스크랩 미시적으로 보면 소음인 것도 거시적으로 보면 카오스이다

[나부자]

미시적으로 보면 소음인 것도 거시적으로 보면 카오스이다

우리는 지금까지 일반화의 메커니즘을 살펴 보았다.

그러나 우리는 또 다른 차원의 지각적 일관성을 돌아볼 필요가 있다.

즉 우리가 탐구를 시작할 때 언급했던 자극-반응의 불변성이 그것이다.

AM 패턴은 같은 냄새에서도 두 번 다시 같은 것이 있을 수 없다.

그럼에도 똑같은 CS(조건자극)에는 똑같은 CR(조건반응)이 따른다.

이것은 학습 동안에 후각망울 세포 집합체가 형성됨과 동시에 피질의 뉴런집단들도 또한 신경세포 집합체를 형성하기 때문이다.

후각망울 세포 집합체가 수용기 인풋 전반에 걸쳐 일반화를 이루는 것과 똑같이, 피질의 신경세포 집합체도 후각망울의 AM 패턴 전반에 걸쳐 일반화를 이룬다.

새로운 자극이나 새로운 강화 스케줄이 더해질 때 '끌개밀치기' 때문에 표류와 부차적인 변화가 있음에도 불구하고 일반화 현상은 여전히 일어난다.

만약에 그 변화들이 너무 커서 후각망울의 인풋이 적절한 후각 끌개유역에 접근하지 못하게 되면, 그 동물은 적절한 행동을 구성해내지 못한다.

그 동물은 실수를 하고, 기대했던 보상의 상실을 겪거나 다른 방식으로 처벌을 받게 된다.

그러므로 그 동물은 끌개유역의 풍경이 현재의 상황에 맞게 적절히 새롭게 맞춰질 때까지 학습을 계속한다.

어떤 경우든 환경은 변하게 되어 있다.

환경의 변화는 불가피하기 때문이다.

뉴런의 활동을 고려하면, 일반화와 지각적 일관성은 생각보다 훨씬 변덕스럽고 지리멸렬하게 보이기 때문이다.

이것을 이해하기 위해서는 카오스와 소음 사이의 차이를 분명히 알아둘 필요가 있다.

후각망울의 피질과 다른 부위들의 배경활동은 뉴런들의 지속적인 점화로 이뤄져 있다.

펄스들은 저마다 다른 역사와 아웃 펄스열에 따라 불규칙하게 일어난다.

미시적인 차원에서 보면 펄스들은 주기적인 진동과 같은 시간적 및 공간적 패턴을 결여하고 있다.

이 활동을 녹음해 확성기로 틀어 보면, 펄스들은 우리가 방송국을 찾아 주파수를 맞출 때의 라디오처럼 들린다.

그것을 소음이라고 부르는 이유도 바로 그 때문이다.

그러나 이 소음을 거시적인 질서맺음변수로 보면 이야기가 달라진다.

그 소음이 배경의 중요한 구성요소를 제공하는 것이다.

상호 관련이 없는 활동전위로 인해 생기는 흥분뉴런들의 상호작용이 진동을 가능하게 만드는 흥분편향을 엮어내기 때문이다.

비록 거시적인 활동전위들이 동시에 일어나지는 않는다 해도 뇌파도에 나타나는 후각망울의 거시적인 파동은 어디에서나 똑같다.

심지어 폭발과 폭발 사이의 파동까지도 똑같다.

뉴런들 모두가 상호작용을 통해 서로에게 가하는 속박이 거시적인 질서맺음변수를 낳는다.

하켄에 다르면, 이 질서맺음변수가 뉴런들을 노예화한다.

뉴런들의 활동에 구속을 가한다는 뜻이다.

물리학자들은 뉴런들이 누리는 자유의 정도가 감소한다고 말한다.

뉴런들의 자율이 제한받는다는 것이다.

뇌파도는 째깍거리는 시계바늘 소리처럼 주기적이지 않고 비규칙적이다.

미시적인 활동은 정말로 소음이다.

그러나 거시적인 활동은 카오스이다.

즁요한 차이는, 소음은 쉽게 멈춰지거나 시작될 수 없는 반면에 카오스는 전깃불처럼 켰다가 끌 수 있다.

카오스가 소음에 대한 지배를 뜻하기 때문이다.

후각계는 자체적으로 카오스같은 활동을 유지한다.

심지어 우리가 수술을 통하여 뇌의 다른 부분으로부터 그것만을 바로 떼어내어 뇌파도를 측정할 때조차도 그런 활동이 보인다.

파동도 아무 손을 대지 않은 뇌의 그것과 구분이 되지 않는다.

수면이나 각성, 그리고 강화의 조건 아래에서 행해지는 연상학습으로 인한 상태의 전환이 일어나지 않는 것만을 제외하고는 다를 것이 거의 없었다.

그런 수술을 하기 전과 후에 찍은 뇌파도들은 후각의 기본적인 상태의 안정성을 보여줄 만한 통계적인 규칙을 갖고 있다.

그 기본 상태는 카오스 즉 속 끌개의 지배를 받는다.

이 배경 상태가 안정을 누리고 있다는 점은, 그 시스템이 전기 인풋이나 냄새 인풋에 의해 교란될 때 확실히 드러난다.

아니면 단시간에 효과를 내는 약물을 이용하여 시냅스의 이득을 순간적으로 바꿔놓아도 그 시스템이 교란된다.

약물의 효과에서 회복된 뒤에는, 후각망울이 그 전과 똑같은 상태로 돌아가는 것이 관찰된다.

그것의 궤도를 그린 그래프에서는, 한계사이클끌개를 표현한 그림의 원과는 달리, 카오스 속의 끌개는 스파게티 사발을 닮았다.

예측 불가능한 뒤틀림과 자신에게로 돌아가려는 듯한 궤도의 선회 때문이다.

그 그림이 특별히 유익하지는 않다.

그러므로 그 페이지를 들춰볼 수고를 굳이 할 필요까지는 없을 것 같다.

이런 카오스 배경 속의 끌개는 후각망울만의 특징이 아니고 전체 후각계의 특징이다.

비록 후각계의 미시적인 구성요소들(뉴런)과 중간 모듈들(후각망울,전후각핵(anterior olfactory nucleus),전이상엽피질(prepyriform cortex)은 일부 환경에서 카오스적인 활동을 일으킬 수 있을지는 몰라도 정상적인 범위 안에서는 그렇게 하지 못한다.

각 모듈은 오직 하나의 점끌개와 하나의 한계사이클끌개를 갖는다.

카오스적인 할동은 이 세 가지 모듈이 짝을 짓는 결과 일어나는 것이다.

세 가지 모듈의 주파수는 서로 다르다.

그 때문에 한 시스템이 다른 시스템과 부드럽게 조화를 이루지 못한다.

그럼에도 불구하고, 앞쪽으로 향하는 흥분 경로에 의해 짝이 지어지는 한편으로 피드백의 방향으로는 흥분과 억제의 경로 모두에 의해 짝이 지어짐에 따라, 그 모듈들은 서로에게서 벗어날 수 없다.

부정적인 피드백이 활동의 진폭을 억제하는 행동을 끊임없이 한다.

그리하여 그 진폭을 예측 가능한 울타리 안에 잡아두는 것이다.

긍정적인 흥분 피드백은 그 시스템이 하나의 점끌개로 끌려가지 않도록 막아준다.

이 세 개의 모듈들이 내가 '뉴런의 삼각관계'(neural menage a trois)라고 부른 그 관계를 엮어낸다.

이런 야릇한 표현을 동원한 이유는 그런 카오스적인 상황의 묘사로는 너무나 강한 호소력을 지니기 때문이다.