10장

인간 혁명과 관련된 뇌 변화

인간 혁명

과거를 되돌아보는 것은 호모 사피엔스의 고수준 추상적 사고를 가능하게 한 뇌의 중요한 변화가 무엇인지 추측하는 데 도움이 될 수 있다. 구체적으로, 화석화된 두개골과 고고학적 증거를 비교하는 것은 고수준 추상화의 신경학적 기초에 대한 단서를 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 고고학 연구들은 약 4만에서 5만 년 전 유라시아의 후기 구석기 시대 동안 언어적 소통, 물품 교환, 정교한 매장, 예술적 표현, 조직화된 사회와 같은 현대 인간 행동을 특징짓는 일련의 혁신들을 확인했다. 비록 고고학자들이 이러한 특성들 중 일부에 대한 더 이른 시기의 산발적인 증거를 발견했지만, 이것은 현대 인간 행동 패키지의 상대적으로 갑작스러운 출현 때문에 한때 '인간 혁명'으로 알려졌다.

이러한 고고학적 발견들은 우리의 유라시아 후기 구석기 시대 조상들이 현대 인간에 뒤지지 않는 인지 능력을 가지고 있었음을 강력하게 시사한다. 그림 10.1은 유럽에서 발견된 후기 구석기 시대 그림들 중 일부를 보여준다. 이 시대의 많은 도구, 조각품, 벽화들은 오늘날의 기준으로도 예술적으로 뛰어나다.

그림 10.1: 후기 구석기 시대 그림들 (복제품): 알타미라 (왼쪽 위), 라스코 (오른쪽 위), 쇼베 동굴 (아래)

상징적이고 추상적인 사고는 예술과 관련된 핵심 인지 기능 중 하나이다. 예를 들어, 유라시아 전역의 후기 구석기 시대 유적지에서 흔히 발견되는 비너스 조각상(그림 10.2 참조)은 다산을 상징하는 것으로 생각된다.

그림 10.2: 빌렌도르프의 비너스 인류 역사 전반에 걸친 예술의 한 가지 인기 있는 주제는 성과 다산, 즉 우리 종의 보존이다. 비너스 조각상은 다산의 여신을 상징하는 현대 아프리카의 다산 인형의 고대 버전일 수 있다. 일반적으로, 예술가는 아이디어, 감정, 경험을 전달하기 위해 자신과 잠재적 관람자의 관점을 번갈아가며 상징적 내용을 정신적 이미지에 투영할 수 있는 인지 능력이 필요하다. 후기 구석기 시대 예술은 우리 조상들의 뛰어난 상징적이고 추상적인 사고 능력을 암시한다.

장식 매장은 우리의 후기 구석기 시대 조상들의 행동적 현대성에 대한 또 다른 증거이다. 무덤은 현대 인간 행동의 특징인 종교적 신념의 명확한 증거로 간주된다. 그림 10.3은 그 시기의 정교한 장식 매장을 묘사한다.

그림 10.3: 러시아 숭기르에서 발견된 후기 구석기 시대 매장 매장이 후기 구석기 시대에만 보편화되고 정교해졌다는 견해가 지나친 단순화로 보이지만, 보여진 것과 같은 정교하고 정교한 매장은 우리의 후기 구석기 시대 조상들이 죽음 이후에 일어나는 일에 대해 생각하고 많은 현대 인간들처럼 영혼의 윤회를 믿었음을 시사한다. 호모 사피엔스의 영적 인식과 종교성은 그때 이후로 크게 변하지 않았을 수 있다.

후기 구석기 시대의 고고학적 현상들은 우리 조상들이 고수준의 상징적 사고를 포함한 잘 발달된 인지 능력을 가지고 있었음을 나타낸다. 그 시대의 유아가 현재로 순간이동한다면, 그 또는 그녀는 다른 현대 유아와 마찬가지로 과학자, 예술가, 작가 또는 정치인으로 성장할 수 있을 것이다. 그림 10.4의 두 그림을 비교해 보라.

그림 10.4: 내면의 야수. (왼쪽) 프랑스 쇼베 동굴에서 발견된 목탄 그림. (오른쪽) 파블로 피카소의 '잠자는 여인을 애무하는 미노타우로스' 왼쪽은 약 3만 년 전으로 추정되는 프랑스 쇼베 동굴에서 발견된 목탄 그림이다. 들소 머리를 한 남자가 강조된 치골 삼각형을 가진 여성의 나체 위에 어렴풋이 나타나고 있다. 오른쪽은 파블로 피카소의 '잠자는 여인을 애무하는 미노타우로스' 그림이다. 유사성이 놀랍다. 둘 다 남성 정신 깊숙이 내재된 환상('내면의 야수')을 나타내는 것으로 보인다. 쇼베 동굴은 피카소가 죽은 후에야 발견되었다. 따라서 피카소는 그 유사한 그림을 알지 못한 채 작품을 만들었다. 그러나 그는 프랑스 남서부의 라스코 동굴을 방문했고 그림 10.1에 표시된 것과 같은 벽화를 보았다. 그들에게 감명받은 피카소는 가이드에게 "그들은 모든 것을 발명했다"고 말한 것으로 전해진다.

해부학적으로 현대적인 인간

1980년대 후반까지 현대 호모 사피엔스가 유라시아에서 4만에서 5만 년 전에 나타났다고 일반적으로 믿어졌다(유럽 모델). 이때 크로마뇽인이 나타나고 네안데르탈인이 사라졌다. 크로마뇽인은 키가 크고 그들의 뇌는 현대 인간보다 약 30% 더 컸다. 크로마뇽인과 현대 인간의 두개골은 둥근 모양인 반면, 네안데르탈인의 두개골은 앞뒤로 훨씬 더 길쭉하다(그림 10.5 참조).

그림 10.5: 네안데르탈인과 현대 인간 두개골의 차이 왜 우리 조상들이 생존하고 네안데르탈인은 그렇지 못했는지는 불분명하지만, 한 가지 가능성은 크로마뇽인이 인지적 이점을 가지고 있었다는 것이다. 그들의 이마가 더 평평했고, 9장에서 논의된 것처럼 전전두엽 피질이 많은 고도의 인지 기능에 중요한 뇌 영역이기 때문에, 크로마뇽인이 잘 발달된 전전두엽 피질로 인해 고급 인지 능력을 가지고 있었다고 의심하는 것이 자연스러웠다. 이 관점에 따르면, 인간 혁명은 전전두엽 피질의 확장과 일치한다.

그러나 후속 발견들은 이야기가 그렇게 간단하지 않다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 이스라엘의 카프제와 스쿨 동굴에서 발견된 해부학적으로 현대적인 호모 사피엔스의 화석 기록은 처음에는 유럽 모델에 따라 약 4만 년 전의 것으로 생각되었다. 그러나 1980년대 후반에 열 유도 빛 방출(이 방법은 열발광 연대 측정이라고 불린다: 에너지가 충전된 전자는 표본이 환경으로부터 받은 방사선에 비례하여 시간이 지남에 따라 축적된다)에 기반한 더 정확한 추정은 화석 기록이 약 10만 년 전의 것임을 나타냈다. 새로운 화석 기록의 후속 발견들은 해부학적으로 현대적인 인간의 기원을 점점 더 이른 시기로 밀어냈다. 고고학적 발견들은 해부학적으로 현대적인 호모 사피엔스가 최소 20만 년 전에 나타났고, 아프리카에서 발견된 더 원시적인 호모 사피엔스의 화석 기록은 약 30만 년 전으로 거슬러 올라간다는 것을 나타낸다. DNA 연구도 해부학적으로 현대적인 인간이 후기 구석기 시대보다 훨씬 이전에 아프리카에 나타났다는 생각을 뒷받침한다. 이제 해부학적으로 현대적인 호모 사피엔스가 후기 구석기 시대보다 훨씬 이전에 아프리카에 나타나 수천 년에 걸쳐 유라시아 전역으로 퍼져 네안데르탈인과 같은 다른 초기 인간들을 대체했다는 것('아프리카 기원설' 모델)이 잘 동의되고 있다.

행동적 현대성의 기원

따라서 해부학적으로 현대적인 인간의 출현과 현대 인간 행동 사이에는 시간차가 있는 것으로 보인다. 그렇다면 갑작스러운 출현의 주요 원동력은 무엇이었을까? 일부 학자들은 신경학적 변화를 옹호한다. 우연한 돌연변이가 두개골 모양에 큰 변화 없이 인지 능력을 촉진하는 미묘하지만 중요한 신경학적 변화를 유도했을 수 있다. 대안적으로, 생물학적 변화보다는 환경 스트레스와 인구 밀도 증가와 같은 환경적 및 사회적 요인이 주요 원동력일 수 있다.

일부 연구자들은 현대 인간 행동의 특성이 오랜 기간에 걸쳐 나타났다고 주장하며 인간 혁명의 개념을 부정한다. 그들은 기술적 및 문화적 혁신이 인구 손실 및 환경 불안정성과 같은 요인으로 인해 호모 사피엔스의 역사에서 여러 번 나타났다가 사라졌다고 주장한다. 이것은 고고학적 기록의 손실과 함께 후기 구석기 시대 이전에 행동적 현대성에 대한 증거가 단편적인 이유를 설명할 수 있다. 수만 년 전에 발생한 사건을 재구성하는 것은 어려울 것이다. 우리는 고고학자와 고인류학자들이 특정 가설을 뒷받침하는 설득력 있는 증거를 제시할 때까지 기다려야 한다. 그럼에도 불구하고, 우리 조상들이 적어도 후기 구석기 시대까지는 고수준 추상화 능력을 획득한 것으로 보인다.

고신경학

고신경학은 두개골의 내부 캐스트인 내형질 분석을 통한 뇌 진화 연구이다. 내형질을 검사하여 진화 중 미묘한 신경학적 변화를 감지하는 것은 어려울 것이다. 그러나 뇌 구조의 주요 변화는 그에 상응하는 변화와 함께 발생할 가능성이 높다. 따라서 호모 사피엔스의 인지 능력이 뇌의 주요 구조적 변화의 결과로 현대 인간 수준에 도달했다면, 고신경학 연구는 그들에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 고신경학 연구들은 인간 진화 동안 뇌 케이스의 크기와 모양 변화를 확인했다.

2018년에 발표된 최근 연구를 살펴보자. 독일 막스 플랑크 진화 인류학 연구소의 세 명의 과학자—사이먼 노이바우어, 장 자크 위블린, 필립 군즈—는 세 가지 다른 시기(30만-20만, 13만-10만, 10만-3만 5천 년 전)에 속하는 20개의 호모 사피엔스 화석을 신중하게 분석했다. 그들은 가장 최근 화석인 세 번째 그룹의 뇌 모양만이 현재 인간의 것과 일치한다는 것을 발견했다. 이것은 호모 사피엔스의 뇌 모양이 10만에서 3만 5천 년 전 사이에 현대 형태에 도달했음을 나타낸다. 이 기간이 고고학 기록에서 현대 인간 행동의 출현과 일치하기 때문에, 이러한 신경학적 변화가 현대 인간 행동의 발달에 중요한 역할을 했을 가능성이 있다.

세 번째 그룹의 뇌 모양이 다른 두 그룹과 정확히 어떻게 다른가? 뇌의 크기는 세 그룹 모두에서 비슷했지만, 뇌의 모양은 더 구형이 되었다(그림 10.6 참조).

그림 10.6: 진화 중 뇌의 구형화 추가 분석은 뇌 구형화 과정 동안 두 뇌 영역, 두정엽 피질과 소뇌의 팽창을 나타냈다(그림 10.7 참조).

그림 10.7: 두정엽 피질, 소뇌, 쐐기앞소엽 여기서 우리는 두정엽 피질에 초점을 맞출 것인데, 이는 신피질 확장이 인간의 고급 인지 능력을 담당할 가능성이 높기 때문이다(8장 참조). 비록 우리가 소뇌의 변화가 현대 인간 행동의 출현에 크게 기여했을 가능성을 배제할 수 없지만 말이다.

뇌 케이스 모양에서 뇌 모양의 명확한 그림을 얻기는 어렵다는 점에 유의해야 한다. 게다가 두정엽 피질은 넓은 영역이다. 그럼에도 불구하고, 연구들은 두정엽 피질의 특정 영역, 즉 쐐기앞소엽(그림 10.7 참조)이 침팬지보다 인간에서 비례적으로 훨씬 크다는 것을 보여주었다. 그 크기는 또한 현대 인간의 두정엽 팽창과 상관관계가 있다. 이러한 발견에 기초하여, 스페인 국립 인류 진화 연구 센터의 에밀리아노 브루너는 쐐기앞소엽 확장이 최근 인간 인지 특수화와 관련이 있을 수 있다고 제안했다.

쐐기앞소엽

불행히도, 우리는 쐐기앞소엽에 대해 상대적으로 거의 알지 못한다. 쐐기앞소엽에 선택적 손상을 입은 인간 환자를 찾는 것은 드물고(예: 뇌졸중), 이 수수께끼 같은 뇌 영역에 대한 연구는 거의 없다. 2006년에 발표된 논문에서 안드레아 카반나와 마이클 트림블은 발표된 인간 뇌 영상 연구를 검토하고 쐐기앞소엽이 관여하는 것으로 보이는 네 가지 다른 정신 과정을 그룹화했다: 시공간 이미지(공간적으로 안내된 행동), 일화 기억 검색(자서전적 기억 기억), 자기 처리(외부 세계와의 관계에서 자아 표현), 의식. 따라서 쐐기앞소엽은 다양한 인지 과정과 관련하여 활성화되는데, 이는 1차 감각 및 운동 영역에서 멀리 떨어진 연합 피질이고 높은 연합 피질 영역과 광범위하게 연결되어 있다는 점을 고려하면 놀라운 일이 아니다.

후속 연구들은 예술적 수행과 창의성에서 쐐기앞소엽의 관여를 추가로 발견했다. 예를 들어, 쐐기앞소엽의 회백질 밀도는 예술 학생들이 비예술 학생들보다 높고, 쐐기앞소엽과 시상 사이의 기능적 연결성(시간 경과에 따른 두 뇌 영역 간의 활동 상관관계로, 두 뇌 영역이 얼마나 밀접하게 함께 작동하는지의 지표)은 음악가가 비음악가보다 강하다. 또한, 쐐기앞소엽의 활동은 언어적 창의성 및 아이디어의 독창성과 상관관계가 있다. 이러한 발견들은 쐐기앞소엽의 확장이 고수준 추상 개념을 형성하는 인간 능력의 진화에서 중요한 단계였을 수 있음을 시사한다.

대안적 가능성으로, 인간 쐐기앞소엽은 고수준 추상 개념의 형성보다는 사용을 촉진할 수 있다. 쐐기앞소엽은 기본 모드 네트워크의 '핫스팟'이다. 의식적 휴식 동안 다른 어떤 피질 영역보다 더 많은 에너지(포도당)를 소비한다. 1장에서 살펴본 것처럼, 기본 모드 네트워크는 우리가 내부 정신 활동(개념적 처리)에 참여할 때 활성화되고 외부 자극에 주의를 기울일 때(지각 처리) 비활성화된다. 또한 주목할 만한 것은 쐐기앞소엽이 여러 행동 상태에서 활성화된다는 것이다. 뇌 영상 연구에 따르면, 인간의 뇌는 별개의 기능을 제공하는 것으로 보이는 여러 개의 중첩되고 상호 작용하는 신경 네트워크로 구성되어 있다. 그중 하나가 기본 모드 네트워크이다. 잘 특성화된 다른 작업 관련 네트워크로는 중앙 실행 네트워크(또는 전두정엽 네트워크; 주요 구성 요소는 배외측 전전두엽과 후부 두정엽 피질)와 돌출 네트워크(주요 구성 요소는 등쪽 전대상 피질과 전두섬엽 피질)가 있다. 쐐기앞소엽은 기본 모드 네트워크의 핵심 구성 요소일 뿐만 아니라 여러 작업 관련 네트워크에서도 활성화된다. 인간 쐐기앞소엽의 비정상적으로 높은 활동과 대사율, 그리고 여러 뇌 네트워크에 걸친 관여는 다양한 뇌 네트워크의 정보를 통합하여 고수준 추상 개념을 자유롭게 사용할 수 있게 하는 중추적 역할을 할 수 있음을 시사한다.

요약하면, 현대 인간 행동의 상대적으로 갑작스러운 출현, 즉 인간 혁명이 우리 조상의 뇌 모양이 구형이 된 시기와 일치한다는 것은 주목할 만하다. 이 관찰은 쐐기앞소엽과 같은 특정 뇌 영역의 확장이 고수준 추상 개념을 형성하고 활용하는 인간 능력의 발달에 기여했을 수 있음을 시사한다.