후 대학원 입학 대기자 명단 맨 아래에서 저를 건져 올려 주었습니다.
아버지는 내가 심리학을 공부하려는 것에 충격을 받았는데, 그의 생각에 심리학은 점성술과 다를 바 없이 엄밀하지 못한 학문이었습니다. 하지만 아버지의 생각은 틀렸습니다. 저는 몰리로부터 소박한 행동 데이터만으로 마음의 내부 작동 방식에 대한 강력한 추론을 이끌어내는 방법을 배웠습니다. 이는 마치 자동차를 몰고 다니는 것만으로 그 작동 원리를 알아내려는 것과 약간 비슷합니다. 그럼에도 불구하고 인지 과학에서는 자동차 정비와 마찬가지로 후드를 열어 엔진을 직접 들여다보는 것을 대신할 수 있는 것이 없습니다.
대학원 1학년 때, 인간 시각 피질에 대한 최초의 비침습적 뇌 영상 연구가 사이언스(Science) 매거진 표지에 실렸습니다. 그 연구는 확산된 조명과 비교해 사람들이 패턴이 있는 시각 자극을 볼 때 머리 뒤쪽에 매우 흐릿한 노란색 얼룩이 나타나는 것을 보여주었습니다. 저는 그 논문에 완전히 매료되었습니다. 저는 이 장치를 사용하여 마음에 대한 일련의 질문에 답하기 위한 연구 제안서를 작성했고, 전 세계의 모든 뇌 영상 연구실(당시 네 곳이 있었습니다)에 보냈습니다. 정신적 심상(mental imagery)은 시각적 지각과 동일한 뇌 기제를 활용하는가? 주의(attention)는 시각 처리 경로의 초기 반응을 조절하는가? 뇌의 어느 부위에서 들어오는 시각 정보와 익숙한 사물의 외형에 대한 저장된 기술을 일치시키는가? 저는 그 제안서 초안을 몰리에게 주었고, 그녀는 몹시 화가 났습니다. 그녀의 생각에 저는...