본능에 대하여

[일 행]

본능에 대하여 생각해봐요.. 

자극        ㅡ        정보 전달 및 해석       ㅡ       반응

              ㅣ                                                ㅣ

               ㅡ 피드백:신경재구성(시냅스가소성)   ㅡ

무조건 반사와 달리 조건반사의 경우 피드백의 과정을 거쳐 신경망을 재구성합니다.

그래서 같은 자극이 또 들어오면 보다 효과적인 대응을 할 수 있게됩니다.

그 '피드백(학습)'과정을 통해 형성되는 것들은 다양한데, 면역체계 대표적인 예입니다.

관심있으신 분은 '면역시스템'을 주제로 정보를 검색해보세요.     

'작은 생물들'의 학습

http://fiatlux.egloos.com/4414053

최근 학습과 지능에 관한 논의는 다세포 생물을 넘어 단세포 생물로까지 확장되고 있다. 특히 Slime mold의 일종인 Physarum polycephalum은 그야말로 놀라운 '지능'을 선보이고 있다. 단세포 생물들이 전반적으로 이렇게 놀라운 지능을 지닌것인지 아니면 P. polycephalum가 단세포 생물계의 아인슈타인급 생명체인지는 앞으로 더 두고보아야 할 일이지만 대체적으로 단세포 생물이라도 환경의 변화를 예측하고 단순한 기억과 학습을 할 수 있는 등 일정 수준의 지능을 가지고 있다고 보는것이 옳다는 쪽으로 기울어져 가고 있다.

사실 P. polycephalum은 일찍 배양에 성공한 단세포 생물 중 하나로, 세포의 움직임을 연구하는데 모델로 꽤 오랫동안 쓰여왔다. 2000년 이 녀석을 대상으로 한 미로찾기 실험에서, 연구자들은 먹이를 미로의 양 끝에 두고 움직임을 기록했는데, 이 단순한 생물체라도 두 먹이 사이의 최단 거리를 찾아 움직인다는 것을 확인했다.(1) 또한 2008년에는 P. polycephalum을 대상으로 기억에 관한 실험을 수행했는데, 플레이트 위에 놀며 돌아다니는 녀석을 춥고 마른 환경에 매 시간마다 10분 동안 노출시켰다. 이렇게 춥고 건조한 환경에 노출된 P. polycephalum는 움직임을 줄여 환경에 반응하는 모습을 보였다. 이렇게 세번을 노출시킨 다음 자극을 멈추었다. 하지만 이렇게 자극이 멈춘 후에도 매시간 자극이 주어지는 시간이 되면 자극이 없음에도 불구하고 움직임을 줄이고 다가올 자극에 대비하는 모습을 보였다. 즉 일정한 시간에 일정한 자극이 주어질 것이라는 것을 '기억'하고 '학습'한 것이다. 이후 자극이 사라지고 시간이 지나자 점차 이러한 학습효과는 줄어들어 사라지는 모습 역시 보여졌다. 그러므로 환경의 변화 때문에 영구적인 변화가 생겨 일어난 현상이 아니라는 이야기.(2, 3)

아직까지 어떻게 단세포 생물이 이렇게 복잡한 기능을 수행 할 수 있는지에 대한 확실한 설명은 나와있지 않지만, 이렇게 단세포 생물도 지능을 가지고 있다니, 우리가 인간과 같은 '고등한' 생물의 전유물로 생각했던 지능이라는 것이 의외로 단순한 것이 아닐까 하는 생각이 들기도 한다.

학습은 진화의 최종 산물인가?

http://blog.daum.net/kisses79/15818700?srchid=BR1http%3A%2F%2Fblog.daum.net%2Fkisses79%2F15818700

자연 선택에 의한 행동의 변화, 곧 진화는 긴 시간에 걸쳐 일어난다. 이는 유전자의 변이와 이의 유전으로서 설명된다. 이에 반해 '경험으로 인한 행동의 변화'로 정의되는 학습은 획득된 형질이며 이는 유전될 수 없다. 따라서 한 세대를 지나면 모든 과정을 다시금 새로 시작하여야 하고 이렇게 볼 때 학습은 진화만큼 느리지는 않으나 역시 매우 비효율적인 과정으로 보이기도 한다.  어떻게 보면 '자연 선택'이라는 장엄하고도 도도한 자연의 흐름에서 '학습'은 어찌보면 미미한 물결에 지나지 않을지도 모른다.

 그런데도 우리는 학습한다. 아니, 인간을 포함한 많은 유기체가 학습한다. 만약 학습할 수 없는 유기체가 있다면 어떻게 될까? 우연히 개체수가 셀 수 없이 많은 개체라면 한 두 세대는 살아남을지도 모른다. 그리고 운 좋게도 환경에 맞는 변이가 때맞춰 생겨나 준다면 또 다시 몇 세대를 버틸지도 모른다. 그러나 변이라는 것이 그렇게 운이 좋기만 한 것이 아니라서 때에 맞춰 일어나지도 않고 어쩌면 살아남는 데 쓸모 없는 변이만이 생겨날 지도 모른다. 그렇다면 결국 그 유기체는 멸종하고 말 것이다.

그런데 학습하는 개체라면 어떨까? 환경에 맞는 빠른 변이가 일어나지 않아도 개체수를 몇 세대에 걸쳐 유지할 수 있을 것이다. 이렇게 본다면 태고적 어느 순간, 우리의 조상 단세포, 혹은 단순한 다세포 생물이 살아남기 위해 '학습하는' 유전 변이가 생긴 그 순간이 전율스럽게 느껴지기도 한다. 

 그런데, 과연 학습하는 것만이 유기체가 생존하는 최고의 진화품일까? 다른 방법, 혹은 이전의 방법들로 유전자가 계속 전해질 수는 없는 것일까? '학습' 이후의 개체, 혹은 유전자가 살아남는 법은 어떤 것일까? 어쩌면 지구상의 모든 유기체들 -인간을 포함해서- 이 혹독한 환경에 적응하지 못하고 멸망한 후 다시금 DNA의 염기서열을 포함한 바이러스 같은 '것'만이 남겨질지도 모르겠다. 그렇다면 '학습'에 의한 유전자의 생존의 비효율성을 '학습'한 마지막 유전자는 이제 학습을 포기하고 다시금 '고정행위 패턴' 이나 '반사'만을 남기게 될런지도 모른다. 그리고 진화에 진화를 거듭한 그 시기의 우리의 후손들은 이제 다양한 염기 서열을 포함한 하나의 거대한 '바이러스'로 생존하게 될지도 모르겠다. 단지 유전자의 '생존'만을 위한 최적의 '고정행위패턴'생물이 탄생하는 순간이다.

 이 거대-고정행위패턴-유기체(Gigantic Organism with nullly Fixed Action Pattern, GOOFAP)을 머리속에 그려보자. 이것은 현재 지구상에 있는 모든 유기체들과 맞먹는 유전 정보, 그러나 '학습'에 대한 것만을 제외한 유전 정보가 들어 있을 것이다. 이 유전 정보에 저장되어 있는 고정행위 패턴의 수는 이 바이러스가 진화해온 기간동안 겪어온 지구상의 '거의 모든' 환경이 방출인이 되어 어마어마할 것이다. 이것은 마치 자동 판매기를 몇 만개 정도 이어 놓은 수준이 될 것이다.

 그러나 GOOFAP은 과연 생존할 것인가?  어떤 상황에서 수 없이 많은 방출인 중 어떤 것을 받아들여야 할지 판단할 수 없다면 결국 멸망할 것이다. 그런데 만약 GOOFAP이 어떤 상황에 어떤 방출인을 '받아들여야 하는지'만 판단할 수 있다면 (이 능력이 내재되어 있다면) 충분히 생존할 수 있을 것 같다. 가령, GOOFAP이 겨울에는 태양이 낮게 뜬 것을 방출인으로 하여 적도 쪽으로 이동하는 FAP을 가지고 있다고 해보자. 그런데 어느 순간 지구의 자전축이 변하게 되어 태양의 높이는 방출인이 되지 못하게 되었다. 그런데 만약 이 때 방출인을 '기온'으로 바꾸어 받아들인다면 춥지 않은 쪽으로 이동하는 FAP를 이용하여 생존할 수 있을지도 모른다. 

 이제 우리의 논의로 돌아와보자. 학습은 과연 FAP을 단순히 수 없이 늘어놓은 것보다 나은가? (생존에 유리한 과정인가?) 답은 의외로 쉬울지도 모른다 . 상식적으로 세상의 '모든' 방출인을 저장하는 것은 불가능해 보인다. 또한 우리는 자동판매기를 단순히 만 개 연결한 것보다는 개인용 PC 한 대가 나을 것임을 직관적으로 알고 있다.

 GOOFAP이 계속 살아남을지, 아니면 GOOFAP-AL (Gigantic Organism with  Fixed Action Pattern And Learning)에 의해 멸망하거나 대체될지는 모르겠다. 다만, '학습'이 유기체의 생존에 '거의' 최고의 전략이란 것은 의심할 수가 없다. 몇 십억년 전 어느 때 부글거리는 바닷속 어딘가에서 '학습'을 습득했을 조상 아메바에게 경의를 표하며 오늘도 나는 '생존하기 위해' 학습한다. 

http://bbs1.agora.media.daum.net/gaia/do/debate/read?bbsId=D109&articleId=306284

[정혜(서울NLU]

감사합니다