생체모방 (재닌 M. 베니어스 지음.  번역 최돈찬. 이명희)에서  

 (6장 배운 것을 어떻게 저장할까? - 4.뇌는 논리나 기호가 아닌 물질로 계산한다.) 중에서 요약해 보았습니다.   피 290-293
-콘래드는 디트로이트에 있는 웨인대학교 교수로 바이오컴퓨팅그룹을 이끄는 분으로 소개 되어 있습니다.--- 이글은  특별한 뇌과학 2강(뇌와 기억)과 관련이 약간 될 듯합니다.

콘래드는

갑자기 연필을 책상위에서 높이 들었다 놓았다.연필은 또르르 구르다 멈추었다.

“이것이 자연이 계산하는 방식입니다.”하고 득의양양하여 말했다.

자연은 아주 작은 분자들을 퍼즐조각 짜 맞추기 하면서 계산하여 말 그대로 해답에 다다른다.

분자는 물리법칙에 따라 3치원으로 조립된 원자들의 모임이다.

....

생명에서 분자의 목표는 최소 에너지 수준으로 떨어져 쉬는 것이다.

분자들이  어쩌다 만나 서로 밀치지 않고

퍼즐조각처럼 모양이 맞춰지면,  자기 조직화되어 가는데,  

이들을 떼어 놓기가 그냥 두기보다 어렵다.

이들은 딱 붙어서 쉰다.

이것을 ‘자유에너지 최소화‘라고 부른다.

분자들이 퍼즐 조각처럼 모양을 맞기로  계산하여  말 그대로 해답을 찾아간다.

이것이 정보처리과정이고, 신경세포 속의 뉴런은 이들이 모인 (최)소형 컴퓨터(다른 대목에서는 이보다 더 아래 단계인 미세소관도 컴퓨터라고

하는 대목이 나와서 최소형에서 소형으로 바꾸었슴.)라고 하며,

뇌는 1000억 개나 되는 이들 컴퓨터를 하나의 네트워크로 연결하고 있다고 한다.

이 숫자는 얼마나 큰가.

밤하늘의 은하수를 보면 거기에 1000억 개의 별이 있다.

그런데 더욱 놀라운 것은 이 컴퓨터 하나하나 속에 단백질이라고 하는

수백만 개의 분자들이 (전화벨이 울릴 때마다) 화학이라고 부르는 꼬리표가 붙은 메뉴를 가지고,  환상적인 게임을 한다.

만약에 한밤중에 당신이 곤히 자고 있는데,

방에 전화벨이 울리면 당신 귀안의 외이도에 있는 섬모들이 흔들리며

음파의 허리케인으로 전기충격을 만들어 내고, 두려움과 노여움의 그린베레인 아드레날린이 지프차를 타고 내분선에서 빠져나와 혈류를 타고 신경말단으로 간다.

신경말단에는 수용체라는 일종의 세포 경비대가 있는데,  아드레날린이 도달하면 수용체는 아드날린을 잡아 신호를 해석하여 세포 내부의 특별한 효소(1-? )를 켠다(on).

이 것을 신호로 일련의 화학반응이 연쇄적으로 일어나게 된다.

이 화학반응은 곳곳에서 다르게 나타난다.

간에서는 화학반응의 폭포가 당을 분해하라는 신호로 나타나고,  피부에서는 수축하라는 신호로,  심장에서는 더 빠르게 고동치라고,   소장에서는 공장가동을 중지하고  에너지를 쓰지 말라는 신호로 나타난다.

뇌에서는 활동전위가 뱀처럼 퍼져나간다.

이것은 도화선을 따라 일어나는 스파크 같다.

그 다음 신경세포로 도약하는 것은 스파크가 아니라 또 다른 화학물질(2-?)의 보따리다.

이런 일련의 과정은 시냅스라는 해협을 건너면서 연속적으로 일어난다.

이러한 일련의 화학반응의 폭포가 신경세포의 세포막에서 문 역할을 하는 단백질(3-?)을 열고,  밀물처럼 염이온(4-?)이 떼 지어 밀려들어 온다.

전하를 띈 입자의 유입은 그 부위의 막전위를 역전시킨다.

내부보다 양전하를 띄었던 막의 바깥쪽이 이제는 내부보다 음전하를 띠게 된다.

이러한 뒤집기는 전기적인 전율처럼 또 다른 신경전달 물질(5-?)의 다량 방출로 이어지며,  다시 시냅스를 가로 지르며 다음 세포로 전달된다. 

이러한 과정으로 당신은 드디어 눈을 휘둥그레 뜨고,

자신을 발견하고,

전화기를 발견하고,

수화기를 들어 귀로 가져가고.

이윽고 화를 내고,     (사실은 장난 전화였다.)

더 나쁜 소식은 아니었구나 하고 안심한다.

위기에 처할 때나 잠을 잘 때나 신체는 계산을 하느라 바쁘다.

백만 가지형태의 탄소화합물이 합치고 떨어지기를 반복하면서 모양을 이용한 계산법으로 신호를 만들고 전달한다.

...

...

배아는 이 문장의 마침표만한 크기에서 단 50번의 세포분화로 아기가 되는데,  모양에 근거한 계산이 없었다면 성장의 설계도를 따를 수 없다.

....

콘래드는 

이러한 ‘화학반응의 폭포’를 설명하면서 마치 자신이 시냅스 해협을 가로질러 떠다니고, 육안으로 보이는 전기신호가 되었다가 화학신호로 돌아오는 것처럼 그려 냅니다.

“거기에서는 3차원 분자들이 서로 접촉으로 계산합니다.
패턴인식은 물질적인 과정이며, 훑는(scanning) 과정입니다.

..... "