세상에서 가장 재미있는 63가지 심리실험 - 뇌과학편

방대한 에너지를 소비하는 비효율적인 뇌가
인간을 인간답게 만들어주는 가장 소중한 장치인 이유

약간 엉뚱한 질문으로 시작해보자. ‘우리가 사는 지구에 뇌가 있는 생물 종 수가 더 많을까, 아니면 뇌가 없는 생물 종 수가 더 많을까?’ 아마도 대다수 사람이 뇌가 있는 생물이 훨씬 많다고 답하지 않을까? 그러나 이 책 『세상에서 가장 재미있는 63가지 심리실험 — 뇌과학편』의 저자에 따르면, “지구상에는 우리 인간처럼 뇌가 있는 생물보다 뇌가 없는 생물이 월등히 많다”고 한다. ‘생물의 총 중량’을 뜻하는 바이오매스(Biomass)의 측면에서 보아도 뇌가 없는 생물이 압도적 다수를 차지한다는 것이다. 이 연장선에서 볼 때 ‘무뇌종’이 사실상 생존에 반드시 불리한 것도 아니라는 얘기다.
위에서 말한 대로 지구에 사는 생물 종 중에서 ‘무뇌종’이 다수를, ‘유뇌종’이 소수를 차지한다. 그렇다면 한 번 더 질문을 던져보자. ‘큰 뇌를 가진 생물 ‘대뇌종’과 작은 뇌를 가진 생물 ‘소뇌종’ 중 어느 쪽이 더 많을까? ‘대뇌종’이 소수를, ‘소뇌종’이 다수를 차지한다. 인간은 ‘대뇌’를 가진 생물의 대표주자라 할 수 있다. 인간처럼 몸 전체에 비해 큰 뇌를 가진 동물은 의외로 많지 않다. 생물의 역사에서 뇌를 키우는 방향으로 진화한 종은 극히 예외적이라고 할 정도로 드물다. 또한, 인간처럼 뇌를 키우는 방향으로 진화한 후에도 멸종하지 않고 살아남아 승승장구하는 사례는 거의 찾아보기 어려울 정도로 희귀하다. 그러고 보면, 우리 인간은 여러 측면에서 대단히 운이 좋은 생물 종이라고 할 수 있다.

“생물 전체의 관점에서 보자면, 뇌 개발은 정답이 아니었다고 보는 게 자연스럽다. 뇌는 방대한 에너지를 소비하는 비효율적인 장치이기 때문이다. 이 장치는 마치 미야자키 하야오의 애니메이션 영화 <센과 치히로의 행방불명>에 나오는 가오나시처럼 탐욕스럽게 에너지를 소비하므로 유지 비용이 만만치 않게 든다.”

도쿄대 약학대학 교수이자 최고 권위의 뇌과학자인 저자의 말이다. 그러면서도 그는 “뇌는 효율성만을 놓고 따지기에는 너무도 큰 가치와 의미를 지”닐 뿐 아니라 “인간을 인간답게 만들어주는 소중한 요소”라고 주장한다. 이 책을 읽는 이들은 그 점을 명확히 깨닫게 될 것이다.

인간 뇌와 심리, 감정과 무의식, 관계와 소통 메커니즘을 둘러싼
은밀한 비밀과 궁금증을 풀어주는 위대한 심리실험

▣ 고양이가 문 여는 법은 배워도 문 닫는 법은 배우지 못하는 이유
— 하버드대 웜슬리 교수의 ‘입체미로 통화 실험’

이 책의 제1장 「생각하는 뇌 생각하는 나」의 첫 번째 꼭지는 ‘교육’에 관한 내용을 담고 있다. 저자는 교육의 의미와 방향을 매우 독특하고 흥미로운 방식으로 설명한다. 그에 따르면, 교육에는 두 가지 방법이 있다. 하나는 훈육으로 행동을 제약하는 교육, 다른 하나는 자발성을 길러 행동의 적극성을 높이는 교육이다. 그는 ‘훈육에 의한 교육’과 ‘자발성에 의한 교육’을 독자에게 명확히 이해시키기 위해 어린아이, 혹은 원숭이나 고양이 같은 동물이 ‘문 열기’를 배우는 일을 예로 들어 설명한다.
‘문 열기’는 자발성만으로 발생한다. 어린아이는 말할 것도 없고 원숭이나 고양이 같은 동물조차 ‘문 여는’ 방법을 쉽게 배운다. 일일이 가르치지 않아도 사육사나 주인의 행동을 관찰한 뒤 ‘문 열기’라는 행위를 자연스럽게 습득하고 실천에 옮긴다. 이는 자발성을 기르는 교육이 효과가 있음을 의미한다.
원숭이나 고양이는 ‘문 열기’는 쉽게 배워도 ‘문 닫기’는 배우기 어렵다. 실제로, 자기 힘으로 문을 열고 밖으로 나간 원숭이나 고양이가 스스로 문을 닫는 모습을 목격한 사람은 아마 거의 없을 것이다. 원숭이나 고양이 같은 동물은 왜 ‘문 열기’는 쉽게 배우지만, ‘문 닫기’는 배우지 못할까? ‘문 열기’는 누구나 자발성만으로 익힐 수 있는 행동인 반면, ‘문 닫기’는 사회적 합의, 즉 예의범절에 속하는 행동이기 때문이다. 즉, ‘문 닫기’는 뇌에 기본적으로 탑재되어 있지 않은 부자연스러운 행동이자 훈육을 통해 배우고 익혀야 하는 행위다. 이 밖에 ‘장난감을 가지고 논 다음 정리하는 행위’, ‘식사 후 이를 닦는 행위’ 같은 것들이 다 그런 예에 속한다. 이러한 행위를 몸에 익히는 과정에서 ‘자발성’에만 의지할 수는 없다. 반드시 적절한 ‘훈육’이 필요하다.
훈육에는 크게 ‘강화(칭찬 ‒ 보상)’와 ‘약화(꾸중 ‒ 벌)’ 두 가지 방법이 있다. 둘 중 어느 쪽이 더 효과적일까? 당연하게도, ‘강화’만 적용한 훈련이 성취도 면에서 가장 뛰어나다. 2등은 ‘강화와 약화를 조합한 훈육’에 돌아간다. 3등은 ‘약화’만 사용한 훈련으로, 이 경우 학습 효과가 거의 없다.
결론적으로, 칭찬 없이 질책과 꾸중만으로 훈육하는 교육은 효과적이지도 바람직하지도 않다. 이유는 단순하다. 꾸지람을 들으면 스스로 탐색하고자 하는 의욕, 즉 자발성이 현저히 줄어들기 때문이다. 자기 힘으로 첫걸음을 떼지 못하면 제대로 된 학습은 이루어지지 않는다.
하버드대학교 로버트 웜슬리 교수팀의 ‘약화 — 강화’에 관한 실험 결과는 번뜩이는 통찰력으로 가득하다. 먼저, 연구팀은 65명의 대학생들에게 비디오게임으로 입체미로를 통과하는 연습을 하게 했다. 그리고 다음 날, 연습 내용을 어느 정도 기억하고 있는지 다음의 세 가지 조건을 적용해 테스트했다.

① 과제에 성공할 때마다 합당한 보수를 지급한다.
② 일정 금액의 보수를 먼저 지급하고, 이후 과제에 실패할 때마다 보수를 줄인다.
③ 성공 보수 없음.

실험 결과, 당연하게도 ①번 그룹이 가장 좋은 성적을 얻었다. 그렇다면 2등은? ②번 그룹이라고 생각하기 쉽겠지만, 아니다. 답은 ③번이다. 일정 정도 보수를 지급하는 조건보다 아예 보수를 지급하지 않는 조건에서 더 좋은 결과를 얻는다고? 사실이다. 왜 그럴까? ②번 조건의 경우, 과제에 실패할 때마다 삭감하는 돈, 즉 ‘벌금’에 해답이 있다. 애초 받기로 되어 있는 보수가 ‘감점’ 형식으로 차감된 후 받게 되는 ‘잔액’이 오히려 약화로 작용한 것이다.

▣ 제비뽑기 돈 벌기 게임에서 인간이 쥐에게 백전백패한다고?
— 윌리엄 앤드 메리대 파크리사누 교수의 ‘제비뽑기 게임 실험’

제비뽑기 돈 벌기 게임 실험에서 인간이 쥐에게 백전백패한다고? 과연 정말 그럴까? 미국 윌리엄 앤드 매리대학교 파크리사누 교수팀의 실험 결과다. 게임 규칙은 다음과 같다. A와 B 둘 중 하나에 1,000원이 들어 있는 양자택일 제비를 뽑게 한다. 당첨 확률은 A가 75퍼센트, B가 25퍼센트. 200번 연속해서 제비를 뽑는다. 당첨 확률은 실험 참여자에게 알려주지 않는다. 실험 참여자는 여러 번 시행착오를 거듭하며 A와 B 제비를 선택한다. 반복해서 선택하는 동안 A와 B의 당첨 확률이 다르다는 사실을 차츰 인지한다. 100번가량 반복하면 누구나 전략에 윤곽이 잡히고, 여기에 100번을 더해 200번 정도 선택하면 확률은 안정된다. 실험 참여자 대부분 A 75퍼센트, B 25퍼센트 비율에 매우 가깝게 선택하는 거다. 놀랍게도, 당첨 확률 설정치와 거의 100퍼센트 일치하는 수치가 나온다. 우리 뇌가 대단히 정교하게 만들어진 고도의 장치임을 실감하게 해주는 실험이다.
연구팀은 쥐를 대상으로 ‘제비뽑기 돈 벌기 게임’을 했다. 쥐는 어떤 선택을 했을까? 녀석은 단순하게 행동한다. 십중팔구 A를 선택하는 거다. 파크리사누 교수팀은 똑같은 조건의 실험이 끝난 뒤, ‘사람 그룹’과 ‘쥐 그룹’ 중 어느 쪽이 더 많은 돈을 벌었는지 계산했다. 승자는 누구일까? 놀랍게도 ‘쥐’다. ‘쥐 그룹’이 벌어들인 평균 금액이 ‘사람 그룹’이 벌어들인 평균 금액보다 1만 2,500원이나 더 많았다. 또 하나 재미있는 사실. 어른과 달리 어린아이는 쥐와 비슷한 전략을 사용했다. 실험 결과, 3세 아이들은 90퍼센트 확률로 A를 선택했다.
인간은 나이가 들면서 오히려 비논리적으로 행동하고 성과도 추락한다. 성인은 ‘감정론’에 기반하여 선택한다. 실패를 꺼리는 감정이 우세해서 우직하게 A로 밀어붙이지 못한다. 당첨 확률이 높은 A를 선택해도 꽝을 뽑을 때가 있기 마련인데, 인간 뇌는 이 작은 아픔을 견디지 못하고 B에 눈독 들인다. B에서도 가끔 당첨될 때가 있으므로 그런 선택을 하기가 더 쉬워진다. 결과적으로, 계산이 복잡한 인간은 A, B 사이를 오락가락하며 수익률을 떨어뜨리는 우를 범한다.
그러나 인간의 ‘감정론’에 의한 선택을 어리석다고 단정해서는 곤란하다. 현실 환경에서는 조건이 일정하지 않고 자주 변화하기 때문이다. 지금은 A가 당첨 확률이 높더라도 B의 확률이 얼마든지 높아질 수 있다. 목숨이 걸린 일생일대 선택을 해야 하는 상황이라면 100퍼센트 한 가지 선택지만 고르는 쥐의 전략은 치명적일 수 있다. 집단 전체가 전멸할 위험성도 없지 않다. ‘계란을 한 바구니에 담지 말라’는 조언이 비즈니스 분야 금과옥조로 받아들여지는 것도 그래서다.

▣ 쥐도 자기 선택과 행동을 후회한다는데?
— 미네소타대 레디시 교수의 ‘쥐의 먹이 선택 실험’

인간은 ‘후회’하는 존재다. 어느 정도 시간이 지난 뒤, 자신의 말과 행동을 돌아보면서 ‘그때 내가 왜 그랬을까?’ 하며 후회한다. 다른 동물들은 어떨까? 예컨대 개나 고양이, 원숭이나 고릴라도 자기 행동을 후회할까?
저자에 따르면, 자신의 처지를 불만족스럽게 생각하고 안타깝게 여기는 감정에는 ‘낙담’과 ‘후회’ 두 가지가 있다. 어떤 차이가 있을까? 먼저, ‘낙담’은 기대한 것보다 나쁜 결과가 나왔을 때 생기는 단순한 감정이다. 반면, ‘후회’는 자신이 어떤 선택과 행동을 했거나 하지 않아서 나쁜 결과가 나왔다고 생각하는, 좀 더 논리적이고 합리적인 부정적 감정이다. 즉, 후회는 낙담보다 한 차원 고도의 감정이라 할 수 있다. ‘좀 더 나은 선택지가 있지 않았을까’라고 한 걸음 물러나 자신을 바라보고 반성하는 과정에 만들어지는 감정이 후회이기 때문이다.
저자에 따르면, 원숭이 등의 다른 동물들도 ‘낙담’한다고 한다. 그렇다면 ‘후회’는 어떨까? ‘사람 이외의 다른 동물도 후회할까?’ 실험용 쥐를 이용하여 이 질문에 과감히 도전한 이들이 있다. 미네소타대학 데이비드 레디시(David Redish) 교수팀이 바로 주인공들이다. 그들의 연구 성과는 과학 전문지 《네이처 뉴로사이언스》에 게재되었는데, 이 논문에 따르면 쥐도 ‘후회’할 줄 안다고 한다.
실험은 행동경제학 기법을 접목해 교묘하게 설계되었다. 연구팀은 사각형 서킷에 쥐를 넣고 왼쪽으로 빙빙 돌며 걷게 했다. 서킷 네 귀퉁이에는 갈림길이 있고, 그 안에는 먹이가 나오는 접시가 있다. 갈림길 입구에서 기다리면 자동으로 먹이가 나온다. 대기 시간은 일정하지 않아 가장 짧을 때는 1초, 가장 길 때는 45초 정도로 설정했다. 대기 시간 길이는 소리로 알 수 있다. 소리를 듣고 기다리거나 그냥 지나서 다음 먹이로 향할지 쥐가 알아서 결정한다. 어떤 행동을 할지 선택은 온전히 쥐에게 맡겨진다.
쥐에게도 취향이 있다. 녀석은 자기가 좋아하는 먹이가 나오면 얼마 동안의 대기 시간을 참고 기다렸다. 반면, 딱히 입맛이 당기지 않는 먹이일 때 대기 시간이 길어지면 과감히 무시하고 다음 관문으로 넘어갔다. 이 선택에 ‘후회’의 여지가 발생한다는 사실이 밝혀졌다.
쥐의 행동을 관찰하면 대기 시간이 그다지 길지 않은데도 그냥 통과하고, 다음 지점으로 향하다가 대기 시간이 길어지면 ‘아뿔싸!’ 하는 미련 가득한 몸짓으로 조금 전에 그냥 지나친 먹이 쪽을 몇 번이고 뒤돌아보았다. 그러다가 겨우 나온 먹이를 허겁지겁 먹어치우고, 바로 다음 먹이로 쪼르르 달려갔다. 이는 손실 시간을 만회하려는 심리가 표출된 행동으로 사람에게서도 이와 같은 행동을 쉽게 발견할 수 있다.
연구팀은 한창 후회 중인 쥐의 뇌 활동을 기록했다. 그러자 안와전두피질(Orbitofrontal Cortex, ORC)에 ‘놓친 먹이’에 반응하는 신경이 발견되었다. 중요한 발견이다. 사람에게서도 안와전두피질은 후회에 필수적으로 관여하는 뇌 부위로 알려져 있기 때문이다. 아무래도 사람과 쥐는 같은 뇌 메커니즘을 활용해 ‘실패했던 과거’를 곱씹으며 후회하는 모양이다.


인간 뇌와 심리, 감정과 무의식, 관계와 소통 메커니즘을 둘러싼
은밀한 비밀과 궁금증을 풀어주는 위대한 심리실험

• 헤리엇와트대 듀어 교수의 ‘기억력 테스트 실험’
실험 참여자 70명이 두 그룹으로 나뉘어 단어를 암기하는 과제를 받았다. 연구팀은 컴퓨터 모니터에 ‘햇빛’, ‘역’, ‘전문가’ 등 일상용어 15개를 단어당 1초씩 제시했다. 그 후 15분간 한 그룹은 아무것도 하지 않고 멍하니 보내게 했고, 다른 그룹은 ‘틀린 그림 찾기’를 하며 보내게 했다. 그런 다음, 15개 단어 중 몇 개 단어를 기억하는지 테스트했다. 흥미롭게도, 틀린 그림 찾기를 하며 시간을 보낸 그룹보다 아무것도 하지 않고 ‘멍하니’ 보낸 그룹이 15퍼센트나 더 좋은 성적을 거두었다. ‘멍 때리기’가 기억력 향상을 돕는다고?

• 하버드대 윔슬리 교수의 ‘입체미로 통과 실험’
65명의 대학생에게 ‘입체미로 통과하기’ 비디오게임을 하게 했다. 다음 날, 연구팀은 연습 내용을 어느 정도 기억하는지 알아보기 위해 3가지 조건으로 테스트했다. 1. 과제에 성공할 때마다 보수를 지급한다. 2. 먼저 보수를 지급하고, 과제에 실패할 때마다 벌금을 부과한다. 3. 성공 보수를 지급하지 않는다. 가장 나쁜 성적을 얻은 조건은? 3번? 아니다. 놀랍게도 2번이다. 왜 그럴까?

• 윌리엄 앤드 메리대 파크리사누 교수의 ‘제비뽑기 게임 실험’
‘사람 그룹’과 ‘쥐 그룹’을 대상으로, 2개의 상자 중 하나에 1,000원이 들어 있는 제비를 뽑게 한다. 당첨 확률은 하나는 75퍼센트, 다른 하나는 25퍼센트. 당첨 확률은 알려주지 않고 한 사람당 200번 제비를 뽑게 한 다음, 쥐들을 대상으로 똑같이 200번 실험을 반복 진행한다. 연구팀은 두 그룹이 번 돈의 금액을 평균 냈다. 그 결과 ‘사람 그룹’은 6만 2,500원을 벌었고, ‘쥐 그룹’은 7만 5,000원을 벌었다. 인간이 쥐에게 패배한 이유는?

• 컬럼비아대 쉬나 아이앤가 교수의 ‘잼 판매 실험’
6가지 종류의 잼을 판매하는 A부스와 24가지 종류의 잼을 판매하는 B부스의 판매 상황을 비교했다. A부스에는 60퍼센트 고객이 관심을 보였고, B부스에는 40퍼센트만 발길을 멈추었다. 그러나 실제 판매 결과는 A부스 손님 중 3퍼센트가, B부스 고객 중 30퍼센트가 잼을 구매했다. 왜 이런 차이가 생겼을까?