뇌의 구조와 기능 이해

우리의 뇌는 두개골에 감싸여 보호받고 있으며

크게 대뇌, 소뇌, 뇌간(뇌줄기)로 구성되어 있다.

  (-두개골은 별도로 설명하겠습니다.....)

우선 소뇌는 근육의 위치수용체로부터 끊임없는 신호를 전달받아 

근육의 긴장도를 항상 일정하게 하며, 

전정기관과 함께 우리 몸의 균형을 잡게 해주고, 

운동을 시작하게 하며, 

시작된 운동의 연속적인 활동을 부드럽게 이어주는 역할을 한다.

뇌간은 중뇌, 교뇌, 연수로 구성되며, 12쌍의 뇌신경중 10쌍이 기시하고, 

우리 몸의 생명을 관장하는 심혈관 중추와 호흡 중추가 내재되어 있어 

생명유지에 필수적인 기관이다.

대뇌는 대뇌피질과 회백질, 기저핵과 시상으로 나뉜다.

기저핵은 소뇌와 함께 운동을 연속적으로 하게 하고, 

근 긴장도를 유지시켜 주는 기능을 하며, 

이 부위에 장애가 있을 때 파킨슨씨병과 같은 질환이 나타날 수 있다.

시상은 외부로부터 들어오는 모든 감각신호의 중간역이 되며,

감각신호(후각은 제외)는 시상에서 일차 처리된 후에

대뇌 피질의 각 각의 중추,

즉 두정엽에 있는 체감각 중추,

후두엽에 있는 시각 중추,

측두엽에 있는 청각 중추로 들어가서 최종적으로 인간이 느끼게 된다.

이러한 신호들은 또한 일부는 대뇌 변연계로도 전달이 되어

감각에 수반되어 일차적 감정을 동반하여 느끼게 된다.

그러나, 후각은 시상은 거치지 않고 곧 바로 내측두엽에 위치한 호흡중추 

Rhinencephalon (rhino- 코, 후각을 의미)로 입력된다.

우리 몸을 움직이는 운동신호는 반대로 대뇌피질의 운동중추에서 시작되어, 

척수를 거쳐 말초신경을 통해 

근육으로 전달되어 근육이 수축을 함으로써 일어난다.

이 운동신경의 경로는 

중간에서 기저핵과 소뇌로 부터의 조절신호를 받게 된다.

뇌의 구조와 기능

뇌와 행동

모든 행동은 뇌 기능에 의해 조절된다.

인간의 마음 또한 이러한 대뇌 기능의 한 범주이다.

즉, 뇌의 행동은 단순히 걷기, 숨쉬기 등과 같은 운동 행태 뿐만아니라, 

느낌, 학습, 사고 등과 같은 고도의 정서와 인지 기능을 수행한다. 

이처럼, 뇌가 인간의 행동을 지배한다고 생각한 것은 그리 오래된 개념이 아니다.

그러면, 뇌에 대한 개념에 대한 간략한 역사적 고찰을 해 보자.

18세기가 되기까지, 신경조직은 Galen의 학설에 근거하여

일종의 샘 기능(glandular function)을 하는 곳으로 인식되었다.

즉, 신경은 뇌와 척수에서 분비되는 물질이 

신체 말단부위까지 전달되는 관이라고 생각하였다.

19세기말엽에 들어서면서

신경계에 대한 조직학이 발달하면서 좀 더 정확한 지식이 쌓이기 시작하였다.

골지(Golgi)는 은(silver) 침착 염색법을 이용하여 신경세포가

몸통(body)과 두 개의 커다란 돌기, 축삭(axon)과 수상돌기(dendrite)로

이루어졌다는 것을 밝혔다.

카잘(Cajal)은 이 염색법을 이용하여 뇌가 단순히 하나의 덩어리가 아니라,

각 각의 신경세포의 그물망임을 알아냈다. 

이러한 개념은 신경계가 개개의 신호전달소자인 신경세포(neuron)로 구성되어졌고,

이 뉴런들이 서로 접합부에서 신호를 전달한다는 neuron doctrine의 밑바탕이 되었다.

신경생리학의 발달은 18세기말엽 갈바니(Galvani)가 근육세포에서 전기현상을 발견하면서

급속도로 발달하기 시작하였으며, 이로 말미암아 신경세포 기능의 현대적 연구의 초석이 되었다.

19세기 중엽에 신경세포의 전기활동은

한 세포의 말단에서 다음 세포로의 정보를 전달하는 신호임이 발견되었다.

정신(mind)에 대한 서구의 의식은 

고전적인 그리스 철학자들에 의해 형성되기 시작하였으며,

데카르트, 흄, 존 록 등에 의해 좀더 정립되었다.

인간의 행동에 대한 과학적인 접근은 19세기 후반에 이르러서야 시작되었다.

19세기초 해부학, 생리학, 발생학 등의 통합이 이루어지면서 행동에 관한 연구가

골상학자(phrenologist, 두개골이 형태로 뇌의 기능과 상태를 평가)들로부터 시작되었다.

Franz Joseph Gall은 뇌가 하나의 기관이 아니라 

적어도 35개의 부위로 구성되어 있고,

각 부위는 특정한 정신 활동을 담당한다고 생각하였다.

Gall은 인간의 대부분의 추상적 정신활동 - 관대함, 사랑, 증오, 희망- 이

모두 대뇌피질의 특정한 부위에서 일어난다고 생각하였다.

더 나아가, 근육과 마찬가지로 각 정신활동의 중추는 사용함으로서

 더 발달되고 크기가 커지게 되고, 이 부위가 두개골로 돌출된다고 하였다.

이러한 개념위에 골상학이 발달되었으며, 두개골과 대뇌피질의 외형으로

사람의 성격을 정리하려고  노력하였다. (anatomical personology)

비슷한 시기에 Pierre Flourens는 실험동물의 뇌의 특정 부위를 제거함으로써

뇌의 기능을 연구하였다. 

이 실험에서 그는, 뇌의 어느 한 부위를 제거하여도 뇌의 고위 기능이 손상되는 것을

 발견하고는, 정신 활동은 뇌의 특정 부위에 국한된 것이 아니라, 

뇌 전체에 놓여 있다고 주장하였다.

이러한 관점을 aggregate field view라고 하며, 19세기 중반까지 유행하였으나

영국의 신경과 의사인 Hughling Jackson의 관찰에 의해 심각하게 도전을 받게 되었다.

그는 부분간질환자에서 경련의 시작의 신체의 한 부분에서부터 시작되는 것을 보고

운동이나 감각 활동들이 대뇌피질의 각 각 다른 부위에 위치해 있다고 생각했다.

이러한 개념은 Wernicke나 Cajal에 의해 더 연구되어

뇌는 개개의 신경세포(뉴런)라는 신호단위로 구성되어 있으며,

뉴런들이 일정하게 모여 하나의 기능적 집단을 형성하고, 

다른 기능적 집단들과 상호 유기적인 관계를 갖게 된다.

즉, 아주 단순한 정신활동은 대뇌피질의 국한된 지역에 위치하게 되고,

좀 더 복잡한 활동들은 이러한 기능적 집단사이의 연결에 의해서 가능하게 된다.

이런 개념을 celluar connectionism이라고 하며, 

위 두가지 상반된 견해의 통합되고 상호보완적인 개념이기도 하다.

1861년 Broca는 언어를 알아는 듣지만, 말하지 못하는 환자(운동성 실어증)에서

그 환자의 부검상 병변이 좌측 전두엽의 후반부에 위치해 있는 것을 보고하였으며,

이 후 8명의 다른 환자들에서도 모두 같은 부위에서 병변이 있는 것을 발견하였다.

이 후 그는 "우리는 좌반구로 말을 한다" 라는 유명한 말을 남겼다고 한다.

1876년 Wernicke는 운동성 실어증과는 반대로,

말을 하지는 못하지만 알아는 듣는 환자를 보고하면서

이를 '감각성 실어증' 이라고 명명하였다.

그는 언어기능이 이해하는 기능과 말하는 기능이 

대뇌 피질의 서로 다른 지역에 위치하면서 상호 연결에 의해

온전히 말을 이해하고 알아들을 수 있게 된다고 하였다.

말을 듣거나 사물을 보면 우선 청각이나 시각중추로 간 다음

언어의 이해중추(Wernicke's area)로 전달되어 이해를 한 다음에,

운동중추(Broca's area)로 전달이 되어 말을 하게 되는 

순차적인 과정 (serial processing)에 따른다고 하였다.

cytoarchitecture에 따라, 특징적인 뇌 기능이 나타난다고 제안하였다.