부산시청 도서요약

과학자이자 예술가, 산티아고 라몬 이 카할은 강박적인 ‘낙서광’이자 섬세한 ‘관찰자’로서 뇌를 집요하게 탐구해 오늘날 우리가 알고 있는 뇌 구조 그대로를 손수 그림으로 남겼다. 그는 또한 뇌가 개별 세포로 이루어져 있다는 ‘뉴런주의’를 제창했는데, 1906년 노벨위원회는 그의 연구 성과를 기려 ‘노벨 생리학·의학상’을 수여했다.

이토록 아름다운 뇌

놀라운 점은 라몬 이 카할이 상세히 묘사한 뇌 그림들이 한 세기가 지난 오늘날까지도 유의미하다는 것이다. 우리가 여전히 그의 그림들을 참고하고 수록하는 이유는 명료함과 보편적 개념을 표현하는 능력에서 범접할 수 없는 수준을 갖추고 있기 때문이다. 수십 장의 사진보다 라몬 이 카할의 그림 한 점이 기본 원리나 연속된 사건을 훨씬 명료하고 간략하게 설명해주는 경우가 많다.

뇌는 무척이나 중요한 대상이므로 19세기 말 유럽의 가장 재능 있는 과학자들은 뇌의 비밀을 캐내는 일에 몰두했다. 이는 매우 도전적이고도 논쟁적인 작업이었다. 일이 잘 풀려 현미경으로 뇌의 한 부분을 보았다고 해도 그걸 해석하는 일이 지독하게 어려웠기 때문이다. 라몬 이 카할이 즐겨 쓰던 은유를 빌려 말하자면, 스케치북 하나만 들고 천억 그루의 나무가 있는 숲에 들어가서, 서로 얽혀서 하나하나 잘 구분되지도 않는 나무들을 매일 하루에 몇 그루씩 관찰하면서 몇 년을 보낸 뒤, 그 숲에 관한 휴대용 도감을 펴내려 한다고 상상해보라. 매일 눈에 보이는 걸 단순히 그리기만 해서는 아무런 진전도 이루지 못할 것이다. 그 숲의 구성 규칙을 머릿속에 구축해야 하고, 그런 다음 눈으로 본 것을 그 규칙에 정밀하게 대조할 줄도 알아야 하며, 관찰한 것을 바탕으로 그때까지 머릿속에 품고 있던 개념들을 수정할 수도 있을 만큼 유연해야 한다. 이렇게 어려운 사유와 그림 실력의 조합은 같은 일을 하는 이들 가운데 단연 라몬 이 카할이 최고였고, 그는 신경의 숲을 탐사한 뒤 그 숲에 관한 가장 훌륭한 휴대용 도감을 만들어냈다.

인체를 열어 자기가 본 것을 그린 다 빈치의 호기심이 르네상스를 상징하듯이, 시시각각 변하는 생체 조직이 만들어내는 복잡한 정보 처리 회로 체계를 묘사한 라몬 이 카할의 인간적 통찰은 우리 시대를 상징한다. 라몬 이 카할 이후 우리는 수 세기 동안 시인들이 즐겨 쓴 비유, 바로 ‘우주만큼 광대하고 신비로운 뇌’라는 개념에 어쩌면 글자 그대로의 진실이 담겨 있을 수도 있다는 증거들이 쌓여가는 걸 목격해왔다. 오늘날 그의 그림을 통해 우리가 보는 건 그저 도해나 주장이 아니라, 그 끝없이 펼쳐진 변경의 가장 먼 곳까지 여행한 사람이 목격한 것을, 처음으로 명확하게 그려낸 풍경일 것이다.

가지돌기가시는 라몬 이 카할의 아주 중요한 발견 중 하나다. 골지 기법으로 뉴런을 염색했을 때 그는 뉴런의 가지돌기가 미세한 털 같은 가시로 뒤덮여 있는 것을 보았다. 동시대의 다른 사람들은 이 가시들이 골지 염색을 하는 과정에서 생겨난 부산물이며 살아 있는 세포에는 존재하지 않는다고 믿었다. 라몬 이 카할은 그 주장에 반박하기 위해, 완전히 다른 방법으로 염색했을 때도 가지돌기가시가 보인다는 것을 증명했다.

신경과학에 대한 라몬 이 카할의 중요한 기여 중 하나는 뇌 안에서 정보가 흐르는 방향을 추론해낸 것이다. 뉴런은 세포체, 가지처럼 생긴 일련의 두꺼운 돌기인 가지돌기, 길고 가느다란 축삭돌기로 이루어져 있다. 라몬 이 카할은 정보가 가지돌기에서 세포체로, 세포체에서 축삭돌기로 흐른다고 추론했다.

라몬 이 카할의 뉴런주의와 역동적 분극화 이론이 없었다면 지금 우리가 아는 뇌의 작동 방식에 관한 현대적 개념 또한 없었을 것이다.

라몬 이 카할이 세포 회로에서 신호를 전달하는 개별 단위가 뉴런임을 알아낸 이후 한 세기 동안 신경과학은 꾸준히 발전했다. 우리는 이제 라몬 이 카할이 지닌 도구들로 볼 수 있었던 것보다 뇌 속의 더 많은 것을 ‘볼’ 수 있다. 또한 그가 확인했던 뉴런과 시냅스가 몸 속 공간에서 어떻게 신호를 주고받는지를, 완벽하지는 않아도 미세한 분자 수준에서 이해하게 됐다. 하지만 개개인의 경험에 따라 다를 뇌 전체의 ‘배선도’인 커넥톰은 아직 완전히 해독하지 못한다. 물과 기름, 작은 분자들, 단백질로 이루어진 1.4킬로그램의 뇌가 적은 에너지를 사용하면서 어떻게 그토록 많은 계산을 수행해내는지 우리는 알지 못한다.

현대 과학사의 전례 없는 업적! 과학과 예술의 획기적인 만남! 50년 넘게 뇌 연구에 헌신하며 3천 점에 이르는 뇌 해부도를 남긴 신경과학자이자 예술가, 산티아고 라몬 이 카할의 삶과 그림 이야기

과학계의 숨은 거인, 신경과학의 근본적인 패러다임을 뒤바꾸다

뇌는 인간의 사고, 감정, 행동을 가능하게 하는 중심 기관이지만, 그 구조와 작동 방식은 오랫동안 미지의 세계로 남아 있었다. 그동안 인간이 어떻게 생각하고, 감정을 느끼며, 행동을 결정하는지를 이해하기 위해, 즉 뇌를 정확히 이해하기 위해 수많은 과학자들이 생을 바쳐 노력해왔다. 스페인 출신의 의사이자 과학자 산티아고 라몬 이 카할(Santiago Ramón y Cajal, 1852~1934)은 뇌를 연구하는 학문인 ‘신경과학’의 아버지라 불리는 선구자적 인물이다. 라몬 이 카할은 누구보다 대담한 방식으로 뇌 연구에 접근했다. 펜을 손에 쥔 그는 뇌의 가장 작은 단위인 신경세포를 현미경으로 관찰하고 이를 치밀하게 그려 그림으로 기록한 것이다. 라몬 이 카할은 자신이 관찰하고 추론한 것을 바탕으로 뇌가 거대한 하나의 그물망처럼 연결되어 있다는 기존의 ‘망상 이론(Reticular Theory)’을 정면으로 반박하고, ‘뉴런’이라는 개별적인 세포 단위로 이루어져 있다는 사실을 밝혀냈다. 그가 제시한 이 ‘뉴런주의(Neuron Doctrine)’는 신경과학의 패러다임을 근본적으로 바꾼 혁신적 발견이었다. 오늘날 신경과학 교과서의 서두를 장식하는 이 개념은 뇌 연구의 토대이자 출발점으로 기능하고 있다. 《이토록 아름다운 뇌(원제: THE BEAUTIFUL BRAIN)》(아몬드 刊)는 이러한 라몬 이 카할의 발견과 그가 남긴 탁월한 시각적 유산을 한 권으로 집약해 보여준다. 뇌의 구조와 구성 요소를 밝혀낸 라몬 이 카할의 업적은 찰스 다윈의 진화론, 루이 파스퇴르의 세균학에 견줄 만큼 과학사에서 중요한 전환점이었음에도, 그의 이름은 상대적으로 덜 알려져 있다. 그런 의미에서 《이토록 아름다운 뇌》는 과학계의 숨은 거인, 산티아고 라몬 이 카할의 목소리를 되살리는 책이다.

뉴런주의에서 역동적 분극화 이론까지, 인간의 사고와 행동, 감정이 만들어지는 방식을 이해하는 데 필수적 개념을 발견한 과학자

라몬 이 카할은 뇌가 뉴런이라는 개별 세포로 구성되어 있다는 ‘뉴런주의’를 제창했을 뿐 아니라, 뉴런 간 정보 전달의 원리에 대해서도 중요한 이론을 제시했다. 그는 신경 정보가 뉴런 안에서 일정한 방향으로(가지돌기에서 세포체로, 이어서 축삭돌기로) 흐른다는 사실을 발견하고, 이를 ‘역동적 분극화 이론(dynamic polarization theory)’으로 정리했다. 이 이론은 뉴런이 단순히 고립된 세포가 아니라, 방향성을 가진 흐름을 통해 상호작용하며 하나의 네트워크를 구성한다는 사실을 보여준다. 이러한 통찰은 인간의 사고와 행동, 감정이 어떻게 만들어지는지를 이해하는 데 필수적인 출발점이 되었다. 라몬 이 카할의 업적은 당시 학계에 큰 반향을 불러일으켰다. 1906년, 그는 골지와 함께 신경계 구조 연구의 공로를 인정받아 노벨 생리학·의학상을 수상했다. 하지만 그의 업적은 단순히 수상으로 끝나지 않는다. 그는 신경계 연구를 통해 뇌가 개별 세포로 이루어져 있다는 사실을 과학적으로 증명했을 뿐 아니라, 그것을 누구나 이해할 수 있는 시각적 형식으로 남겼다. 이는 과학이 예술의 언어를 통해 더 넓은 대중에게 다가갈 수 있다는 가능성을 보여준 사례였다.

과학은 어떻게 예술로 승화되는가 정확성을 담은 과학 실험 노트이자 감각적이고 경이로운 예술 작품집

산티아고 라몬 이 카할의 연구가 특별했던 이유는 그가 관찰한 신경세포를 남다른 방식으로 기록했다는 데 있다. 그는 당시 이탈리아의 카밀로 골지(Camillo Golgi)가 고안한 염색법을 개선해 신경세포를 선명하게 드러내는 데 성공했다. 그리고 관찰한 세포의 형태를 단순히 글로 서술하는 대신, 직접 손으로 그려 정밀한 그림을 남겼다. 라몬 이 카할의 말에 따르면 1만 2천 점 넘는 뇌 그림을 그렸고, 오늘날 남아 있는 것은 2900여 점 정도다. 그의 그림에는 뉴런이 품은 수많은 가지와 돌기, 미세한 연결 구조가 생생하게 표현되어 있으며, 이는 단순한 기록 이상의 의미를 지녔다. 그림은 과학적 사실을 가장 정확하게 전달하는 자료인 동시에, 보는 이로 하여금 경이감을 불러일으키는 예술 작품이기도 했다. 세포의 구조적 특징과 연결 패턴을 이토록 세밀하게 묘사한 작업은 후대의 연구자들에게 뇌의 작동 방식을 시각적으로 이해할 수 있는 기반을 제공했다. 동시에 그가 그림으로 남긴 시각적 언어는 대중에게 뇌과학의 복잡성을 직관적으로 설명하는 도구가 되었다. 《이토록 아름다운 뇌》에는 그의 가장 대표적인 뇌 그림인 ‘대뇌피질의 피라미드뉴런’을 비롯해 대중에게 공개된 적 없는 그림까지 80여 점이 수록되어 있다. 그의 그림을 통해 우리는 과학적 탐구가 어떻게 예술로 승화할 수 있는지 직접 확인할 수 있다.

현상 너머의 가능성을 꿰뚫는 과학이라는 일, 세계를 이해하는 눈을 넓히는 책

이 책은 과학과 예술의 경계를 허물며, 우리가 지식과 아름다움을 동시에 추구할 수 있다는 가능성을 증명한다. 라몬 이 카할의 그림은 오늘날의 고해상도 뇌 영상보다 더 명료하게 뇌의 원리를 드러내면서도, 예술 작품처럼 감동을 준다. 라몬 이 카할은 현미경으로 관찰할 수 있는 세포의 모습을 단순한 ‘사실’로 남기지 않았다. 그는 눈앞에 보이는 것 너머의 가능성, 세포 사이에서 일어나는 상호작용과 신호의 흐름까지 그려냈다. 이는 곧 과학자가 어떻게 세계를 이해하는가를 보여주는 사례이며, 동시에 복잡한 문제들을 어떻게 상상력으로 풀어낼 수 있는지를 일깨운다. 그의 이론과 그림은 현대 신경과학자들에게 연구의 출발점이자 영감의 원천으로 남아 있는 것이다. 오늘날 우리는 끊임없는 연결과 정보의 흐름 속에 살고 있다. 뇌 속 뉴런이 시냅스를 통해 신호를 주고받듯, 인간 사회 역시 보이지 않는 네트워크로 얽혀 있다. 《이토록 아름다운 뇌》는 이런 복잡성을 두려움이 아니라 ‘아름다움’으로 바라보도록 초대한다. 그것은 과학이 단지 사실을 축적하는 학문이 아니라 세계를 새로운 눈으로 보게 하는 통찰이라는 점을 분명히 보여준다. 카이스트 정재승 교수는 해제에서 카할의 작업을 이렇게 평가한다. “관찰하고 구성하고 재현하는 즐거움, 머릿속의 가설을 손끝으로 끌어내는 방법, 이성과 미감을 동시에 요구하는 과학적 사유의 미학이 고스란히 담겨 있다”고. 결국 《이토록 아름다운 뇌》를 읽는다는 것은 단순히 한 과학자의 업적을 확인하는 일이 아니다. 세계를 이해하는 눈을 넓히고, 과학적 상상력과 예술적 감수성을 동시에 되살리는 경험이다. 라몬 이 카할의 그림과 연구가 100년 전의 산물임에도 여전히 현재성을 지니는 이유다.

- 핵심 메시지

산티아고 라몬 이 카할은 치밀한 관찰과 뛰어난 그림 실력을 결합하여 기존의 망상 이론을 깨고 뇌가 개별 단위인 '뉴런'으로 이루어졌다는 혁신적인 '뉴런주의'를 정립한 신경과학의 아버지이다.

그의 그림은 단순한 도해가 아니라, 뇌의 복잡한 구조와 가지돌기가시, 역동적 분극화 이론 등 신경 정보의 흐름 원리를 명료하게 설명하며, 과학적 정확성과 예술적 아름다움을 동시에 지닌 독보적인 유산이다.

라몬 이 카할의 업적은 현대 신경과학의 근본 토대가 되었으며, 과학적 탐구가 예술적 통찰을 통해 세상을 새로운 시각으로 이해하는 눈을 넓힐 수 있음을 증명한다.

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이 책은 뇌과학의 근본을 알고 싶은 독자에게는 필수적인 개념을, 예술을 사랑하는 독자에게는 경이로운 시각적 경험을 동시에 선사하며 지식과 아름다움의 조화를 보여준다.

인간의 사고와 감정이 작동하는 방식을 이해하는 데 핵심적인 뉴런주의와 정보 전달 원리를 당대 최고 과학자의 시각적 기록으로 만나볼 수 있는 귀중한 자료이다.

과학과 예술의 경계를 넘나들며 시대를 초월한 통찰을 남긴 숨은 거인, 라몬 이 카할의 삶과 업적을 통해 세계를 이해하는 새로운 지적 영감을 얻게 될 것이다.