이 책은 지능에 관한 최신 신경과학 연구의 진전에, 특히 유전학과 신경영상학적 방법을 기반으로 수행한 연구에 초점을 맞추어 설명한다. 확실한 증거를 갖고 답해야 할 의문은 여전히 많다. 중요한 미해결 과제 중에는 다음과 같은 것들이 있다. 유아기의 뇌 발달 메커니즘에 대해 더 많은 이해가 필요한 부분은 무엇인가? 그런 두뇌 발달은 성인의 지능과 어떤 관련성을 갖는가? g-인자를 비롯한 여러 지능 요소에서 개인적 차이를 설명하는 특정 뇌 구조와 기능 네트워크가 존재하는가? 그런 네트워크에는 성별의 차이가 있는가? 어떤 후성유전학적 요인이 지능에 영향을 미치는가? 또한 유전자 기능을 기반으로 신경 회로, 뉴런, 시냅스의 단계까지 시간적·공간적 해상도를 낮출 수 있는 새로운 방법과 기술을 필요로 하는 더 큰 질문도 있다. 가장 중요한 질문은 그렇게 해서 얻은 지능 연구의 결과를 교육 문제 해결과 공공 정책 수립에 어떻게 활용할지, 특히 현대 사회에서 성공에 꼭 필요한 정신적 능력이 결여된 사람들을 위해 어떻게 이용할지 그 해답을 구하는 일일 것이다.

저자는 ‘빈 서판’이라는 가정을 토대로 지난 50년간 시도된 실패한 교육 및 공공 정책에 주목한다. 이제 신경과학이 나서서 그런 실패한 정책을 개선하고 새로운 정책적 대안을 제시해야 할 시기에 이르렀다고 생각한다. 그러면서 독자들은 아직 이런 제안에 동의하지 않을 수도 있을 테지만, 이 책을 처음 집어 들었을 때 지능에 대해 과연 어떤 생각을 하고 있었는지 되짚어보고 지금의 생각과 비교해보라고 권고한다. 그러면서 설령 저자의 주장에 동의한다 해도, “이 책에서 제시하는 신경과학 분야의 대표적 연구 결과들을 다시 한번 살펴보라. 아울러 그런 성과들이 갖는 의미를 비판적으로 생각해보기 바란다. 여러분에게 던지는 나의 진정한 도전은 여러분이 지금까지 내가 언급한 것에서 약한 고리와 허점을 찾아내고, 그걸 수정하거나 아예 거짓으로 만들어버리는 데 있다”고 말한다.

저자는 우리 대다수가 공유할 것으로 여기는 비밀스러운 소원을 갖고 있다면서, “내가 40년 또는 50년 후의 미래로 이동해 그동안 무슨 일이 일어났는지 되짚어보는 것”이라고 고백한다. 그때 우리는 새롭게 무엇을 알게 되었을까? 특정한 지능 유전자를 발견했을까? 그것들은 어떻게 작동할까? 유전공학을 활용해서, 아니면 어떤 약물이나 다른 경험을 활용해서 지능을 극적으로 향상시키게 되었을까? 어린 시절이나 청소년기의 두뇌 발달이 지능에 어떤 영향을 미칠 수 있을까? 모든 종류의 인지, 특히 지능을 시뮬레이션할 수 있는 현실적인 가상 인간 두뇌가 만들어졌을까? 그런 인공 지능은 시뮬레이션에서 남성과 여성을 구별하지 않을까? 가장 지능적인 기계는 얼마나 똑똑해졌을까? 우리는 네트워크와 회로, 뉴런과 시냅스의 구조 및 기능에서 지능의 실체를 볼 수 있을까? 지능 연구는 교육과 기타 사회 분야의 제반 문제를 해결하는 데 어떻게 활용될까? 지능에 대해 신경과학에 기반한 새로운 정의가 내려졌을까? 크로노메트릭스 검사, 뇌 영상화, 다유전자 점수 등이 지능을 평가하는 새로운 표준으로 정착했을까? 뇌 지문은 무엇을 예측하며 어떻게 활용되고 있을까? 지능을 연구하는 데 사용되는 새로운 신경과학적 연구 도구와 방법에는 어떤 것이 있을까?

저자는 이 책에서 제기한 내용들이 심하게 잘못되었다는 사실을 뒤늦게 깨닫는다고 해도 이런 질문들에 대한 해답을 알게 된다면 한없이 기쁠 것 같다며 과학자로서의 희망으로 이 책을 마무리한다.

책의 구성

6장으로 이뤄진 이 책은 각 장의 서두마다 간략히 학습 목표를 제시하고, 그 장에서 다룰 내용을 소개하는 머리말을 배치했다. 그리고 각 장 말미에는 역시 간략하게 요약문을 덧붙이고, 그 장에서 배운 내용을 다시 한번 되짚어볼 수 있도록 복습 문제와 더 읽을거리까지 제시했다. 독자들의 이해를 돕기 위한 저자의 세심한 배려가 느껴지는 대목이다.

1장에서는 지능에 대해 널리 알려진 잘못된 정보들을 수정하고, 과학 연구에서 지능을 어떻게 정의하고 측정하는지 요약한다. 왜 어떤 사람은 유난히 긴 난수 문자열을 모두 외울 수 있고, 또 어떤 사람은 과거·현재·미래의 어떤 특정한 날짜가 무슨 요일인지를 쉽게 기억해낼 수 있을까? 예술적 천재성이란 무엇이며, 그것은 지능과 또 어떤 관련이 있을까? 이런 질문은 연구 대상으로서 지능을 정의하는 데 중요한 도전 과제다. 지능을 어떻게 정의하든 그것은 두뇌와 관련이 있을 게 분명하다. 이 책에서는 신경과학적 연구를 통해 지능의 문제를 살펴본다.

2장은 지능에 미치는 유전적 영향력이 널리 알려진 것보다 훨씬 더 클 수 있다는 걸 입증하는 압도적인 증거와 그것의 발달 과정을 검토한다. 정량유전학과 분자유전학의 결정적 연구는 이에 대해 전혀 의심할 여지를 남기지 않는다. 유전자는 항상 생물학적 메커니즘을 통해 작동하기 때문에 지능 발달에는 반드시 신경생물학적 기반이 있어야만 한다. 설령 그러한 메커니즘에 환경적 영향이 더해진다고 해도 말이다. 유전자는 진공 상태에서 작동하는 것이 아니라, 환경에서 발현되고 기능한다. 이런 유전과 환경의 상호 작용이 바로 ‘후성유전학’의 주제다.

3장에서는 1988년부터 2006년까지 이 분야에서 저자가 경험한 것을 소개하는데, 이 기간은 대체로 현대적인 뇌 영상 기술을 지능 연구에 적용한 초창기 세대에 해당한다. 구체적으로는 1988년에 발표된 지능 관련 최초의 PET 연구부터 2007년에 발표된 관련 문헌의 검토 논문까지다. 이때 수행된 도합 37개 연구는 전혀 예상하지 못한 몇 가지 결과를 보고하는데, 이는 지능 탐구와 관련한 뇌 영상 연구의 방향을 새롭게 설정하는 데 커다란 기여를 했다. 여기서는 저자의 연구를 포함해 그런 초기 연구들이 어떻게 전개되었는지를 논문의 출판 순서에 맞추어 기술한다. 또 중요한 영상 촬영 기술이 어떻게 작동하는지 기본적인 설명도 제시한다.

4장에서는 성인·어린이·뇌 손상이 있는 환자를 대상으로 수행한 연구와 뇌 연결성 분석을 비롯해 좀더 향상된 뇌 영상을 확보하는 방법 및 그 분석 방법을 소개한다. 이런 연구는 현재 부상하는 네트워크 신경과학 분야의 일부이며 지능에 대한 연구도 여기에 속한다. 게다가 이 분야의 전 세계 연구자들은 평가 기술을 더욱 정밀하게 발전시키고, 표본 크기를 이전에는 상상할 수 없던 수준으로 확대하며, 지능과 뇌에 대해 새로운 검증 가능한 가설을 제시하면서 지속적으로 흥미 유발 및 동기를 부여하고 있다. 여기서 한 가지 주의할 점은, 대부분의 연구는 표본 크기가 너무 작아 어떤 확고한 결론을 내리기가 쉽지 않다는 사실이다. 하지만 이 분야 연구가 계속 성숙해지면서 표본의 크기가 급속히 증가하고 있다. 시간이 지남에 따라 증거의 무게는 늘 연구 결과의 안정성을 극대화하고, 신뢰할 수 없는 결과를 최소화하는 충분한 표본 규모를 갖는 연구를 더 선호하고 있다. 특히 지능에 영향을 미치는 유전자를 규명하려는 초기 연구의 경우에는 더욱 그렇다. 이런 연구들이 역사적 맥락에서, 그리고 증거의 무게를 더한다는 관점에서 어떻게 진화했는지 살펴본다.

5장에서는 지능 향상에 초점을 맞추며, IQ 향상과 관련해 널리 알려져 있지만 잘못된 세 가지 주장(클래식 음악 듣기, 기억력 훈련하기, 컴퓨터 게임 등으로 IQ를 높일 수 있다)에 대한 비판으로 시작해 전기적인 뇌 자극 기술에 대한 설명으로 끝맺는다. 지금까지 지능을 높일 수 있는 방법으로 입증된 것은 없다. 그럼에도 일부 유전자와 그 유전자의 생물학적 프로세스를 조작하면 극적인 향상을 이룰 강력한 가능성이 있는 이유를 설명한다.

6장에서는 지능 연구의 방향을 뇌의 더 깊은 곳으로 이동해 시냅스, 뉴런, 회로, 네트워크 등을 연구하기 위한 몇 가지 놀라운 신경과학적 방법을 소개한다. 머지않아 우리는 뇌의 속도를 기반으로 지능을 측정하고, 뇌가 실제로 작동하는 방식을 토대로 지능형 기계를 만들 수 있을 것이다. 전 세계적인 대규모 협동 연구는 지능 유전자를 탐구하고, 가상의 뇌(virtual brain)를 개발하고, 각 개인마다 고유한 뇌 지문의 매핑을 시도하고 있다. 아울러 지능, 의식 그리고 창의성 사이의 관계를 규명하기 위해 중복 신경 회로에 대해서도 탐구한다. 마지막으로, ‘신경 빈곤(neuro-poverty)’과 ‘신경-SES(neuro-social economic status)’라는 용어를 소개하고, 어떻게 신경과학 분야의 지능 연구가 교육 정책을 비롯한 여러 사회 정책에 유용한 정보를 제공할 수 있는지 설명한다.