오늘아침 신문을 보면서 "괴짜가 안보인다."

[서울대 교수의 한탄]이라는 글귀가 눈에 들어왔다. 

그렇다. 요즘의 학생들은 사고의 틀이 한정적이며 획일적이다.

이런 획일적인 세상은 안전할 수 있으며

특히 국가의 입장에서는 관리하기 쉽다.

그렇지만 발전은 없다.




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프로이트는 꿈을 해석함으로써

그 사람의 심리에 대한 통찰을 얻을 수 있다고 주장했다.

다양한 측면에서 이를 뒷받침하는 엄청난

분량의 저술이 존재하기도 하지만,

꿈을 통해 나 자신에 대한 통찰을 얻을 수 있다는

주장은 기본적으로 매우 타당한 것이다.

꿈은 어째든 신피질의 작용이기에,

꿈을 분석하면 신피질에 무엇이 담겨있는지,

또 그것들이 어떻게 연결되어있는지 알아낼 수 있다.

깨어있는 동안 작동하는 제약도 느슨해지기 때문에,

깨어있는 상황에서는 쉽게 접근할 수 없는

신피질에 담긴 기억을 찾아내는 데에도 매우 유용하다.

꿈속에서 마침내 모습을 드러낸 패턴들은

나에게 민감하고 중요한 문제가 무엇인지 알려주며,

이로써 해결되지 않은 욕망과 공포를

이해하는 실마리를 제공한다.


우리들의 일상은 특히 활동중에는 올드브레인,

특히 아미그달라의 경고로 신피질에 강력한 영향력을

발휘하여 사고와 행동에 지대한 영향을 미친다.

우리 머릿속에 떠오르는 생각은

예외없이 온갖 잡다한 생각을 촉발하는데,

그 중 일부는 위험한 생각으로 연결된다.

하지만 문화적 규범을 어기는 행동은

 머릿속에서 생각하는 것만으로도

사회적으로 추방당할 수 있다는 것을

어릴적부터 배웠기 때문에,

신피질은 이런 생각이 자신의 안녕을

위협한다고 인식한다.

생존에 대한 위협을 느끼는 순간,

아미그달라가 본격적으로 작동하기 시작한다.

 아미그달라의 주요 역할은 공포를 유발하는 것이고,

공포가 휩쓰는 순간 그러한 생각은

완전히 차단당하고 만다.


하지만 꿈을 꿀 때는

이러한 금기에 대한 인식이 느슨해지고,

이로써 문화적으로 성적으로 직업적으로

금지된 행동을 하는 꿈을 꾸게 된다.

이러한 이유로 꿈을 활용하여

문화적 규범과 직업적 금기를

느슨하게 만드는 것은 창조적인 문제해결에

유용한 도움을 주기도 한다.


나는 매일 밤잠 들기 전에 잠자리에 누워

해결해야 할 문제에 대해 깊이 생각하는 시간을 갖는다.

이러한 생각은 일련의 생각의 타래를 촉발하고,

꿈으로 이어진다.

꿈 속에 들어가면,

낮 시간에 나를 누르고 있던 직업적 제약은 사라지고

그 문제의 해결책을 자유롭게 떠올릴 수 있는

꿈을 꿀 수 있게 된다.

이렇게 꿈속에서 떠올린 생각은

아침이 되어 반은 꿈을 꾸고

반은 잠에서 깬 ‘자각몽’ 상태에서 접근할 수 있다.


창의성의 판도라상자를 잠근 봉인을 풀어야한다.

빛고을광주에서

한의학박사

여송김성훈

 


  공감화는 여성의 능력

  체계화는 남성의 능력

 

 백일이 되어도, 남성의 목소리 여성의 목소리 구분 못한다

 12개월되면,  남성과 여성의 목소리에 다른 반응을 보인다.

 

 

 3세 되면 신체적 차이 인지한다.

"나는 남자야" "너는 여자야"

그러나, 체계적이지 않다.

아빠 마네킹에다  치마 목걸이를 단다.

 

 6세되면 제대로 입히고 입는다.

남여의 특징 제대로 안다.

 

 4살되면, 남자가 여자 옷 입으면, 여자!

6살되면 남자가 여자 옷 입으면 남자!

 

 6살이 되면 성에 대한 인식이 확실해진다.

 

나는 남자야 너는 여자야

모두 뇌에서 말한다.

 

남자와 여자의 뇌는 다르다.

뇌가 다르다는 것은 경험이 다르다는 것!

 

 

 여자의 뇌는 언어능력 탁월- 집중해도 들린다.

남자의 뇌는 집중하면 안들린다.

 

 남자 아이들- 섬세한 일을 잘 못한다.

뇌의 근이 갈라져 있기 때문이다.

 

그리고 소뇌가 늦게 발달된다.

그래서 가위질이나 글씨쓰기 등을 어렵게 느낀다.

 

 

 여자의 뇌와 남자의 뇌의 발달과정이 다르다.

남자아이와 여자아이가 그린 그림은 차이가 난다.

여자아이는 밝은색 경향, 남자아이는 어둡고 짙은색 경향

 

 그 비밀은 망막의 두께에 있다.

남자아이가 두껍다.

시세포가 남녀의 차이를 만든다.

 

남자아이들은 움직임에 예민- 움직이는 장난감을 더 좋아한다.

여자아이들이 분홍색을 좋아하는 것도  눈에 있다.

 

  남자의 시상하부 : 성적행동, 체온, 본능에 관계한다.

지능에 관계하는 회백질이 남자는 앞부분에, 여자는 측면에 많다.

 

 남녀는 다른 경로를 거쳐 같은 결론에 이른다는 사실을 이해해야한다.

 

차이는 차별이 아니다.

 

 그것은 우리가 아이를 다른 방법으로 만나야 한다는 것!

- 다르게 교육하는게 필요하다는 것

 

남자 아이에게는 행동의 결과를 자꾸 이야기하는 게 좋다.

남아에게 일찍 읽기 쓰기는 효과가 적다.

 

남아의 부모는 좀 더 늦게 인내심을 가지고 기다려야 한다.

-차이를 인정해야 한다는 것!

 

 

 손가락 길이는 성 호르몬의 차이와 관련이 있다.

왜? 둘째 손가락이 에스트로겐(여성호르몬)에 영향받나?

왜? 넷째 손가락이 테스트론(남성호르몬)에 영향받나?

자궁에서 테스트론에 적게 노출되면 넷째 손가락 길이가  적다.

 

 원래 모든 태아는 여아 다.

14주에 자궁에 테스트론에 작동되면 남아가 된다.

그게 약지에 반영이 된다.

 

 테스트론-  생식기

               성별

               뇌

               활동력을 좌우한다.

 

주전선수가 후보선수보다 남성적인 비율이 높다.

남성적 호르몬이 넷째 손가락에 많이 작용한다.

넷째손가락이 더 길다.

 

 

 

 그러나 성별과는 다른 아이들이 있다.

 

여성적인 뇌를 가진 남자아이

남성적인 뇌를 가진 여자아이

 

 여성남자아이- 언어능력, 겁이 많다, 국어 능력이 좋다.

 남성여자아이- 체계화가 요구되는 큐브 맞추기 이런거 좋아한다.

                    보통 여아들처럼 인형이나 예쁜 것을 별로 안좋아한다.

 

남성적인뇌: 수학이나 과학쪽에 관심있고 잘한다.

 

모든 사람이 100% 남성적인 뇌

                 !00% 여성적인 뇌는 아니다.

 

  그러나, 우수한 극소수의 17%는 반대성의 뇌를 가진다.

보통 83%정도는  성 정체성에 맞는 뇌를 가지고 있다.

 

이런 아이를 가진 부모는 그 사실을 인정하고 그에 맞추어 생각해야 한다.

 

 이기적인 유전자 관점에서보면, 이런 반대성의 뇌는

환경의 변화가 왔을 때 인류를 살아남게 할 마이너리티이다.

- 인류 전체의 입장에서  생존을 위해 남겨 놓는 유전자다.

 

 

남성적인 뇌를 가진 여자아이

여성적인 뇌를 가진 남자아이

 (17%의 소수)

-자신에 대한 이해가 있어야 한다.

그것에 맞는 직업선택, 자기 정체성 이해가 중요하다.

 

 

남성적인 뇌VS 여성적인 뇌를 통하여 알게 된 사실은

 " 자기를 알고, 자기식 대로 살아야 행복하다 " 는 것이다.

 

양육에 있어서도 그 점에 대한 이해가 있어야 한다.

바론 코헨에 따르면

'공감능력이 발달한 사람은 체계화능력이 약하고,

체계화능력이 발달한 사람은 공감능력이 약하다'고 한다.

(상호배치관계,일종의 정신적 제로섬)

 

-공감능력

소설을 읽으면서 감정이입을 잘 하고 문맥을 쉽게 파악하는 사람,

상대방이 감정을 숨기거나 속이면 쉽게 이를 알아채는 사람,

낯선 동물을 보면 귀엽거나 무섭다는 감정적 반응을 먼저 보이는 사람 등은

전형적으로 공감능력이 발달한 경우라 할 수 있다.

 

-체계화능력

체계화능력이 발달한 사람들은

소설 보다는 논픽션을, 드라마 보다는 뉴스를 즐기는 경향이 있다.

음악CD나 책 따위는 나름의 규칙을 가지고 정렬해 두어야만 하고,

낯선 동물을 보면 그 동물이 어떤 분류에 속하는지를 확인해야만 마음을 놓는다.

 

-자폐증

공감능력이 극단적으로 부족하고 체계화능력만 발달한 증상

자폐증 환자의 성비는 4:1 정도로 남성의 비율이 월등히 높다.

이는 남성의 뇌가 체계화능력이 우세한 경향 때문이다.

즉 체계화능력의 극단에 바로 자폐증이 있다.

그래서 코헨은 자폐증을 '극단적 남성형 뇌증후군'이라고 부른다.

 

-아스퍼거 신드롬, 서번트 신드롬

아스퍼거신드롬이란 특정 주제에 병적으로 집중하는 경증 자폐증이지만

언어구사력이나 논리적으로 매우 뛰어난 경우가 종종 발견되는 현상.

서번트신드롬이란 중증 정신장애자 중 놀라운 능력을 보이는 현상을 말한다. 

 

-지식프라임중에서

 

-남자가 한쪽 뇌만 주로 사용한다는 것은 뇌의 측성화가 이루어져 의사로 비유한다면 전문의가 되고,

여자가 남자보다 발달된 腦梁을 통해 좌우 뇌를 번갈아 쓰는 것은 측성화가 안됐다는 의미로

일반의에 비유할 수 있다.-곽대희칼럼

과열된 좌뇌에 휴식을 - 바흐 「브란덴부르크 협주곡 제5번」 1악장
한지영  | 2005-03-01

현대인들은 극심한 스트레스에 시달리고 있다. 스트레스는 만병의 근원이라는 사실이 속속들이 알려지고 있음에도 불구하고 이 스트레스가 왜 생기는지, 어떻게 해소되어야 하는지에 대해서는 누구 하나 속 시원한 대안을 제시해 주지 못하고 있다. 현대인을 지치게 하는 스트레스의 주범은 과도한 좌뇌(左腦)의 사용에서 기인한다. 인간의 좌뇌는 언어적이며 분석적이고, 상징적이며 추상적인 영역의 작업들을 담당한다. 또 시간을 다투며 합리적으로 처리해야 하는 일도 좌뇌가 해야 하는 일이다. 어디 그뿐인가. 수리(數理)적인 일, 순차적인 일, 논리적인 일 등 대부분의 사람들이 직장에서, 학교에서, 사회에서, 가정에서 의무적으로 해내야 하는 많은 일들이 바로 좌뇌의 영역에 해당한다. 그래서 좌뇌는 과열될 수밖에 없고, 스트레스를 많이 받을 수밖에 없다. 이와 같은 좌뇌의 과열을 식혀 줄 수 있는 것은 우뇌를 활동하게 만들어 우뇌와 좌뇌의 균형을 맞춰 주는 방법뿐이다.
창의적인 일을 하는 우뇌를 움직이게 하는 방법 가운데 가장 쉬운 것은 바로 클래식 음악을 듣는 것이다. 복잡한 업무나 집중력을 요하는 공부를 해야 하는 사람에게 잔잔한 클래식 음악을 들려 주면 두뇌의 피로가 적어지면서 좌뇌의 효율성이 최대한 상승될 수 있다. 당연히 업무나 공부의 효과도 배가(倍加)될 것이다. 클래식 음악인들이 일반적으로 건강한 까닭도 이러한 이유에서다. 그렇다면 스트레스를 해소해 줄 수 있는 좋은 클래식 음악이란 어떤 것일까? 음악의 조건인 음약이 적절하고 음색이 아름다워야 하는 것이 기본이다. 여기에다 리듬과 음량의 변화가 적은 조건을 갖춘 음악이 제격이다.
바흐의 「브란덴부르크 협주곡」은 바로 이와 같은 조건을 잘 갖춘 음악이라고 할 수 있다. 1685년 바로크 시대 독일에서 태어난 작곡가 바흐는 음악 역사상 가장 위대한 사람으로, ‘음악의 아버지’답게 그의 음악은 오늘날에도 많은 음악학자들에 의해 연구되고 또 인류의 가장 귀중한 보물로 남아 있다.
바흐의 「브란덴부르크 협주곡」은 모두 6곡으로 이루어져 있는데, 브란덴부르크를 다스리던 루드비히 공에게 헌정되었다고 해서 이와 같은 이름이 붙었다. 바로크 음악의 최고봉으로 평가받고 있는 「브란덴부르크 협주곡」은 6곡 모두 뚜렷한 특색을 지니며 오묘한 색채감과 밝고 순수한 즐거움을 발산하는 것이 가히 바흐의 음악답다. 특히 ‘빠르고 느리고 빠르고’의 3부 형식은 고전주의 음악의 소나타 형식에 큰 영향을 주었다.
브란덴부르크 문은 독일의 베를린에 있다. 분단의 시절을 떠올리게 하는 동베를린과 서베를린의 경계 지점에 있는데, 루드비히 공의 업적으로 세워진 역사적 배경을 가지고 있다.
분단된 국가 동떠� 서독의 이름을 아무 말 없이 지켜보았던 브란덴부르크 문은 독일이 통일을 이루던 날 무슨 생각을 했을까. 그날 광장에서는 베토벤의 교향곡 제9번 「합창」이 연주되었는데, 4악장에서의 '환희의 송가'를 들었던 브란데부르크 문은 벅차오르는 감정을 숨기며 건실한 독일인의 모습으로, 무표정한 외모 뒤에 감출 수 없는 열정을 지닌 바흐의 모습으로 그렇게 서 있었다.
베를린 장벽이 무너지던 날, 20세기 최고의 첼리스트인 로스트로포비치는 무너진 벽돌더미 앞에서 홀로 바흐의 「무반주 첼로 모음곡」을 연주했다. 이 곡은 기억력 향상에 큰 영향을 주는 곡으로 수험생 등 공부하는 학생들이 이 음악을 들으며 공부하는 습관을 들인다면 더없이 좋을 것이다.
2백 50년이 되도록 변함없이 인류가 바흐의 음악을 사랑하는 까닭은 무엇일까? 그것은 힘차고 변함없는 음악에 숭고한 인간성을 담은 그의 음악이 어지러운 인간의 마음을 묵묵히 하나로 만들어 주기 때문일 것이다.

 

뇌는 한 개 또는 두개? one Brain...or Two?

 

여러분은 몇 개의 뇌를 가지고 있나요? 사실 이건 아주 대답하기 쉽습니다. 여러분은 뇌가 하나밖에 없습니다. 그러나 뇌 반구는 정 가운데에서부터right down the middle 오른쪽 대뇌 반구와 왼쪽 대뇌 반구로 나누어집니다. 각 반구는 특정한 행동을 하도록 특수화 되어있는 것 같습니다. 각 반구들은 뇌량(corpus callosum)이라고 하는 2억-2억5천만 개의 신경 섬유로 된 두꺼운 밴드를 통해 서로 정보를 주고받습니다. (전교련(anterior commissure)라고 하는 더 작은 신경섬유의 밴드도 두 대뇌 반구의 부분들을 연결합니다.)

잘 쓰는 손 Handedness

 당신은 오른손잡이입니까 아니면 왼손잡이입니까? 아시다시피, 대부분의 사람들은 (인구의 약 90퍼센트)오른손잡이입니다. - 그들은 글씨를 쓰고 먹고 공을 던지는 일에 오른손을 사용하는 것을 선호합니다. 오른손을 사용하는 사람을 일컫는 다른 방법은 ‘우세하다(dominant)’고하는 것입니다. 자연히 인구의 나머지 10 %의 대부분은 왼손잡이,즉 ‘왼쪽 손이 우세’하겠지요. 소수의 사람들은 양손을 동등하게 사용합니다. 그들을 “양손잡이(ambidextrous)”라고 합니다. (대부분의 사람들의 눈과 귀는 한쪽이 더 우세합니다. 당신의 경향을 여기서 시험해보세요test your "sidedness" here.)

사람들이 오른손잡이 또는 왼손잡이가 되는지의 정확한 이유는 미스터리 중의 하나입니다. 닥터 윌리엄 캘빈Dr. William Calvin이 잘 쓰는 손의 기원에 대해 흥미로운 이론을 개발했고, ‘팔매질하는 마돈나The Throwing Madonna’ 라는 논문을 써서 설명했습니다.

왼쪽 – 오른쪽 Right Side - Left Side

 뇌의 오른쪽은 몸의 왼쪽에 있는 근육들을 제어하고, 뇌의 왼쪽은 몸의 오른쪽에 있는 근육들을 제어합니다. 또한 일반적으로 몸의 왼쪽부분에서 오는 감각정보는 뇌의 오른쪽 부분으로 가고, 뇌의 오른쪽 부분에서 오는 감각정보는 뇌의 왼쪽 부분으로 갑니다. 따라서, 두뇌의 한쪽에 손상을 받으면 신체에는 그 반대편에 영향을 미칠 것입니다.

오른손잡이의 95 %에서 왼쪽 뇌는 언어에 대해 우세합니다. 심지어는 왼손잡이의 60-70%에서도 왼쪽 뇌는 언어에 사용됩니다. 1860 년대와 1870 년대로 거슬러 올라가서, 두 신경과학자 (폴 브로카Paul Broca 와 칼 베르니케Karl Wernicke)는 뇌의 왼쪽에 있는 특정 영역에 손상을 입은 사람들은 말하기와 언어에 문제를 겪었다는 것을 관찰해 냈습니다. 오른쪽 뇌의 같은 부분에 손상을 입은 사람들은 아무런 언어적 문제를 겪지 않았습니다. 언어능력에 중요한 뇌의 두 언어 영역은 현재 각각의 이름을 가지게 되었습니다. 브로카(Broca’s) 영역과 베르니케(Wernicke’s) 영역이지요.

Broca's Area 

Wernicke's Area 
Images courtesy of Slice of Life.

대뇌의 우세성 Cerebral Dominance

뇌의 각 반구는 각기 다른 행동들을 지배합니다. 예를 들어, 오른쪽 뇌는 공간 능력, 얼굴 인식, 시각적인 이미지와 음악에 대해 우세한 것으로 보입니다. 왼쪽 뇌는 계산, 수학, 논리적인 능력에 대해 더욱 우세합니다. 물론 이것은 일반화한 것이고, 정상인에서는 두 개의 반구가 함께 일하고 있으며, 서로 연결되어있고, 뇌량을 통해 정보를 공유합니다. 우리가 오른쪽과 왼쪽의 대뇌 반구에 대해 알고 있는 것의 대부분은 뇌량이 분리된 사람들에 대한 연구에서 알게 된 것들입니다. 이 수술은 오른쪽 반구의 대부분을 왼쪽 반구로부터 분리시키는 것이었습니다. 이러한 수술은 간질epilepsy을 앓고 있는 환자들에게 시행됩니다. 간질 발작이 하나의 반구에서 다른 반구로 퍼지는 것을 막기 위해서 뇌량을 자릅니다.

우세한 기능들 Dominant Functions

  • 왼쪽 반구
    • 언어
    • 수학
    • 논리
  • 오른쪽 반구
    • 공간적 능력
    • 얼굴 인식
    • 시각 이미지
    • 음악

분할뇌 실험 Split-Brain Experiments

 Roger Sperry(1981 년 노벨상 수상자)와 Michael Gazzaniga는 뇌량을 자르는 수술을 한 환자들을 연구한 두 신경과학자들입니다. 이러한 연구를 “분할 뇌 실험(Split-Brain Experiments)“이라고 합니다. 수술 후, 이 사람들은 아주 “정상적”으로 보였습니다. – 그들은 걷고, 읽고, 이야기하고, 운동을 하고, 수술 전에 했던 모든 일상적인 일들을 할 수 있었습니다. 정보가 한쪽 반구에 도달하지 못하도록 고립시키는 조심스러운 실험을 한 뒤에야 수술의 실제 효과가 확정될 수 있었습니다.

Sperry 박사는 시각 정보가 한쪽 반구에서 다른 쪽 반구로 가는 것을 막기 위해서 순간노출기(tachistoscope)를 사용했습니다. 순간노출기 사용을 위해 사람들은 자신의 시야의 중심 부분에 초점을 맞추어야 합니다. 시야의 각 반쪽은 각각 반대쪽 뇌의 부위로 투영되기 때문에, (시신경교차(optic chiasm)를 건넘visual path), 그림의 영상을 오른쪽 반구 또는 왼쪽 반구에 투영하는 것이 가능합니다.

 자, “전형적인”(언어 영역이 왼쪽 반구에 있는) 분할 뇌 환자가 앉아있고, 앞쪽을 똑바로 보며 스크린의 중앙에 있는 점에 초점을 맞추고 있다고 가정해봅시다. 그 다음 숟가락의 영상이 점의 오른쪽으로 투사됩니다. 숟가락의 시각정보는 시신경교차에서 교차하여 결국 왼쪽 반구에 도달합니다. 그 그림이 무엇이었냐고 물으면, 그 사람은 숟가락을 알아보고 “숟가락”이라고 말하는데 아무런 문제를 겪지 않습니다. 그러나, 만일 숟가락이 점의 왼쪽으로 투사되었다면(그림을 보시오), 시각 이미지는 오른쪽 반구로 갔을 것입니다. 이제 그 사람에게 그 그림이 무엇이었냐고 물어본다면 아무것도 보이지 않았다고 말할 것입니다!! 하지만, 이 사람에게 왼손만을 사용해서 물체를 고르라고 한다면 이 사람은 숟가락을 올바로 고를 것입니다. 이것은 왼손으로부터의 촉각 정보가 숟가락을 “보았던” 오른쪽 반구 쪽으로 교차하기 때문입니다. 그러나 만약 그 사람에게 다시 그 물체가 무엇이냐고 물으면, 그 물체가 그 사람의 손에 있더라도 그 사람은 그것이 무엇인지를 말할 수가 없을 것입니다. 왜냐하면 오른쪽 반구는 “말할” 수가 없기 때문입니다. 자, 오른쪽 반구가 멍청한 것이 아닙니다. 단지 언어적 능력이 거의 없을 뿐입니다. 오른쪽 반구가 가지고 있는 것은 “비언어적”인 능력입니다.

 뇌 분리 환자의 또 다른 실험에서는 오른쪽과 같은 키메릭(chimeric) 그림을 사용합니다. 이 그림에서, 왼쪽 얼굴은 여자이고 오른쪽 얼굴은 남자입니다. 따라서, 만약 환자가 이마의 중앙에 있는 점에 초점을 맞춘다면, 여자의 얼굴에 대한 시각 이미지는 오른쪽 대뇌 반구로 갈 것이고, 남자 얼굴에 대한 정보는 왼쪽 반구로 갈 것입니다. 분할 뇌 환자에게 방금 보았던 것을 정상적인 전체 얼굴 그림에서 고르라고 하면 보통 여자의 그림을 고를 것입니다.(기억하세요, 여자 얼굴에 대한 정보는 오른쪽 대뇌 반구로 갔습니다.)그러나, 만약 그 환자에게 그 그림이 여자였는지 남자였는지 물으면 남자 그림이었다고 말할 것입니다. 그러므로, 환자가 무엇을 요구 받느냐에 따라, 오른쪽 반구가 우세하게 작용할 수도 있고, 왼쪽 반구가 우세하게 작용할 수도 있을 것입니다. 이 경우에는, 말하기를 시키지 않을 때는 오른쪽 반구가 얼굴 인식에 우세하게 사용될 것입니다.

 더블클릭을 하시면 이미지를 수정할 수 있습니다여러 가지 뇌 수술을 하기 전에, 어느 쪽 대뇌 반구가 언어에 대해 우세한지를 파악해서 신경외과의사가 말하기 영역의 손상을 피할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 어느 쪽 반구가 언어에 대해 우세한지를 시험해보는 한가지 방법은 와다 테스트(Wada Test)를 하는 것입니다. 이 실험에서, 빠르게 작용하는 소듐 아미탈(아모바르비탈,amobarbital)이라는 마취제가 오른쪽이나 왼쪽 경동맥에 주입됩니다. 오른쪽 동맥은 오른쪽 대뇌 반구에 혈액을 공급하고, 왼쪽 동맥은 왼쪽 대뇌 반구에 혈액을 공급합니다. 그래서 오른쪽, 왼쪽 반구 모두 일시적으로 잠들게 할 수 있습니다. 만약 왼쪽 반구에 언어 능력을 가지고 있는 사람들에게 왼쪽 반구를 잠들게 한다면, 말하기를 시켰을 때 말을 할 수가 없습니다. 그러나, 만약 오른쪽 반구가 잠들게 되면, 이 사람들은 말을 할 수 있고 질문에 대답할 수도 있을 것입니다. (오른쪽 반구는 왼쪽의 근육들을 제어하기 때문에, 사람들은 몸의 왼쪽 부분을 움직일 수 없을 것이라는 사실을 기억하세요.)

 뇌의 언어 표현을 테스트하기 위해 또 다른 방법은 전기로 대뇌 피질을 자극하는 것입니다. 신경 외과 의사가 수술 중 깨어있는 환자의 노출된 뇌의 여러 영역에 전극을 꽂습니다. 환자는 자기가 느끼고 생각하는 것을 말할 수 있습니다. 뇌는 통증에 대한 수용체가 없기 때문에 전극을 뇌에 꽂는 것은 아프지 않습니다. 언어에 대해 왼쪽 우세성을 가진 사람들에서 왼쪽 대뇌 반구의 여러 부분을 자극하는 것은 말하기를 방해할 것입니다

추가 정보 :


심재인 번역 2009.10.12
 
nfk/1_brain_or_2_split_brain_experiments.txt · Last modified: 2009/10/19 14:23 by mglee

뇌발달 독서지도 육아

2011/06/22 18:48

복사 http://blog.naver.com/ylee03/140132444815

"4~6세에는 주로 뇌 앞부분에서 사고력과 정서가 발달한다. 새로운 경험을 많이 시키면서 호기심과 창의력을 길러주고 기본 예절을 가르치면 좋은 시기다. 언어교육에 적당한 나이는 7~12세다. 언어와 논리, 청각기능을 담당하는 뇌의 가운데와 양 옆이 집중적으로 발달하기 때문이다. 12세가 넘으면 시각영역이 특히 발달한다. 그 또래 아이들이 외모에 관심을 갖기 시작하는 것도 이 같은 뇌의 발달 특성 때문이라고 한다. 결국 뇌 용량이 감당하지 못하는 독서는 아이 성장에 오히려 방해가 된다는 게 전문가들의 중론이다."

 

"서 교수는 “만 0~3세 아이는 감정과 정서 발달에 신경 쓰는 것이 중요하고, 전두엽이 빠르게 발달하는 3~6세에는 인간성을 길러주는 것이 중요하다”면서 “두정엽과 측두엽의 발달속도가 빠른 6~12세에는 언어교육을 해도 된다”고 말했다" 

 

"영아를 위한 독서지도 (0 ~ 4세)

 공부를 하는데 필요한 대뇌피질은 3세 이후 발달하므로 이 시기에는 책을 읽히지 않는 게 좋습니다. 이 시기 지나치게 빠른 독서교육으로 아이의 뇌를 자극하는 것은 오히려 정상적인 뇌 발달을 방해합니다. 이 시기에 가장 필요한 것은 엄마와의 애착형성을 위한 스킨쉽과 놀이, 그리고 세상에 호기심을 만족할 수 있도록 많은 것을 보고, 듣고, 냄새맡고, 느끼고, 말하고, 표현하게 하는 것입니다. 아이가 스스로 그림책을 보는 것은 좋지만 오랜시간 책을 보게 하거나 TV, 교육용 영상을 보는 것은 삼가도록 지도하는 것이 좋습니다. 영상매체는 아이가 생각하고 주도적으로 정보를 받아들일 수 있는 시간을 주지 않으며 상상력을 대행해주므로 뇌가 수동적으로 정보를 인지하게 하는 습관을 들이므로 특히 유의해야 합니다. 나무를 그림책이나 TV를 통해 설명으로 알게하지 말고 직접 보고, 만지고, 냄새맡게 하십시오. 나무 주위에서 뛰어놀다 그 그늘에서 쉬면서 나무에 대한 이야기를 들려주고, 상상하게 하고 아이와 이야기 하십시오. 이 시기에 가장 좋은 공부이며 이후 학습을 안정적으로 할 수 있도록 대뇌번연계를 비롯한 두뇌피질의 건강한 발달을 촉진할 것입니다.


유아를 위한 독서지도 (4 ~ 6세)

 이 시기는 인간의 사고와 자아인식과 조절 기능을 담당하는 전두엽이 주로 발달하므로 초보적인 학습이 가능한 시기입니다. 그러므로 느끼고, 표현하는 것에 생각하고, 조절하는 연습이 덧붙여질 시기입니다. 세상을 느끼는 것 외에 자신에 대해 느끼고 조절하는 연습과 함께 또래 등으로 관계를 넓혀가며 여전히 세상을 오감으로 배울 시기입니다. 그러므로 책을 읽어주는 것을 본격적으로 시작하되 책에 대해 함께 이야기하고 그 책의 내용을 현실에서 연습해보면서 세상과, 사람들의 관계형성에 여전히 교육의 중심을 실어야 합니다. 책 내용을 현실과 연계해 체험하는 것도 좋습니다.

 유아들은 5분 이상 집중력을 발휘하는 게 쉽지 않습니다. 아이들의 흥미를 자극해 집중할 수 있는 책을 선택하는 게 가장 중요하므로 무조건 아이가 좋아하고 관심있어 하는 내용의 책을 고르되 남들이 좋은 책이라고 해서 혹은 꼭 읽어야 한다고 해서 아이에게 강요하는 일은 절대 없어야 합니다. 오히려 독서에 대한 흥미를 떨어뜨리기 때문입니다. 특히 급하게 독후활동을 강요하는 건 금물입니다. 또한, 활자교육이 독서교육이 아닙니다. 활자를 익히느라 독서의 즐거움을 잃게 하는 것은 거위의 배를 가르는 것과 같습니다. 또 한가지, 이 시기 영상매체에 대한 조절은 특히 중요합니다. 특히 초보적인 인터넷 게임을 할 수 있는 시기이므로 학습을 위해 인터넷 게임과 접하게 하는 것은 신중하셔야 합니다. 책을 몇 권 읽었는가, 몇 시간 읽었는가가 중요한 것이 아니라 그 책에 대해 아이가 어떻게 느끼고, 생각하고, 상상하는가를 이야기하고 교감하는 것, 표현하고 현실에서 해보는 것이 중요하다는 것을 잊지 마십시오.


초등 저학년을 위한 독서지도 (7~10세)

 전두엽에서 입체공간적 인식을 해주는 두정엽, 언어이해 기능을 하는 측두엽까지 뇌발달이 진척되어 학습이 가능한 시기입니다. 이 때부터는 본격적인 읽기·쓰기 훈련을 할 수 있습니다. 시간에 대한 개념이 생기고 사건을 순서대로 계열화할 수 있기 때문에 생활 주변의 현실적인 대상에 흥미를 보입니다. 따라서 실생활을 바탕으로 상상이 가미된 동화나 친구 사이 우정을 그린 책을 추천하는 게 좋습니다.

 역시 엄마나 아빠가 책을 많이 읽어주는 것은 아이의 안정적인 정서를 위해서도 매우 좋으며 책내용에 대해 함께 이야기 하고 사고 퀴즈를 내보는 것도 좋습니다. 예를 들면 내가 만약 주인공이었다면 이때 어떻게 했을까와 같이 상상의 기회를 주는 것이 좋습니다. 스스로 흥미가 있는 책을 골라 읽도록 하며 점차 독서량도 늘려가도록 유도하며, 함께 도서관이나 서점에 가보는 것도 좋습니다.


초등 고학년을 위한 독서지도 (11~13세)

 두뇌피질의 발달이 상당히 진척되어 어느 정도 추상적인 내용도 읽을 수 있는 시기이며 의미 중심의 읽기를 시작할 시기입니다. 분석적이고 비판적인 사고가 발달하므로 ‘이해력 독서’가 시작될 수 있어 주제를 발견하고 의견을 덧붙일 수 있는 시기이므로 지적 호기심을 충족시켜줄 수 있는 책들을 읽는 게 효과적입니다.
 책을 읽은 후에는 아이와 책의 중심생각이나 흐름에 대해 함께 이야기해 보는 것도 좋습니다. 이때 유의할 점은 추궁하고 평가하듯 묻지 말고 마치 엄마에게 책 내용을 이야기해주듯 유도하는 것입니다. 이 시기 독서가 학습으로 받아들여지면서 아이들은 정말 책을 읽어야 하는 중학생 이후 독서와 멀어지기 때문입니다. 우수한 아이의 경우 또래끼리의 토론도 가능합니다. 같은 책을 읽고 생각이 어떻게 다른지 비교하는 것은 좋은 연습입니다. 또한, 지나친 거부감이 없다면 독서기록이나 독서일기를 시작해보는 것도 좋습니다. 아이가 좋아하는 예쁜 노트나 수첩을 엄마와 함께 사서 독서일기를 쓰는 것은 매우 좋은 독후활동이 됩니다. 아이가 선호하는 책을 중심으로 독서계획을 세우되 만화책이나 일부 분야의 책에 치우치지 않도록 약속을 정해 독서지도하는 것이 필요합니다


중학생을 위한 독서지도 (14~16세)

 이 시기는 아이의 뇌가 거의 어른의 뇌와 비슷한 수준으로 성장하며 사춘기가 시작되는 시기입니다. 신체적으로나 심리적으로 불안정하므로 자신과 비슷한 상황에 있는 인물을 다룬 성장소설을 추천해주면 심리적 불안을 해소할 뿐 아니라 타인의 삶을 자신과 비교해봄으로써 정신적 성숙에 큰 영향을 줄 수 있습니다.

 특히 이 시기의 책 읽기는 학습능력 향상에도 직접적인 영향을 끼칠 수 있는데 이때의 독서는  인생에 있어 가치관을 형성함으로써 정신적 성숙에 큰 영향을 끼칠 뿐 아니라 고등학교 진학 후 수능 준비에도 큰 도움이 됩니다. 문제는 이 시기부터 일부 부모님들이나 아이들이 독서에 대한 관심이 학습에 비해 상대적으로 약해지면서 책을 읽지 않는다는 것입니다. 아직 수능의 무게에서 비교적 자유로운 이 시기 문학, 철학, 역사, 과학, 수학, 예술 등 모든 분야에 책을 읽도록 조언하는 것이 좋습니다. 비율로 이야기하자면 문학 : 사회 : 과학수학의 비율을 1 : 1 : 1 정도면 어떨까요.

 어느 TV에 나온 안철수 씨의 말이 기억납니다. 리포터가 어떻게 그렇게 공부를 잘 하는 자녀를 두었냐, 공부를 어떻게 도와주냐는 질문에 안철수 씨는 그 특유의 미소와 진지함으로 이렇게 답했습니다. “자신은 책을 읽지 않으면서 아이에게만 책을 읽으라고 하면 아이는 절대 읽지 않습니다. 저는 책을 읽으라고 하지 않고 제가 함께 책을 읽었습니다. 그리고 함께 그 책에 대해 한동안 이야기했습니다.”

 정말 훌륭한 독서교육인 것 같습니다.
 오늘 마음에 드는 책을 한권 골라 나부터 읽으면서 나의 아이가 어떤 세상과 만났으면 좋겠는지, 어떤 책을 읽게 하고 싶은지 골라 보십시오. 10대, 가장 치열하고 아름다운 이 때, 더 많이 읽고, 더 많이 느끼며 자신의 꿈을 명상하게 하십시오. 대입전형에 필요하다거나 공부에 도움이 될 것 같아서만이 아니라 말입니다

내 인생의 두뇌 전성기는 언제?

닥터 브레인 

 

인간의 두뇌는 언제 최고의 능력을 발휘할까. 사람마다 능력이 다르고 분야가 다르기 때문에 한마디로 그 사람의 전성기를 잘라 말하기는 어렵다. 그럼에도 불구하고 근육이나 심폐 기능과 같은 신체기관이 최고의 기능을 발휘하는 시기가 있는 것처럼그 때가 그 사람의 전성기라고 할 만한 시기가 존재할 것이다. 한걸음 더 나아가 나이와 상황에 맞게 적절히 두뇌를 개발하면 인생 전체에 걸쳐 두뇌의 전성기를 누릴 수도 있지 않을까?

 

20 / 가장 왕성한 두뇌활동의 시대

“할 수 있는 모든 것으로 두뇌를 자극하라

지금까지의 연구결과 육체의 전성기는 20대로 밝혀졌다. 도쿄대 체력연구실의 발표에 따르면 남자의 경우 근력을 나타내는 손아귀 힘과 허리힘은 26세와 30, 여자는 25세와 20세에 최고에 이른다. 지구력은 남녀 모두 10대 후반부터 20대 초반까지 절정을 이뤘다가 30대 후반부터 본격적으로 떨어지며 순발력도 20대 초반에 절정을 이뤘다가 20대 중반부터 떨어진다.

그렇다면 뇌가 가장 활발하게 활동하는 시기는? 논란의 여지는 있지만 20대 전후로 파악된다. 인간의 두뇌는 3세 때 이미 핵심적인 구조를 갖춰 8~12세까지는 완전히 성숙한다는 통설과는 달리 두뇌는 지속적으로 성장한다는 것이 최근의 연구결과다. 미국정신건강연구소 제이 기드는두뇌 성숙은 10세에서 멈추는 것이 아니라 10대 시절과 20대에도 계속된다고 밝혔다. 심지어 좌뇌와 우뇌를 연결하는 신경섬유망인 뇌량도 20대까지 계속 성장한다고 한다.

그래서일까. 천재라고 불리는 과학자들은 대부분 20대에 이미 위대한 연구 성과를 거뒀다. 아인슈타인은 “30세 이전에 위대한 과학적 공헌을 하지 못하면 평생가도 못할 것이라고 말했고, 그 자신도 26세의 나이에 상대성이론을 발표했다. 아이작 뉴턴은 22~23세를내 발명에 있어서 최고의 시기라고 했고, 26세 때 케임브리지대 수학 교수가 됐다. 제임스 왓슨은 25세 때 DNA 이중나선구조를 발견했고 20세기 천재 물리학자인 하이젠베르크도 같은 나이에 양자역학에서 유명한 이론인 불확정성의 원리를 내놓았다.

굳이 천재적인 과학자를 들먹이지 않더라도 20대는 인생의 가장 중요한 시기이자 자신의 꿈을 이루기 위해 준비해야 할 것들이 너무나 많은 때이다. 사회생활의 첫걸음을 내딛는 20대에 어떻게 뇌의 전성기를 맞을 것인가.

20대에는 체력과 마찬가지로 인생의 최고조에 이르러 있는 왕성한 두뇌 활동을 최대한 자극해 인생 전반에 활용할 수 있는 두뇌 기반을 닦을 일이다. 20대에 하지 않으면 안 될 50가지〉의 저자 나카타니 아키히로는재능에 자신이 없으면 양으로 승부하라는 말을 실천에 옮겨 4년 동안 4천 편의 영화와 4천 권의 소설을 섭렵해 스물아홉 살부터 일주일에 한 권씩 책을 낼 정도로 왕성한 집필을 하고 있다.

특히 인간의 두뇌는 20대까지는 기억 재편성을 위해 유연하게 움직이다가 서른 살이 지나면 숙성된 와인처럼 안정돼 간다. 30대는 새로운 것을 투입하는 때가 아니라 이미 구축된 두뇌 네트워크를 적절히 활용하는 시기이다. 따라서 20대는 두뇌에 새로운 경험과 자극을 부여해 두뇌의 연결망을 가능한 한 촘촘하게 만드는 것이 관건이다. 그러므로 다양한 경험을 통해 인생의 모든 가능성을 체험하는 것으로 20대를 보내라.

 

30 / 생산성과 창조성의 최고 절정기

 “목표를 높게 잡고 실현가능한 것을 추진하라

뉴질랜드 캔터버리대 심리학자 가나자와 사토시 교수는 유명 과학자 280 명의 일대기를 추적했는데, 그 결과 남성의 경우 65% 이상이 30대 중반 이전에 위대한 업적을 남겼다고 한다. 창의력이 중시되는 예술가들도 비슷한 시기에 전성기를 맞아 재즈 뮤지션은 38, 화가는 35세에 가장 왕성한 활동을 보였다. 가나자와 교수는과학적 생산성은 나이와 함께 쇠퇴한다. 이들 중 3분의 2는 자신의 가장 위대한 업적을 30대 중반 이전에 남겼다고 밝혔다.

재미있는 것은 과학자들의 창조성의 고갈 원인 중 하나가 결혼이라는 것. 조사 대상 과학자 중 약 4분의 1이 결혼 후 5년 내에 마지막 논문을 발표했다. 가나자와 교수는미혼인 과학자들은 인생의 후반부에도 위대한 업적을 남겼지만 결혼 이후에는 남성호르몬의 감소와 더불어 비교적 빨리 체념해 버리는 것으로 나타났다고 설명했다. 하지만 〈종의 기원〉을 쓴 다윈의 사례를 보면 반드시 그런 것만도 아니다. 다윈의 진화론이 윤곽을 드러낸 시기는 영국 군함 비글호의 해양탐사 항해 때였는데, 그는 항해 후 결혼을 결심한다. 자유롭지만 외로운 삶과 풍요롭지만 얽매인 삶 가운데 갈등하던 그는행복한 노예들도 얼마든지 있다며 결혼을 선택했고, 안정된 생활 속에서 연구에 몰두할 수 있었다.

그럼에도 불구하고 일본 도쿄대학 이케가야 유지는나이가 들수록 머리가 똑똑해진다고 했다. 두뇌의 하부구조는 20대 후반부터 정비되기 시작해서 서른 이후 촘촘한 연결망을 갖춘다. 단순 암기와 같은 능력은 두뇌의 활동력이 왕성한 20대가 유리할 수 있지만 30대에는 이전에 학습한 것을 활용하는 능력이 커진다는 것이다. 일테면 문제에 부딪쳤을 때 언뜻 보기에 관계가 없어 보이는 사실들에서 연결고리를 찾아 적절하게 문제를 해결할 수 있는 능력이 점점 향상된다는 것.

어쨌든 30대는 자신의 이상과 현실이 일치되기 어려운 시기이다. 이 시기에 사람들은 자신의 가치관과 삶에 대해 다시 한 번 현실적으로 재조정할 필요를 느낀다. 이런 과정을 통해 인생 목표를 계획하고 실현가능한 인생 후반기를 준비한다.

 

40대 이후 / 나이가 들수록 빛을 발하는 뇌력

 “효율성을 극대화하라

채근담에는사람을 보려거든 그 후반생을 살피라는 말이 있다. 40대 이후의 두뇌는 인생 전반에 대한 통찰력을 바탕으로 삶을 영위해 나간다. 더이상 세속적인 싸움에 쓸데없이 정력을 낭비하지 않으며, 완벽하지 않은 자신을 온전히 받아들이고 화해하는 법도 터득한다.

<마흔의 의미>를 쓴 릿교대 정신의학과 마치자와 시즈오 교수는만 스무 살에 성인식을 치르지만 사실 40세 전후가 돼야 심리적으로나 사회적으로진정한 성인이 된다고 보았다. 중국 역사에 뒤늦게 인생을 꽃피운 사람들이 여럿 있는데, 진나라의 왕자로 태어난 중이는 예순 두 살에 왕위에 올랐고, 공자도 쉰한 살에 비로소 벼슬길에 올랐다. 오나라 사람 주매신은 굶기를 밥 먹듯 하며 책을 읽다 배가 고프면 노래를 불렀다 한다. 이를 한심하게 여긴 아내는 그를 떠났지만, 그는 춘추와 초사에 해박한 지식과 식견으로 한무제의 눈에 들어 쉰을 바라보는 나이에 벼슬길에 올랐다. 이들이 더 빛날 수 있었던 것은 나이에 한계를 긋지 않고 꾸준히 두뇌를 훈련했기 때문일 것이다.

그럼에도 대부분의 경우 40대 이후에는 두뇌의 퇴화를 당연하게 여기고 더 이상 두뇌를 개발하려는 노력을 기울이지 않는다. 그러나 이론적으로 40대 이후에도 두뇌의 전성기는 얼마든지 가능하다. 성인이 된 후 뇌세포는 평균 1초에 하나씩 사라진다. 따라서 80년을 사는 사람의 경우 20세 이후 60년 동안 평생 18억 개 정도의 뇌세포가 소멸되는 셈이다. 그러나 인간의 뇌세포는 약 1천억 개. 인간이 평생 사용하는 뇌세포 숫자 또한 10~20억 개 정도여서 1천억 개 중 10억 개의 손실이 그다지 치명적인 것은 아니다. 더 나아가 미국국립노화연구소 노화신경심리학 몰리왝스터 박사는 〈사이언스〉 지를 통해사람의 뇌세포는 평생 꾸준히 생성되기 때문에 나이가 들어도 실제 줄어드는 뇌세포 숫자는 그다지 많지 않다나이가 들수록 두뇌 활동이 떨어진다는 생각은 잘못이라고 주장했다.

다만 40대 이후에는 발전 가능한 분야를 집중적으로 훈련해야 한다. 국립체육진흥공단 체육과학연구원 박동호 박사는근력과 지구력은 30, 40대에도 충분히 전성기 수준을 유지할 수 있지만 순발력은 나이를 먹으면서 저하되는 것을 막기 어렵다고 설명했다. 근력은 20대 전성기 때와 30, 40대의 차이가 크지 않지만 순발력은 30, 40대가 되면 20대 전성기에 비해 70%까지 떨어진다. 따라서 순발력보다 근력과 지구력을 요구하는 분야일수록 늦은 나이에 전성기를 맞을 가능성이 높다. 바둑에서도 40이 넘으면 아무리 훈련을 해도 수를 빨리 보는 순발력에서는 성과를 보기 어렵다고 한다. 대신 정확성은 훈련에 따라 얼마든지 발전할 수 있다. 퇴화하는 능력을 붙잡고 매달리기 보다는 발전 가능한 분야에 집중하는 것이총체적이고 종합적인 능력을 기르는 데 효율적이라는 것.

결론적으로 뇌력이 가장 왕성한 전성기는 분명 있지만, 그 능력과 가능성을 극대화시킬 수 있는 방식으로 훈련했을 때, 뇌력은 꾸준히 개발되고, 연령에 상관없이 두뇌의 전성기를 맞을 수 있을 것이다.

1981 56세의 나이로 일본 바둑 랭킹 1위 기세이전 5연패를 이룬 후지사와 슈코 9단의 인터뷰는 나이 드는 것을 초조해 하는 이들에게 위안이 될 것 같다.

 “나의 두뇌는 50이 넘어 더 명민해졌다. 판을 짜는 안목은 바다처럼 넓어졌고, 수를 읽는 능력은 계산기처럼 정교해졌다. 두고 보라. 내 지적 능력은 앞으로도 황야를 달리는 들소처럼 거침없이 발전할 것이다.”

출처 : 9월호

브레인월드 www.brainworld.com

 

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해마 진화

해마는 인간과 같은 영장류로 echidna 같은 monotremes에서 포유류 종의 범위에 걸쳐 일반적으로 비슷한 모양을 가지고 있습니다.

널리 hippocampal 크기 - 투 - 몸 크기 비율에 대한 두 배나 echidna에 대해서는 영장류 대형되고 증가. 그것은하지 않습니다, 그러나,의 속도에 아무데도 가까이에서 증가 네크로 텍스 - 몸 크기의 비율. 따라서 해마는 영장류에 비해 설치류 동물의 대뇌 피질의 맨틀의 훨씬 더 큰 소수를 차지합니다. 인간 성인의 두뇌의 각 측면에있는 해마의 부피 네크로 텍스의 볼륨의입니다 3cm에 비해 320-420으로 3 cm 약 3-3.5.

해마와 공간 메모리의 크기 사이의 일반적인 관계도있다. 비교하면이 사이에 만들어진

유사한 종, 그 공간 메모리에 대한 더 큰 용량을 가지고있다가 큰 hippocampal 볼륨을 가지고 경향이 있습니다. 이 관계는 또한 섹스의 차이로 확장 : 남성과 여성은 공간 기억 능력에 강한 차이를 보여 종족에, 그들은 또한 hippocampal 볼륨에 해당하는 차이를 보여 경향이 있습니다.

비 포유 동물 종의 포유류의 해마처럼 보이는 뇌 구조가 없어,하지만 그들은 그것에 동종 간주됩니다 하나.

위에서 지적한 해마는 본질적으로 피질의 내측 가장자리입니다. 유일한 포유류지만, 완전히 개발 피질을 가지고 그것에서 진화의 구조는 제복이라고, 칠성 장어 또는 hagfish 심지어 가장 원시적인 자들과 같은 모든 척추 동물에 존재합니다. 중간, 옆, 그리고 지느러미 : 제복은 일반적으로 세 구역으로 나뉘어져 있습니다. 중간 제복은 해마의 전구체를 형성한다. 레이어하지만의 모양으로 뒤틀린 또는 이가있는 이랑에 의해 enwrapped되지 않으므로 상동이 강한 화학 및 기능적 동질성로 표시됩니다 그것은 시각적으로 해마를 닮은하지 않습니다.

이러한 hippocampal 같은 구조는 조류, 파충류, 그리고 물고기의 공간적 인식에 관여되는 증거들이있다.

조류, 통신 충분히 잘 가장 anatomists는 "조류 해마"로 중간 pallial 영역에 참조되는 설정됩니다.

조류 수많은 종은 특히 강한 공간적 능력, 이들은 캐시 음식있다. 식품 캐싱 조류는 조류의 다른 유형보다 큰 해마있다는 증거, 그리고 공간 메모리에 장애를 일으키는 해마에 손상이 있습니다.

물고기에 대한 이야기는 더 복잡합니다. (기존 종족의 대다수를 구성) teleost 생선에서 forebrain는 척추 동물의 다른 유형에 비해 왜곡이다 : 대부분의 neuroanatomists은 양말 안에 아웃을했는지와 같은 teleost forebrain은 본질적으로, everted이라고 믿는 수 있도록 구조를 그 대부분의 척추 동물에 대한, 심실 옆에 내부에 거짓말은 teleost 물고기의 바깥에 있고, 그 반대에 발견된다.

이것의 결과 중 하나는 전형적인 척추의 중간 제복이 ( "hippocampal"영역) 전형적인 물고기의 측면 제복에 해당하는 생각 때문입니다. 생선 (특히 금붕어)의 여러 유형은 심지어 그들이 서식 지역의 "인지적지도"를 형성, 강한 공간 기억 능력을 가지고 실험적으로 표시되었습니다.

따라서 탐색 구역에서 'hippocampal 지역의 역할이 낳은, 척추 진화까지 다시 시작하려면 나타나는 분리되는 년 전 수백만의 수백 발생했습니다. 중간 제복은 상어와 광선, 또는 심지어 lampreys 및 hagfish 같은보다 원시적인 척추 동물에서 비슷한 역할을 수행 여부는 아직 알 수 없습니다.

곤충의 일부 종류, 그리고 연체 동물 문어와 같은, 또한 강한 공간 학습과 탐색 능력을 가지고 있지만 이들은 포유류의 공간 시스템에서 다르게 작동하는 것처럼 보일, 그래서 그들은 일반적인 진화의 기원을 가지고 있다고 생각하는대로 아직 안 좋은 이유가 ; 거기나 이들 종족에서 발견이 될 수있는 "해마"를 닮은 아무것도를 활성화하는 뇌 구조에 충분한 유사성이다. 일부는 곤충의 버섯 몸이 기능을 해마의 것과 유사하지만 할 수 있습니다 즉, 비록 제안했습니다.

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My notes and essays

These are pretty much all the essays, notes and scribbles I've accumulated since being an undergraduate. They're a very mixed bag. I've put them up, partly to make them more accessible for myself, and partly because other people online have made my life easier, and so doing this only seemed fair. I hope to refine this setup over time. Cosma's site is my inspiration.

Should you come across any personal files or notes that you don't think I meant to make public, I would very much appreciate it if you were to let me know.

As soon as Google gets round to noticing me, I'll put a Google button here.

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c+c just so story.htm
chat with yousef 24 july 00.htm
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discussion - hugo liu 021106.htm
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essay - comparative, history VI, ideas + concepts.htm
essay - curious machines - background, learning analogy.htm
essay - curious machines, final paper 10 re-edit.htm
essay - Descartes cogito.htm
essay - Descartes dualism II external world.htm
essay - Descartes dualism III union of mind + body.htm
essay - Descartes existence God.htm
essay - Descartes method of doubt.htm
essay - Descartes mind-body.htm
essay - email to steve larson 030410 2.htm
essay - email to steve larson 030410.htm
essay - ethics class, Tasioulas, objectivism 2.htm
essay - ethics I, amoralism.htm
essay - ethics II, emotivism.htm
essay - ethics III, moral facts.htm
essay - ethics IV, consequentialism.htm
essay - ethics V, kantianism.htm
essay - ethics VI, virtue theory.htm
essay - ethics VII, free will.htm
essay - feature detectors 17 nov 99.htm
essay - history + future of AI and a-life.htm
essay - Hume, history IV, induction.htm
essay - Hume, history V, causation 2.htm
essay - Iles neuro I, somatic obj manipulation + surface.htm
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essay - iles, neuro III, parallel visual processing.htm
essay - iles, neuro IV, sound localisation.htm
essay - infants' perceptual ability.htm
essay - intelligence 26 oct 99.htm
essay - interactive activation model and HIP.htm
essay - Kant, history VII, synthetic a priori.htm
essay - Kant, history VIII, space + time.htm
essay - King, hearing.htm
essay - L&C I emma, language & thought.htm
essay - L&C II emma, speech production + perception.htm
essay - L&C III carmel, language acquisition.htm
essay - L&C IV asma, inflectional morphology.htm
essay - L&C V carmel, lexical processing.htm
essay - L&C VI carmel, animal language.htm
essay - L&C VII asma, sentence processing.htm
essay - L&C VIII emma, hemispheric specialisation.htm
essay - language acquisition 3 nov 99.htm
essay - Locke, history I, primary + secondary qualities.htm
essay - Locke, history II, personal identity.htm
essay - memory.htm
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essay - motivational mechanisms (thirst).htm
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essay - Parkinson's disease and schizophrenia 2.htm
essay - Parkinson's disease and schizophrenia.htm
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essay - Rosen, post-Kantian I, nietzsche truth.htm
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essay - Rosen, post-Kantian IV, nietzsche ER + WTP.htm
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essay - Rosen, post-Kantian VI, hegel vs kant.htm
essay - Rosen, post-Kantian VII, hegel + nietzsche vs kant CI.htm
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essay - Snowdon, Mind I - materialism identity theory.htm
essay - Snowdon, Mind II - functionalism.htm
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essay - Snowdon, Mind VII - machines.htm
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essay - society of mind, final paper.htm
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essay - thesis, rationality d - ending 3.htm
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essay I - Mill hedonism 2.htm
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essay V - Mill utilitarianism integrity + personal PoV.htm
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essay VII - Mill utilitarianism rights.htm
essayx - Descartes clear and distinct and cartesian circle.htm
files.htm
final - knox profile for website 030408.htm
final paper - mit mas962.htm
handout - Taylor on Berkeley.htm
lecture - AIRG, bayes etc 021001.htm
lecture - airg, jackendoff.htm
lecture - airg, nasa autonomy.htm
lecture - airg, neal lesh, MERL, interactive search.htm
lecture - airg, parkes, approximate + truthful vcg.htm
lecture - airg, pollack.htm
lecture - airg, pustejovsky.htm
lecture - airg, shieber, turing test.htm
lecture - animal, sexual selection.htm
lecture - Avramides history of mind.htm
lecture - Blakemore, conch, consciousness.htm
lecture - Boden, conch.htm
lecture - Campbell, conch, consciousness.htm
lecture - Campbell, consciousness.htm
lecture - Campbell, cross-modal senses.htm
lecture - Campbell, delusion.htm
lecture - Campbell, modularity.htm
lecture - Campbell, systematicity.htm
lecture - Campbell, theory theory.htm
lecture - carey, origin of concepts.htm
lecture - chomsky 030311.htm
lecture - cognitive psychology - reading.htm
lecture - cohen, multi-modal hci.htm
lecture - Colin Campbell, kernel methods.htm
lecture - common sense reading group 030227.htm
lecture - common sense reading group 030305.htm
lecture - cs121 020917.htm
lecture - cs182 intelligent machines - 021007.htm
lecture - cs182 intelligent machines - lisp review 020923.htm
lecture - cs182 intelligent machines 020918.htm
lecture - cs182 intelligent machines 020923.htm
lecture - cs182 intelligent machines 020925.htm
lecture - cs182 intelligent machines 020930.htm
lecture - cs182 intelligent machines 021002.htm
lecture - cs182 intelligent machines 021009.htm
lecture - cs187 computational linguistics 020920.htm
lecture - cs187 computational linguistics 020927.htm
lecture - cs187 computational linguistics 021004.htm
lecture - cs187 computational linguistics 021011.htm
lecture - cs187 computational linguistics 021018.htm
lecture - cs187 computational linguistics 021025.htm
lecture - cs187 computational linguistics 021101.htm
lecture - cs187 computational linguistics 021108.htm
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lecture - cs187 computational linguistics 021213.htm
lecture - curious machines 030205.htm
lecture - curious machines 030212.htm
lecture - curious machines 030219.htm
lecture - curious machines 030226.htm
lecture - curious machines 030305.htm
lecture - curious machines 030312.htm
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lecture - Davies Explanation + Consciousness.htm
lecture - deb roy, faculty talk 021030.htm
lecture - Delon Dotson, future of the Internet.htm
lecture - Dennett LSE, taking the first person point of view seriously.htm
lecture - descartes 1st meditation 15 oct 99.htm
lecture - descartes 2nd meditation 22 Oct 99.htm
lecture - descartes 5 error & innateness 16 feb 00.htm.htm
lecture - descartes theory of error.htm
lecture - eng178, house of mirth.htm
lecture - ethics Ia, morality, egoism + altruism.htm
lecture - ethics IIa, consequentialism.htm
lecture - ethics IIIa, virtue ethics.htm
lecture - Evans, emotion.htm
lecture - Foster, Theories of Mind I.htm
lecture - Foster, Theories of Mind II.htm
lecture - Gerry Cohen, freedom + money.htm
lecture - Greenfield, conch, consciousness.htm
lecture - Gregory, conch, consciousness perception qualia.htm
lecture - Hans Snook, Orange founder in Union.htm
lecture - hearn, dangerous ideas.htm
lecture - history of philosophy I, Morris.htm
lecture - hofstadter, analogy in physics 2.htm
lecture - hofstadter, consciousness 2.htm
lecture - hopfield, spiking + timing.htm
lecture - Hubel - eye, brain + perception.htm
lecture - infant attachment 18 Oct 99.htm
lecture - infant perception 11 Oct 99.htm
lecture - intro to physiology 11 oct 99.htm
lecture - Inwood, Hegel II.htm
lecture - James Luke, deep blue deep computing.htm
lecture - ken kahn, toontalk, mit seminar.htm
lecture - ken norman, princeton, neural networks 030414.htm
lecture - Kevin Warwick AI soc.htm
lecture - L&C Ia speech production.htm
lecture - lieberman, faculty talk on common sense 030226.htm
lecture - logic & language I.htm
lecture - logic & language Ia.htm
lecture - logic & language IIa.htm
lecture - logic & language IIIb.htm
lecture - logic & language IVb.htm
lecture - logic 13 oct 99.htm
lecture - logic 27 oct 99.htm
lecture - Mark Yim, modular reconfigurable robots.htm
lecture - mas964 common sense 021107.htm
lecture - mas964 common sense 021114.htm
lecture - mas964 common sense 021121.htm
lecture - Maurice Cotterell, lost tomb of viracocha.htm
lecture - memory & cognition I.htm
lecture - mind II, Hymans revision class.htm
lecture - mit 622J-1 126J pattern recognition 020910.htm
lecture - mit 6-825 techniques in ai 020910.htm
lecture - mit 6-825 techniques in ai 020912.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 020910.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 020924.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 021001.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 021008.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 021022.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 021029.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 021105.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 021112.htm
lecture - mit mas962 computational semantics 021119.htm
lecture - Morris, history II.htm
lecture - Morten, neuroimaging orbitofrontal.htm
lecture - Nagel psychophysical nexus.htm
lecture - neuro prelims, auditory system 1.htm
lecture - neuro prelims, auditory system 2.htm
lecture - neuro prelims, visual system.htm
lecture - neuro, prelims, somatosensory cortex.htm
lecture - neuro2 III 18 may 00.htm
lecture - neuro2 week I 4 may 00.htm
lecture - neuro2 week II 11 may 00.htm
lecture - Papineau, conch.htm
lecture - Penrose, quantum + consciousness.htm
lecture - phil of mind I, Fricker.htm
lecture - phil of mind II, Fricker.htm
lecture - phil of mind II.htm
lecture - phil of mind III, Fricker.htm
lecture - phil of mind V, Fricker.htm
lecture - Plunkett L&C Ia.htm
lecture - post-kantian, Schroeder on Schopenhauer I, introduction.htm
lecture - post-kantian, Schroeder on Schopenhauer II.htm
lecture - rolls Neural Networks & Brain functions 1 may 00 week 1.htm
lecture - Rolls, computational neuroscience 4 feb 02.htm
lecture - Rolls, computational neuroscience, attention + STM.htm
lecture - Rolls, computational neuroscience, conclusions.htm
lecture - selker, airg.htm
lecture - Sloman, conch, varieties of consciousness.htm
lecture - Sloman, SimAgents.htm
lecture - Sloman, varieties of evolvable minds.htm
lecture - Snowdon history of phil.htm
lecture - social I.htm
lecture - social IIa 8 may 00.htm
lecture - social IIb 12 may 00.htm
lecture - social IIIa.htm
lecture - social IIIb attitudes.htm
lecture - social IVa persuasion and attitude change.htm
lecture - social IVb.htm
lecture - social, expression and communication of affect.htm
lecture - society of mind 030205.htm
lecture - society of mind 030212.htm
lecture - society of mind 030219.htm
lecture - society of mind 030305.htm
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lecture - society of mind 030423.htm
lecture - society of mind 030430.htm
lecture - society of mind 030514.htm
lecture - Soteriou, Mind.htm
lecture - Strawson, conch, consciousness.htm
lecture - Swinburne, conch, consciousness.htm
lecture - the permanence of objects 13 Oct 99.htm
lecture - Weiskrantz, Consciousness society, blindsight.htm
lecture - Wilkes, philosophy of psychology Ia.htm
lecture - Wilkes, philosophy of psychology Ib.htm
lecture-tutorial - neuro prelims, visual system.htm
meeting - peter gorniak, regier + space 021010.htm
misc Kant points.htm
misc psych notes.htm
notes - Altmann, Ascent of Man.htm
notes - animal behaviour I, Tinbergen 4 problems ethology.htm
notes - animal behaviour II, communication.htm
notes - animal behaviour III, consciousness.htm
notes - animal behaviour IV, a-life.htm
notes - animal behaviour V, kin recognition.htm
notes - animal behaviour VI, cognitive.htm
notes - animal behaviour VII, optimality.htm
notes - animal behaviour VIII, social learning.htm
notes - article, informing ourselves to death.htm
notes - B&B vision I cortical areas.htm
notes - Berkeley, history III, idealism.htm
notes - comparative, history VI, ideas + concepts.htm
notes - ethics class, Tasioulas, objectivism 2.htm
notes - ethics I, amoralism.htm
notes - ethics II, emotivism.htm
notes - ethics III, moral facts.htm
notes - ethics IV, consequentialism.htm
notes - ethics of AI, initial ideas 1.htm
notes - ethics V, kantianism.htm
notes - ethics VI, virtue theory.htm
notes - ethics VII, free will.htm
notes - hancock, fingerprints of the gods.htm
notes - Hume, history IV, induction.htm
notes - Hume, history V, causation.htm
notes - humour, initial ideas 1.htm
notes - Iles neuro I, somatic obj manipulation + surface.htm
notes - Iles, neuro II reaching + movement.htm
notes - Iles, neuro III, parallel visual processing 2.htm
notes - Iles, neuro IV, sound localisation.htm
notes - initial reading for history of philosophy, Allais.htm
notes - Kant, history VII, synthetic a priori.htm
notes - Kant, history VIII, space + time.htm
notes - King, hearing 2b.htm
notes - L&C I language + thought.htm
notes - L&C II speech production + perception.htm
notes - L&C III language acquisition.htm
notes - L&C IV inflectional morphology.htm
notes - L&C V lexical processing.htm
notes - L&C VI animal language.htm
notes - L&C VII asma, sentence processing.htm
notes - L&C VIII emma, hemispheric specialisation.htm
notes - lera boroditsky.htm
notes - Locke, history I, primary + secondary qualities.htm
notes - Locke, history II, personal identity.htm
notes - Parker, V stereopsis.htm
notes - pinker on a review of HtMW.htm
notes - prelims, reading aloud.htm
notes - ramblings about consciousness.htm
notes - ramblings about private language.htm
notes - Rosen, post-Kantian I, nietzsche truth.htm
notes - Rosen, post-Kantian II, nietzsche tragedy.htm
notes - Rosen, post-Kantian III, nietzsche revaluation all values.htm
notes - Rosen, post-Kantian IV, nietzsche ER + WTP.htm
notes - Rosen, post-Kantian V, hegel history matters to philosophy.htm
notes - Rosen, post-Kantian VI, hegel vs kant.htm
notes - Rosen, post-Kantian VII, hegel + nietzsche vs kant CI.htm
notes - Rosen, post-Kantian VIII, hegel phenomenology consciousness.htm
notes - Routledge, miracles.htm
notes - Snowdon, Mind I - materialism.htm
notes - Snowdon, Mind II - functionalism.htm
notes - Snowdon, Mind III - wittgenstein + private language.htm
notes - Snowdon, Mind IV - perception.htm
notes - Snowdon, Mind V - action.htm
notes - Snowdon, Mind VII - machines.htm
notes - Snowdon, Mind VIII - consciousness.htm
notes - society of mind, emotion machine ch 7 2.htm
notes - turing test.htm
notes - virtue ethics.htm
notes - web, Morris on realism.htm
notes - wired article on sacks.htm
presentation - BPhil of Mind - Dennett CE ch 5.htm
presentation - cantwell smith, origin of objects 021022.htm
presentation - curious machines - social cognition dogs 030218.htm
presentation - L&C VIII emma, hemispheric specialisation.htm
presentation - moral development & language acquisition.htm
presentation - Taylor revision I, Locke on ideas + reality.htm
project - Rolls, sparseness patterns NNs.htm
project proposal - mas962 project 021017.htm
proposal - curious machines project 3.htm
questions - Diamond, rise and fall of the third chimpanzee.htm
questions - more psychology + physiology.htm
questions - society of mind.htm
quotes - manic + depressive.htm
reactions - curious machines - call + tomasello, gopnik + meltzoff 030209.htm
reactions - curious machines 030216.htm
reactions - curious machines 030223.htm
reactions - curious machines 030303.htm
reactions - curious machines 030311.htm
reactions - curious machines 030331.htm
reactions - curious machines 030408.htm
reactions - curious machines 030421 2.htm
reactions - mas 962, mueller.htm
reactions - mas962 computational semantics 020920.htm
reactions - mas962 computational semantics 021001.htm
reactions - mas962 computational semantics 021022.htm
reactions - mas962 computational semantics 021028.htm
reactions - mas962 computational semantics 021124.htm
reactions - mas962 pustejovsky 021008.htm
reactions - mit mas741 context aware papers 020916.htm
reactions - society of mind, emotion machine ch 7 2.htm
reactions - society of mind, emotion machine, ch 6, common sense.htm
reading - artificial emotion Ian Wilson Gamasutra.htm
reading - B&B basal ganglia misc.htm
reading - B&B brain stimulation reward + thirst misc.htm
reading - B&B emotion misc.htm
reading - B&B hunger 1 misc.htm
reading - B&B hunger 2 misc.htm
reading - B&B parietal cortex - New Cognitive Neurosciences.htm
reading - B&B parietal cortex - Principles of Neural Science.htm
reading - B&B parietal cortex misc.htm
reading - B&B pre-frontal cortex Fuster.htm
reading - B&B pre-frontal cortex misc.htm
reading - B&B pre-frontal cortex Passingham.htm
reading - B&B pre-frontal cortex RHS Carpenter NP.htm
reading - B&B pre-frontal Kolb & Whishaw.htm
reading - B&B Rolls PPT presentation on taste + eating.htm
reading - Bennett.htm
reading - Block, how not to find the NCC.htm
reading - Block, what is functionalism.htm
reading - brooks + smith 021020.htm
reading - Byrne, behaviourism.htm
reading - Carpenter, prelims revision notes.htm
reading - carver, evolution of blackboard control architectures 2.htm
reading - Chalmers, zombie Dave.htm
reading - Chalmers.htm
reading - Churchlands, m&C + hornswoggle.htm
reading - Clancey, Review of Chalmers.htm
reading - consciousness introduction New Cognitive Neurosciences Schachter.htm
reading - conversation with Davidson on anti-foundationalist language philosophy.htm
reading - curious machines 030209 - call + tomasello, gopnik + meltzoff.htm
reading - curious machines 030216.htm
reading - curious machines 030223.htm
reading - curious machines 030305.htm
reading - curious machines 030310.htm
reading - curious machines 030330 2.htm
reading - curious machines 030408.htm
reading - curious machines 030421 2.htm
reading - curious machines 030429.htm
reading - Damasio Descartes error 31 jan 00.htm
reading - Damasio Descartes error.htm
reading - Davidson, mental events.htm
reading - Davies, philosophy of mind in Grayling.htm
reading - deb roy, learning words publication.htm
reading - Dennett, kinds of minds.htm
reading - Dennett, quining qualia.htm
reading - Foot, natural goodness.htm
reading - gazzaniga, cognitive sciences - language + brain.htm
reading - Gould + Lewontin, spandrels + panglossian paradigm.htm
reading - Grayling, empiricists in Grayling.htm
reading - Griffin Value Judgements ch 6-7.htm
reading - Griffin Well-being part 2.htm
reading - Hegel by Taylor.htm
reading - Hegel, Cambridge companion.htm
reading - Heller, Importance of Nietzsche.htm
reading - Hofstadter, GEB.htm
reading - Honderich, Consciousness and microtubules.htm
reading - hugo liu et al, goose search engine.htm
reading - Hume on causation.htm
reading - Hume on ethics.htm
reading - jackendoff 021024.htm
reading - Jaynes, Origin of consciousness bicameral mind.htm
reading - Kandel + Schwarz, Principles of Neural Science.htm
reading - Kenny's overview of Hofstadter on Godel.htm
reading - Levy Artificial Life (a-life).htm
reading - Lloyd, undergraduate essay on machine consciousness.htm
reading - Lyons, Chomsky.htm
reading - MacDonalds ed, Connectionism.htm
reading - MacIntyre, after virtue.htm
reading - Mackie, problems from locke.htm
reading - Manning and Dawkins, animal behaviour.htm
reading - Marr, personal view of AI.htm
reading - mas962 gardenfors regier hofstadter 021028.htm
reading - mas962 goldstone 021101.htm
reading - mas962 miller 021001.htm
reading - mas962 pustejovsky 021008.htm
reading - mas962 putnam 021202.htm
reading - Mentifex AI document.htm
reading - Mill Crisp on Utilitarianism ch 5.htm
reading - Mill integrity + personal PoV - Smart & Williams.htm
reading - Mill integrity + personal PoV Crisp.htm
reading - Mill integrity + personal PoV misc.htm
reading - Mill justice misc 2.htm
reading - Mill justice misc.htm
reading - Mill utilitarianism Crisp structure.htm
reading - Mill utilitarianism rights misc.htm
reading - Minsky, alien intelligence.htm
reading - Minsky, Computers can't think.htm
reading - minsky, symbolic vs connectionist.htm
reading - minsky, will robots inherit the earth.htm
reading - misc animal behaviour stuff.htm
reading - mit context aware 021105.htm
reading - mit mas741 context aware papers for 020911.htm
reading - mit mas741 context aware papers for 020916.htm
reading - mit mas741 context papers for 021023.htm
reading - Moore, Crossing the Chasm.htm
reading - Nagel CtI + the Mind-Body Problem.htm
reading - nagel, conceiving the impossible - the mind-body problem.htm
reading - Nagel, Panpsychism.htm
reading - Nagel, The sleep of reason.htm
reading - Nietzsche by Schacht.htm
reading - Nietzsche Tanner introduction to Twilight of the Idols.htm
reading - Nietzsche, Birth of tragedy.htm
reading - Nietzsche, Daybreak.htm
reading - Nietzsche, Genealogy of morals.htm
reading - regier carlson 021009.htm
reading - Rethinking innateness, Elman, Plunkett et al.htm
reading - Routledge, Nietzsche.htm
reading - Russell, HoWP - Locke.htm
reading - spelke carey gopnik 021117.htm
reading - Strawson, freedom + resentment.htm
reading - Walker, little book of Kant.htm
reading - web, Coding a transhuman AI.htm
reading - web, Moral Discourse and Practice.htm
reading - Williams in Grayling.htm
reading - Williams, Problems of the Self, self + future.htm
reading - Wordnet, 5 papers.htm
reading - Zeki, Vision of the brain.htm
reading group - soar 021114.htm
readingx - Crick + Koch on Consciousness in New Cognitive Neurosciences.htm
readingx - Nagel Psychophysical nexus.htm
readingx - Williams Ethics and the Limits of Philosophy ch 5-6.htm
registration - society of mind 3.htm
revision - animal behaviour collection michaelmas 2001.htm
revision - animal behaviour finals 02 citations.htm
revision - animal behaviour finals 02.htm
revision - ethics collection michaelmas 01.htm
revision - ethics finals 02.htm
revision - history collection trinity 01.htm
revision - history finals 02 notes.htm
revision - history finals 02 ver 2.htm
revision - history finals 02.htm
revision - history, quotes.htm
revision - l&c finals 02.htm
revision - l&c finals citations 02.htm
revision - mind finals 02.htm
revision - neuro2 finals 02.htm
revision - neuro2 finals citations 02.htm
revision - post-kantian collection hilary 01.htm
revision - post-kantian finals 02.htm
revision - quotes.htm
scribblings - definition of phenomenological.htm
section - cs187 021002.htm
seminar - Bphil of mind II Davidson.htm
seminar - Bphil of mind II introduction.htm
seminar - Bphil of mind III Dennett discussion.htm
seminar - Bphil of mind III McGinn.htm
seminar - Bphil of mind IV Russell.htm
seminar - Bphil of mind V personal identity Olson.htm
seminar - Bphil of mind V personal identity Parfit.htm
seminar - cog sci I 8 may 00.htm
seminar - Nagel Q&A.htm
seminar - PF Strawson at CCC.htm
seminar - physics advanced IV.htm
seminar - social cognition in chimpanzees + dolphins.htm
seminar handout- Bphil of mind II Davidson.htm
summary - mas962 goldstone 021104.htm
tutorial - Allais, history I, Locke, primary secondary qualities.htm
tutorial - Allais, history II, Locke, personal identity.htm
tutorial - Allais, history IV, Hume, induction.htm
tutorial - Allais, history V, Hume, causation.htm
tutorial - Allais, history VI, Hume, ideas + concepts.htm
tutorial - Allais, history VII, Kant, synthetic a priori.htm
tutorial - Allais, history VIII, Kant, space + time.htm
tutorial - animal behaviour I, Simpson, Tinbergen.htm
tutorial - animal behaviour II, Simpson, communication.htm
tutorial - animal behaviour III, Simpson, consciousness.htm
tutorial - animal behaviour VIII, Dawkins, social learning.htm
tutorial - animal behaviour, kin recognition.htm
tutorial - B&B, Rolls, emotion.htm
tutorial - Child, mind revision I.htm
tutorial - Dawkins, animal behaviour, cognition.htm
tutorial - Dawkins, animal behaviour, optimality.htm
tutorial - Ellory, neuro prelims, auditory system.htm
tutorial - Ellory, neuro prelims, visual system.htm
tutorial - Iles, neuro I, somatosens.htm
tutorial - Iles, neuro II, reaching.htm
tutorial - Iles, neuro III, parallel visual processing.htm
tutorial - King, neuro sound localisation.htm
tutorial - L&C I emma, language & thought.htm
tutorial - L&C II emma, speech perception-production.htm
tutorial - L&C III carmel, language acquisition device.htm
tutorial - L&C IV asma, inflectional morphology.htm
tutorial - L&C V carmel, lexical processing.htm
tutorial - L&C VI carmel, animal language.htm
tutorial - L&C VII asma, sentence processing.htm
tutorial - L&C VIII emma, hemispheric specialisation.htm
tutorial - neuro, Ellory prelims, somatosensory.htm
tutorial - Reil, animal behaviour IV, artificial life.htm
tutorial - rolls B&B I vision segregation.htm
tutorial - rolls B&B II - inferotemporal + agnosia.htm
tutorial - rolls B&B III - parietal cortex - 18 may 00.htm
tutorial - rolls B&B IV pre-frontal cortex.htm
tutorial - rolls B&B V hunger.htm
tutorial - rolls B&B VI brain stimulation reward + thirst.htm
tutorial - Rolls, attention.htm
tutorial - Rolls, vision.htm
tutorial - Rosen, post-Kantian I, nietzsche truth.htm
tutorial - Rosen, post-Kantian II, nietzsche birth of tragedy.htm
tutorial - Rosen, post-Kantian III, nietzsche revaluation of all values.htm
tutorial - Rosen, post-Kantian IV, WTP + ER.htm
tutorial - Rosen, post-Kantian V, hegel history matters to philosophy.htm
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Greg Detre, greg@remove-this.gregdetre.co.uk, http://www.gregdetre.co.uk - updated July 12, 2003

 

Intro

errata

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642 total neuro files

brain

cellular

action potential

synapse

neuron

regions - see Brodmann area (BA)

anatomical directions

functions

drives and states

sleep

stress

reward

motivation

emotion

motor

voluntary movement

eye movements

motor system

senses

hearing/auditory system

vision

cognitive control

attention

memory and learning

unfinished

smell/olfactory system

touch/somatosensory

taste

pain

reflexes

locomotion

posture


Prefrontal cortex

See also

frontal lobes

Aka

PFC

Part of

working memory

cognitive control

See also

analogy-making review paper stuff from green et al. on BA10, and email from martin monti

Consists of

dorsolateral prefrontal cortex (BA 9, 46)

inferior or ventral prefrontal cortex (BA 11, 12, 13, 14)

orbitofrontal cortex (BA 11, 13, 14)

aka ventrolateral prefrontal cortex???

medial frontal cortex (BA 25, 32)

sometimes considered part of the anterior cingulate region rather than prefrontal cortex

ventromedial prefrontal cortex

cognitive control over emotional responses

strong connections to limbic system (amygdala)

cf Phineas Gage

2 multimodal areas of the frontal lobe = the lateral premotor cortex (area 6) and area 46

Mechanism

prefrontal areas = roughly endpoints of the dorsal + ventral visual streams

Felleman & van Essen included the prefrontal as part of the visual cortex

Miller & Cohen (2001)

PFC is not critical for simple, automatic behaviors

stroop task

frontal impairment -> have difficulty

especially when the instructions vary frequently

Wisconsin card sort task

Aka

WCST

Definition

sort cards according to

shape

color

number of symbols

sorting rule changes every so often

so no single stimulus-response mapping will work

PFC damage

able to acquire initial mapping

unable to adapt when the rule changes (Milner, 1963)

PFC in cognitive control

active maintenance of representations of goals and the means to achieve them

provides bias sigals for the rest of the brain

resolves competition

guides activity along appropriate pathways

establishes mappings needed to perform tasks

monkey PFC

grouped into regional subdivisions

orbital

(ventro???)medial

lateral

sensory

mid-dorsal

sensory

partly unique but overlapping connectivity patterns with the rest of the brain - suggest some regional specialization

sustained activity

Fuster (1971)

PFC neurons remain active after transiently presented cue until execution of delayed response

can be specific to the type of information

location/identity of stimulus

action to be performed

expected rewards

or more complicated properties

etc.

and in the face of task-irrelevant distractors

useful for associative learning when one of the stimuli is no longer present

midbrain dopaminergic neurons

fairly low spontaneous activity

bursts of activity to behaviorally salient events

especially unpredicted, desirable stimuli (Mirenowicz & Schultz, 1994, 1996)

activate progressively earlier in time as learning progresses

by events tha tpredict reward

don't fire for the now-expected reward

if the predicted reward doesn't appear

activity is inhibited at the expected time of its delivery

if the reward comes earlier than expected

also get dopamine responses

seem to be coding prediction error

= the degree to which reward (or a cue associated with reward) is surprising (Montague et al, 1996; Schultz, 1998)

provides information that helps you expect a reward

and therefore helps the PFC learn to guide behavior to achieve it

frontal patients

disturbances in learning and decision-making when the evaluation of reward is involved (Rolls 2000)

PFC is modulatory rather than transmissive

transmission = the pathway from input to output runs through PFC

not the case

modulation = guides activity flow along task-relevant pathways in posterior/subcortical areas

like a switch operator in a system of railroad tracks (linking stimuli to responses)

frontal patients

components of a complex behavior are left intact

unable to coordinate them in a task-appropriate way

e.g. stirring then added the milk when making tea

well-practiced tasks spared, new learning impaired

so

you should often get posterior activity without PFC

i.e. transmission without modulation

but not vice versa as often

should get more PFC activity in 'controlled' processes, e.g. color naming

which should diminish with practice

see controlled vs automatic

working memory

traditional distinction between storage and executive (Baddeley, 1986)

they argue

executive control = active maintenance of a particular type of information: the goals and rules of a task

fits with production system models like ACT*

attention and inhibition = same underlying mechanism - guiding activation (Desimone & Duncan, 1995)

according to the biased competition model

inhibition = local competition, rather than centrally by the PFC

binding function of selective attention (Treisman & Gelade, 1980)

PFC is selectin gthe desired combination of stimulus features to be mapped onto the response over other competiting features

PFC vs hippocampus

PFC

extracts regularities in goals and rules across episodes

activity-based control

hippocampus

specific episodes

weight-based control

i.e. hippocampus lays down new tracks. PFC switches between them

PFC damage

perseveration

inadequate updating

distractibility

inappropriate updating

use dopamine to learn when/what to gate in

can this support hierarchical subgoaling and sequences?

PFC

30% of cortical mass

old ideas about functional organization

could be organized into:

  • behavioral inhibition vs memory
  • sensory vs motor
  • based on stimulus dimensions
  • sequential order

or by region:

  • orbital and medial

    behavioral inhibition

  • ventrolateral and dorsal regions

    memory or additional functions (Fuster, 1989; Goldman-Rakic, 1987)

  • ventral

    maintenance of memory

  • dorsal

    manipulation of information (Owen et al, 1996)

their ideas about functional organization

based on ideas about the biasing signals provided by different regions

orbital

associated with social, emotional and appetitive stimuli

'hot' stuff

i.e. more reflexive, could give rise to possibly inappropriate behavior

so orbital may be biasing against (i.e. inhibiting) those prepotent behaviors

more-dorsal

cognitive, 'cold'

less likely for some responses to be massively prepotent, so the competition between them will be less fierce

apparently the Rougier et al model breaks down the distinction between inhibitory and memory processes within the PFC

argues for a single processing mechanism operating over different types of representations

active maintenance

cellular

neuron bistability - biophysical properties of individual cells

transitions between states are triggered by inputs to the PFC but maintained via the activation of specific voltage-dependent conductances (Wang, 1999)

circuit-based

recirculation of activity through recurrent loops or attractor networks (Hopfield, 1982) -> self-sustained activity (Zipser, 1993)

could be intrinsic to the PFC (Pucak et al, 1996; Melchitzky et al, 1998)

or might involve loop through other brain structures (Alexander et al, 1996), e.g.

prefrontal cortex

striatum

globus pallidus

thalamus

prefrontal cortex

differentiate between the capacity limits of

cognitive control

inherent limit on the number of representations that can be actively maintained and kept independent of one another within an attractor network (Usher & Cohen, 1999)

short-term memory (Miller, 1956)

sensory inputs

dorsolateral = 8, 9 and 46

ventrolateral = 12 and 45

8, 9, 12, 45

inputs from visual, auditory adn somatosensory cortex

9, 12, 45 and 46

inputs from the rostral superior temporal sulcus

bimodal or trimodal responses

arcuate sulcus region (8 and 45) and 12

particularly multimodal

in all these cases, PFC is connected with secondary/association cortex, rather than primary cortex

motor outputs

dorsal PFC (esp 46)

preferential connections to motor areas

46

sends to

motor areas in the medial frontal lobe

supplementary motor area

pre-supplementary motor area

rostral cingulate

premotor cortex on the lateral frontal lobe

cerebellum and superior colliculus

8 (frontal eye fields)

no direct connections between PFC and primary motor cortex

but there are extensive connections with premotor cortex

which send to primary motor cortex and spinal cord

dense interconnections between PFC and basal ganglia

limbic connections

orbital and medial

closely associated with medial limbic structures

direct and indirect (via medial dorsal thalamus) connections with the hippocampus, amygdal and hypothalamus

intrinsic connections

most PFC regions rae interconnected with most other PFC regions

interconnections between all three major subdivisions

ventromedial

lateral

mid-dorsal

also between their constituent areas

lateral PFC is particularly well-connected

ventrolateral areas 12 and 45 interconnected with

dorsolateral areas 46 and 8

dorsal area 9

ventromedial areas 11 and 13

Prefrontal cortex and memory

from Chris Chatham's PFCandLTM1.ppt

PFC damage (Simons & Spiers, 2003)

deficits to source memory and contextual details

impaired ability to resolve interference between to-be-recalled items

confabulation

but intact recognition

levels of processing framework

deep encoding should engage PFC more (Kapur et al, 1994)

semantic processing engages more anterior regions than phonological processing (Poldrack et al, 1999)

how is this related???

left frontal cortex for maintenance (Gabrielli et al, 1998)

or could be selection demands

subsequent memory. frontal activity at encoding predicts

verbal memory accuracy - left VLPFC (Wagner et al, 1998)

visuospatial memory accuracy - right DLPFC (Brewer et al, 1998)

relative strength of these memories (Henson et al, 1999)

VLFC more active in cue-specified retrieval

DLFC more involved in retrieval monitoring

FC activity does not predict recognition accuracy

summary (Burgess & Shallice, 1996)

DLPFC

monitoring and verification of retrieved information

APFC

higher-level mnemonic control operations

VLPFC

cue-specification, strategic search of MTL stored representations

maintenance of stored information

MTL

comparison of retrieval cue and stored representations using pattern completion

source memory

more cue specification

more recollection monitoring

tip of the tongue phenomenon (Maril, Wagner & Schacter, 2001)

state of conflict between metacognition and cognition

ACC and PFC activity

References

Rougier, Noelle, Braver, Cohen & O'Reilly (2005)

From Oxford notes

Prefrontal cortex

prefrontal lobes = form the largest single division of the cortex in humans

Connections

diverse output:

extends to the hypothalamus as well as to the striatum, subthalamus and midbrain

receives afferents from:

the correspondingly large dorsomedial nucleus of the thalamus

(which receives from the frontal lobe, but also the hypothalamus and other parts of the limbic system)

Phineas Gage

"fitful, irreverent, indulging at times in the grossest profanity (which was not previously his custom), manifesting but little deference for his fellows, impatient of restraint or advice when it conflicts with his desires, at times pertinaciously obstinate, yet capricious and vacillating"

his friends even said that he was actually happier: more carefree + less inhibited afterwards

Experiments on animals

lesions in the frontal lobes seem to > lower anxiety monkeys worry less when they make mistakes in learning tasks thought it might help schizophrenics or depressive patients: 1935 frontal leucotomy

pharmacological agents (more reversible) in 1960s

alleviation of tension + anxiety, better adjustment to work (???), increased weight + energy

sometimes: changes of personality too far (euphoria, tactlessness, lackadaisical approach, lack of social inhibitions)

helped with intractable pain - not analgesia, but loss of the 'affekt' of the pain, its unpleasant/emotional quality

'Oh doctor, it's absolutely appalling, unbearable'

  • yet smiling, and apparently not really feeling it despite being able to sense it

 

only minor effect on ordinary intelligence, except:

difficulties in carrying out more than one program of activity simultaneously

inability to organise actions in proper temporal sequence, e.g. trying to prepare a meal

e.g. monkeys, delayed reaction test

monkey behind glass partition in cage

shown a reward in one of two boxes, then both closed

interval of 10 minutes - partition raised

normal monkeys go to the correct box to receive reward

frontal lesion animals: cannot, unless they spend the waiting period concentrating single-mindedly on the correct doors

unit recordings in prefrontal areas during delayed response trials indicate that these are areas are in some sense 'waiting to do something'

activity in many units starts up on receipt of the command, then firing is sustained until the response is finally made

= defects in the ability to store a program of action for deferred use

anxiety = side effect of the sense that something has to be done in the future

lack of anxiety sometimes = lack of forethought

similarly, by stripping pain of its significance and meaning for the future, we also relieve its emotional threat

Dorsal prefrontal cortex (areas 46 and 9)
Summary pg 153

Areas 9 and 46 receive their main input from the parietal lobe which processes information about the animal itself, and about the space in which it moves and manipulates things.

Monkeys with lesions in area 46 fail to learn delayed response tasks. These are conditional tasks on which the animal must choose between locations on the basis of information in working memory. These impairments can be demonstrated on an oculomotor version of the DR task on which monkeys must direct their eye movements on the basis of locations in which they recently saw a spot of light. During the delay on this task, many cells in area 46 change their activity selectively according to the location of the target.

Monkeys with lesions in area 9 and 46 are impaired at selecting between objects on the basis of their past responses, and also at generating a series of actions. In PET scanning expeirments with human subjects, the dorsal prefrontal cortex is activated when the subjects generate a series of actions at will. In patients there is also a relation between psychomotor retardation and a decrease in regional cerebral blood flow the dorsal prefrontal cortex. This suggests a role for the dorsal prefrontal cortex in generating actions.

Ventral prefrontal cortex (areas 11, 12, 13 and 14)
Summary pg 170

The ventral prefrontal cortex receives a multimodal input from the temporal lobe. Monkeys are impaired at learning what response to make, irrespective of the modality of the cue. There is also evidence suggesting that it may not be essential that there is a delay between the presentation of the cue and the opportunity to respond; however, this evidence is not conclusive. It is argued that the ventral prefrontal cortex selects the goal - e.g. an object - given the current context.

When monkeys learn visual concurrent discriminations, they can solve the problems by learning only about the associations between the stimuli and reward. Monkeys with ventral prefrontal lesions can learn such problems at a normal rate. Furthermore, when human subjects make perceptual judgements, there is no activation in the prefrontal cortex.

The ventral prefrontal cortex is heavily interconnected with the amygdala. Monkeys will learn to deliver rewarding stimulation to the orbital cortex or to deliver rewarding drugs. It is argued that the connections between the ventral prefrontal cortex and the amygdala are involved in the process by which responses are selected on the basis of their success.

Basal ganglia
Summary pg 201

The prefrontal cortex can influence the premotor cortex by cortico-cortical connections and projections through the basal ganglia. Monkeys are severely impaired at relearning a visual conditional motor task if lesions are placed in the ventral thalamus so as to disrupt the influence of the basal ganglia on frontal cortex.

There are cells in the basal ganglia that fire well before movements when monkeys are repeating a movement from memory or deciding what movement to make.

The premotor cortex also interact with the cerebellum via the ventral thalamus. Patients with cerebellar pathology are slow to learn conditional tasks. There is also activation of the lateral cerebellar cortex when subjects habitually produce the same words in response to cue words.

Notes - Fuster, 'The Pre-frontal cortex'
Introduction

prefrontal = cortex of the anterior pole of the mammalian brain

Unitary function

whatever the criteria for tracing its boundaries, no demarcation can be said to outline a structural entity with unitary function

on morphological grounds alone: thanatomical complexity (especially in higher animals), makes its functional homogeneity implausible

behavioural study of animals with selective lesions of this cortex > rules out such homogenity

untiary role: also inconsistent with clinical findings in patients with injuries to this part of the brain large number of diverse + seemingly unrelated facts - apparently multiople functions - but het basic funcitons seem to be essentially few, and are represented over the cortical surface according to a certain topological pattern interrelated, mutually supporting and complementing functions in the purposive behaviour of the organism prefrontal - ugly, misuses 'pre', aka frontal granular cortex (cytoarchitectonic features in primates) and frontal association cortex (ambiguities of the word 'association') often referred to as 'frontal', implicitly excluding the motor and premotor cortex in rodents and carnivores, is also called the 'orbitofrontal cortex', easily confused with 'orbital frontal cortex' (which in primates the ventral aspect

of the frontal lobe which forms part of the prefrontal cortex)

defined as the part of the cerebral cortex that receives projectisons from the mediodorsal nucleus of the thalamus (applicable to all mammalian brains)

unitary function - but at different levels

Chapter 8 - Overview of prefrontal functions
Summary

primates: cerebral cortex of both hemispheres is divided by the central sulcus (Rolandic fissure) into 2:

posterior - sensation, perception, perceptual memory

frontal - action and motor memory

both are hierarchically organised in terms of development, connectivity, memory and processing of sensory and motor information

dorsal and lateral frontal cortex - segregated action domains for:

  • skeletal movement
  • eye movement
  • speech

    actions are represented by increasing order of complexity + novelty in higher interconnected areas

    abstract schemas = gestalts of actions + goals; novel plans, structures of behaviour

    automatic + routine actions are represented in lower levels of motor hierarchies

    plans: motor hierarchy in the dorsolateral frontal cortex:

    connectivity flows downwards from prefrontal -> premotor -> premotor

    all stages within each action domain are reciprocally connected, as well as with each other through subcortical loops through the basal ganglia

    sequential action: parallel + serial processing

orbitomedial frontal cortex - action domain for emotional behaviour + visceral manifestations

transmits information of limbic origin about the internal milieu -> dorsal cortex

plays a role in decision-making

important cortical depository of emotional memory

frontal lobe cortex - initation and execution of deliberate actions

'executive' functions - decision-making, attention, planning and working memory

= phenomena of neural processing, without unique locations of their own

organism's basic drive + motivations

arrive in frontal cortex from diencephalic and limbic formations

other inputs from sensory receptors and areas of the posterior cortex

attention = ability to select sensory inputs and actions, and to inhibit others

widely distributed in the frontal cortex

dorsolateral = selective

orbital = exclusionary/inhibitory

perception-action cycle = circular flow of organism-environment interactions

sensory processing + consequent action

in cognitive + emotional behaviour

highest level: cycle completed by reciprocal connections between posterior association and prefrontal cortex

prefrontal - mediates cross-temporal contingencies

i.e. bridges time gaps in a structure of behaviour

3 temporal integrative functions of the prefrontal cortex:

  1. working memory / active short-term memory

    = the provisional retention of (sensory or motor) information for prospective action

    mainly a function of the action domains of the dosolateral prefrontal cortex

    maintained active in neuronal networks by reverberation through reentrant circuits

  2. set

    i.e. motor attention = selection of particular motor acts (from an established repertoire of motor memory) and preparing the sensory/motor systems for them

    essential for execution of plans (temporally extended set)

    also based in the dorsolateral prefrontal corte - though probably under influences from the anterior medial cortex

  3. inhibitory control

    exclusionary role of attention

    i.e. protects behavioural structures from external/internal interference (e.g. similar but inappropriate sensory/motor memories)

    based primarily in the orbitmedial prefronal cortex - exerted on a variety of cortical + subcortical regions

Other models of prefrontal function
Cognitive models
Network models
Emotional behaviour
Notes - Rolls, 'Brain & Emotion'
Chapter 4 - The neural bases of emotion
pg 129

prefrontal lobotomies, pioneered by Moniz (Moniz, 1936; Fulton, 1951) - argued that anxiety, irrational fears and emotional hyperexcitabilty in humans might be treated by damage to the frontal lobes

widespread use of this procedure - although irrational anxiety or emotional outbursts were sometimes controlled - but intellectual deficits and other side effects were often apparent (Rylander, 1948; Valenstein, 1974)

still had pain, but it no longer bothered them (Freeman & Watts, 1950; Melzack & Wall, 1996)

Pre-frontal

Notes - Neuroimaging branching study in Nature

Using imaging technology, scientists from the National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) found that a specific type of multitasking behavior, called branching, can be mapped to a certain region of the brain that is especially well developed in humans compared to other primates. The study will appear in the May 13, 1999, issue of the journal Nature.1

"The results of this study suggest that the anterior prefrontal cortex, the area of the brain that is most developed in humans, mediates the ability to depart temporarily from a main task in order to explore alternative tasks before returning to the main task at the departed point," says Jordan Grafman, Ph.D., Chief of the Cognitive Neuroscience Section at the NINDS and a co-author of the study.

The investigators used functional magnetic resonance imaging (fMRI), which measures changes in blood flow to the brain, to view the brains of volunteers while they performed branching tasks. The region of the brain that is involved in multitasking is called the fronto-polar prefrontal cortex (FPPC).

Tasks performed by the volunteers involved exercises to test working memory, attentional focus, and a combination of the two. All of the subjects, who were healthy, normal volunteers, participated in all of the task groups. The task groups consisted of a control task, a delayed-response task, a dual-task, and a branching conditions task. Dual-task involves changing focus between alternative goals successively. The investigators predicted that subject performance on the individual delayed-response task and dual-task conditions would not activate the FPPC. They did predict that the branching task which involves problem solving and planning would stimulate activity in the FPPC. According to the fMRI data, their predictions were correct. The FPPC was activated only during those tasks that involved an interaction between working memory and attentional focus decisions.

The FPPC is the region of the brain that controls complex problem solving and is especially well developed in humans as compared to other primates. The study showed that the FPPC selectively mediates the human ability to multi-task.

Abstracts
Braver & Barch - Common and selective prefrontal cortex regions engaged by working memory and intentional encoding

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) was used to examine the role of the prefrontal cortex (PFC) in both long-term memory (LTM) encoding and working memory (WM) tasks involving a variety of material types (words, faces, and pictures). Encoding was studied in a task requiring intentional memorization of items for a later recognition test. WM was studied in the two-back condition of the n-back task. Bilateral PFC in the inferior frontal gyrus (IFG) was found to be jointly activated in both encoding and WM. This region also showed material-specific lateralization in both tasks, with the left hemisphere more active for words and the right hemisphere more active for faces. PFC regions were also found that were selective to either encoding or WM. Right dorsolateral PFC was selectively activated during WM, but showed no material-specificity, while left anterior PFC was selectively activated during encoding of faces and pictures. Activity in medial temporal lobe was also observed, with the left hemisphere engaged by both memory tasks, and the right hemisphere showing significant activity only during encoding. The finding of PFC regions jointly activated during both encoding and working memory tasks suggests that these regions may subserve cognitive processes important for both short-term active maintenance and long-term memorization. Conversely, the finding of selective activation in specific PFC regions and medial temporal lobe suggests that these brain areas may be functionally specialized. Moreover, the results indicate that a complete characterization of the cognitive functions performed by PFC and other brain areas will be best served by integrating findings across multiple memory domains.

Braver & Barch - Mechanisms of Cognitive Control: Active Memory, Inhibition, and the Prefrontal Cortex

Previous research has identified the prefrontal cortex (PFC) as a brain region that is critical for cognitive control. Currently, theorists remain divided about whether to view the PFC as primarily a coordinative, mnemonic, or inhibitory structure. A theory is presented that attempts to resolve some of the apparent conflicts between the predominant views on PFC control functions. In this theory, PFC is proposed to actively maintain representations of context information. These maintained representations provide a mechanism of control by serving as a top-down bias on the local competitive interactions that occur during processing. As such, it is suggested that PFC performs both mnemonic and inhibitory functions in the service of control, and that each is preferentially observable under different task situations. A series of behavioral, computational, and neuroimaging studies are presented that demonstrates how this theory can account for a wide range of data associated with performance of a simple cognitive control paradigm.

Preuss, T. M., 1995.  Do rats have prefrontal cortex?  The Rose-Woolsey-Akert program reconsidered.  Journal of Cognitive Neuroscience,7:1-24.

Primates are unique among mammals in possessing a region of dorsolateral prefrontal cortex with a well-developed internal granular layer. This region is commonly associated with higher cognitive functions. Despite the histological distinctiveness of primate dorsolateral prefrontal cortex, the work of Rose, Woolsey, and Akert produced a broad consensus among neuroscientists that homologues of primate granular frontal cortex exist in nonprimates, and can be recognized by their dense innervation from the mediodorsal thalamic nucleus (MD). Additional characteristics have come to be identified with dorsolateral prefrontal cortex, including rich dopaminergic innervation and involvement in spatial delayed-reaction tasks. However, recent studies reveal that these characteristics are not distinctive of the dorsolateral prefrontal region in primates: MD and dopaminergic projections are widespread in the frontal lobe, and medial and orbital frontal areas may play a role in delay tasks. A re-evaluation of rat frontal cortex suggests that the medial frontal cortex, usually considered to homologous to the dorsolateral prefrontal cortex of primates, actually consists of cortex homologous to primate premotor and anterior cingulate cortex. The lateral MD-projection cortex of rats resembles portions of primate orbital cortex. If prefrontal cortex is construed broadly enough to include orbital and cingulate cortex, rats can be said to have prefrontal cortex. However, they evidently lack homologues of the dorsolateral prefrontal areas of primates. This assessment suggests that rats probably do not provide useful models of human dorsolateral frontal lobe function and dysfunction, although they might prove valuable for understanding other regions of frontal cortex.

Oxford notes

Functions of the prefrontal cortex

prefrontal cortex: controls the cognitive processes so that appropriate movements are selected at the correct time + place

this selection may be controlled by internalised information, or may be made in response to context

the internalised record of what has just occurred is independent of the existing sensory information = the STM

temporal memory = neural record of recent events

events = either things or places

thus information is derived from the object-recognition or spatial streams of sensory processing

(both project to the prefrontal cortex, though to different parts)

i.e. spatial + object information are stored in temporal memory - but localised in different places in the frontal cortex

dorsolateral areas = especially involved in the selection of behaviour based on temporal memory (if defective, become dependent on environmental cues)

so frontal lobe injury => difficulty inhibiting behaviour directed to external stimuli, as opposed to being controlled by internalised knowledge


 

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 이하는 까페내 검색을 위한 게제입니다. 스크롤 압박 주의하시고 읽으시려면 첨부화일을 편집해서 보세요.

 

첨부파일 [주간동아] 뇌 속 욕망을 꺼내라.txt


 

 
2010.02.16 724호(p34~37)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 01] 
베일 벗는 ‘브레인 월드’
감정도 촬영할 수 있나요?
이설 기자 snow@donga.com
 
 
 
우리는 왜 사랑하고, 울고 웃으며, 음악과 미술을 즐기는 걸까. ‘나’에 대한 탐구는 인류의 오랜 숙원. 숱한 역사 속 철학자, 과학자, 몽상가들이 마음과 정신의 실체를 갈구해왔다. 과거 이들은 가설을 세운 뒤 논쟁과 반박을 거듭했지만, 오늘날에는 실험적으로 이를 증명할 길이 열렸다. 영상기기의 발달로 두뇌와 마음의 작동 원리를 눈으로 확인하게 된 것. 이른바 ‘뇌 혁명’이다. 한국과학기술연구원 신희섭 신경과학센터장, 한국과학기술연구원 조재원 박사, 한양대 의대 신경과 김승현 교수, 연세대 의대 신경과 남효석 조교수의 조언과 ‘앞쪽형 인간’(나덕렬/ 허원미디어), ‘두뇌 실험실’(빌라야누르 라마찬드란/ 바다출판사) 등을 참고해 ‘뇌의 세계’를 들여다봤다.
 
 
 
 
뇌가 느끼는 신체를 표현한 ‘호문쿨루스’. 민감한 부위일수록 크게 나타냈다. 

Part 1

뇌(腦)! 모든 생각과 감정이 명멸하는 장소

평균 1.2~1.5kg, 커봤자 2kg 안팎(칸트 1.65kg, 비스마르크 1.807kg). 꼬불꼬불 징글맞은 한 움큼의 회백질 고기. 이곳에서 모든 생각과 감정이 태어나고 명멸한다니, 분초를 다투며 아등바등하거나 죽기 살기로 힘들어하던 시간들이 조금은 멋쩍고 허무하다.

뇌는 인간을 생각하고 움직이게 하는 사령탑이다. 뇌 없이는 생존은 물론, 관계를 맺고 창작하는 인간다움도 없다. 단순하게 보면 뇌는 정보를 들여온 뒤 그에 맞는 반응을 내보내는 일을 한다. 외부자극뿐 아니라 배앓이 등의 내부현상에도 적절히 반응한다. 뜨거운 물을 들이키면 “앗, 뜨거”라고 소리치며 얼른 컵을 내려놓고, 창피하면 얼굴을 붉히며 도망가는 것 모두 뇌의 지시에 따른 결과다.

당연하고 간단한 행동처럼 보이지만 그동안 뇌에서는 엄청난 일이 일어난다. 뇌는 대표적인 복잡계. 계산기처럼 ‘1+1’을 입력하면 2가 튀어나오는 게 아니라, 복잡다단한 단계를 거쳐 2를 내놓는다. 뇌의 신경세포는 무려 1000억개. 뇌는 이 세포 간 연결 통로인 시냅스의 작동으로 기능한다. 신경세포 하나당 1000개의 시냅스를 만든다면, 모두 100조개의 시냅스가 있는 셈. 이 시냅스는 사용빈도에 따라 생성, 강화, 소멸을 반복하며 뇌 구조를 변화시킨다.

이런 뇌의 정보처리 경험은 기억으로 보관되는데, 이 기억은 다시 뇌의 작동에 영향을 준다. 한 번 배운 수영을 잊지 않거나, 한 번 가본 길을 더 잘 찾는 것은 이 때문. 이 기억정보들은 차곡차곡 쌓여 우리의 능력, 성격, 건강 등을 결정한다. 친구가 공부를 더 잘하고, 내가 싸움을 더 잘하고, 둘 다 성격이 나쁜 것은 사람마다 뇌 작동방식이 달라서다.


욕구의 마그마 ‘변연계’, 컨트롤타워 ‘전두엽’

그렇다면 뇌는 어떻게 생겼을까. 뇌는 크게 대뇌, 소뇌, 뇌간으로 나뉜다. 소뇌는 대뇌의 운동기능을 보충하며, 뇌간은 호흡하고 땀을 내는 등 생존에 필요한 기능을 담당한다. 주름처럼 내부를 둘러싼 대뇌피질과 안쪽 깊숙이 위치한 변연계로 구성된 대뇌는 소뇌와 뇌간이 하는 일을 제외한 모든 인간의 감정 및 인지활동에 관여한다. 대뇌는 정중앙을 기준으로 좌뇌와 우뇌로 나뉘고, 앞쪽에서부터는 전두엽, 두정엽, 후두엽, 측두엽으로 나뉜다. 전두엽은 앞쪽 뇌, 나머지 부분은 뒤쪽 뇌에 속한다. 뒤쪽 뇌는 시각 청각 촉각 등 감각을 인식하고 저장한다. 이 뒤쪽 뇌는 사람과 동물 모두 발달해 있다. 앞서 말했듯 앞쪽 뇌는 인간다움을 만드는 뇌다. 그리고 측두엽에 있는 변연계에서는 식욕, 성욕 등 욕구가 들끓는다. 전두엽은 뒤쪽 뇌와 변연계에서 들끓는 감각, 욕구들을 파악해 판단한 뒤 적절한 명령을 내린다.

일상의 매초 매분, 어쩌면 삶 전체는 전두엽과 변연계 간 분투의 연속이다. 변연계에서 올라오는 ‘마그마’를 전두엽이 적절히 통제한다. 전두엽이 손상된 치매환자들이 어린아이로 돌아가는 것은 이 때문이다. 과학적으로 완전히 밝혀지진 않았지만, 사이코패스도 전두엽의 이상 때문이라는 의견이 있다. 일부 전문가들은 몇 해 전 4명의 젊은이를 바닷물에 빠뜨려 죽인 70대 살인범도 욕망을 조절하는 전두엽에 이상이 생긴 것으로 본다. 극히 일부지만 현재까지 알려진 뇌 기능을 ‘기자의 하루’를 통해 살펴보자.

  
 

 

Part 2

인생(人生)! 전두엽과 변연계 간 투쟁의 연속

 
‘진짜 웃음’과 달리 억지로 근육을 움직여 만든 ‘가짜 웃음’은 부자연스럽다. 
상서로운 빛이 가득한 나무숲에 작은 새들이 날아다닌다. ‘아바타’ 행성에 온 듯 나른하고 달콤하다. 머릿속은 로맨틱하지만 현실에선 짹짹, 새소리 알람이 요란하다. 뒤쪽 뇌로 들어온 소리를 시상이 감지했지만, 아직 대뇌는 아침이라는 사실을 깨닫지 못한 채 숲으로 착각하고 있다. 소리는 모든 감각정보가 거쳐가는 ‘중계소’인 시상을 통해 측두엽에서 해석된다. 우측 측두엽은 음악 운율 뉘앙스 등 비언어적 소리를, 좌측 측두엽은 언어적 소리를 담당한다. ‘이성의 뇌’인 좌뇌와 ‘감정의 뇌’인 우뇌답게 소리도 사이좋게 나눠서 관장한다. 이렇게 모든 의식은 각성(비몽사몽)을 거쳐 인식(아침이 왔다는 사실)에 다다른다.

회사 가는 길. 멀리서 회색 점 세 개가 꿈틀거린다. 시각을 지배하는 후두엽에서 그것들이 ‘새’임을 인지하자 전두엽에서 세 가지 판단이 충돌한다. 눈을 감고 뛰거나, 다른 행인을 기다렸다가 붙어가거나, 샛길로 돌아가거나. 많은 이들이 겪고 있는 조류공포증이다. 공포증은 해마에 각인된 공포감이 비정상적으로 증폭, 지속되는 현상이다. 측두엽 안쪽에 위치한 해마는 단기기억 저장소다. 해마는 감정과 본능의 저장소인 변연계와 꼭 붙어 있는데, 변연계가 느낀 공포감을 해마가 기억해 같은 상황이 오면 적절히 대비하도록 한다.


가짜웃음과 진짜웃음의 차이

기억 기제는 학설이 분분하지만, 기억과 관련된 신경전달물질이 반복적으로 오가면서 새로운 기억이 구성된다는 의견이 우세하다. 이런 단기기억이 반복되면 장기기억으로 넘어가 뒤쪽 뇌에 저장된다. 주소, 이름, 가족 등 핵심정보는 모두 장기기억으로 넘어간다. 뇌는 감미로운 음악, 맛난 케이크, 쌀쌀한 날씨 등 사소한 정보들을 받아들이지만 전부를 기억하진 않는다. 해마는 꼭 필요한 것만 기억하고 나머지는 잊도록 진화했는데, 감정을 입힌 정보를 더 오래 담아둔다. 시험 전날에 외운 내용이나 좋아하는 선생님의 과목이 머릿속에 쏙쏙 들어오는 이유도, 인생의 최악과 최고의 순간을 평생 잊지 않는 이유도 이 때문이다.

‘뇌과학’ 관련 취재를 위해 만난 모 선생님. 내용이 어려워 머리에서 김이 난다. 용량이 부족해 전전두엽 바깥쪽 면의 기능이 원활하지 않은 것 같다. 전전두엽은 앞에서 바라볼 때 세 개의 면으로 이뤄져 있는데 아래 면은 충동억제센터, 세로 면은 의욕센터, 바깥 면은 계획센터다. 어떤 일을 계획하고 독창적인 전략을 세우는, 소위 머리 좋은 사람들은 바깥 면이 발달해 있다. 의욕 없고 잠만 자는 ‘귀차니스트’들은 세로 면이 부실한 사람들이다.

내용이 어려우니 농담도 즐겁지가 않다. 그래도 예의상 입꼬리를 올리는데 표정이 영 부자연스럽다. 진짜웃음과 가짜웃음은 다른 기제를 거친다. 자발적 웃음은 웃음회로를 만드는 기저핵으로 가서 필요한 근육들을 조절한다. 하지만 지시에 따른 웃음은 운동피질로 중계된다. 운동피질은 머리를 빗거나 설거지를 하는 숙련된 움직임에 특화된 곳. 웃음은 수십 개의 근육을 섬세하게 조절하는 고도의 작업이다. 운동피질이 내보내는 웃음은 서툴고 부자연스러울 수밖에 없다.

 
 
모 선생님이 전두엽을 다친 사례를 들려준다. 50대 회사원인 A씨는 승진 소식에 동료들에게 2차까지 한턱 쐈다. 하지만 3차를 가기 위해 술집 계단을 내려가던 중 굴러떨어져 머리를 다쳤다. 의식은 찾았으나 앞쪽 뇌(전두엽)가 많이 손상됐다. 다행히 뒤쪽 뇌는 예전과 같았다. 하지만 A씨는 회사생활을 할 수 없었다. 방향감각, 계산능력, 기억력은 예전과 같았지만 성격이 많이 바뀌었기 때문. 어딜 가나 ‘양반’ 소리를 듣던 모습은 온데간데없고, 막말을 퍼붓거나 욱하며 화내기 일쑤였다. 자신의 의견과 조금만 달라도 감정이 폭발해 욕설을 퍼부었다. 여성에 대한 관심이 지나쳐 식당에 가서도 일하는 아주머니들에게 치근댔다. 예쁜 목소리의 텔레마케터가 전화를 걸어오면 끊지를 않았다. 이는 전두엽 아래 면인 충동억제센터가 손상을 입었을 때의 전형적인 모습이다. 절제능력이 제대로 작동하지 않아 감정 충동, 성욕, 식욕이 여과 없이 분출된 것.

  
 

 

취재 후 모 선생님이 추천해준 ‘두뇌 실험실’을 읽다가 흥미로운 부분을 발견했다. 예전 미국 드라마 ‘하우스’에서 본 ‘환상사지’ 관련 내용이었다. 극중 하우스 박사는 잘린 왼팔이 여전히 있다고 느끼는 환상으로 고통스러워하는 이웃에게 이상한 처방을 내린다. 거울상자를 만들어 정상적인 오른팔을 ‘환상팔’이 위치한 왼편에 자리하도록 하자 고통이 말끔히 사라졌던 것. 이는 일종의 트릭이다. 팔이 사라져도 신체감각을 느끼는 대뇌 두정엽은 활동을 계속한다. 없는 팔의 감각을 인지하려니 ‘환상사지’로 나타났던 것이다. 뇌가 거울에 비친 팔을 진짜라고 믿으면서 고통도 사라졌다.

이처럼 대뇌 두정엽 표면은 신체감각을 느끼는 곳이다. 성기, 발, 몸통, 손, 엄지, 얼굴, 입술, 목구멍 순으로 표면마다 느끼는 신체부위가 다르다. 또 각 부위는 민감도가 다 다른데 얼굴과 손, 입술이 민감하고 몸통과 다리는 상대적으로 둔감하다. 손, 입술의 움직임과 감각이 예민한 이유다.

이와 관련해 재미있는 연구결과가 있다. 세계적인 신경과학자 빌라야누르 라마찬드란 박사는 갈 곳 잃은 팔의 신경말단이 통증을 일으킨다는 가설을 세웠다. 그리고 실험을 했다. 팔 하나를 잃은 환자의 눈을 감게 한 다음, 면봉으로 신체 부위를 골고루 자극해 간지러운 부위를 물었다. 환자의 대답은 놀라웠다. 윗입술을 만지니 집게손가락, 아래턱을 치니 새끼손가락을 만진다고 답했다. 손가락과 입술, 턱의 감각을 느끼는 두정엽의 지점이 다닥다닥 붙어 있는데, 팔(손가락도 같이)이 사라지면서 손가락의 감각을 관장하는 신경이 옆으로 이동한 것이다. 이로써 뇌지도는 바뀔 수 있다는 놀라운 사실이 밝혀졌다.

퇴근 후 회식. 술을 조금만 마셔도 얼굴이 달아오르고 눈이 풀린다. 목소리가 커지는 이도 있고 웃음이 많아지는 이도 있다. 술을 마시면 사람들이 좋게는 인간적, 나쁘게는 동물적으로 변하는 이유. 알코올이 전두엽을 억제하기 때문이다. 전두엽이 느슨해진 틈을 타 변연계가 욕구를 충동질한다. 이 요구가 꼭 나쁜 건 아니다. 무서우면 도망가고 배고프면 밥을 먹는 등 자신을 보호하는 구실도 하기 때문이다.

첨단 기기의 등장과 연구
뇌과학, 미래를 바꾸다!

 
언제부턴가 누리꾼 사이에서 ‘뇌 구조도’가 유행하기 시작했다. 그 사람의 캐릭터를 토대로 머릿속을 해부한 그림이다. 예를 들어 ‘바람둥이 난봉꾼’은 ‘오빠 믿지’ ‘술 먹이려는 생각’, ‘내숭 100단녀’는 ‘엄마 속이는 능력’ ‘화장발 유지기술’이 머릿속을 가득 채우는 식이다.
심심풀이라지만 이 ‘뇌 구조도’에는 중요한 이해가 깔려 있다. 바로 한 사람을 결정짓는 게 뇌라는 사실이다. 일반인 사이에서 뇌에 대한 관심과 인식이 풍부해진 것은 최근의 일. 학문의 대상으로 뇌를 연구하는 뇌과학 역시 막 발걸음을 뗐다.
1662년 영국의 신경해부학자 토머스 윌리스가 대학 강단에 섰다. 대뜸 뇌를 꺼내든 그는 쭈글쭈글한 그것이 인간을 꿈꾸게 하고 과거를 기억하게 한다며 목에 핏대를 세웠다. 인간의 영혼이 심장이 아닌 뇌에 있다는 첫 주장이었다. 이후 뇌에 대한 다양한 탐구가 이어졌지만 근본적인 한계가 있었다. 살아 있는 뇌를 열어젖혀 실험하는 일이 윤리적으로 불가능했던 것. 하지만 뇌과학계는 영상기기의 발달로 한계를 극복하며 날개를 달았다. 1895년 뇌를 평면으로 찍는 X선이 등장한 뒤, 1972년 뇌의 단면을 볼 수 있는 CT(컴퓨터단층촬영), 75년 PET(양전자방출 단층촬영), 80년대 초 CT보다 해상도가 좋은 MRI(자기공명영상)가 차례로 개발됐다. 그리고 92년 fMRI(기능성 자기공명영상)가 개발되면서 뇌과학 발전에 새로운 지평을 열었다.
fMRI는 뇌가 활동하는 동안 소모되는 산소량과 혈류량을 보여준다. 이를 통해 특정 행동을 하거나 감정에 사로잡힐 때 활동하는 뇌 부위를 알 수 있다. fMRI 개발 이후 언어, 운동, 감각 등 특정 기능과 관련한 뇌 영역을 보여주는 ‘뇌지도 작성’이 박차를 가하고 있다. 또 1928년 개발된 EEG는 뇌파를 실시간으로 측정해 영상기기의 부족한 점을 보완한다.
선진국들이 앞 다퉈 뇌과학에 투자하는 이유는 뭘까. 뇌를 통해 인간의 모든 것을 이해할 수 있고, 이는 곧 혁명이기 때문일까. 뇌를 이해하면 정신현상은 물론, 각종 불치병에 대한 치료법도 그 실마리를 찾게 된다. 의사들은 알츠하이머, 루게릭, 파킨슨, 뇌졸중, 정신분열증 등을 연구하고 과학자들은 천재의 탄생, 뇌의 세부기능 등 좀더 근본적인 연구를 진행할 수 있다.
오늘날 뇌과학은 사실보다 공상에 의지한 초기 연구단계를 통과하고 있다. 뇌와 마음에 대한 거대 통합이론을 제시하는 것은 먼 미래의 일일지도 모른다. 일부 전문가는 뇌의 비밀이 모두 밝혀지면 인간도 로봇이 될 것이라고 말한다. 상상조차 할 수 없지만, 무서운 속도로 뇌가 정체를 드러내고 있음은 분명하다. 
 


   (끝)
 
 
 

 
2010.02.16 724호(p38~42)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 02] 
지름신 확 깨우는 ‘뉴로 마케팅’
의식 너머 잠재의식 자극, 소비자 욕구와 욕망의 블랙박스 열기
이지은 기자 smiely@donga.com 
 
 
 
 
 
누군가 당신에게 “‘아리랑’이라고 할 때 무엇이 떠오르냐”고 묻는다면, 아마 “한국을 대표하는 이미지” “한(恨) 같은 정서” 등으로 답할 것이다. 또는 “슬픔이 느껴질 정도로 단아하고 아름다운 한국 여인”이나 “어머니 느낌”이라고 말할지도 모르겠다.

만약 “아리랑 할 때 ‘부끄러운 자식’이 떠오르지 않냐”고 묻는다면? 당신의 ‘입’은 “무슨 말도 안 되는 소리냐”며 반박할 것이다. 하지만 당신의 ‘뇌’는 별 거부감 없이 아리랑과 부끄러운 자식의 조합을 받아들일 가능성이 높다.

뉴로 마케팅 리서치 전문기관 브레인앤드리서치(Brain · Research)가 한 정부 산하기관의 의뢰를 받아, ‘아리랑’에 대한 사람들의 뇌 반응을 기능성 자기공명영상기법(이하 fMRI·functional Magnetic Resonance Imaging)을 통해 조사했다. fMRI는 뇌세포가 소비하는 혈중산소량을 정밀하게 측정함으로써 뇌의 어느 부위가 얼마나 활성화되는지 보여주는 첨단 기계. 사람의 뇌는 슬픔을 느낄 때와 웃을 때, 만족하거나 거부감을 줄 때, 혹은 기억을 되살릴 때 등에 따라 활성화되는 부위가 다르다.

아리랑과 함께 다양한 자극(부끄러운 자식과도 같은 존재, 대한민국 여권, 어머니, 한, 부채, 태극 문양 등)을 준 결과, 가장 많은 피험자들이 ‘부끄러운 자식과도 같은 존재’를 접할 때 거부감을 드러내는 뇌 부위인 ACC(Anterior Cingulate Cortex)가 가장 적게 활성화되는 것으로 나타났다. 즉 아리랑과 부끄러운 자식의 조합을 자연스럽게 받아들였다는 것. ‘대한민국 여권’이 근소한 차이로 뒤를 이었다.

당시 조사를 의뢰한 기관은 아리랑 관련 사업을 진행하고 있었는데 별다른 진척도, 발전도 없었다고 한다. 그래서 아리랑에 대한 사람들의 인식을 알아보면서 뇌 반응을 살피는 뉴로 마케팅 조사를 병행했던 것. 브레인앤드리서치 박정민 비즈니스 사업부 팀장은 “사람들은 아리랑을 접할 때 서글프고, 약하고, 숨기고 싶은 듯한 이미지를 무의식적으로 떠올린다고 볼 수 있다”며 “아리랑 사업을 성공적으로 진행하려면 이런 부정적 이미지를 줄이고 여권과 같이 대한민국을 대표한다는 긍정적 이미지를 전략적으로 키워야 한다”고 설명했다.

이처럼 뇌 영상 촬영(fMRI), 뇌파 조사(EEG·Electro EncephaloGraphy), 시선 추적(Eye Tracking), 피부전도도 반응 조사(GSR) 등과 같은 뇌과학 기술을 이용해 소비자의 뇌세포 활성이나 자율신경계 변화 등을 측정함으로써 소비자 심리 및 행동을 이해하고 이를 마케팅에 활용하는 뉴로 마케팅(Neuro Marketing)이 급부상하고 있다.

뉴로 마케팅은 소비자의 뇌를 들여다봄으로써 소비자의 의식 너머, 무의식과 잠재의식에 대해 과학적으로 접근한다는 점에서 의미가 있다. “인간의 사고는 95%가 무의식중에 발생한다”는 하버드대 제럴드 잘트먼(Gerald Zaltman) 교수의 말처럼, 사람들은 왜 자신이 그 물건을 사려고 하는지, 왜 특정 브랜드에 끌리는지 이유를 잘 모르는 경우가 많기 때문이다.


뇌는 거짓말을 못한다

또 설문조사나 FGI(포커스 그룹 인터뷰) 등에서는 타인을 의식해 속내와 다르게 답하는 경우도 흔하다. 철저한 설문조사 끝에 ‘無섹스, 無루머, 無스캔들’을 표방하며 창간한 모 여성지가 17개월 만에 폐간한 사례에서 보듯, 소비자의 의식과 숨겨진 심리는 다를 수 있다. 하지만 ‘뇌’는 거짓말을 못한다.

세계 언론에서도 뉴로 마케팅의 잠재력을 인정했다. 2005년 경제전문지 ‘포춘’은 뉴로 마케팅을 ‘미래를 이끌어갈 10대 새 기술’로 선정했다. 뉴욕타임스, 뉴스위크, 비즈니스위크, 포브스 등에서도 다양한 산업에서 뉴로 마케팅이 활용되고 있다고 소개했다. 실제로 코카콜라, P·G, 유니레버, 로레알, 켈로그, 나이키, 혼다, 다임러크라이슬러, LVMH 등 소비자의 심리가 중요한 소비재 기업들은 뉴로 마케팅에 대한 투자를 대폭 늘리고 있다.

뉴로 마케팅이 활용될 수 있는 분야는 크게 제품 개발, 광고 분석, 브랜드 및 마케팅 전략 등으로 구분할 수 있다.

  
 

 

 
기아차는 ‘k7’ 차명 검토 과정에서 설문을 통해 소비자 의식을, 시선 추적과 fMRI를 통해 무의식을 조사했다. 

제품 개발

뇌는 ‘TN7’보다 ‘K7’에 더 반응한다!

2009년 여름, 기아자동차 브랜드경영팀은 야심작인 준대형 세단 VG(프로젝트명)에 어울리는 이름을 찾기 위해 골머리를 앓고 있었다. 당시 기아차는 글로벌 시장 공략의 일환으로 알파벳과 숫자를 조합한, 알파뉴메릭(alphanumeric) 방식의 차명을 고심하고 있었다. A부터 Z까지, 1부터 9까지 모든 알파벳과 숫자를 조합해보고 사내외 소비자 반응을 조사했다. 기아차 브랜드경영팀 박병윤 이사는 “알파벳마다 풍기는 뉘앙스가 조금씩 달랐다. 또 알파벳과 숫자를 포함해 두 자리로 갈지, 아니면 세 자리로 할지를 놓고 내부에서 격론이 벌어졌다. 진짜로 소비자들이 어떤 조합을 좋아할지, 궁금하던 찰나에 국내 한 경영 전문잡지에서 뉴로 마케팅이 각광을 받는다는 기사를 접하게 됐다”고 했다.

이후 이 팀은 국내 신경과학 분야의 권위자인 한국과학기술원(KAIST) 정재승 교수(바이오 및 뇌공학)와 함께 뉴로 마케팅 기법으로 차명을 검토하기 시작했다.

정 교수는 한국인 100명과 국내 거주 외국인 100명을 합쳐 모두 200명의 소비자를 대상으로 실험을 진행했다. 우선 설문을 실시했다. 알파벳과 숫자의 각종 조합을 보여주면서 호감이 가는 걸 선택하라는 내용. 하지만 이 조사엔 응답자의 답변이 솔직하지 않을 수 있다는 변수가 숨어 있었다. 피실험자들의 조합이 마음에 들지 않아도 굳이 기아차에게 부정적인 답변을 하지 않을 가능성이 높았기 때문. 이런 왜곡의 가능성을 걸러내기 위해 설문을 하면서 시선 추적을 병행했다. 이는 피실험자의 시선이 실제 어디에 가장 오래 머물렀는지를 조사하는 기법이다. 마지막으로 fMRI를 통해 피실험자들의 뇌 반응도 측정했다. 즉 설문을 통해 소비자의 ‘의식’을, 시선 추적과 fMRI를 통해 ‘무의식’을 조사한 것.


혁신적이고 고급 이미지 떠올려

이런 절차를 거쳐 선택된 차명이 바로 지난해 말 출시된 ‘K7’이다. 당시 K, T, N, Y, Z 등이 피실험자들이 가장 선호하는 알파벳 후보였는데, 특히 강하고 날렵한 느낌의 K와 첨단 이미지의 T는 막판까지 경합을 벌였다. 일반적으로 대형차급을 의미하는 숫자 7은 행운의 숫자로도 여겨져 대중적 선호도가 높았다. 또 피실험자들은 알파벳과 숫자를 하나씩 배열한 두 자리 조합을(예를 들어 ‘K7’), 알파벳 두 개와 숫자 한 개를 배열한 세 자리 조합(예를 들어 ‘TN7’)보다 세련되고 고급스럽게 여기는 것으로 밝혀졌다. fMRI 분석 결과에서도 ‘K7’은 사람들이 어떤 대상을 선호할 때 반응하는 뇌 부위인 ‘중전두엽’이 매우 활성화된 것으로 나타났다. 정재승 교수는 “의식적이든 무의식적이든 사람들은 ‘K7’이라는 이름에서 세련되고 혁신적이며 고급스러운 이미지를 떠올리는 것으로 분석됐다”며 “특히 외국인들의 평가가 좋았다”고 설명했다. 실제로 ‘K7’은 출시 두 달 만에 1만여 대가 팔리는 등 좋은 반응을 얻고 있다.

이렇듯 제품에 대한 소비자의 뇌 반응을 측정해 제품의 이름은 물론 디자인이나 성능 등에 반영하는 사례가 많다. 일본 혼다사는 뉴로 마케팅을 활용해 정면에서 보면 화가 난 사람의 얼굴 같은 디자인의 오토바이를 개발해 주목받았다. 사람의 뇌에는 얼굴을 인식하는 신경회로가 있어 얼굴과 유사한 형태에 특별히 민감하게 반응한다는 것을 활용했다. 독일 다임러크라이슬러사는 남성 고객이 선호하는 차종을 파악하기 위해 뇌 사진을 찍었더니, 젊은 남성들의 경우 일반 승용차보다 스포츠카를 봤을 때 쾌락 중추가 더욱 활성화된다는 사실을 발견했다.

유니레버는 에스키모를 타깃으로 한 아이스크림 개발에 뉴로 마케팅을 활용했다. 에스키모는 추운 지역에 살기 때문에 아이스크림보다 초콜릿을 더 좋아할 것이라고 생각하기 쉽지만, 뇌 반응을 분석한 결과 초콜릿바 아이스크림이 그냥 초콜릿보다 더 본능적 만족감을 주는 것으로 파악됐다.

  
 

 

광고 분석

뇌는 ‘김태희’만 기억한다!

톱스타 김태희의 귀엽고 섹시한 춤으로 화제를 모았던 한 휴대전화 광고. 하지만 효과적인 측면에서만 본다면 이 광고는 성공했다고 보기 힘들다. 사람들이 김태희의 얼굴과 몸매만 쳐다봤기 때문이다. 브레인앤드리서치가 광고를 보는 동안 시청자의 시선과 뇌파, 피부전도도 반응 등을 측정한 결과, 시선은 모델에 약 80% 집중됐고 제품이나 브랜드, 메시지 등에는 거의 가지 않았다(시선분포 비율 그래프 참고). 감성 반응 역시 모델이 출연할 때 강하게 나타난 반면, 제품이 나왔을 때는 미약하게 나타났다.

이런 현상은 미녀 스타를 기용한 광고에서는 흔히 나타난다. 샤라포바 같은 미녀 스포츠 스타의 경우, 옷과 모자에 부착된 브랜드 인지율이 현저히 떨어지는 경향이 있다. 브레인앤드리서치가 샤라포바와 윌리엄스의 테니스 경기를 관람하며 시선추적 테스트를 시행했는데, 샤라포바의 경우 피험자의 시선이 얼굴에 과도하게 집중돼(74%) 브랜드 인지율이 떨어지는 반면 윌리엄스는 시선이 브랜드를 포함해 고루 퍼져 있는 것으로 밝혀졌다. “광고 모델이 누구였는지는 알겠는데, 무엇을 광고했는지 기억나지 않는다”라고 흔히 하는 말이 사실임이 과학적으로 증명된 셈.


최악의 광고는 공포와 불안 유발하는 것

최근 fMRI를 통해 광고 효과를 분석하는 사례도 많아졌다. 미국에서만 1억명, 전 세계적으로 2억명이 생중계를 시청하는 ‘슈퍼볼’(북미 미식축구 리그의 챔피언을 가리는 경기) 막간 광고의 단가는 천문학적 수준이다. 폭스 방송의 30초당 광고 단가는 25억원, 1초당 약 8500만원이 소요된다. 이렇듯 엄청난 돈을 들여 만든 광고가 과연 효과가 있을까.

 
 
미국 캘리포니아주립대의 프리드먼 교수팀은 10명의 실험자를 대상으로 2007년 슈퍼볼에서 방영된 33가지 광고를 시청하게 한 뒤 fMRI로 뇌 반응을 분석했다. 그런데 대부분 광고가 오히려 ‘고통의 중추’를 활성화해, 제품에 대한 호감도를 전혀 높이지 못한 것으로 밝혀졌다. 특히 인간의 공포나 불안 등을 담은 광고는 최악의 반응을 이끌어냈다. 쾌락 중추를 활성화한 건 20% 미만에 불과했다.

최근 ‘뇌과학과 경영의 만남-뇌과학 활용 마케팅’ 보고서를 낸 삼성경제연구소 한일영 수석연구원은 “광고 효과 측정은 물론 광고 시안이나 위치, 크기, 빈도 등을 결정할 때도 뉴로 마케팅은 많이 활용된다. 즉 다양한 광고 시안을 보여준 후 피실험자들의 뇌 반응을 측정해 어떤 것이 가장 강렬한 반응을 보이는지 측정하고 이를 반영한다”고 설명했다.

또 fMRI를 통해 노골적으로 성을 묘사하는 것보다 은근히 신체 부위를 암시하는 광고가 더 효과적이라는 사실도 밝혀졌다. 고려대 심리학과 성영신 교수팀이 성적 광고 사진 100장을 △명백하게 성행위를 묘사한 것 △명백하게 신체 부위를 노출한 것 △성행위를 암시한 것 △신체 부위를 암시한 것 등 4개 그룹으로 나눠 피실험자들에게 보여주고 뇌의 반응을 관찰했다. 그 결과 사람들을 가장 몰입하게 만든 것은 은유적으로 신체 부위를 노출한 광고였다. 이 광고를 봤을 때 전두엽과 함께 성적 흥분을 담당하는 영역인 뇌섬엽이 가장 활성화됐다.

소비의 쾌락과 지출의 고통 사이
자극이 반복되면 ‘지른다’!

 
스탠퍼드, MIT, 카네기멜론 대학의 연구팀은 26명의 실험 참가자를 대상으로 구매 여부를 결정하는 뇌의 메커니즘을 연구했다. 그 결과 제품을 샀을 때의 ‘쾌락’과 이에 따르는 지출의 ‘고통’을 비교 판단해 구매 여부를 결정하는 것으로 밝혀졌다.
연구팀은 MP3 플레이어, 섹스 앤 더 시티 DVD, 고디바 초콜릿, 스탠퍼드대 티셔츠 등과 같은 물품을 보여주고 fMRI로 뇌 영상을 촬영했더니, 쾌락 중추인 ‘대뇌 측좌핵’이 활성화됐다. 그리고 제품 가격만 보여줬을 땐 고통 중추인 ‘뇌섬엽’이 활성화됐다. 마지막으로 제품과 가격이 함께 있는 사진을 보여줬더니 쾌락 중추인 대뇌 측좌핵과 고통 중추인 뇌섬엽과 함께 판단, 사고를 관장하는 ‘전전두엽 피질’이 활성화됐다.
이때 물건을 구매하겠다고 한 사람에게선 쾌락 중추가, 구매하지 않겠다고 한 사람에게선 고통 중추가 더 활성화됐다. 또 자극이 반복될 경우 쾌락 중추에 큰 영향을 미친다는 것도 밝혀졌다. 실제로 제품 이미지를 반복해서 보여줬을 때 처음엔 제품을 사지 않으려고 했던 피실험자의 87%가 제품을 사겠다고 뜻을 바꿨다. 즉 같은 제품을 반복해서 보여주는 홈쇼핑 광고는 충동구매를 일으킬 가능성이 높다.
한편 신용카드를 쓸 때 과다하게 지출하는 이유도 이 연구를 통해 밝혀졌다. 신용카드처럼 돈이 나중에 빠져나가는 지불 수단은 당장 돈이 없어지는 게 아니기 때문에 고통의 중추인 뇌섬엽이 상대적으로 덜 활성화된다. 그래서 전전두엽의 피질은 지출을 결정하게 될 가능성이 높다. 
 


  
 

 

브랜드 및 마케팅 전략

뇌는 ‘삼성 치약’을 싫어한다!

 
매장의 상품을 어디에, 어떻게 놓느냐에 따라 소비자의 구매 욕구를 높힐 수도, 낮힐 수도 있다. 
‘삼성 치약’에 어떤 느낌이 드는가? 매우 어색하면서도 조화롭지 않은 느낌을 받을 것이다. 브레인앤드리서치가 IBM과 자동차, 농심과 라디오, 삼성과 음료수 등 기업 이미지와 그 기업과 전혀 상관없는 제품 이미지를 함께 보여주고 fMRI를 통해 거부감을 드러내는 뇌 부위인 ACC가 얼마나 활성화되는지 조사한 결과, 삼성의 활성화 정도가 가장 큰 것으로 밝혀졌다. 즉 ‘삼성 치약’ ‘삼성 음료수’와 같은 말을 사람들은 무척 거슬려 한다는 것. 그만큼 삼성은 브랜드를 확장하기 어렵다고 할 수 있다.

이처럼 제품 자체가 아니라 제품의 브랜드가 소비자의 뇌에 어떤 반응을 주는지 분석해 브랜드 및 마케팅 전략에 반영하기도 한다. 흡연자들은 ‘말을 탄 카우보이’(말보로)나 ‘사막의 낙타’(카멜) 이미지만 봐도 담배를 피우고 싶다는 욕구가 생긴다는 게 외국 연구진의 fMRI 분석 결과 밝혀졌다. 특히 ‘말보로’ ‘카멜’ 등의 로고가 없이 이미지만 있을 경우 쾌락 중추가 더욱 강하게 활성화했다. 이렇게 확실한 브랜드 인지도가 있는 회사의 경우 별다른 설명 없이 이미지를 반복적으로 보여주는 것만으로도 소비욕구를 높일 수 있다.

매장의 상품을 어디에, 어떻게 놓느냐에 따라서도 판매량이 달라질 수 있다. 마트에 들어서면 소비자의 약 70%는 무의식적으로 오른쪽 길을 선택하게 된다. 운동에 관여하는 호르몬인 도파민이 우뇌보다 좌뇌에 더 많기 때문. 좌뇌는 오른쪽 신체를 담당하기 때문에 발은 자연스럽게 오른쪽으로 꺾인다. 즉 중앙 통로 입구에서 오른쪽으로 45도 꺾어진 방향에 매장의 주요 제품을 놓으면 좋은 효과를 낼 수 있다.

오리콤 브랜드전략연구소 허웅 소장은 “주부 소비자 상당수는 세탁기를 볼 때 ‘용량’ 표시를 가장 유심히 본다는 걸 시선 추적 결과 알 수 있었다”고 했다. 즉 주부 소비자들은 세탁기를 선택할 때 디자인이나 여타 정보보다 용량을 더 중요시한다는 것. 따라서 판매원들이 어디에 주안점을 두고 세일즈하면 좋은지 간접적으로 알려준다.

지난해 11월 오리콤 브랜드전략연구소에서 발행된 ‘소통의 내비게이션, 뉴로 마케팅’ 보고서에 따르면 할인가격표는 파란색보다는 빨간색을 사용해야 효과가 좋다. 빨간색 가격표는 소비자에게 가격 파괴의 기대를 줘 해당 가격표에 시선이 고정되는 효과를 유발하기 때문. 또 한정수량, 한정판매 등 특정한 조건을 걸면 소비자들은 자신도 모르게 탐욕스러워진다.

뉴로 마케팅을 통해 소비자의 생각을 완벽히 읽을 수 있을까. 전문가들은 “그렇지 않다”고 말한다. 뇌 영상 촬영, 뇌파 조사, 시선 추적 모두 뇌의 흥분 상태나 각성 정도만 알려줄 뿐, 그 사고 내용은 알 수 없다. ‘시골의사’로 알려진 박경철 씨는 “뇌의 부위와 인간의 감정을 연결하는 건 아직까지는 하나의 가설일 뿐이다. 복잡다단한 사람의 심리를 신경 자극만으로 읽을 순 없다”고 강조했다. 또 소수 피험자에게서 나온 지엽적인 결과만 가지고 소비자 심리 자체를 조작할 가능성도 있다. 뇌의 반응은 사람마다 다르다.


뇌의 반응은 사람마다 다르다!

성영신 교수도 “뇌를 완벽하게 읽는다는 건 불가능하다. 따라서 뉴로 마케팅은 기존 조사 방법을 대체하는 게 아니라 보완하는 수단으로 봐야 한다”고 강조했다. 즉 설문과 FGI 등 기존 마케팅 조사 방법을 하면서 뇌 영상, 뇌파 조사, 시선 추적 등 뉴로 마케팅을 접목해야 한다는 것. 이들을 통합해 살펴보면 각각의 정보가 개별적으로 줄 수 없는 통찰력을 제공할 수 있다.

뇌과학은 아직 걸음마 단계다. 우리의 뇌과학이 알아내지 못한 부분이 알아낸 부분보다 훨씬 크다. 그렇기에 뉴로 마케팅은 온갖 논란에도 ‘뇌’라는 거대한 욕망의 ‘블랙박스’를 읽는 수단으로 각광을 받을 것이다.

돈을 잃으면 더 공포
멀쩡한 주식을 팔아버린 건… 바로 뇌!

 
 
 인간은 합리적인 존재일까. 아니면 엉뚱한 행동만 일삼는 존재일까. 신경경제학(투자, 마케팅, 협상 등 다양한 경제행동을 신경과학적으로 접근하는 학문. 뉴로 마케팅은 여기서 파생)의 관점에서 보면, 인간은 완전히 엉뚱한 존재다. 주식시장에서는 더욱 심하다. 주식시장에 맞게 뇌가 발달하지 않았기 때문. 주가가 급락하면 공포를 관장하는 뇌의 ‘편도체’가 공포감에 휩싸여 멀쩡한 주식도 팔아치우게 한다. 이때 편도체는 이성적인 판단을 하는 전전두엽 피질보다 훨씬 강력하다.
‘머니 앤드 브레인’(까치)의 저자 제이슨 츠바이크는 책에서 “돈을 잃으면 뇌 전두대상피질의 신경세포 38%가 켜졌으나 같은 액수의 돈을 벌면 13%만 작동했다”고 했다. 미국에서 기업의 실적이 예상보다 높으면 주가는 1% 오르지만 예상보다 낮으면 3.4%나 하락한 것도 사람들이 부정적인 소식에 더 민감하기 때문이다. ‘머니 앤드 브레인’에 따르면 뇌의 각 부위에서 일어나는 경제적인 판단은 아래와 같다.

①전전두엽 장기투자 계획을 짬
②전두대상피질 돈을 딸 때보다 같은 액수의 돈을 잃을 때 더 민감하게 반응
③측위신경핵 큰돈을 딸 수 있다고 생각하면 엄청나게 흥분해 침착하게 기다리지 못하게 함
④도파민(뇌 속 신경전달물질) 도박에서 느끼는 쾌감을 마약 중독에서 느끼는 쾌감과 비슷할 정도로 전달해 도박에 중독되게 함
⑤편도체 주가가 폭락하면 공포감에 휩싸여 “당장 주식을 팔아치우라”고 명령
· 좌반구 주식시장에서 없는 패턴도 만들어내 돈을 벌 수 있다고 자신함
· 해마상융기 돈을 잃었던 것보다 벌었을 때의 기억을 오래 기억해 돈을 잃어도 계속 투자하게 만듦
· 뇌섬엽 돈을 잃었다고 인정하면 매우 고통스러운 기분이 들게 해 손절매를 하지 못하게 함 
 


   (끝)
 

 
 

 
2010.02.16 724호(p44~45)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 03] 
지도 읽는 남자, 사람 읽는 여자
남녀 뇌 구조 선천적 vs 사회조건화 과정
이설 기자 snow@donga.com
 
 
 
# 미술관에 간 男女

미국 캘리포니아 어바인대에서 예술작품을 보는 남녀의 뇌를 관찰했다. 그 결과, 남성은 오른쪽 두정엽만 움직인 반면 여성은 좌우 뇌를 모두 활용했다. 연구팀은 “여성은 작품을 보면서 느끼는 감상을 다른 경험이나 생각과 연결짓는 반면, 남성은 작품 자체에만 주목하는 것 같다”고 해석했다.

#쇼핑하는 男女

독일 님펜부르크대에서 쇼핑하는 남녀를 연구했다. 1/10초 단위로 시선을 포착하는 장비를 사용해 무의식중 눈길을 주는 방식과 머무는 곳을 조사했다. 그 결과, 여성은 물건 하나하나를 세심히 관찰한 반면 남성은 진열대를 한 번에 스윽 훑어봤다. 전문가들은 이에 대해 “좌뇌와 우뇌의 소통이 더 원활한 여성이 세심한 구매행동을 보인 것”이라고 말했다.


오래전부터 인류는 남녀가 다르다는 사실을 알아차렸다. 우리도 직관과 경험으로 이 점을 알고 있다. 하지만 이를 정색하고 입 밖에 꺼내는 사람은 드물다. 일상 대화에서 ‘남녀 어쩌고’를 문두에 붙이는 것과 공식적으로 차이를 지지하는 것은 다르기 때문. 2005년 성차별 발언으로 구설에 오른 하버드대 로렌스 서머스 전 총장의 사례가 이를 잘 보여준다.

당연히 남녀 차를 연구하는 데도 어려움이 따른다. 남녀의 유전학적 뇌 차이를 연구하는 옥스퍼드대 앤 무어 박사는 저서 ‘브레인 섹스’에서 “정치적 압력으로 연구를 포기하는 학자가 많다. 하지만 경계해야 할 것은 왜곡된 해석이지 과학적 사실이 아니다”라고 했다. 이 책의 역자인 한국상담대학원대 곽윤정 교수는 “한국은 보수적 분위기가 강해 남녀의 뇌를 연구하는 학자는 거의 없다”고 말했다.

그럼에도 남녀의 뇌에 대한 호기심은 꾸준히 이어져왔다. 시작은 다소 우스꽝스러웠다. 19세기 독일의 한 과학자는 남녀 뇌의 둘레를 측정해 여성을 ‘작은 남성’ ‘고릴라’에 비유했다. 여성의 뇌는 남성의 뇌보다 9%가량 작은데, 뇌의 크기와 지적 능력이 비례한다고 생각했던 것.


임신 6~7주차 남성호르몬이 성별 결정

하지만 최근 뇌과학의 진전으로 남녀의 뇌에 대한 연구도 날개를 달았다. 남녀가 다른 원인은 뇌에 있다. 연구는 아직 ‘현재진행형’이다. 성별에 따른 행동의 차이는 사회적 조건화의 과정이라는 입장과 팽팽히 맞선다. 학계에서 어느 정도 공감대가 형성된 내용을 중심으로 남녀의 뇌가 어떻게 다른지 살펴봤다. ‘브레인 섹스’(앤 무어, 데이비드 제슬/ 북스넛), ‘여자의 뇌, 여자의 발견’(루안 브리젠딘/ 리더스북)과 한국상담대학원대 곽윤정 교수, 연세대 의대 신경과 남효석 조교수 등의 조언을 참고했다.

남녀 간 생물학적 차이는 어떻게 시작될까. 과학자들은 생쥐와 붉은털원숭이 등 동물실험을 통해 임신 6~7주차에 성별이 결정된다는 사실을 밝혔다. 성별은 유전자와 호르몬의 조합으로 결정된다. XY 유전자를 지닌 태아라도 이 시기에 남성호르몬에 노출되면 남성적 성향이나 남성의 모습으로 태어날 수 있다.

이때 중요한 것은 호르몬에 노출되는 정도. 호르몬의 농도와 분비되는 시기에 따라 여성적 남성 뇌, 남성적 여성 뇌 등 다양한 스펙트럼으로 나뉜다. 동성애 성향도 이 시기의 호르몬 투입 때문이라는 연구결과가 있다. 여기에 교육과 환경 등 사회적 조건이 더해져 한 사람의 성격과 인지능력이 결정된다.

이렇게 성별이 갈린 뇌는 호르몬 분비가 왕성한 사춘기를 거치면서 여성성과 남성성을 더해간다. 자리를 잡은 남성과 여성의 뇌는 다른 구조를 보인다. 일반적으로 남성의 뇌는 여성보다 백질이 두껍다. 이는 남성의 뇌가 정보전달을 더 쉽게 한다는 뜻이다. 하지만 좌뇌와 우뇌 사이의 뇌량은 여성이 남성보다 더 두껍다. 그래서 남성은 양쪽 뇌의 기능이 특화된 반면, 여성은 양쪽 뇌가 통합적으로 기능한다. 예술작품을 감상하거나 쇼핑할 때 남녀 행동이 다른 것도 이런 좌뇌와 우뇌의 관계에서 비롯한다.

이런 뇌 작동의 차이는 현실에서 생각과 행동의 차이로 이어진다. 가장 대표적인 것이 공간지각능력과 언어능력의 차이다. 공간지각능력은 남성이 더 뛰어나다. 남성은 좌뇌와 우뇌가 분리돼 한쪽이 일하는 동안 다른 활동이 간섭하지 않는 반면, 양쪽 뇌가 원활히 소통하는 여성의 뇌는 여러 일을 동시에 수행한다. 언어능력은 여성이 더 뛰어나다. 여성은 문법과 쓰기 등 언어기능을 모두 좌뇌에서 담당하지만, 남성은 앞뒤에서 골고루 관여한다. 그래서 남성은 언어활동을 할 때 여성보다 더 많은 노력을 기울여야 한다.

  
 

 

여성의 육감은 실질적 감각

‘좌뇌의 남성’ ‘우뇌의 여성’이라는 문구가 알려주듯, 정서에 반응하고 표현하는 능력은 여성이 월등하다. 여성은 어느 쪽 뇌에 전달되든 정서 관련 정보를 인지하지만 남성은 우뇌에 전달돼야만 그것을 눈치챈다. 여성의 정서반응은 양쪽에서 조절하지만 남성은 우뇌에서만 담당하는 것이다. 또 여성은 상대방의 감각을 자신의 것처럼 느끼는 능력이 탁월하다는 실험결과도 있다. 표정과 언어의 미묘한 불일치나 떨림을 귀신같이 알아채 남성을 기겁하게 만드는 여성의 육감은 실제적 감각인 것이다.

이런 구조적 차이와 함께 호르몬의 영향도 빼놓을 수 없다. 성별을 결정하는 호르몬은 평생 남녀의 몸에 흐르며, 그들의 감성을 조종한다. 여성은 에스트로겐, 남성은 테스토스테론의 영향을 받는다. 에스트로겐은 관계를 중시하는 여성적 특징을, 테스토스테론은 공격적인 남성성을 유발한다. 이 호르몬은 원시시대 때 사냥을 하던 남성과 농사를 짓던 여성의 특징으로부터 유전됐다는 진화심리학적 주장도 있다.

두뇌 성별 검사(Brain Sex Test)

 
 
 생물학적 성별과 두뇌 성별은 밀접한 상관관계를 지니지만, 꼭 일치하는 것은 아니다. 임신의 특정 단계에서 남성호르몬에 얼마나 노출됐느냐에 따라 반대의 성별이 나타날 수도 있다. 당신의 뇌 성별은?

1. 고양이가 작게 우는 소리를 들었다. 소리가 난 쪽을 쳐다보지 않고 당신은 고양이의 위치를 손으로 가리킬 수 있는가?
a. 신경 쓰면 가리킬 수 있다. b. 바로 가리킬 수 있다. c. 잘 가리키지 못할 것 같다.
2. 당신은 처음 들은 노래를 얼마나 잘 기억할 수 있는가?
a. 쉽게 기억하고 일부분을 따라 부를 수도 있다. b. 노래가 간단하고 리듬이 분명하면 기억할 수 있다. c. 잘 기억하지 못한다.
3. 몇 번 만나지 않은 사람이 전화를 걸어왔다. 당신은 그 사람이 신원을 밝히기 전에 목소리를 금방 알아챌 수 있는가?
a. 쉽게 알아차릴 수 있다. b. 대체로 알아차릴 수 있다. c. 잘 알아차리지 못한다.
4. 당신은 결혼한 친구들과 함께 있다. 그런데 그 가운데 2명이 비밀리에 부적절한 관계를 갖고 있다. 당신은 그것을 쉽게 알아차리는가?
a. 대부분 알아차린다. b. 대체로 알아차리는 편이다. c. 거의 알아차리지 못하는 편이다.
5. 당신은 큰 모임에 나가서 알지 못하던 사람 5명을 소개받았다. 만일 다음 날 그들의 이름을 들으면 그 얼굴들을 쉽게 떠올릴 수 있는가?
a. 대부분 떠올릴 수 있다. b. 몇 명 떠올릴 수 있다. c. 거의 떠올리지 못한다.
6. 초등학교 때 당신은 받아쓰기와 글짓기를 잘하는 편이었나?
a. 둘 다 잘하는 편이었다. b. 둘 중 하나는 잘하는 편이었다. c. 둘 다 잘하지 못했다.
7. 당신은 차를 후진해서 주차하려 한다. 그런데 공간이 별로 없어 보인다. 이럴 경우 어떻게 하는 편인가?
a. 다른 곳을 찾아본다. b. 조심스럽게 후진한다. c. 쉽게 차를 후진한다.
8. 낯선 곳에서 사흘을 보냈다. 그런데 어떤 사람이 와서 북쪽을 묻는다. 당신은 어떻게 하는 편인가?
a. 잘 대답하지 못한다. b. 조금 생각한 뒤 정확히 대답한다. c. 바로 정확히 대답한다.
9. 당신은 동성인 사람 6명과 치과에서 진료를 기다리고 있다. 그들과 얼마나 가까이 앉을 수 있는가?
a. 15cm 이하의 거리 b. 15~60cm의 거리 c. 60cm 이상의 거리
10. 새로 이사 온 이웃집을 방문해 대화를 나누는데 수도꼭지에서 물 떨어지는 소리가 들린다. 이런 경우 어떻게 하겠는가?
a. 소리를 무시한다. b. 소리를 들었다면 이웃에게 알린다. c. 전혀 신경 쓰지 않는다.

남성은 a. 10점 b. 5점 c. -5점, 여성은 a. 15점 b. 5점 c. -5점으로 계산한다. 0~60점이면 남성, 50~100점이면 여성에 가깝다. 60점 이상을 받은 여성은 여성에 가까운 뇌를, 50점 이하를 받은 여성은 남성에 가까운 뇌를 가지고 있다. 
 


   (끝)
 


 
 

 
2010.02.16 724호(p46~47)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 04] 
달콤한 사랑은 … 뇌가 한다
뇌는 ‘희로애락’ 감정의 중추, 수많은 작동 거쳐 내 반쪽 찾아내
박근태 과학동아 기자 kunta@donga.com
 
 
 
 
 

사랑은 가슴으로 할까, 머리로 할까. 당연히 가슴으로 하는 사랑이 더 낭만적으로 느껴진다. 이제 막 사귀기 시작한 연인을 보면서 두근두근 설렘의 감정을 느끼는 실체는 사실 가슴이 아니라 머릿속 뇌다. 이상형의 상대를 만났을 때 온통 정신이 나가고 멍한 생각에 빠지는 그 순간에도 뇌는 끊임없이 인식의 저편에서 사랑의 감정을 불러온다. 뇌 과학자들은 사람이 느끼는 ‘희로애락’의 감정이 뇌의 작용에 의한 것이라고 말한다. 최근 눈부신 결과물이 쏟아지는 뇌 과학 분야에서는 이를 뒷받침하는 신뢰할 만한 성과들도 함께 내놓고 있다.


‘뇌가 마음이고, 마음이 곧 뇌’

사실 사람이 느끼는 감정은 매우 복잡하다. 불안, 두려움, 행복, 불행, 사랑, 쾌락 등 때와 장소와 대상에 따라 다르다. 우리는 오랫동안 뇌가 이성에, 가슴(마음)이 감정에 관여한다고 여겨왔다. 하지만 최근 뇌 과학의 비약적 발전으로 ‘뇌가 마음이고, 마음이 곧 뇌’라는 사실이 하나둘 밝혀지고 있다. 따라서 감정 또한 1차적 느낌이 아니라, 뇌의 작동으로 걸러져 나온 2차적이면서도 간접적인 결과라고 봐야 한다.

사람의 뇌는 크게 신피질과 변연계, 뇌간으로 구성돼 있다. 신피질은 고차적인 지각과 이성을, 뇌간은 호흡·혈압·체온 같은 생리기능을, 변연계는 감정을 담당한다. 변연계는 뇌의 여러 신경조직이 기능적으로 연결된 둥그런 원형 회로로, ‘감정의 뇌’라고도 불린다. 변연계가 감정을 주관한다는 사실은 쥐 실험을 통해 밝혀졌다. 변연계가 손상된 쥐는 두려움이나 공포를 느끼지 못한다. 이 같은 결과는 원숭이는 물론, 사람에게도 나타난다.

뇌에서의 정보 전달은 신경세포와 신경세포 사이의 신호 전달로 이뤄진다. 신경세포는 다음 신경세포로 전기적 흥분을 전달한다. 이 전기신호는 세포막을 따라 ‘축삭’이라 불리는 길게 뻗은 돌기를 향해 빠른 속도로 진행하다가, 축삭의 말단에 이르면 그곳에 저장돼 있던 신경전달물질의 분비를 유도한다. 과학자들은 뇌에서 분비되는 200개 가까운 신경전달물질이 감정에 관여한다고 보고 있다.

한 예로, 겨울에 마음이 우울해지는 이유도 뇌에서 분비되는 멜라토닌 때문이다. 겨울철 잠을 촉진하는 멜라토닌의 분비 시간이 길어지면, 계절정서장애를 겪는 사람은 물론 일반인에게도 우울증이 나타난다. 뇌 과학자들은 실제로 멜라토닌 분비량의 증가를 우울증의 주요 원인 중 하나로 보고 있다.

최근 뇌 과학은 신경전달물질과 감정의 미스터리한 관계를 하나둘 밝혀내고 있다. 사람이 사랑의 감정을 느낄 때는 ‘섬엽(insula)’과 전측대상피질, 미상핵과 피각의 활동이 증가하는 반면, 공포를 느낄 때는 편도체가 활성화된다는 사실이 뇌 연구를 통해 밝혀졌다.

비슷한 감정이라도 장소, 시간, 대상에 따라 작용하는 뇌 부위가 달라진다는 점도 최근 뇌 과학이 이뤄낸 또 하나의 성과. 예를 들어 스포츠팬이 느끼는 승리의 기쁨을 관장하는 영역은 대뇌 한가운데 측좌핵으로, 성행위나 마약 복용, 흡연을 통해 기쁨을 느낄 때 활성화되는 대뇌 아래 변연계와 다르다.

뇌와 감정 사이의 관계가 하나둘 규명되면서 감정이 단지 사람만의 전유물은 아니라는 사실도 밝혀졌다. 포유동물과 조류의 뇌에도 변연계가 발달해 있으며, 이 때문에 이들 역시 복잡한 감정을 느낄 수 있다는 사실이 드러난 것. 실제로 놀이 중인 쥐의 뇌에서는 즐겁거나 행복할 때 분비되는 신경전달물질인 도파민이 나왔다. 또한 짝을 잃고 우울증에 걸린 침팬지나 주인을 보고 반갑게 꼬리를 흔드는 강아지를 보면 동물들도 뭔가를 느낀다는 사실을 알 수 있다. 특히 감정은 사람의 생존에 필요한 뇌의 본능작용이나 다름없다. 공포심은 위기를 회피하는 데 필수 요소이며, 가정이나 집단생활에서 느끼는 기쁨과 질투는 조직 또는 사회를 유지하기도 하고 때론 무너뜨리기도 한다.

  
 

 

 
겨울에 마음이 우울해지는 건 잠을 촉진하는 멜라토닌의 분비 시간이 길어지기 때문이다. 

한 꺼풀씩 벗겨지는 감정의 비밀

그렇다면 과연 사람은 뇌를 이용해 감정을 조절할 수 있을까. 1990년대 미국에서 출시된 우울증 치료제 ‘프로작’은 대표적인 정신질환 치료제다. 이 약물은 시냅스에서 이용하는 세로토닌의 양을 증가시켜 우울 증상을 호전시킨다. 약물에 의해 증가한 세로토닌 덕분에 기분이 좋아지는, 이른바 ‘조작된 감정’인 셈. 정신병리학에서는 지금도 약물로 감정조절 분비물질을 제어하는 방법으로 치료를 한다.

최근 부작용이 있는 약물 대신 음식이나 행동요법을 사용하는 경우가 늘고 있다. 실제로 화가 났을 때 달콤한 초콜릿이나 사탕을 먹거나 명상으로 마음을 조절한다는 사람을 주변에서 자주 보게 된다. 초콜릿 맛을 느낄 때와 사랑의 감정을 느낄 때의 뇌 반응은 거의 동일하다. 사랑에 빠진 사람의 뇌에서는 페닐에틸아민, 엔도르핀, 노르에피네프린, 세로토닌, 도파민 등이 분비되는데 이들 물질은 주로 자신감과 안정적인 기분, 육체적 쾌감을 가져다준다. 미국 럿거스대 과학자들은 초콜릿을 먹을 때 뇌에서 분비되는 물질이 사랑할 때 분비되는 물질과 비슷하다는 사실을 알아냈다.

전통 불교의 좌선이나 인도 수행법인 위빠사나 수련법 같은 명상요법도 감정 조절에 효과가 있다. 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 아일린 루더스 박사팀은 오랫동안 명상을 해온 사람의 우뇌 안와전두피질을 이루는 회백질(신경세포가 모여 있는 회백색 부분) 부위가 일반인보다 발달했다는 사실을 알아냈다. 안와전두피질은 오른쪽 눈 바로 뒤에 있는 뇌 영역이며, 감정 변화가 생기거나 식욕이 생길 때 활성화된다. 이 부위에 이상이 오면 강박충동장애나 자폐증이 생겨 감정을 조절하지 못한다. 연구진은 20년 이상 명상을 한 사람들이 감정 조절을 잘하는 이유가 수련을 통해 회백질 부위가 발달했기 때문일 것으로 보고 있다.

뇌 과학이 발전하면서 미스터리한 감정의 비밀이 한 꺼풀씩 벗겨지고 있다. 하지만 아직까지 밝혀지지 않은 것이 더 많다. ‘무의식’ ‘자아개념’ 같은 신비로운 뇌의 활동이 어떤 부위의 작용으로 생기는 것인지 정확히 알려지지 않았다. 또 일부 학자는 복잡한 감정을 규명하기 위해선 뇌 연구결과에 대한 지나친 맹신이나 뇌 지상주의적 해석을 경계해야 한다고 지적한다. 고전적인 뇌신경과학을 맹신해서도, 그렇다고 고전적인 인지심리학으로 회귀해서도 안 된다는 것. 뇌와 마음, 몸을 물리적 별개로 봐서는 안 된다는 견해도 있다. 얼마 전 감정에 관여하는 것으로 알려진 펩타이드 물질의 수용체가 뇌세포뿐 아니라, 면역계와 온몸의 장기에도 존재한다는 사실이 밝혀지면서 뇌와 몸에서 분비되는 물질이 사람의 감정을 구성한다는 주장이 설득력을 얻고 있다. 그러고 보면 ‘사랑은 가슴이나 머리로 하는 게 아니라 온몸으로 한다’는 말이 일리 있는 듯하다.

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2010.02.16 724호(p48~49)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 05] 
“뇌, 대륙을 발견한 쾌감과 행복”
뇌 과학 최전선 조장희 소장·오가와 박사 “뇌세포의 언어 연구”
이혜민 기자 behappy@donga.com
 
 
 
 
 

가천의대 한국뇌과학연구소 조장희(74·왼쪽 사진) 소장과 석좌교수 오가와 세이지(76) 박사는 신경과학계의 ‘바이블’로 꼽히는 ‘신경과학(Lippicott Willams · Wilkins)’에서 ‘뇌 활동의 기능성 이미지화를 가능하게 한 과학자’로 소개될 만큼 뇌 과학 분야의 세계적인 거장들이다.

조 소장은 1975년 뇌 기능 측정기기인 양전자 단층촬영(PET)을 개발했다. 그는 PET와 고해상도 뇌 영상촬영이 가능한 7.0T(테슬라·자기력선속의 밀도 단위)급 핵자기공명영상(MRI)을 결합한 ‘PET-MRI 퓨전영상기기’를 통해 뇌를 세부적으로 들여다볼 수 있게 했는데, 이는 뇌질환의 조기 발견과 치료를 가능케 했다. 오가와 박사는 1980년대 말 세계 뇌 연구의 새로운 지평을 연 기능성 자기공명영상(fMRI)를 개발했다. fMRI를 통한 그의 연구는 뇌의 시각, 청각, 감각 영역을 지도화하는 데 성공했다. 그는 ‘인지과학’ 분야의 선구자이기도 하다. 1월27일 뇌과학연구소에서 두 석학을 만났다.


어떤 연구를 하고 있나.

오가와 뇌의 ‘세부 기능’을 연구한다. 호불호에 따라 뇌 반응이 어떻게 달라지는지, 눈으로 들어오는 정보를 뇌가 어떻게 파악하는지에 대한 것들이다. 뭔가를 구별할 수 있는 건 작용하는 뇌의 부위가 다르기 때문이다. fMRI의 기본 아이디어가 뇌 속 물의 흐름을 보는 것인데, 물이 많이 보이면 활성화되는 것으로 판단한다.

조장희 뇌를 정확하게 보려고 노력 중이다. 그동안 해상도가 떨어져 해마 등 뇌의 세부 부위를 보지 못했지만, 이제는 뇌의 신진대사 과정도 볼 수 있게 됐다. 파킨슨병 환자는 뇌의 흑질 부위가 70% 망가지는데, 이 또한 자세히 살펴볼 수 있다. 25년간 연구하면서 자장의 세기를 70배로 키워 해상도를 높였다. 앞으로도 해상도를 높이는 데 주력할 것이다.


뇌의 실체가 파악되고 있는 만큼 뇌가 어떻게 기능하는지도 알려졌나.

조 이제 겨우 실체가 파악됐을 뿐이다. 여태껏 뇌 자체가 세부적으로 어떻게 생겼는지 몰랐기 때문에 기능을 연구할 단계가 아니었다. 그러나 뇌 과학에 획기적인 발전을 가져온 오가와 박사의 fMRI 연구 덕에 산 사람의 뇌가 어떻게 반응하는지 알게 됐다. 요즘엔 한문을 읽을 줄 아는 사람과 그렇지 않은 사람의 뇌 반응을 살피면서 뇌 기능을 연구하고 있다.

오 fMRI를 활용해 인지과학 분야를 연구하는 곳이 세계적으로 수천 개가 생겼다. 이 연구소들은 심리학, 의학, 사회과학, 언어학 등의 분야를 뇌 과학과 접목해 숨겨진 뇌 기능을 찾고 있다. 인풋에 따라 패턴이 달리 나오는 것을 바탕으로 뇌 신호를 찾아내기 위해 노력한다. 이런 연구를 하다보면 언젠가 뇌의 명령구조도 파악할 수 있을 것이다.

  
 

 

오가와 박사는 “뇌세포 간 주고받는 특별한 언어가 있다고 생각하기 때문에 그 언어를 해독하고 싶다”고 밝힌 바 있다.

오 그렇다. 그 코드를 찾는 데 주력하고 있다. 그것이 나의 꿈이다. 그래서 뇌 반응을 연구하는 인지과학에 주력하는 것이다. 그러나 뇌 반응은 워낙 순식간에 복합적으로 일어나기 때문에 측정하는 데 어려움이 많다. 이러한 테크닉을 측정하기엔 아직 우리의 기술이 너무 부족하다.

조 오감에 대한 뇌의 반응은 그동안 많이 연구돼왔다. 앞으로는 뇌세포 간 커뮤니케이션을 돕는 코드를 찾을 수 있을 것이다. 뇌에도 모스 부호(Morse Code·모스에 의해 발명된 전신부호) 같은 것이 존재하리라 본다. 나는 퇴행성 신경질환에도 관심이 많다. 이를 연구하기 위해 뇌 현상을 더욱 자세히 보려고 노력 중이다.


세계적인 뇌 과학자인 만큼 뇌 건강법도 남다를 것 같다. 어떻게 해야 뇌가 좋아지나.

오 간단하다. 뇌를 많이 사용하면 된다. 훈련을 어떻게 하느냐에 따라 뇌의 활용도가 달라질 수 있다. 자주 이용하면 그만큼 뉴런 간 연결이 좋아진다. 즉, 학문을 배우고 의문을 제기하는 과정을 반복하다 보면 자연스레 뉴런 간 연결이 좋아지게 된다. 그렇게 좋아진 힘을 바탕으로 공부나 연구를 이어갈 수 있다. 하지만 일본 사람들처럼 너무 공부에만 치중하는 것도 문제다.

조 한국도 마찬가지다. 뇌의 일부분만 과도하게 사용하면, 뇌가 균형적으로 자라지 않을뿐더러 약해지게 마련이다. 뇌에 에너지를 공급할 수 있도록 운동도 열심히 하고 잠도 충분히 자야 한다. 그래야 뇌의 균형을 맞출 수 있다. 우리나라에 세계적인 석학이 드문 이유가 뭘까. 한국인이 서양인에 비해 뒷심을 발휘하지 못하는 이유를 생각해봐야 한다.


뇌의 균형만 맞춘다고 뇌가 활성화되는 건 아닐 듯하다.

조 물론이다. 좋은 환경도 필요하다. 대학의 1차 기능은 연구다. 그런데 우리나라 대학에는 연구 분위기가 잡혀 있지 않을뿐더러, 관료적 문화까지 만연해 연구를 준비하는 데도 시간이 많이 걸린다. 그러다 보니 경쟁력이 떨어진다. 학생들이 연구하는 환경에서 자란다면 창조성을 발휘할 수 있을 것이다.


뇌과학연구소 연구자들의 전공이 다양한 것 같다. 당신들은 어떤 학문을 공부했나.

오 학부(도쿄대)에서 응용물리학을 배우고 대학원(스탠퍼드대)에서 바이오물리학을 공부했지만, 지금은 뇌 과학을 연구하고 있다. 뇌 현상에 관심이 많아 전공을 조금씩 옮겼다. 뇌 현상은 복합적이다. 이를 규명하는 기계 역시 복합적이다. 따라서 뇌 현상을 제대로 이해하려면, 뇌만 연구한 사람보다 다양한 분야의 전공자가 더 유리할 수 있다.

조 학부(서울대)에서 전자공학을 전공하고, 스웨덴 웁살라대에서 응용물리학으로 박사학위를 받았다. 1970년대에 PET 스캐너를 쉽게 만들 수 있었던 이유는 물리학을 전공한 나에겐 어렵지 않은 일이었기 때문이다. 중국에서 흔한 실크가 다른 나라에 가면 귀해지듯, 사람의 재능도 마찬가지다. 한 분야에서 다른 분야로 가면 유리해질 수 있다. 다른 시각을 갖고 접근할 수 있기 때문이다. 우리 연구원의 경우 3분의 2는 물리, 기계, 음악, 언어 등 다양한 분야의 전공자다. 이들이 있어야 복합적인 뇌 기능을 제대로 연구할 수 있다.


뇌에 흥미를 느끼는 이유는 뭔가.

조 전에 볼 수 없던 것을 보게 되니 재미있고 즐겁다. 마치 콜럼버스가 대륙을 발견한 것처럼 신나고 행복하다.

오 인간의 모든 것을 관장하는 기관이 뇌인데, 어떻게 흥미롭지 않을 수 있겠는가.

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2010.02.16 724호(p50~51)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 06]
70대에도 ‘뇌 청춘’은 있다
젊은 뇌 원하면 운동은 필수 … 균형 잡힌 식습관도 중요
이혜민 기자 behappy@donga.com
 
 
 
 
 

나이가 들수록 뇌 기능은 저하한다. 기억력은 30대부터 떨어지기 시작한다. 공간탐지력도 기억력과 관련된 뇌 부위인 해마의 영향을 받는데, 이 역시 약해진다. 눈앞의 일에 집중하는 실행기능 능력 또한 줄어든다. 청력 등 감각정보 능력이 쇠퇴하고 근육을 움직이는 일도 어려워지는데, 그 이유가 근육 때문인지 아니면 명령을 내리는 뇌 때문인지는 밝혀지지 않았다.

뇌 기능이 저하하는 것은 나이가 들면서 해마와 실행기능에 중요한 전전두엽이 작아지는 까닭이다. 나이가 들었다고 반드시 뉴런이 감소하는 건 아니다. 다만 개별 뉴런들이 수축할 뿐이다. 뉴런 사이의 시냅스 연결 수치도 줄어든다. 그래선지 노인들은 양쪽 뇌를 다 활용해 뇌 기능을 높이려는 경향이 있다.


유전보다는 생활방식에서 뇌질환 발생

뇌 기능이 악화되면 뇌질환으로 이어지기도 한다. 대표적인 병이 알츠하이머. 세포 내부의 폐기물과 아밀로이드, 플라크 등 침전물이 해마에 축적돼 전두엽과 측두엽으로 퍼지는 병이다. 건망증에서 시작되는 이 병의 증상은 고도의 지능장애로까지 이어진다. 65세 이상 노인의 1%가 이 병으로 고통받고 있다. 우리나라에선 2007년 5만9000여 명이 알츠하이머 진단을 받았다. 2002년에 비해 1.8배 증가한 수치. 알츠하이머에 걸리면 베타 아밀로이드라는 맹독이 뇌 속에 축척돼 신경세포를 죽인다. 그래선지 신경세포의 감소 속도가 비정상적으로 빠르다. 병의 10%는 유전에 의해 나타나는데, 그 원인은 21번 염색체에 있다고 알려졌다. 그러나 대부분 유전보다는 수면 부족이나 과도한 스트레스, 불균형한 식습관 등 생활방식에 의해 발발한다.

신경계 난치성 질환 가운데 가장 많이 발병하는 파킨슨병은 60세 이상의 1% 정도가 앓고 있다. 초기엔 근육장애 증상이 나타나지만 말기엔 주의력장애 같은 정신적 증상도 나타난다. 뇌 속 신경전달물질인 도파민이 부족하거나 아세틸콜린의 과다 분비로 발병한다고 여겨지는데, 도파민이 부족하면 뇌의 기저핵에서 아세틸콜린에 의한 신경 흥분을 억제하지 못한다. 결과적으로 이 흥분이 시상이나 척수를 따라 근육에 전달되면 손발이 떨리거나 느려지는 것. 발병 원인은 유전과 환경요인 등이다. 용접공, 제초제나 살충제를 사용하는 농업 종사자의 발병률이 높은 것으로 알려졌다.

사회적 상호작용의 결여, 분열된 의사소통, 반복된 행동 등으로 특징지을 수 있는 자폐증도 뇌질환의 하나다. 자폐증 환자들은 소뇌가 유달리 작은 게 특징이다. 또 대뇌피질의 변이문제를 안고 있다. 인구 100명 중 6명에게서 발견되며, 여성보다 남성에게서 4배 더 많이 나타난다. 자폐증 환자들의 경우 전두엽 피질 중 일부 부위는 신경세포 연결이 과도하고, 일부 부위는 부족하다는 연구결과가 있다. 신경세포 연결이 과도할 때 세세한 일에 매우 뛰어난 경향을 보이곤 한다. 아일랜드 트리니티대 정신의학과 마이클 핏젤라드 교수는 “자폐증 같은 정신질환이 창조적인 천재성과 연관이 큰 것으로 나타났다”고 말했다. 자폐증 등 뇌기능장애를 가진 사람들이 천재성을 동시에 갖게 되는 현상을 서번트 신드롬(Savant Syndrome)이라 하는데, 영화 ‘레인 맨’의 실제 모델인 킴 픽이 여기에 해당한다.

자폐증의 경우 유전과 상관관계가 있다. 일란성 쌍둥이 중 한 명에게 이 장애가 있으면 나머지 한 명도 자폐증을 앓을 가능성이 50%가 넘고, 친척들 역시 약간의 자폐 증상을 갖게 될 확률이 높다. 그렇지만 독립적인 자폐증 유전자는 존재하지 않는 것으로 밝혀졌다.

뇌졸중도 뇌질환의 하나다. 모세혈관 가운데 하나가 파열하거나 막혔을 때 일어나는 장애다. 뇌졸중 대다수는 혈전에서 시작된다. 혈전은 동맥경화증이나 여타의 상해로 굳어진 혈관 안에서의 응고현상을 말한다. 혈전은 뇌 안에서 직접 형성될 수도 있고, 다른 부위를 돌아다니다 뇌에 정착할 수도 있다. 뇌졸중의 일반적인 증후는 사지마비나 신체 일부의 감각 마비, 착란 등이다. 갑자기 말을 하지 못하거나 이해하지 못하는 증상도 나타난다. 뇌졸중은 젊은 사람보다 노인에게서 더 흔히 발병하는데, 미국인의 경우 50세 이상이 되면 뇌졸중 발병 확률이 20%에 달한다. 담배와 과도한 음주 등이 뇌졸중의 원인으로 지적된다.

  
 

 

손상된 뇌 기능에 대한 해결책이 전혀 없는 것은 아니다. 오히려 몇 가지 방법을 실천하면 뇌를 나이보다 훨씬 젊게 유지, 발달시킬 수 있다.

가장 효과적인 방법은 바로 운동. ‘운동화 신은 뇌’의 저자인 존 레이티와 에릭 헤이거먼은 “신체가 건강해지면 뇌는 저절로 건강해지기 때문에 일주일에 적어도 6시간은 운동을 해야 한다”고 주장한다. 유산소운동을 하면 세포 내부에서 천연 산화방지제가 생성돼 지방과 탄수화물을 더욱 효율적으로 태울 수 있을 뿐 아니라, 뉴런을 더 강하게 만들 수도 있다. 중간 강도의 운동을 하면 손상된 부위를 복구하는 화학물질의 수치가 높아져, 뇌 회로가 튼튼해지고 면역체계도 강화된다. 무산소운동을 하면 뇌하수체가 ‘청춘의 샘’이라는 성장호르몬을 분비한다. 성장호르몬은 나이 들수록 줄어드는 뇌를 다시 크게 만드는 것으로 알려졌다.

운동은 뇌질환을 예방하기도 한다. 중년 때 운동을 한 사람의 경우 70대에 알츠하이머가 발병할 확률이 운동하지 않은 사람의 3분의 1 수준에 불과하다. 60대에 운동을 시작해도 그 위험성을 절반으로 줄일 수 있다. 또한 병의 진척도 막는다. 파킨슨병 초기 환자의 경우, 운동을 하면 퇴화하는 운동근육을 다시 활동하게 만들 수도 있다.

평생 운동을 안 했다고 좌절할 필요는 없다. 70대여도 몇 개월간 운동량을 늘리면 실행기능이 향상된다. 물론 효과를 거두기 위해선 30분 이상씩 일주일에 3~4회 운동해야 한다.

뇌 나이를 젊게 유지하는 방법은 그 밖에도 많다. 아침밥을 먹는 습관을 들이는 게 무엇보다 중요하다. 뇌는 하루에 400kcal의 에너지를 소비하는데, 그 에너지원이 바로 포도당이다. 수면 중에도 상당한 에너지를 소비하기 때문에 아침엔 소진되게 마련. 에너지가 적으면 뇌의 체온이 낮아져 뇌가 잘 움직이지 않는다.

 
운동은 뇌질환을 예방할 뿐 아니라 뇌질환의 진척도 막는다. 

아침밥은 반드시 먹어야 한다!

필수지방산 중 DHA가 많이 들어간 음식을 먹는 것도 방법이다. DHA가 뇌의 기억력을 높이기 때문. 게다가 뇌의 지방질에는 약 10%의 DHA가 포함돼 있는데, 이것이 부족하면 뇌 기능에 중요한 세포막이 작동하기 어렵다. 꽁치, 고등어, 방어, 다랑어 등에 DHA가 풍부하다.

채소도 뇌 활성화에 좋다. 녹황색 채소에 함유된 필수지방산의 하나인 알파리놀산은 체내에서 DHA로 바뀐다. 대두도 좋다. 대두에는 레시틴이라는 물질이 들어 있는데, 이는 기억력을 불러오는 아세틸콜린이라는 신경전달물질의 원료가 된다. 또 간장, 된장, 청국장 등에는 염분이 많이 포함돼 있는데, 이 염분은 이온으로서 바깥세상의 정보를 뇌에 전달할 때 중요한 구실을 한다. 그 밖에 달걀노른자, 우유, 멸치 등도 뇌 활성화를 돕는다.

반면 피해야 할 것도 있다. 카페인의 경우, 섭취량이 늘면 뇌가 피곤한 상태로 유지된다. 담배도 마찬가지. 니코틴이 과다하게 들어오면 아세틸콜린 수용체의 감도를 떨어뜨려 본래의 지능이 잠시 떨어질 수 있다. 술도 좋지 않다. 대량의 알코올 섭취는 뇌세포를 죽인다.

참고서적 : ‘3일 만에 읽는 뇌의 신비’(서울문화사), ‘운동화 신은 뇌’(북섬), ‘똑똑한 뇌 사용설명서’(살림비즈), ‘교양으로 읽는 뇌과학’(은행나무)

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2010.02.16 724호(p52~53)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 07] 
생각으로 톡톡 … 신나는 게임
클릭 대신 뇌파로 조정, 뇌 기능 활용한 게임 인기
이지은 기자 smiley@donga.com 최윤영 인턴기자 연세대 교육학과 4학년 
 
 
 
# 컴퓨터 앞에 앉는다. 농경사회를 만드는 게임 프로그램을 실행한다. 먼저 가뭄이 든 곳에 비가 내리게 지정한다. 헤드셋을 쓴다. 눈을 감는다. 최대한 정신을 집중한다. 손가락 하나 움직이지 않았지만 내가 지정한 곳에 비가 내린다. 농작물이 많아지고 인구가 늘면 나의 스테이지는 높아진다.

# 오랜만에 스포츠게임을 해볼까. 오늘은 축구게임을 해보자. 헤드셋을 쓰고 게임을 실행한다. 본격적으로 게임에 들어가기 전 나를 대신할 선수를 선택한다. 여러 선수가 나란히 서 있다. 기술과 체력이 뛰어난 한 선수가 마음에 든다. 내가 이런 생각을 하는 동안 그 선수가 선택됐다. 호감 가는 선수에게 눈길이 간 것을 컴퓨터가 이미 인식했기 때문이다. 경기를 뛰는 동안에도 나는 그냥 가만히 앉아 패스, 점프, 트래핑 생각만 하면 된다. 그런데 잠깐 스쳤던 생각까지 컴퓨터가 감지해 게임 전략이 흐트러지기도 한다.

키보드, 마우스, 컨트롤러 없이 생각만으로 게임을 할 수 있을까. ‘뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain Computer Interface·BCI)’를 이용한다면 가능하다. BCI는 키보드나 마우스 같은 인터페이스 없이 뇌의 신호를 헤드셋을 통해 컴퓨터에 직접 전달하는 방식. 의학이나 과학 분야에서 이미 적용돼왔다. 예를 들어 미국 조지아주립대는 팔의 움직임을 담당하는 뇌 부위에 센서를 부착해, 환자가 팔을 움직이고 싶을 때 담당 뇌 부위의 뉴런 신호에 따라 인공 팔을 움직이게 만드는 기술을 개발 중이다.

한국과학기술원(KAIST) 연구진은 현재 BCI를 이용한 게임 ‘Story of god’을 개발하고 있다. 2009년 2월 관련 논문 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스를 사용한 공간 기반 게임 설계’도 발표했다. 게임과 BCI의 접목은 ‘게임은 쉽고 자연스러워야 한다’는 생각에서 시작됐다고 한다. 사용자가 재미를 느끼면서 게임에 몰입해야 하는데 키보드, 마우스 등과 같은 게임 인터페이스가 이를 방해한다는 것. 연구진은 오직 사용자의 집중력과 간단한 물리적 움직임만으로 게임을 할 수 있도록, BCI를 위한 헤드셋과 닌텐도의 무선 컨트롤러를 개조한 3차원 공간 마우스만 사용하도록 했다.


뇌-컴퓨터 인터페이스 이용

헤드셋은 이마에 부착된 센서로 전두엽의 뇌파를 측정한다. 측정된 뇌파는 계산공식을 거쳐 수치로 나타난다. 이 값이 사용자의 집중력이다. 뇌파 신호를 분석할 때 주파수를 이용하는데 주파수는 델타(δ)파, 세타(θ)파, 알파(α)파, 베타(β)파, 감마(γ)파 등으로 나뉜다. 사용자의 집중 상태는 베타파를 보면 알 수 있다. 베타파는 경계, 각성, 문제풀이 등 어떤 것에 집중할 때 발생하기 때문. 사용자가 헤드셋을 쓰고 게임에 집중하면 뇌파가 수치로 계산된다. 사용자가 집중할수록 명상 단계(meditation level)에서 집중 단계(attention level)로 레벨을 높일 수 있다. 스킬 버튼을 자유자재로 사용하려면 집중력을 높여야 한다. 버튼이 실행되려면 각 버튼마다 정해진 값 이상의 집중력이 발휘돼야 하기 때문.

이 연구를 지도한 KAIST 문화기술대학원 여운승 교수는 BCI를 이용한 게임의 특징으로 사용자의 무의식까지 감지할 수 있다는 점을 꼽았다. 기존 방식은 클릭 등 사용자가 하는 의식적인 행동이 마우스 같은 게임 인터페이스를 통해 컴퓨터에 입력됐다. 하지만 BCI를 이용한 게임은 뇌파가 컴퓨터로 바로 입력되기 때문에 사용자의 순간적인 무의식까지 게임에 영향을 미칠 수 있다.

하지만 뇌파를 측정하는 데 변수가 많고, 피부 상태나 표정에 따라 뇌파가 달라지는 등 기술적인 한계도 적지 않다. 또 사용자가 늘 일정 수준의 집중력을 발휘할 수 없고, 원하는 지점을 정확히 조준해 뇌파를 발생시킬 수 없다는 점도 한계다. 상대방과 격투를 벌이는 게임이라면 짧은 시간 안에 사용자의 의도가 컴퓨터에 정확히 반영돼야 하는데, 지금의 기술로는 이를 구현하기 어렵다.

하지만 여 교수는 “뇌파를 이용해 게임을 즐길 수 있게 했다는 점에서 이 연구는 의미 있다”면서 “기술 개발과 콘텐츠 연구가 중요하다”고 강조했다. 그는 “롤플레잉 게임처럼 시간적 여유가 많은 게임 콘텐츠에 BCI가 적합하다”며 “관련 시나리오도 많이 개발돼야 한다”고 덧붙였다.

  
 

 

 
마우스나 키보드 없이 뇌파만으로 조정하는 게임 ‘story of god’의 주요 장면들. 

그동안 뇌파를 직접 사용한 것은 아니지만, 뇌 기능을 활용한 게임 콘텐츠는 끊임없이 개발돼왔다. 특히 2007년 출시된 닌텐도 ‘매일매일 DS 두뇌트레이닝’은 게임으로 뇌를 단련할 수 있다는 내용으로 빅히트했다. 이 소프트웨어는 기억력과 의사소통 능력을 맡는 뇌의 전두엽을 활성화한다는 원리를 담고 있다. 간단한 계산과 ‘소리 내어 문장 읽기’ 등을 통해 자신의 뇌 연령을 알아볼 수 있게 해 사람들의 흥미를 불러일으켰다.

시니어 포털사이트 ‘유어 스테이지’(www.yoursta ge.com)도 치매를 예방하고 두뇌를 훈련하는 게임 콘텐츠를 제공한다. 게임을 시작하기 전 사용자의 성별, 학력, 출생연도, 난이도를 입력한다. 게임을 종료하면 본인의 성취도는 물론, 동일한 조건의 사람들과 비교해 자신의 위치가 어느 정도인지를 알 수 있다.


게임과 뇌의 상부상조

포털사이트 네이버에서도 ‘생활의 게임 The브레인’이라는 두뇌게임을 즐길 수 있다. 이 게임은 서울대병원 임상인지신경과학센터(Clinical Cognitive Neuro science Center·CCNC)에서 감수했다. 게임 결과를 통해 논리수리력, 공간지각력, 작업기억력, 주의집중력, 집행력 등 본인의 ‘브레인지수’를 알 수 있다. 또 특정 능력을 높일 수 있도록 기획된 게임도 많다. 만일 공간지각력이 낮다면 그것을 높일 수 있는 게임을 하면 된다. 게임마다 요구되는 능력과 그것을 담당하는 뇌의 부위를 설명해놓아, 해당 게임이 뇌 기능에 어떤 도움을 주는지 바로 알 수 있다.

이처럼 게임과 뇌의 ‘상부상조’는 앞으로 더 많아질 전망이다. 공상과학(SF) 영화 속 주인공처럼 기계에 가만히 앉아 상대방과 격투게임을 하는 날이 조만간 올지도 모른다. 그렇게 컴퓨터와 뇌가 서로 소통해 컴퓨터에 입력된 나의 생각이 컴퓨터를 거쳐 다시 내 뇌에 입력된다면 어떨까. 내가 케이크를 먹고 싶다고 생각하면 컴퓨터 속 나의 가상인물이 케이크를 먹고, 그가 포만감을 느끼면 나도 배부르다고 느끼는 컴아일체(com我一體)의 순간이 오는 걸까.

‘Story of god’ 주요 내용

 
스테이지1 게임의 동작 원리 설명. 사람을 창조하고 토지를 비옥하게 만든다. 기상이변으로부터 사람들을 보호해 믿음을 얻는다.

스테이지2 논과 밭을 일구고 사람 수를 늘리는 게 목표. 스킬 버튼을 조합해 다양한 농작물을 경작할 수 있다. 기회를 활용해 풍년이 오면 사람들의 믿음지수가 높아지고 점수 획득도 가능하다. 문명을 정착시키면 추가 스킬과 특수 아이템도 획득할 수 있다.

스테이지3 천재지변으로부터 사람들을 보호하는 것이 목표. 스킬 버튼을 사용해 집과 동물을 추가하고, 인구 육성 및 아이템을 활용해 갈등 요소와 싸운다. 싸움에서 이기면 점수 획득. 스테이지 종료 후 누적 점수를 통해 자신의 집중력을 확인할 수 있다.

출처 | ‘뇌-컴퓨터 인터페이스를 사용한 공간 기반 게임 설계’ 논문 
 


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2010.02.16 724호(p54~55)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 08]
왜 주인공들은 기억상실에 걸릴까
영화 속 뇌질환 장치 … 사이코패스부터 자폐증까지 다양하게 소비
이문원 대중문화평론가 fletch@empal.com 
 
 
 
 
뇌질환을 다룬 영화들. 자폐증을 앓는 주인공이 등장한 ‘말아톤’과 ‘레인 맨’. 사이코패스 범죄 스릴러를 표방한‘추격자’(왼쪽부터). 

수많은 연구자의 궁극적 탐구대상이 됐던 뇌(腦)는 문화예술인에게도 넘어야 할 산과 같다. 극예술 장르에서 뇌는 의학계에서만큼이나 도전과 좌절의 대상이었다. 연극시대 또는 영화시대 초기만 해도, 뇌 기능이나 뇌질환 등 뇌를 소재로 한 작품은 드물었다. 무성영화시대에는 특히 소리 없이 화면만으로 관련 내용을 이해시키는 데 한계가 있었기 때문이다.


‘사이코’ 성공 이후 대담한 시도

물론 다른 이유도 있었다. 기본적으로 영화는 장르 관습(어떤 한 장르의 작품을 이야기로 풀어내면서 자주 쓰는 설정들. 가족드라마 장르의 ‘세대 간 단절’ 등이 대표적인 예)을 통해 상업성을 추구하는데, 뇌질환을 소재로 하면 장르의 개성이 무너지고 ‘인간 드라마’라는 좁은 틀에 갇히고 만다. 그래서 각종 뇌질환 중 단기기억상실 정도만 스릴러 장르에서 하나의 장치로 활용되는 데 그쳤다.

하지만 1960년 알프레드 히치콕 감독은 영화 ‘사이코’를 통해 뇌질환을 장르와 접목시키는 데 성공했다. 스릴러 장르의 기본인 일련의 범죄행각을 ‘사이코패스’와 연결한 것. 물론 프리츠 랑의 ‘M’(1931) 등 연쇄살인범을 다룬 영화는 이전에도 존재했다. 그러나 이를 정신장애와 결부해 풀어낸 영화는 없었다. 히치콕 감독은 이 부분을 강조하기 위해서 ‘사이코’의 마지막 10분을 할애해 정신과 의사로 하여금 관객에게 범죄자의 정신이상을 설명하게 했다.

사이코패스 살인범 테마는 처음엔 공포 장르에서 소화됐지만, 곧 범죄 스릴러 장르로 확대돼 나갔다. 돈 시겔의 ‘더티 해리’(1971)가 그 신호탄이다. 이 장르 관습이 꾸준히 이어져 호러-범죄 스릴러의 걸작인 ‘양들의 침묵’(1991)에서 극점에 올랐다. 이 영화는 사이코패스 범죄자를 주인공으로 삼은 첫 번째 아카데미 작품상 수상작이다. 이후 유사한 영화가 쏟아져나왔다.

드라마 장르에서도 1970년대에 이르러 뇌질환을 다루기 시작했다. 힌트를 준 것은 조셉 헬러의 베스트셀러 ‘캐치 22’(1961)로, 군대 내 정신질환자를 통해 사회 부조리를 파헤치는 내용이다. ‘캐치 22’는 1970년 영화화됐다.

1975년에는 정신병동을 소재로 한 인간 드라마 ‘뻐꾸기 둥지 위로 날아간 새’가 아카데미상 5개 부문을 석권하며 어마어마한 흥행을 거뒀다. 그러자 유사 테마의 작품들이 쏟아져나왔다. ‘정신병동 영화’라는 하부 장르가 생겨날 정도였다. ‘피셔 킹’(1991)과 ‘처음 만나는 자유’(1999) 등이 좋은 예다.

이렇듯 뇌질환 영화에 대중이 호감을 보이자 할리우드는 대담한 시도를 했다. 사이코패스나 정신병동이라는 관습에서 벗어나 더 많은 질환을 더 많은 장르에서 소비한 것이다. 1988년 ‘레인 맨’으로 시작된 이 같은 경향은 1990년대에 전성기를 맞았다. 자폐증, 뇌성마비, 알츠하이머 등 다양한 뇌질환을 다루며 뇌의 이곳저곳을 탐구하기 시작했다.

뇌질환을 소재로 한 영화의 붐은 몇 가지 할리우드식 계산법에 근거한다. 첫째, 배우들이 원했다. 배우의 연기 도전에서 장애인은 누구나 한 번쯤 해보고 싶어 하는 역할이다. 그만큼 연기력을 인정받기 쉬운 장르인 데다, 신체손상보다 정신손상 쪽 연기를 더 높이 평가하는 분위기가 이런 시도를 부추긴다.

둘째, 영화 제작사에게도 뇌는 좋은 소재다. 일단 배우들이 하고 싶어 하므로 스타 캐스팅이 쉽고, 출연료가 적어도 기꺼이 응하니 일석이조다. 게다가 이 영화가 아카데미상 후보에 오르면 흥행 가능성까지 높아진다.

  
 

 

셋째, 영화 제작자들은 뇌질환 소재가 기존의 장르 관습에 끼워넣기 좋다는 사실을 깨닫기 시작했다. 뇌질환은 상황을 극단화하는 장치로 이용된다. 알츠하이머(영화 ‘아이리스’ ‘노트북’ 등)는 자신과의 추억을 점차 잊어가는 애절한 사랑 이야기에 딱 맞고, 정신지체(영화 ‘포레스트 검프’) 및 자폐증(영화 ‘레인 맨’) 환자는 세상을 순수하게 바라보는 관찰자형 인물로 설정하기 좋다. 이처럼 뇌를 소재로 한 영화는 차근차근 상업화 단계를 밟아나가기 시작했다.

1980년대부터는 뇌 기능과 관련한 ‘기억’의 테마가 스크린을 누볐다. 인간의 삶이란 곧 기억이며, 기억을 변형하거나 새로 조작하면 삶 자체가 바뀐다는 발상이 등장했다. ‘블레이드 러너’(1982)와 ‘토탈 리콜’(1990) 등이 그렇게 탄생했다. 타인의 기억을 자신의 뇌에 전극으로 주입해 타인이 돼본다는 설정의 ‘스트레인지 데이즈’(1995)가 나타났다. 영화 ‘이터널 선샤인’(2004)에서는 고객의 기억 일부를 지워주는 회사가 등장했다.

기억에서 파생한 하부 갈래가 바로 ‘단기기억상실증’ 테마다. 코미디 영화 ‘탐정 포그와 애완견 애꾸’(1994)에서 처음 등장한 이 질환은 범죄 스릴러 ‘메멘토’(2001)를 통해 대중에게 그 이름을 떨쳤고, 이후 ‘첫 키스만 50번째’(2004) 등에서 꾸준히 차용되고 있다.

이제 우리나라 영화를 살펴보자. 할리우드가 기기묘묘한 아이디어를 짜내 인간의 뇌를 조목조목 상업화하고 있을 때 ‘아시아의 할리우드’를 꿈꾸는 한국은 상당히 무덤덤했다. 뇌질환 소재의 영화라고 해봐야 근대소설을 영상화한 ‘백치 아다다’ 정도였다.


‘말아톤’ ‘맨발의 기봉이’ ‘추격자’ 등 인기

그런 측면에서 영화 ‘말아톤’(2003)은 15년 전 할리우드에서 ‘레인 맨’을 통해 성공시킨 자폐증 테마가 한국에 상륙했다는 점에서 의미 있다. ‘말아톤’은 500만명 이상의 관객을 동원하며 대성공을 거뒀고, 주연배우 조승우를 스타덤에 올렸다. 정신지체인을 다룬 ‘맨발의 기봉이’(2006) 역시 성공을 거뒀다. 비수기에 개봉됐음에도 235만 관객을 끌어들였다. 정신병동 영화도 박찬욱 감독의 ‘싸이보그지만 괜찮아’(2006)를 통해 신고식을 마쳤다.

사이코패스 범죄 스릴러가 제대로 소화되기 시작한 것도 얼마 안 됐다. ‘피아노맨’(1996)과 ‘세이 예스’(2001) 등을 통해 이상심리 범죄자를 다루긴 했지만 ‘어릴 적 상처에 의해 살인마가 된’ 정도의 가벼운 분석이었다. 사이코패스 범죄 스릴러를 대대적으로 표방하고 나온 첫 영화는 신태라 감독의 ‘검은 집’(2007)이고, 빅히트한 나홍진 감독의 ‘추격자’(2008)가 뒤를 이었다.

이런 영화가 등장하고, 흥행에 성공한 것도 사회적 상황과 밀접한 관련이 있다. 미국에서 영화 ‘더티 해리’가 연쇄살인범 조디악 실화를 바탕으로 만들어져 호응을 얻었듯이, 우리나라에서도 유영철 사건 등 각종 사이코패스 범죄가 등장했고 이를 영화화한 작품을 대중이 자연스럽게 받아들이기 시작한 것이다.

이에 비해 뇌질환을 본격적으로 다루는 TV 드라마는 별로 없다. 우리나라는 물론, 일본이나 미국도 마찬가지다. 우리나라에선 1972년 KBS 드라마 ‘여로’에서 정신지체 장애인인 ‘영구’가 등장했지만, 그저 순수한 영혼의 대명사로 다뤄졌을 뿐이다. 이후 드라마에서 뇌질환자들은 조연급에 그쳤다. 상대적으로 가볍게 소비되는 TV 드라마에서는 장애, 특히 정신장애는 지나치게 무거운 소재다. 또 최신 유행인 ‘기억’은 TV에서 소비되기엔 지나치게 ‘똑똑한’ 소재다. 뇌와 관련해 TV 드라마가 차용하는 소재는 기억상실 정도다. 영화계의 맹렬한 러브콜과 달리, TV와 뇌의 관계는 아직까진 단순한 차원에서만 이뤄지고 있는 듯하다.

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2010.02.16 724호(p56~57)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 09] 
평생 뇌의 10%만 사용한다고?
뇌에 대한 오해와 진실 9가지 … “몇 잔 술에도 인지적 기능장애”
이정모 성균관대 심리학,인지과학 명예교수 jmlee@skku.edu 
 
 
 
20세기 후반 이래 인간 뇌의 구조와 기능에 대한 신경과학적 탐구는 인류 과학의 촉망받는 분야가 됐다. ‘뇌의 어떤 부위가 어떻게 작동해 어떤 기능을 하는가’ 하는 점은 과학자뿐 아니라 일반인의 관심 대상이 되기에 충분했다.

그런데 일반인은 뇌에 대해 많이들 오해하고 있다. 그것이 당연하기도 하다. 2002년 노벨경제학상을 수상한 프린스턴대 인지심리학 교수 카너먼(Kahneman) 박사 등이 밝힌 바에 따르면, 인간의 사고는 늘 합리적인 것은 아니고 탈합리적인 경우가 많다. 자신이 원하는 바가 있다고 믿거나, 서로 다른 것 또는 같은 것으로 범주를 묶어 이분법적으로 인식하기도 한다. 이런 ‘휴리스틱스(heuristics·주먹구구식) 사고’가 두드러진 곳 중 하나가 인류 과학의 최후 개척지라고 불리는 뇌과학 영역이다. 이 글에서는 우리의 뇌에 대한 생각이 참인지 거짓인지를 지금까지의 신경과학적, 인지과학적 연구 결과를 근거로 밝혀보고자 한다.


 
 
인간의 이성은 뇌에, 감성은 심장에 있다?

 
 
“머리로 말하지 말고 가슴으로 말하라”에서 ‘가슴’이 은유적 표현이라는 것을 모르는, 아니 잊어버리는 사람이 종종 있다. 이는 자동차가 빨리 또는 천천히 달리는 것을 가장 잘 나타내는 게 속도 계기판이므로 자동차를 움직이는 것은 엔진이 아니라 속도 계기판이라고 믿는 것과 같다. 정서적 흥분이 일어날 때 가장 두드러지게 빨리 뛰는 심장이 감정, 즉 마음의 중추는 아니다. 감정을 통제하는 것은 뇌이고 가슴, 즉 심장은 그 지령을 받는 지엽적 기관일 뿐이다. 감정을 포함한 마음의 자리는 바로 뇌다.


 
 
뇌(두개골)가 커야 지능이 높다?

 
 
그럴싸해 보이는 주장이지만 참이 아니다. 뇌 크기로 따진다면 인간의 뇌는 우월한 편이 아니다. 이미 알려진 것처럼 인간의 뇌보다 5배 이상 큰 뇌를 가진 고래도 있다. 신체와 뇌의 비율을 따져도 다람쥣과의 일종이 인간보다 우세하다. 따라서 뇌가 커야 하거나, 신체 대 뇌의 비율이 높아야 지능이 높다는 생각은 진실이 아니다.


마음을 물리적 원리로 환원해 설명할 수 있다?

 
 
모든 자연 현상을 물리적 원리로 환원해 설명할 수 있다고 믿는 과학자들은 인간의 마음 현상도 그렇게 할 수 있다고 본다. 그러나 이런 단정에 대해 유보적인 과학자들도 있다. 심적 현상이란 완전히 물리적으로 환원해 설명할 수 없는 무엇이라고 여기기 때문이다.

 
 
최근에는 일부 철학자, 인지과학자 등을 중심으로 ‘체화된 마음’이란 주장이 전개되고 있다. 자기 뇌 안에 마음이 있는 것이 아니라, 뇌를 넘어서서 몸을 통해 환경과 상호작용하는 활동에 마음이 존재할 수 있다는 얘기다. 즉 뇌-몸-환경은 서로 떼어놓을 수 없는 통일체로 작용한다는 것으로, ‘마음=뇌’라는 식의 물리주의적 생각을 허물어뜨리는 주장이다.

 
 
나이가 들면 기억력이 쇠퇴한다?

 
 
기억이란 사진 찍듯이 기억해 넣고 나중에 다시 꺼내는 것이라 여기는 사람이 많다. 그러나 기억은 경험한 내용을 사진 찍듯 기억하는 게 아니라 자기만의 독특한 스케치를 해서 저장하는 것이다. 기억을 꺼낼 때는 넣어둔 스케치를 그대로 꺼내는 게 아니라 제2의 스케치를 그리는 것이다. 스케치는 유전적 요인, 운동 정도, 약물 복용, 인지적 전략 노하우 등 환경 맥락에 따라 잘 그려질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 다만 나이가 들면 덜 움직이고, 덜 운동하기 때문에 환경이 나빠져 첫째나 둘째 스케치의 구성이 잘 안 될 수 있는데, 그것이 기억력 감퇴로 나타난다. 그러나 채소, 푸른 생선 등 항산화 식품을 꾸준히 먹고, 기억 훈련과 관련된 인지적 전략을 연습하면 기억력을 지킬 수 있다. 무엇보다 정기적으로 운동하는 것이 기억력을 유지하는 가장 좋은 방법이다.

  
 

 

좌뇌와 우뇌는 각각 작용한다?

 
 
좌뇌는 언어·논리의 뇌이고 우뇌는 공간감각, 예술적 상상력 등을 담당하는 뇌’라고 믿는 사람이 있다. 그러나 뇌가 그렇게 이분법적으로 나뉘어 서로 다른 기능만 한다고 보기 힘들다. 인간은 무슨 일을 처리할 때 좌뇌와 우뇌를 모두 사용한다. 우리의 모든 행동이나 지적 기능은 좌뇌와 우뇌의 여러 부위가 함께 참여한 통합적 처리로 이뤄진다. 흔히 좌뇌형(분석적, 논리적) 인간, 우뇌형(감성적) 인간으로 나누어 그에 맞춰 교육하거나 인사 선발 및 관리를 한다고 하는데, 좋은 전략이 아니다. 사물을 이분법적으로 범주화하는 것은 인간의 사고 편의성 추구에 따라 생긴 오류일 뿐이다.


수면 상태일 때는 뇌도 잠잔다

 
 
뇌의 10%만 사용한다고 한 윌리엄 제임스나 아인슈타인의 발언은 은유적 표현일 뿐이다. 이 속설이 참이라면 90%의 뇌세포는 늘 놀고 있으므로 산소를 사용하지 않기 때문에 죽을 수밖에 없다. 결국 인간의 뇌가 태어난 지 얼마 되지도 않아 쓸모없이 죽은 섬유 덩이가 된다는 것인데, 말도 안 된다. 연구 결과에 따르면 인간이 수면 상태일 때도 뇌의 대부분이 가동된다. 정상인의 뇌 영상사진을 찍으면 뇌세포의 90%가 죽어 있거나 쉬고 있는 경우는 없다. 뇌세포의 90%가 사용되지 않는다는 게 사실이라면 인류 진화 과정에서 그대로 방치됐을 리 없다.


뇌세포는 한 번 죽으면 재생되지 않는다?

 
 
2세기 전까지만 해도 한 번 손상된 뇌세포는 복구되지 않는다는 가설이 참으로 간주됐다. 그러나 1960년대 이후 진행된 연구에 따르면 ‘어른에게서도 뇌세포가 새로 생겨나 복구될 수 있음’이 관찰됐다. 신생 세포는 줄기세포에서 비롯돼 생성된다는 것. 다만 어떤 상황에서는 복구되는데 어떤 상황에서는 그렇지 못한가, 하는 점은 앞으로 밝혀야 할 과제다.


 
 
적당량의 술은 뇌에 영향을 미치지 않는다?

 
 
적당한 양의 술은 뇌세포를 죽이거나 뇌에 구멍을 만들어내지 않기 때문에 뇌에 크게 영향을 미치지 않는다고 알려졌다. 그러나 몇 잔의 술만 마셔도 일시적으로 인지적 기능장애는 온다. 단기간의 음주는 뇌의 해부학적 구조보다는 뇌의 기능에 영향을 미쳐, 뇌세포 사이의 신경전달물질인 도파민과 세로토닌 체계에 이상을 일으킬 수 있지만 곧 회복될 수도 있다.

그러나 술을 오랜 기간 자주 마시면 회복 기간이 길어진다. 뇌의 세포가 죽지는 않지만, 뇌세포의 일종인 수지상돌기가 손상돼 정보소통에 이상이 생긴다. 알코올 중독자는 뇌의 기능 변화뿐 아니라 뇌의 시상, 시상하부 등의 구조적 변화가 심해 기억과 학습장애가 오며 심하면 사망에 이르게 된다. 술 자체가 이런 병을 불러온다기보다는 술을 마시면 뇌세포 유지의 영양 원천인 비타민 B군 계열의 티아민 흡수가 방해되기 때문이다. 특히 임신한 여성이 술을 지속적으로 마시면 태아의 뇌에 영향을 미쳐 FAS(태아알코올증후군·정신지체, 소뇌증, 저체중, 짧은 안검열(아래위 눈꺼풀이 맞닿은 면)의 4가지 특징적인 증세가 나타남) 증상이 있는 아이를 낳을 가능성이 높다.


 
 
모차르트 음악을 들으면 지능이 높아진다?

 
 
이 속설은 특정 연구 결과와 상업적 광고에 일반인이 현혹된 사례다. 악기를 연주한다는 것이 뇌를 자극해 긍정적 효과를 가져올 수 있지만, 모차르트 음악을 들으면 지능이 높아진다든지, 모차르트 음악을 들으면서 공부하면 능률이 오른다든지 하는 주장은 설득력이 없다. 후속 연구를 통해 지지되지 못했을 뿐 아니라 처음 이런 주장을 편 연구자들조차 수정론으로 돌아섰다. 모차르트 음악 효과는 오래가야 10분에서 15분 지속된다고 밝혀졌다.

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2010.02.16 724호(p58~59)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 10]
‘공신’ 만드는 뇌 키우기 비법은?
지능은 뇌세포보다 시냅스 수로 결정 … 아이들 시기에 맞는 학습 필요
곽윤정 한국상담대학원대학교 교수 flow2003@naver.com
 
 
 
아이의 뇌 발달 시기마다 적합한 학습방식이 달라진다. 적기 교육이라는 말의 의미를 되새기며, 무조건 학습자료를 제공하는 대신 나이에 맞는 교육자료를 제공해야 한다.
 
 
 
 
 
‘공부의 신(神)’은 공부 잘하는 아이를 신에 비유한 말이다. 최근 이 말을 제목으로 한 드라마도 인기몰이 중이다. 공부 능력을 중시하는 분위기를 타고 각종 공부 방법을 넘어 비법(秘法)이 넘쳐나고 있다. 부모가 자신의 아이가 ‘공신’이 되길 바라는 것은 당연지사. 하지만 중요한 것은 공신을 만드는 방법이다. 엉뚱한 정보를 경전처럼 받들어 실천하다 오히려 있는 능력을 망치는 경우도 일어날 수 있다.

공부에는 여러 요인이 복합적으로 작용하겠지만, 뇌의 기능이 단연 핵심이다. 뇌는 유전적, 환경적 영향을 받아 각기 다른 모습으로 발전한다. 필자의 일곱 살 이란성 쌍둥이 딸들도 성향이 정반대다. 한 아이는 채소를 좋아하고 수 개념이 발달한 반면, 다른 아이는 고기라면 사족을 못 쓰고 언어능력이 뛰어나다. 최근 과학기술의 발달로 뇌의 베일이 조금씩 벗겨지면서, 뇌 발달과정에 대한 연구결과도 잇따라 발표되고 있다. 우리 아이의 뇌는 어떤 과정을 통해 발달하며, 어떻게 하면 그 발달을 도울 수 있을까.

1981년 노벨 의학상을 받은 데이비드 허블과 토르스텐 비셀은 뇌 발달 기제의 핵심을 밝혀냈다. 그들은 정상으로 태어난 아기 고양이의 눈꺼풀을 바로 봉합했다가 3개월이 지난 뒤 복원했다. 그랬더니 그간 최적의 환경을 제공했음에도 고양이는 영원히 앞을 보지 못했다. 시각 정보를 담당하는 뇌세포를 사용하지 않는 동안 그쪽 세포가 죽어버린 까닭이다.


‘결정적 시기’ 놓치면 기회는 없다

이처럼 뇌는 사용할수록 발달하고 그렇지 않으면 금세 퇴화한다. 머리를 많이 쓸수록 두뇌 회전이 빨라진다는 얘기. 이를 위해서는 독서, 체험활동 등으로 뇌의 각 부분을 두루두루 활성화해야 한다.

많이 사용한 뇌를 들여다보면, 뇌세포를 중심으로 수많은 줄기가 뻗어 나와 꽃이 핀 것처럼 보인다. 이 줄기들은 뇌세포 간 연결 통로인데, 이를 시냅스라 부른다. 지능은 뇌세포 수에 좌우되는 것이 아니라 시냅스 수로 결정된다. 논리수학 능력에서 천재인 아인슈타인의 뇌를 분석한 결과, 뇌세포 수는 일반인과 비슷했지만 논리수학 능력을 관장하는 두정엽 시냅스의 부피가 남달리 컸음이 밝혀졌다.

이 시냅스를 많이 만드는 방법이 바로 다양한 자료의 반복학습이다. 시냅스는 어떤 행위를 한 번 한다고 만들어지지는 않는다. 견고한 시냅스를 만들려면 다양한 작용과 관련 있는 뇌세포들을 여러 번 사용해야 한다. 시냅스 하나가 만들어지는 시간은 적어도 6개월. 새로운 것을 배워 내 것으로 만들 때마다 뇌가 쑥쑥 자란다는 사실을 잊지 말자.

인간의 뇌는 모든 기능이 한꺼번에 발달하지 않는다. 시기별로 발달하는 부위, 발달 속도가 다르다. 뇌의 성장에 따라 학습능력이 달라지는 것은 이 때문이다. 이때 뇌세포가 가장 큰 발전을 이루는 시기를 ‘결정적 시기’라고 한다. 이 시기에 그에 맞는 학습을 하면 더 많은 내용을 효율적으로 받아들인다.

  
 

 

기억과 감정은 뗄 수 없는 사이

갓 태어난 아이의 결정적 시기는 촉각에 좌우된다. 이때는 촉각에 해당하는 뇌가 발달하므로, 손을 자극하면 뇌 발달에 도움이 된다. 생후 1년이 지나면 왼쪽 측두엽이 열리기 시작하면서 음소를 구분하게 된다. 언어와 관련이 있는 측두엽은 만 4세까지 발달하는데, 언어능력의 결정적 시기다. 이때 엄마가 말을 많이 하면 아이의 언어능력이 좋아지고 외국어도 훨씬 빨리 습득할 수 있는데, 바로 이런 이유에서다. 젖먹이 때 버려져 개와 함께 자란 러시아 여성이 훈련을 거듭해도 언어와 사회적 행동을 되찾기 힘든 까닭 또한 ‘결정적 시기’를 놓쳤기 때문이다.

그러므로 아무 내용이나 아무 시기에 강제로 주입한다고 해서 아이들이 그것을 이해하고 받아들일 수 있는 것은 아니다. 초등학교 아이에게 미분, 적분을 가르치고 조기 교육을 하는 것이 무의미할 수 있다. 적기 교육이라는 말의 의미를 되새겨보고, 무조건 학습자료를 제공하는 대신 나이에 맞는 교육자료를 나누는 것이 핵심이다.

한 가지 더. 공부하는 데 중요한 능력인 기억력은 감정과 관련이 깊다. 기억은 인지 기능인데, 특이하게도 기억을 관장하는 해마는 감정과 관련 깊은 변연계에 자리한다. 즉, 기억과 감정은 뗄 수 없는 사이인 것이다. 좋은 추억, 나쁜 기억 등 내용을 의미화하면 기억에 오래 남는 것도 이 때문이다. 감정을 이용한 학습방법으로는 좋아하는 노래, TV 프로그램과 공부 내용을 연결하거나, 흥미를 느낄 만한 놀이공부를 하는 것 등이 있다.

우리 아이 뇌 망치는 5가지
아침식사보다 잠? 안 될 말

 
1. 학습 비디오가 뇌에 좋다? 아니다. 최근 인간의 다양한 활동에 대한 뇌 활성화 촬영사진을 보면, 학습 비디오를 볼 때나 게임을 할 때 뇌가 거의 활성화되지 않는다. 아이에게 생각할 기회를 주지 않고 수동적으로 받아들이게 하는 매체는 뇌에 독이 될 수 있다.

2. 잠자는 시간을 줄이고 공부를 하면 뇌가 발달한다? 아니다. 뇌는 잠자는 시간에도 쉬지 않고 활동을 한다. 전날 배운 내용을 효율적으로 꺼내 쓸 수 있도록 정리 작업을 하는 것이다. 게다가 잠자는 동안 집중력을 높이고 긍정적인 기분 상태를 갖게 하는 호르몬과 신경전달물질이 방출된다. 밤을 새우거나 잠자는 시간을 줄이면 집중력이 떨어지고 멍한 상태가 되며 신경질, 불안이 높아지는 것은 이 때문이다. 그러므로 아이의 뇌를 발달시키려면 충분한 수면시간이 필수다.

3. 아침을 먹는 것보다 조금이라도 잠자는 것이 낫다? 아니다. 밤새 정리 작업을 한 뇌가 새로운 학습을 할 수 있도록 준비시키는 활동이 바로 저작운동, 즉 무엇인가를 씹고 먹는 것이다. 균형 있는 아침식사는 뇌에 필요한 영양분을 제공할 뿐 아니라 새로운 학습을 하도록 뇌를 깨워준다.

4. 모든 정보는 뇌 발달에 유익하다? 아니다. 인터넷이 발달하면서 온갖 정보를 쉽게 찾을 수 있게 됐지만, 모든 정보가 아이의 뇌 발달에 도움이 되는 것은 아니다. 뇌 발달의 결정적 시기는 곧 민감함의 시기이기도 하다. 어릴 때 애정이나 다양한 자극의 결핍을 겪거나 병에 노출되면, 성장이 끝난 사람이 같은 상황에 놓여 있을 때보다 더 치명적인 영향을 받는다. 아이가 인터넷에서 우연히 해로운 정보를 접하면 그것에 중독돼 벗어나지 못할 가능성이 더 높은 것이다.

5. 어릴 때부터 플래시 카드를 보여주면 좋다? 아니다. 플래시 카드 같은 학습자료를 보여주면 무조건 각인될 것이라 생각하는 부모가 많다. 하지만 신생아들은 그것에 스트레스를 받는다. 스트레스가 큰 경우 과잉학습 장애증후군, 자폐증 등 극단의 결과로 이어질 수도 있다. 
 


   (끝)
 


 
 

 
2010.02.16 724호(p60~61)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 11] 
천재, 태어나는가 만들어지는가
특별한 뇌 vs 평범한 뇌의 모든 것
유은실 울산대학 의과대학 교수·서울아산병원 병리학교실 교수 
 
 
 
 
 

음악의 신동 모차르트, 상대성 원리의 아인슈타인, 영화 ‘뷰티풀 마인드’의 주인공인 수학자 존 내시는 흔히 천재라고 불리는 사람들이다. 천재라는 말의 기원은 ‘태어나다, 존재하다’라는 뜻의 그리스어 ‘ginesthai’. 오늘날 천재를 뜻하는 단어 ‘genius’는 로마시대엔 ‘개인의 성격과 운세를 결정하는 영적 존재’라는 의미였으나, 얼마 지나지 않아 ‘뛰어난 상상력을 창조로 발전시키는 비범한 능력과 역량을 가진 사람’으로 바뀌었다.

창조성은 문제를 독창적인 인지과정으로 해결해 다른 이의 감성까지 자극하는 능력을 아우른다. 그렇다면 창조성은 소수의 천재에게만 주어진 선물일까, 아니면 모든 사람이 갖고 있으나 일부에게만 발현되는 것일까. 이 질문에 대한 답은 창조성을 어떻게 개념화하느냐에 달려 있는데, 이는 현대 심리학과 인지과학의 핵심 연구대상이기도 하다.

연구자들은 창조성이 양면성을 띤다고 말한다. 키, 몸무게, 지능처럼 연속적이고 측정 가능한 속성과 제한된 소수에게만 나타나는 비연속적인 속성을 동시에 지닌다는 것. 전자는 노력으로 향상시킬 수 있는 ‘평범한 창조성’이고, 후자는 위대한 천재들의 ‘비범한 창조성’이다. 장삼이사는 모차르트나 아인슈타인 같은 비범한 천재는 될 수 없으나, 평범한 창조성은 무한히 계발할 수 있다.

창조성을 인식하기 위해서는 크게 두 가지 방법을 사용한다. 하나는 아이큐(IQ) 검사 같은 창조성 검사법을 개발해 우수한 이들을 골라낸 뒤 그들의 삶을 추적하는 것이고, 다른 하나는 창조적 성공을 거둔 이들을 면담하거나 뇌 영상기기로 그들의 특징을 조사하는 것이다. 최근엔 연구방법이 더욱 다양해졌다. 신경과학자들은 인지·기억 등 단순한 요소들을 과학적 방법으로 연구하고, 감정과 의식까지 설명하려고 노력한다.


본성이 낳고 양육이 기른 천재성

사람의 창조성이란 어디에서 어떻게 생기는 것일까. 해답은 바로 우리 뇌에 있다. 뇌는 우주의 생성과 소멸 못지않게 복잡하다. 최근 수십 년 사이 뇌의 구조와 기능을 밝히는 뇌과학이 진일보했다고 하나, 아직 걸음마 단계에 머물러 있다.

천재는 태어나는 것인지, 만들어지는 것인지에 대한 논란이 분분하다. 소수 천재의 삶을 들여다보면 대부분 ‘창조적 본성’을 타고나지만, 그것을 ‘양육’하지 않았다면 완전히 드러나지 못했으리라는 점도 명백하다.

유전자와 본성은 깊은 관련이 있지만 일치하는 것은 아니다. 46개 염색체와 3만개가 넘는 유전자는 뇌 안에 수많은 세포를 만든다. 사람의 뇌는 이 세포들의 복잡다단한 결합에 따라 달라진다. 태아 때부터 유아, 청년, 성인기를 거치며 유전자가 뇌의 발달에 미치는 영향은 조금씩 알려지고 있다. 하지만 뇌 안의 수조 개의 신경세포, 수십조 개의 시냅스에 유전자가 어떤 영향을 주는지는 여전히 미지의 영역이다.

  
 

 

그럼에도 현대 뇌과학은 뇌의 유연성을 통해 창조성을 키울 수 있다고 말한다. 도시 구석구석을 외워야 하는 런던 택시기사들의 경우 뇌의 기억중추인 ‘해마’가 대조군보다 컸다. 악보를 보면서 본인의 연주는 물론 다른 연주자와 지휘자 등을 살펴야 하는 교향악단 연주자들은 시공간 능력과 관련 있는 ‘측두엽’이 평균보다 컸다. 이는 뇌는 사용할수록 발달한다는 주장을 뒷받침한다.

양육도 본성 못지않게 중요하다. 역사적으로 창조성이 꽃피운 환경요건으로는 자유와 새로운 경험, 자극받을 수 있는 다른 천재들, 자유롭고 경쟁적인 분위기, 멘토와 후원자, 경제적 풍요로움 등이 꼽힌다.

비범한 천재들은 다음과 같은 특징을 보인다. 어떤 경험이든 수용하는 포용력, 모험을 감수하고 저항적인 성격, 개인주의, 감수성, 장난기 등이 그것이다. 또 천재들은 이런 성향을 보이면서도 꾸준함을 잃지 않았다. 이들은 직관과 무의식 상태에서 스치는 통찰력으로 아이디어를 얻는다.

천재들의 뇌 자체를 연구한 적이 드물기 때문에, 이들 뇌의 특성을 정확히 말할 수는 없다. 다만 “아이디어가 섬광처럼 떠올랐다”고 말하는 사람 대부분이 자유연상을 쉽게 하는 뇌를 가지고 있을 것이라 짐작할 따름이다. 신경학적으로 말하면 그런 사람들은 여러 연합피질 사이에 연결이 아주 잘돼 있거나 연결 유형이 다를 수 있다. 연합피질은 정보를 받아들이고 해석하는 기능을 하는 곳으로, 창조성의 발로가 된다.

하지만 잊지 말아야 할 것은 누구나 ‘평범한 창의성’을 갖고 있다는 점이다. 흥미로운 교수법을 개발하는 교사, 새로운 요리법을 연구하는 요리사 모두 평범한 창의성을 발휘하는 사람이다.


평범한 창의성을 향상시키는 3가지 방법

이 평범한 창의성을 향상시키는 방법으로는 어떤 것이 있을까.

첫째, 하루 30분은 창의성 훈련을 하고, 주말에는 더 많은 시간을 투자해야 한다. 특히 흥미 있는 분야를 여러 가지 선택하되, 적어도 2가지는 지속적으로 할 것을 권장한다. 또 아는 것이 거의 없거나 모르는 영역을 선택하고, 얕고 넓게보다는 깊게 탐구해야 한다. 처칠과 아이젠하워는 그림을 그렸고, 아인슈타인은 바이올린을 켰다.

둘째, 명상을 하거나 생각하는 습관을 들인다. 명상을 하면 감마파가 뇌의 여러 부분에서 동시에 발생하는데, 이는 복잡한 정보를 파악하는 신경군에서 일을 할 때 나온다.

셋째, 주변을 관찰하고, 글쓰기를 하면 통합 기능을 수행하는 뇌의 연합피질에 새로운 시냅스가 생겨난다.

넷째, 상상하는 습관을 들인다. 뇌를 통해 현실 너머의 무언가를 본다는 것은 경이로운 일이다. 이러한 상상 연습을 통해 시야를 넓혀 지금의 시공간에서 해방되면 자유로운 천재가 될 수 있다.

인간의 뇌는 태어나서 죽는 순간까지 주변의 힘에 영향을 받고 성장, 발전한다. 우리가 도전해야 할 일 중 하나가 그러한 힘을 깊이 이해하고 현명하게 사용하는 것이다. 그렇게 함으로써 재능 있는 사람에게는 그 재능을 더 빛낼 기회를 주고, 평범한 사람에게는 뇌를 개발하는 데 도움을 줄 수 있다.


유은실 ‘천재들의 뇌를 열다’(허원 미디어) 번역자 esyu@amc.seoul.kr

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2010.02.16 724호(p62~63)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 12] 
영혼을 시뮬레이션하다?
뇌과학의 미래 ‘버추얼 브레인’… 컴퓨터 뇌로 ‘인간 뇌’ 비밀 캐기
조광현 KAIST 바이오및뇌공학과 교수 sbie.kaist.ac.kr
 
 
 
 
 
# 2050년 어느 날, 불규칙한 발작증세로 어려움을 겪던 한 간질환자가 신경과 전문의를 찾는다. 의사는 환자의 뇌영상 측정 데이터를 버추얼 브레인(Virtual Brain)에 입력하고, 뇌신경회로의 어느 부위가 발작을 유발하는지 찾아낸다. 과거 신경외과 수술에서 시행착오를 거쳐 원인 부위를 찾고 전기자극기를 삽입해야 했던 시술을 이렇게 버추얼 브레인으로 간단히 할 수 있게 됐다. 버추얼 브레인은 친절하게도 치료 후 뇌신경회로 기능까지 시뮬레이션해 보여준다.


21세기 생명과학계의 화두는 ‘시스템 생물학’이라는 융합과학의 등장이다. 시스템 생물학은 생명 현상의 원리를 시스템 차원에서 이해하고 궁극적으로 이를 제어하기 위해 기존에 무관한 것으로만 여겼던 공학, 수학, 물리학 등을 생물학과 융합한 학문. 이를 통해 생명체를 구성하는 많은 네트워크의 구조와 기능, 생명의 진화 원리 등이 밝혀지고 있다. 특히 생체 네트워크의 거동에 대한 수학 모델링과 컴퓨터 시뮬레이션으로 기존 생명과학에서 접근하기 어려웠던 현상을 규명할 수 있게 됐다.

이는 뇌과학 연구에도 적용되고 있는데, 2005년 스위스 로잔공대(EPFL)가 IBM과 공동으로 추진한 ‘블루 브레인 프로젝트’가 대표적이다. 이 프로젝트에서는 IBM의 블루진 슈퍼컴퓨터로 포유류 뇌의 뉴런(신경세포) 하나하나를 분자에서부터 신경 네트워크까지 모델링해 궁극적으로 전체 뇌의 동작을 시뮬레이션한다.

이처럼 거대한 뇌신경 네트워크를 구성하는 각 뉴런의 생물학적 특성을 일일이 파악하고 슈퍼컴퓨터로 모델링하면, 실제 뇌와 유사하게 작동하는 컴퓨터 모델, 즉 앞의 예에서 언급한 ‘버추얼 브레인’의 개발도 가능해진다. 또 이런 버추얼 브레인을 완성해가는 과정에서 뇌의 동작 원리를 심층적으로 이해할 수 있다.

인간의 뇌는 복잡하다. 태아의 뇌만 보더라도 하나의 뉴런이 분열과 증식, 분화를 반복해 그 수가 늘어난다. 뉴런 사이의 연결도 점차 복잡해진다. 이 과정에서 분명 어느 정도 복잡한 네트워크가 형성되기 전에는 의식이나 지능, 감정 따위의 기능이 만들어지지 않을 것이다. 하지만 어떤 수준 이상의 네트워크가 만들어지고 뉴런 사이의 연결 정도가 강해지면 비로소 예측하기 어려운 기능이 생겨난다. 의미 없는 불규칙한 신호가 질서정연한 신호로 바뀌고, 그러면서 네트워크의 여러 곳에서 정보전달이 이뤄지는 순간을 맞이하게 된다.

  
 

 

슈퍼컴퓨터로 신경 네트워크까지 모델링

이후 네트워크는 점점 복잡해지며 외부자극에 따라 정교한 반응을 만드는 성숙의 단계로 발전한다. 이 단계에 이르면 정보전달에 불필요한 연결은 도태해 끊어지고, 네트워크는 결국 최적의 상태를 찾아 수렴한다.

이런 뇌신경 네트워크의 발달 과정에서 뉴런 사이의 정보는 어떻게 암호화해 전달되는 것일까? 의식은 과연 언제 어떻게 출몰하는 것일까? 창의적 사고와 판단, 추론, 감정 형성 등 고등 기능은 뉴런의 어떤 상호작용에 의한 결과물일까? 인간의 뇌에 상응하는 인공지능은 구현 가능한 것인가? 간질, 파킨슨병, 알츠하이머, 정신분열증, 강박증 등 각종 뇌 질환은 뇌신경 네트워크의 어떤 회로가 고장 나서 발생하는 것일까? 이 모든 질문의 해답은 버추얼 브레인으로부터, 아니 버추얼 브레인을 개발하는 과정에서 얻게 될 것이다.

일부 뇌과학자는 인간이 자신의 뇌와 동일한 차원의 대상물인 뇌를 연구한다는 것에 한계가 있다고 말한다. 하지만 우리는 스스로 컨트롤타워인 뇌를 객관적 대상처럼 인지하고 연구하는 것을 주저하지 않는다. 또 뇌에서 창발하는 기능을 기계적 시각으로 해석하고 싶어 한다. 심지어 이를 버추얼 브레인을 통해 재현하려 한다. 자신의 창조에 대한 비밀을 엿보고 싶은 욕망에서일까.

또 고령화에 따른 뇌 질환의 증가가 사회 문제가 되고 있는 요즘, 뇌 질환에 대한 근원적 이해를 바탕으로 한 진단과 치료는 삶을 크게 개선할 것이다. 환자 개개인의 특성이 반영된 버추얼 브레인의 시뮬레이션 결과에 따라 뇌 질환의 원인을 추적한다면 맞춤형 치료도 가능해진다.


인공지능 구현기술 때 기계와 소통 가능

이뿐 아니라 진정 인간과 소통할 수 있는 인공지능이 탑재된 로봇의 개발로 인간은 SF 영화에서나 보던 로봇의 도움을 받게 될지도 모른다. 앞서 설명한 뇌신경 네트워크의 발달 과정에서 창발하는 성질들을 이해하고 그 메커니즘을 해독하면, 역으로 특정 성질을 일으키는 신경회로의 구조도 발명할 수 있다. 인공 신경회로는 상황을 인지하고 감정을 만들어내며, 일의 순서에서 예측되는 다음 상황에 필요한 행동도 결정할 수 있다. 이런 회로로 구현된 인공지능을 탑재한 비서 로봇이라면, 고달픈 현대인의 짐을 크게 덜어줄 수 있을 것이다. 인공지능 구현기술이 발달하면 인간과 기계가 진정으로 소통할 수 있는 시기를 맞이하게 되지 않을까.

프로그램화된 인공지능 회로가 스스로 진화를 거듭해 인간과 감정을 교류하게 되면, 고독한 어떤 사람은 기계와 사랑에 빠지는 즐거운 혼돈의 시대가 올 수도 있다. 또 발명자의 의도와 다르게 형성된 인공지능 회로의 가상의식 때문에 기계가 인간에게 존재의 의미를 반문하는 상황이 벌어질지 모른다.

이렇듯 뇌과학의 발전은 인간에게 큰 기대와 설레는 청사진을 제공한다. 하지만 동시에 인간만의 고유 기능이 단지 전기화학적 신호들에 의한 것이라는 낭만적이지 않은 현실을 말해주기도 한다. 우리의 고귀한 영혼과 사랑마저 버추얼 브레인의 시뮬레이션으로 재현되지 않기를 바랄 뿐이다.

   (끝)
 


 
 

 
2010.02.16 724호(p64~65)  
 
 
[COVER STORY | 뇌 속 욕망을 꺼내라! 13] 
“드르륵 … 드륵 … 30분간 악몽의 소음”
가천의대 뇌과학연구소 첨단장비 체험기
이혜민 기자 behappy@donga.com
 
 
 
“바보 같다는 말, 등신 같다는 말, 머저리 같다는 말 자주 듣지 않아요?” 물론 내게 대놓고 이렇게 말하는 사람은 없다. 그런데 자꾸 누군가 이렇게 말하는 것만 같다. 얼마 전 종영한 SBS 드라마 ‘크리스마스에 눈이 올까요’의 주인공 차강진(고수 분)이 한지완(한예슬 분)에게 이렇게 말한 뒤부터다. 감정이입을 너무 심하게 했나….

‘뇌과학’ 커버스토리를 준비하면서 가천의대 뇌과학연구소에서 나의 뇌를 촬영할 수 있다는 이야기를 듣고는 정말 ‘기회다’ 싶었다. 그동안 한 번도 뇌 검사를 해본 적이 없기 때문에 이번에 정말 내가 바보인지 알아보고 싶었다. 물론 내 지능이 아주 떨어질 거라 생각하진 않았다. 다만 행동이 다소 굼뜬 이유가 뇌 탓인지 확인해보고 싶었다. 나의 지능 수준을 알아볼 절호의 기회이기도 했다.


뇌 기능 연구는 초보적 수준

 
전반적으로 음악을 들을 때 오른쪽 뇌가 왼쪽 뇌보다 청각피질(붉은색 부분) 이외의 영역이 활성화되는데 나의 뇌도 비슷한 반응을 보였다. 
그런데 “‘기자 뇌 최초 공개’란 제목으로 기사를 내보내면 재밌겠다”는 동료들의 말을 듣자 덜컥 겁이 났다. 지능이 평균 이하라는 판정을 받으면 어쩌나 싶어서다. 그래도 일은 일이기에 뇌가 호두처럼 생겼다는 ‘상식’만 챙긴 채 1월27일 가천의대 뇌과학연구소로 향했다.

연구소는 깔끔한 인테리어와 공학적 설계가 돋보였다. 그러고 보니 1층에 전시된 뇌 기능 측정기인 PET(양전자단층촬영)와 뇌 영상 촬영기인 MRI(핵자기공명영상)가 눈에 들어왔다. 저런 기계로 뇌를 찍는구나.

뇌과학연구소에서 김영보 교수를 만났다. 땅 짚고 헤엄치려면 지푸라기부터 잡아야 하는 법. 그런데 김 교수와 얘기하다 보니 보통 분이 아니란 생각이 들었다. 스크랩해둘 만한 기사는 모조리 스캔해서 쉽게 찾아볼 수 있도록 컴퓨터 파일로 저장해두는 것은 물론, 뇌과학 분야 책이라면 언제든 2~3시간 안에 정리할 수 있다고 했다. 머리가 멍해졌다. 뇌과학자는 다 이렇게 기능적일까. 그러고는 움츠러든 뇌를 다시 펴는 기분으로 이 생각 저 생각을 말로 옮겼다.

“저는 제 지능을 알고 싶어요. 새를 아주 무서워하는데, 새 사진을 보면 제 뇌가 어떻게 변하는지도 알고 싶고요. ‘짜증난다, 열받는다’와 같은 부정적인 말을 하면 뇌에 힘이 빠지나요? 웃으면 뇌에 긍정적인 세포가 생기겠죠? 탄수화물을 먹기 전과 후의 모습은 어떨까요? 이번 기사에 이런 ‘간단한’ 연구들을 체험해 정리하고 싶어요.”

그러자 김 교수가 ‘그럴 줄 알았다’는 표정을 지었다.

“이곳에 온 사람마다 ‘뇌가 어떻게 작용하는지 알고 싶다’고 하는데, 그게 가능할 만큼 뇌과학이 발달하진 않았어요. 뇌 자체의 모양새를 관찰하는 연구는 진행됐지만 뇌 기능에 관한 연구는 초보적 수준입니다. 물론 fMRI로 뇌의 활동 상황을 실시간 관찰할 수 있으니, 외부 자극에 따른 뇌의 반응은 확인할 수 있죠. 궁금한 점을 실험해볼 수는 있지만, 단지 피실험자 1명에게만 이런 반응이 나타났다고 말할 수 있어요. 개인차가 심하게 나니까요.”

  
 

 

 
1 7.0테슬라 MRI를 통해 얻은 뇌 사진을 바라보고 있다. 2 7.0테슬라 MRI 장치로 뇌를 촬영하려면 원통형 ‘헤드코일’에 머리를 넣어야 한다. 

‘뇌 건강 확실히 챙기기’로 다짐

그래서 7.0테슬라 자기공명영상촬영(MRI) 장치로 뇌를 촬영하고, fMRI를 통해 음악과 음악 아닌 소리에 따른 뇌 반응 실험을 하기로 했다. 그리고 2월1일 실험을 위해 다시 연구소를 방문했다. 혹시 뇌 지능이 드러나지 않을까 싶어 점심에는 뇌에 좋다는 등 푸른 생선도 먹었다.

뇌지도부터 찍기 위해 지하 랩실로 들어갔다. 연구원들은 “시계, 목걸이 등 철 성분이 있는 것은 모조리 빼라”고 말했다. 7.0테슬라는 지구 자장의 35만 배 수준이기 때문에 철 성분을 갖고 들어가면 사람이 다치거나 장비가 망가질 수 있다. “귀 안에 넣으라”며 귀마개를 줬다. 탈의실에 가서 속옷 상의만 벗고 실험대에 올라갔다. 성인 한 사람이 간신히 누울 만한 공간에 누워 안테나 구실을 하는 원통형 ‘헤드코일’에 머리를 조심스레 넣었다. 연구원들은 “영상이 흔들릴 수 있으니 되도록 움직이지 마라, ‘스캐너’ 안에서 위험하다고 느낄 땐 언제든 손에 쥔 비상 버튼을 누르라”고 했다. 그렇게 굴 속 같은 스캐너로 들어갔다.

처음엔 별것 아닌 것 같았다. 그런데 얼마 지나지 않아 소음이 들려왔다. “자기를 유도했다가 푸는 과정에서 들리는 진동 소리”라고 하는데, 치과 치료에 사용하는 드릴 소리 같았다. “MRI 검사하느라 힘들었다”는 지인의 말이 떠올랐다. 갇혀 있으니 정말이지 답답하고 힘들었다. 물론 육체적으로 아프진 않았지만 계속되는 소음 때문에 스트레스가 차곡차곡 쌓였다. 가만히 30분간 누워 할 수 있는 거라곤 명상밖에 없었다. ‘이러다 죽는 것 아닌가’ 생각할 즈음 “끝났다”는 말이 들렸다. 밖으로 나왔고 악몽은 끝났지만, 어지럼증이 생겼다.

 
3 fMRI를 통해 음악과 음악이 아닌 소리에 대한 뇌의 반응을 알아보기로 했다. 4 30분간 스캐너에 갇혀 얻은 나의 뇌 사진. 뇌의 미세혈관까지 보인다. 

1시간 후 있을 음악 반응 실험을 기대하며 저녁식사를 하러 갔다. 밥을 먹는 내내 숨이 가빴고, 심장은 콩닥콩닥 뛰었다. 음악 실험 또한 뇌 촬영과 같은 방식으로 진행됐다. 7.0테슬라가 아닌 상용화된 3.0테슬라 MRI에서 진행됐기 때문인지 스캐너 폭이 넓어 한결 수월했다. 조금 전엔 관에 있었다면 이번엔 1인실 고시원에 있는 것 같다고 할까. 귀마개를 한 뒤 헤드폰을 꼈다. 노래를 들으며 마음의 안정을 취하곤 7분간 음악과 음악 아닌 소리를 번갈아 들으며 뇌 반응을 측정했다. 20여 분 후 실험이 끝났다. 이번에도 멀미를 하는 체질이라 그런지 메스꺼웠다. 오락실에 반나절 있었던 것처럼 머리가 띵했다.

이틀 후 뇌 영상 사진을 받았다. 허무하게도 나의 뇌는 그야말로 평범했다. 음악 아닌 소리보다는 음악을 들을 때 뇌가 더 활성화된다는 매우 상식적인 결과도 얻었다.

갑갑한 곳에 갇혔던 걸 생각하면 지금도 머리가 아프다. 뇌를 연구하며 몇 번이나 기기 안에 누웠을 연구자들을 생각하니, 절로 그들이 위대해 보인다. 어찌 됐든 요즘 난 혼자 엘리베이터를 타면 괜히 갇힌 듯한 착각을 한다. 뇌질환에 걸리면 그 곤혹스러운 실험을 또 해야 한다고 생각하니 등 푸른 생선 많이 먹고, 운동도 많이 하며, 잠 충분히 자서 뇌 건강을 확실히 챙겨야겠다는 생각이 든다.

   (끝)
 


 

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메모 :

왜 눈을 깜빡일 때 깜깜해지지 않나?

2005년 07월 28일

왜 우리가 눈을 깜박일 때 세상은 깜깜하게 보이지 않을까? 사람은 1분에 10~15번씩 자동적으로 깜박인다. 그것도 두 눈을 동시에 깜박인다. 얼른 생각하면 깜박이는 동안 앞이 깜깜해질 것 같은데 그렇지 않다.

흥미롭게도 새들은 한 번에 한 눈씩 깜박인다. 눈 깜박임 때문에 시야가 어두워지는 것을 막기 위한 그들 나름의 전략이다. 하지만 사람은 두 눈을 동시에 깜박여도 눈에 보이는 세상은 중간에 끊기지 않는 연속된 장면으로 펼쳐진다.

최근 사람이 눈을 깜박여도 세상이 어둡게 보이지 않는 이유가 밝혀졌다. 영국 런던대 신경학연구소 데이비나 브리스토우 연구원이 생물학 전문지 ‘커런트 바이올로지’ 26일자에 발표한 바에 따르면 눈을 깜박일 때 뇌의 특정영역이 꺼지면서 어두움을 감지하지 못하기 때문에 우리가 보는 세상은 깜깜해지지 않는다.



연구팀은 눈을 깜박이는 행위가 뇌에 미치는 효과를 알아보기 위해 특별히 고안한 다소 ‘엽기적인’ 실험을 했다. 실험참가자들에게 눈에 들어오는 빛을 막는 안경을 씌우고 입 안에 광섬유를 넣은 채 기능성자기공명영상(fMRI)으로 뇌 활동을 촬영했던 것.

빛은 광섬유가 장착된 실험참가자의 입천장을 통과해 안구까지 전달되기 때문에 눈을 깜박이는 것과 관계없이 항상 망막에 빛이 들어온다. 따라서 눈 깜박임의 효과가 뇌 활동에 미치는 효과만 볼 수 있는 실험이 된다.

실험 결과 눈 깜박임은 시각 피질을 비롯해 눈으로 들어오는 신호를 처리하는 뇌 영역의 활동을 억제시키는 것으로 나타났다.

브리스토우 연구원은 “눈을 깜박이는 동안 시각과 관련된 뇌 영역을 일시적으로 억제시키는 것은 눈을 깜박이는 동안 눈꺼풀이 눈동자를 덮고 세상이 어두워진다는 사실을 뇌가 알지 못하게 막는 신경 메커니즘”이라고 설명했다.

결국 뇌의 특정 영역이 꺼지면서 눈을 깜박이는 행위가 무시된다는 뜻이다. 그렇다면 왜 눈을 깜박일까. 흔히 각막을 촉촉하게 하고 산소를 공급하기 위해서라고 생각하지만 꼭 그렇지만은 않다.

한국과학기술원(KAIST) 바이오시스템학과 정재승 교수는 “각막을 촉촉하게 하는 눈 깜박임은 1분에 두세 번 정도면 충분하다”며 “나머지는 두뇌 활동의 부산물”이라고 설명했다.

실제 눈 깜박임은 생각하고 있는 동안에 잘 나타나지 않고 대뇌 정보처리 과정이 마무리될 때 일어난다. 예를 들어 책을 읽는 동안에는 눈을 깜박이지 않다가 페이지를 넘길 때 눈을 깜박인다. 눈을 깜박이면 지는 ‘눈싸움’에서 이기는 비결은 아무 생각 없이 상대를 쳐다보는 것이라고 말할 수 있다.

또 눈을 깜박이는 횟수로 사람의 병을 파악할 수 있다. 정 교수는 “몸의 움직임을 조절하는 신경전달물질인 ‘도파민’ 양이 늘면 눈을 자주 깜박인다”고 밝혔다. 도파민이 부족한 파킨슨씨 병 환자들은 1분에 한두 번밖에 눈을 깜박이지 않고, 도파민이 과다한 정신분열증 환자들은 보통사람보다 더 자주 깜박인다.
이충환 기자

[뇌가 보는 세상-최종회]눈이 보는 세상, 뇌가 보는 세상 2009년 05월 21일

서울대 뇌인지과학과 이상훈 교수
‘실재한다(exist)’는 것은 무엇인가. 오랫동안 철학자들이 ‘형이상학’이나 ‘인식론’이란 어려운 이름으로 답을 쫓던 물음이다. 과연 인간은 실재를 알아차릴 능력이 있는가. 선배 철학자들의 말에 기대지 않고 답해보자. 아마 실재란 우리 눈에 보이는 것 그 자체일 것이다. 그렇다면 실재를 알아차릴 능력, 당연히 있다.

눈꺼풀을 들어올리기만 하면 실재는 내 앞에 펼쳐지고 그 변화는 시시각각 내 마음에 접수된다. 현란한 전광판에서 추락하는 내 주식 가격. 생일을 놓친 나를 노려보는 화난 여자친구의 표정. 이런 것들이 ‘실재함’을 일상에서 누가 의심할까.

그러나 이 단단한 실재의 확신은 몇 가지 연구만으로도 무너질 수 있다. 우리는 대부분 뇌가 ‘만들어낸’ 실재를 보고 있다. 인지신경과학자들은 이를 ‘마음의 실재’라고 부른다. 진짜 ‘객관적 실재’와 마음의 실재는 다를 수 있다.

미국 메사추세츠공대(MIT) 뇌인지과학과 테드 에이들슨 교수가 만든 ‘그림 1’을 보자. 뇌가 만들어내는 마음의 실재는 이렇게 얘기한다. “A와 B로 표시된 격자들 중 하나는 검고 다른 하나는 하얗다”라고.
그러나 객관적 실재에 따르면 두 격자의 물리적 밝기는 동일하다. 의심스러우면 백지에 A와 B 격자 크기의 구멍을 내고 주변을 가린 채 보라. ‘마음의 실재’와 ‘객관적 실재’가 항상 동일하지 않다는 것을 바로 그림에서 확인할 수 있다.

그림이 보여주는 건 ‘맥락(콘텍스트) 효과’다. 그림을 보는 동안 우리 뇌는 어둡고 밝은 사각형이 번갈아 놓여 있는 바둑판 모양의 패턴을 인지한다. 이 패턴을 유지하려다 보니 뇌는 원기둥의 그림자 때문에 당연히 격자 B가 어두워질 거라는 사실을 놓치고 만다.

뇌가 마치 로봇처럼 기계적으로 눈의 망막에 들어온 빛의 밝기를 그대로 받아들인다면 A와 B의 밝기가 다르게 보이지 않을 것이다. 실제로 A와 B 격자의 밝기를 물리적으로 측정해보면 똑같기 때문이다. 망막에 들어온 두 격자의 밝기는 객관적 실재와 같더라도 뇌에서 이와 다른 마음의 실재로 바뀐 것이다.

인지신경과학자들에 따르면 뇌는 외부환경에서 오는 물리적 입력을 재료로 ‘실재’를 만드는 공장이다. 뇌가 만들어낸 실재를 객관적 실재로 믿게 하는 것 또한 뇌의 작용이다. 몹시 어려운 얘기다.
최근 인지신경과학자들은 마음의 실재가 뇌에서 만들어지는지는 과정까지 연구하기 시작했다. ‘그림 2’의 왼쪽 위에 있는 빨간색 수직 막대를 왼쪽 눈에, 오른쪽 위에 있는 파란색 수평 막대를 오른쪽 눈에 각각 동시에 보여주면 어떤 현상이 일어날까.

영국 런던대 존-딜란 헤인스 박사팀은 실제 사람들을 대상으로 이 같은 실험을 하면서 기능성 자기공명영상(fMRI) 장비로 뇌를 촬영했다. 그 결과 눈의 망막에서 출발한 시신경이 도착하는 1차 시각피질 영역(V1)에서 ‘그림 2’와 같은 그래프를 얻었다.

플러스 부분(세로축 위)이 뇌가 인식하고 있는 이미지다. 처음엔 빨간색 수직 막대를 인식하다가 몇 초 뒤엔 파란색 수평 막대로 바뀌었다. 희한하게도 뇌에서는 이런 변화가 계속 반복됐다. 왼쪽과 오른쪽 눈은 각각 고정돼 있는 사진을 계속 보고 있는데 말이다.

이 실험에서 객관적 실재는 정지해 있으나 마음의 실재는 움직인다는 게 확인됐다. 이 마음의 움직임은 바로 뇌 활동에서 비롯된 것이다.
뇌가 객관적 실재와 다른 마음의 실재를 만드는 건 아마도 진화의 산물일 것으로 과학자들은 추정하고 있다. 오랜 세월을 거쳐 환경에 적응하는 과정에서 생존에 유리한 방향으로 세상을 보기 위해 진화해온 인간의 독특한 능력일 거란 얘기다.

마음의 실재를 생산하는 뇌 작용을 이해하려는 시도는 비단 인지신경과학자들의 호기심을 만족시키려는 것만은 아니다. 눈을 떠도, 귀 기울여도, 손으로 만져도 실재와 만나지 못하는 난치병 환자나 장애인들에게 실재를 찾을 수 있는 길을 열어줄 수도 있다.

예를 들어 망막이 손상된 환자의 시각 담당 뇌 부위를 건강한 사람의 시각 처리 메커니즘과 비슷하게 직접 자극하면 실재가 만들어질 것이다. 현실에 좀 더 가까운 마음의 실재를 구현할 수 있게 된다는 얘기다. 지금 기술은 뇌를 직접 자극해 명암을 어렴풋이 구분할 수 있는 단계까지 왔다.

물론 마음의 실재를 구성하는 뇌 활동의 까다로운 퍼즐을 푸는 것 자체도 흥미진진한 일이다. 재능 있고 패기 찬 과학자들의 손길을 기다리고 있다.


이상훈 서울대 뇌인지과학과 교수

[뇌가 보는 세상-⑩]나를 움직이는 동기, 뇌의 보상회로  2009년 05월 15일

사람마다 다른 일을 추구하는 것은 동기가 다르기 때문이다. 동기는 사람을 움직이는 힘이다.
프랑스 작가 베르나르 베르베르는 소설 ‘뇌’에서 다양한 형태의 동기를 추적하다 우리 뇌 안에 동기를 만들어내는 장치가 있음을 발견한다. 이곳을 자극하면 쾌감이나 기쁨을 만들어내 어떤 행동을 계속하고자 하는 동기를 일으키게 되는 것이다.

1950년대 초 캐나다 맥길대의 한 연구실에서 이상한 일이 벌어졌다. 신경과학자 제임스 올즈는 상자에 들어 있는 쥐에게 지렛대를 누르는 훈련을 시키면서 누를 때마다 쥐의 뇌에 전기자극이 가해지도록 만들었다. 문제는 이때부터였다. 쥐들이 지렛대 누르기를 무척 좋아한다는 사실을 발견한 것이다! 심지어 배가 고픈 쥐조차 음식도 마다 않고 지렛대를 눌러댔다. 먹는 것보다 뇌에 전기자극 받기를 더 좋아한 것이다.

이로써 과학자들은 동물의 뇌에 쾌감을 매개하는 부위가 따로 있음을 처음으로 알게 됐다. 중뇌의 복측피개영역에서 전뇌의 중격측좌핵으로 연결되는 이 신경회로망을 우리는 이제 ‘대뇌보상회로’라고 부른다.

보상의 정보는 복측피개영역에서 중격측좌핵으로 분비되는 도파민을 통해 전해진다. 지렛대를 눌러 보상을 얻도록 훈련시킨 실험동물의 경우 중격측좌핵에서 분비되는 도파민의 양을 줄이거나 그에 따른 신호전달을 차단하면 학습효과가 사라진다. 더 이상 지렛대 누르기를 좋아하지 않는다는 얘기다.

흥미롭게도 중독성 약물 또한 예외 없이 중격측좌핵에서 도파민을 증가시킨다. 중독성 약물이 계속 몸 안에 들어오면 대뇌보상회로의 도파민 양이 정상적으로 조절되지 못하고 중독이라는 병적 상태로 바뀐다. 사람에게선 약물뿐 아니라 도박이나 인터넷 등도 비슷한 효과를 낳을 수 있다. 결국 중독은 대뇌보상회로에 이상이 생겨 나타나는 뇌질환의 하나인 것이다.

중격측좌핵은 전전두엽 피질로부터 통제를 받는다. 전전두엽 피질은 글루타메이트라는 화학물질을 통해 중격측좌핵에서 도파민의 신호를 조절한다. 전전두엽 피질의 특정 부위가 손상을 입으면 장기적인 보상을 가져다주는 행동에 장애가 나타난다. 가령 시간을 좀 더 기다리거나 좀 더 수고를 함으로써 결과적으로 더 많은 보상을 얻게 되는 행동을 선택할 확률이 줄어든다는 말이다. 알코올 및 마약 중독환자의 경우에도 실제로 이곳의 기능이 현저히 떨어져 있음이 뇌 영상 촬영을 통해 확인됐다.

중독성 약물이나 도박은 강한 쾌감을 일으켜 일시적인 보상을 뇌에 제공한다. 하지만 정상적인 사람이라면 위험이 따르는 쪽을 피하고 장기적으로 봤을 대 이로운 결과를 얻는 쪽을 선택하는 합리적인 의사결정을 할 것이다. 만약 의사결정에 관여하는 전전두엽 피질의 기능이 약해지면 사람들은 일시적 만족을 위한 충동적 자극에 쉽게 움직이게 되고, 결국 중독에 빠질 확률도 증가하게 될 것이다.

우리 주변에서 발생하는 여러 가지 스트레스도 대뇌보상회로와 밀접한 관련이 있다. 스트레스성 호르몬은 중격측좌핵에서 도파민 분비를 증가시킨다는 사실이 밝혀졌다. 스트레스를 받은 실험동물은 중독성 약물에 대한 선호도도 높아진다. 지렛대를 누를 때마다 코카인을 얻도록 훈련 받은 쥐에게 코카인 대신 생리식염수를 계속 주면 훈련 받은 행동이 점차 줄어들다 없어진다. 하지만 이들 쥐의 발바닥에 전기충격을 가하면 다시금 지렛대를 누르는 행동을 하게 된다.

이때 만일 스트레스 호르몬의 작용을 차단시킨 상태에서 전기충격을 주면 지렛대를 누르는 행동이 다시 나타나지 않는다. 결국 중단된 중독 관련 보상추구 행동의 재개에도 스트레스가 중요한 역할을 하고 있다는 의미다. 대뇌보상회로는 사람과 동물의 생존에 필수적인 음식이나 성(性)과 관련된 자연적인 행동에도 광범위하게 관여한다. 배고플 때 맛있는 음식을 잘 먹고 나면 만족스럽게 느껴진 경험이 대부분 있지 않은가. 뇌의 보상회로가 기뻐하기 때문이다.

직장에서 일하고 받는 보수도 계속 그 직장에서 일하게 하는 훌륭한 보상이 된다. 이때 대뇌보상회로는 업무로 인한 스트레스의 양과 성취감, 그리고 그에 따른 보수의 만족도 등을 전체적으로 종합해 그 일을 계속 할 것인지 여부를 결정하는 동기를 만든다. 물론 동기가 강할수록 일을 열심히 하게 될 것은 불 보듯 훤하다.

또 오랫동안 참고 기다리며 정당한 노력을 한데 대해 보상을 얻으려는 행동의 선택은 한 사회가 갖고 있는 건전한 가치관과 교육에 의해 영향을 받는다. 신경과학자 올즈는 위대한 발견을 했다. 중독질환부터 의사결정의 원리까지 보상회로를 통해 인간 행동을 이끄는 중심 원리를 찾아낼 수 있게 됐으니 말이다.

김정훈 연세대 의대 교수

[뇌가 보는 세상]⑨사이코패스, 뇌과학 연구로 다스려야  2009년 05월 07일

 

국내에서 처음으로 ‘사이코패스(psychopath)’라는 용어가 이슈가 됐던 건 2003년 9월부터 2004년 7월까지 21명의 여성을 대상으로 무차별 살인행각을 벌였던 ‘유영철 사건’ 이후다. 이 사건은 최근 ‘추격자’라는 영화로 만들어져 국내뿐 아니라 해외에까지 관심을 받기도 했다.

‘유영철 사건’이 영화에나 나올 법한 한 돌연변이에 의한 사고라고 애써 현실을 도피하고, 그 공포를 잊어갈 무렵 우리는 강호순이라는 새로운 엽기적인 살인마를 만났다. 언론 매체를 통해 공개된 그의 얼굴은 우리가 늘 일상에서 만나는 얌전해 보이고 지극히 순박해 보이기까지 한 얼굴이었다. 애써 스크린 속에 가둬 놓았던 ‘괴물’이 우리들의 모습으로 진화해 내 주위로 출현한 것이다.

공포와 불안 속에 우리들의 뇌는 괴물에 대한 끊임없는 왜곡을 시작한다. 괴물에 대한 근거 없는 소문은 일파만파로 퍼져갔다. 이런 왜곡의 가장 큰 피해자가 정신질환으로 치료를 받고 있거나 받아야 하는 환자가 되지 않을까 하는 기우(杞憂)에 정신과 의사로서 이런 소동이 그리 달갑지 않은 것이 사실이다.

사이코패스의 가장 큰 특징은 타인에 대한 공감 능력과 죄책감이 부족하다는 점이다. 반복적인 폭력과 범죄 행위를 일삼기도 한다. 인구의 1%가 사이코패스 해당된다고 할 정도로 흔한 질환으로 알려져 있다. 또 사이코패스들은 다른 정신질환자에 비해 비교적 유사한 특성을 지니며, 이런 특성은 소아기 때부터 나타나 성인기에까지 지속된다고 알려져 있다.

특히 사이코패스와 혼동하기 쉬운 정신과적 질환이 바로 ‘반사회적 인격장애(Antisocial personality disorder)’와 ‘행동장애(Conduct disorder)’다. 사이코패스는 반사회적 인격장애나 행동장애에 비해 더 전반적인 감정적, 행동적 장애를 보이는 것으로 알려져 있다. 정신분열병, 자폐증과도 다른 특성을 가진 질환으로 구분된다.

모든 정신질환이 그렇듯이 사이코패스 역시 뇌 기능의 장애로 나타난다. 환경적 요인과 더불어 유전적 요인도 관련된다고 알려져 있다. 2005년 영국에서 3600쌍의 쌍둥이를 분석한 결과를 보면 사이코패스의 성향에 유전이 상당히 영향을 미친다고 보고됐다.

사이코패스를 이해하기 위해서는 감정 기능의 저하나 장애가 상당히 중요하다. 뇌의 신경해부학적 위치로 보면 편도체(amygdale)와 복내측전전두엽(ventromedial prefrontal cortex)를 포함한 전전두엽 장애가 가장 일관되게 학계에 보고되고 있다. 특히 편도체의 기능이상이 가장 핵심적이다.

편도체는 공포와 즐거움 같은 감정과 관련이 있다. 편도체의 기능은 인간이 사회적인 존재가 되기 위해 필수라고 할 수 있다. 다른 사람의 마음을 이해하고, 상과 벌에 의한 학습을 통해 도덕적 틀이 형성되는 것이 바로 편도체의 기능과 깊은 관련이 있는 것이다. 사이코패스의 경우 감정적인 자극에 대한 편도체의 반응이 떨어진다고 보고돼 있다. 특히 최근 뇌에서 도덕성, 윤리성과 깊은 관련이 있는 전두-측두-변연회로계의 특정 부위(흑질)가 보통 사람보다 얇아져 있다는 것이 자기공명영상(MRI) 장비로 측정됐다.

사이코패스에 대한 자가진단 설문지가 인터넷에 떠돌면서 많은 이들이 혹시 나도 사이코패스가 아닌가 하는 걱정을 하기도 한다. 물론 우리들 안에도 내재된 공격성이 있다. 행동으로 표출하진 못하지만 살면서 가끔씩은 그 분노를 억누르려 힘든 시간을 보내기도 한다. 하지만 일반 사람들이 보이는 공격성은 대부분 어떤 사건이나 경험에 대한 반응으로 나타나는 경향이 대부분이다. 이에 비해 사이코패스는 공격성이 목적을 이루거나 수단으로 사용된다는 것이 큰 차이다. 이런 경향은 외국 연쇄살인범에서도 흔하게 관찰된다.

많은 선진국들이 국가 차원의 범죄 예방 정책의 일환으로 뇌과학 연구를 지원하고 있다. 사이코패스에 대한 뇌 연구도 이 같은 맥락으로 활발히 진행되는 상황이다. 한국에서도 지금까지 나타난 사이코패스에 대한 뜨거운 국민적 관심이 국가 차원의 체계적인 뇌 연구로 이어지기를 기대해본다.
권준수 서울대 의대 정신과 교수

[뇌가 보는 세상]⑧조물주도 놀랄 첨단 신경재생 기술  2009년 05월 03일

영화 ‘슈퍼맨’의 주인공이었던 미국 배우 크리스토퍼 리브는 낙마 사고로 척수 손상을 당한 뒤 사지마비 장애인으로 여생을 살았다. 국내에서도 유명 가수 강원래 씨가 척수 손상으로 하지마비가 된 뒤 지금까지 혼자서 걷는 모습을 보이지 못하고 있다 이처럼 척수와 뇌 등 중추신경계는 한번 손상이 되면 재생되기 어렵다. 손상을 입은 환자는 평생을 장애를 가진 채 살아야 한다.

모든 동물의 뇌와 척수는 재생이 되지 않는 걸까. 그렇지 않다. 개구리 같은 양서류, 도마뱀 같은 파충류의 경우 실험적으로 척수를 잘라내도 며칠 만에 다시 움직임을 되찾는다. 왜 조물주는 하등동물의 중추신경에는 재생능력이라는 선물을 줬을까. 스위스 취리히대 뇌연구소의 슈와브 박사에 따르면 사람 같은 포유동물의 중추신경 시스템은 양서류나 파충류에 비해 훨씬 정교하고 세밀하게 구성돼 있다. 또 일단 복잡한 시스템이 완벽하게 구성되면 쉽게 변하지 못하도록 재생을 억제하는 물질들이 생산되고 있다고 한다.

결국 사람의 중추신경은 정교함과 세밀함을 갖추기 위해 재생능력을 희생했다고 볼 수 있다. 어쩌면 아주 세밀한 고성능 컴퓨터가 구식 라디오에 비해 고장을 수리하기 어려운 건 쉽게 이해할 수 있는 현상이기도 하다. 그렇다면 손상된 뇌나 척수를 재생하고 장애를 극복하는 것은 자연의 법칙을 거스르는 불가능한 일이란 말인가. 그렇진 않다.

1980년 캐나다 맥길대 아과요 박사는 신경세포 및 신경세포를 이어주는 전선 같은 축삭을 둘러싸는 분자 수준의 환경을 적절히 조절하면 포유동물의 뇌와 척수도 개구리나 도마뱀 같이 재생할 수 있음을 증명했다. 이후 뇌 연구의 눈부신 발전과 줄기세포 연구의 등장으로 손상된 뇌와 척수를 재생시킬 수 있는 치료법이 머지않은 미래에 개발될 수 있을 것으로 뇌과학자들은 예상하고 있다.

뇌척수 손상으로 인한 장애를 극복하기 위한 또 다른 방법은 신경 가소성을 이용하는 것이다. 성인의 뇌나 척수도 신경세포의 활성을 증가시키면 변할 수 있다는 사실이 알려져 있다. 특히 손상을 받은 뒤에는 이런 가소성이 증진된다. 미국 앨라배마주립대에서 개발한 ‘구속치료법’은 뇌졸중 때문에 한쪽 손이 마비된 환자의 환자들의 반대쪽 정상 손을 사용하지 못하게 구속함으로써 마비된 손의 활동을 증가시켜 기능을 좋아지게 한다. 즉 손상 때문에 기능이 떨어진 신경계의 활성을 운동이나 작업을 통해 증가시키면 가소성이 증진돼 기능이 좋아질 수 있다.

최근에는 운동이나 작업을 통한 가소성을 좀더 극대화하기 위한 새로운 융합기술들이 속속 개발되고 있다. 즉 정보기술(IT)과 뇌과학의 접목으로 신경계의 활성을 증가시킬 수 있는 신경자극긱기와 기능성 전기자극술, 뇌기계접속장치 등이 개발돼 뇌척수 손상으로 인한 기능 장애를 극복할 수 있는 가능성을 던져주고 있다.

이 가운데 특히 인간의 뇌척수와 컴퓨터를 연결해 저하된 뇌신경기능을 대치할 수 있는 뇌기계접속장치는 ‘600만불의 사나이’와 같이 공상 속에 존재하던 ‘바이오닉스’ 기술을 현실에서 구현할 수 있게 하는 꿈의 기술로 각광받고 있다. 어쩌면 사람의 뇌와 척수에는 재생이라는 선물을 주지 않았던 조물주마저도 깜짝 놀랄 만한 방법이 아닐까.

크리스토퍼 리브 씨는 장애인이 된 뒤 장애를 극복하기 위한 일념으로 재활치료와 기능성 전기자극술을 이용한 치료 등을 적극적으로 소화해 손가락 3개를 약간 움직일 정도로 기능이 회복됐다고 발표한 바 있다. 이 소식은 전 세계 장애인들에게 희망을 줬고, 이를 통해 리브 씨는 영화 속 슈퍼맨보다 위대한 영웅으로 존경받았다. 이제 이들의 희망을 현실에서 이뤄지도록 하는 건 뇌과학자들과 이들의 연구를 지원하는 국가의 몫이 아닐까.
김병곤 아주대 의대 교수

[뇌가 보는 세상]⑦컴퓨터 전기와 생체 전기의 차이  2009년 04월 21일

비바람이 몰아치는 밤, 가까이서 번개가 번쩍인다. 기괴한 파이프오르간의 푸가 선율이 들려올 법한 석조건물 한군데 불빛이 새어 나오는 방이 있다. 덜컹이는 창문 너머로 몸통의 반이 잘려나간 개구리 다리를 촛대에 꼽아두고 묘한 시선으로 바라보는 사람이 보인다. 갑자기 꽈르릉.
건물을 내리친 번개가 피뢰침에 연결된 구리선을 타고 개구리 다리를 강타한다. 동시에 갑자기 오그라드는 개구리 다리. 이미 머리와 몸통이 없는데도 불구하고 마치 번개의 정기를 받은 양 분명히 다리는 움직였다. 이를 쳐다보고 묘하게 웃음 짓는 사람. 그는 루이지 갈바니였다.

1780년대 후반 이탈리아 볼로냐에서 갈바니는 전기가 생체에 미치는 효과를 처음으로 관찰했다. 다행히도 주술사가 아니라 과학자였던 갈바니는 우리 몸에 미세한 전기가 흐르며, 이 때문에 근육이 움직인다는 사실을 밝히게 됐다. 그 뒤 근육뿐 아니라 신경도 전기에 반응한다는 사실이 알려지면서 생체 전기에 대한 관심이 증폭됐다. 신경세포에서 전기는 우리가 듣고 보고 말하고 생각하는 모든 고등 신경활동을 유도하는 중요한 역할을 담당한다. 우리 몸의 신경은 세포막 안팎으로 약 80mV(밀리볼트)의 전압이 걸려있다.

하지만 생체의 전기는 컴퓨터 회로의 전기와 많이 다르다. 어릴 적 건전지와 꼬마전구를 이용한 과학실험에서 이미 경험했겠지만, 우리 몸은 전자가 흐를 수 없는 부도체에 가깝다. 컴퓨터 회로에서는 전자에 의해 전압과 전류가 생기는데 반해 신경세포에서는 세포막 안팎으로 다르게 분포하는 이온 때문에 전압이 생긴다. 예를 들면 양이온인 나트륨이온이 세포 밖에만 있고 세포 안에는 별로 없다고 하면 세포 내부에 음전기가 많이 쌓여 있는 셈인 것이다.

평소에는 여러 가지 이온들이 서로 다른 막 투과도를 갖고 평형을 이룬다. 그러다 어느 순간 나트륨이온이 세포막을 마음대로 가로지르게 통로가 열리면 곧바로 전압의 변화로 이어진다. 신경이 외부에서 자극을 받으면 이온통로들이 열려 80mV를 유지하던 전압차가 0으로 바뀌는데, 이때가 바로 신경세포의 스위치가 켜져 활동하는 상태다. 이렇게 생긴 전기신호가 다른 곳으로 전달되는 데는 신경망으로 연결된 신경세포 간의 교류가 매우 중요하다.

잠잠하던 한 신경세포가 전기신호를 갖고 활동하게 되면 이와 망을 이루는 다른 신경세포에 화학물질을 뿜어준다. 그 화학물질은 두 번째 세포의 이온통로를 열어 전압을 변화시키고 전기신호를 전달받는다. 이런 릴레이를 이용해 서로 멀리 떨어진 곳으로 전기신호를 보내는 것이다. 결국 신경다발을 타고 전자가 움직이는 게 아니라 신경망을 따라 이어진 세포의 전기적 상태가 움직이는 셈이다.

따라서 뇌기능이 잘 이뤄지려면 신경의 전기신호가 잘 관리돼야 한다. 컴퓨터 메모리의 막대한 능력도 결국 전자를 담아두는 간단한 회로의 능력 때문인 것처럼 신경세포 역시 전기신호가 적절히 만들어지고 다른 신경세포로 잘 전달되는 신경망의 능력이 중요하다. 또 하드디스크에 자유롭게 정보를 저장하고 지우는 것처럼 신경망 간의 전기신호고 외부 조절에 따라 쉽게 변해야 한다. 딱딱하지 않고 말랑말랑해야 한다는 말이다.

만약 전기신호 관리가 잘 이뤄지지 않으면 뇌기능 장애로 이어진다. 예를 들면 학습능력이 떨어지는 뇌질환 실험동물의 대부분은 대뇌피질이나 해마에서 신경세포의 전기적 특성이나 전기신호의 전달과정에 문제가 나타난다. 신경을 연구하는 과학자 중에는 신경세포의 이 같은 전기적 특성에 관심을 갖는 학자들이 있다. 무엇이 신경세포의 전기를 미세하게 조절하는지, 신경세포 간의 전기신호 전달 효율은 어떻게 제어되는지, 어떻게 하면 가능한 많은 신경의 전기적 특성을 측정할 수 있는지 등을 연구한다. 망가진 신경세포의 전기적 특성을 회복시키는 약물을 뇌질환 치료제로 개발하거나 뇌 안에 칩을 꽂고 자극해 뇌기능을 회복시키는 기법도 연구되고 있다.

만약 신경이 전기에 대해 반응하지 않았다면 애초에 불가능한 일이었을 것이다. 한국의 뛰어난 정보기술과 신경생물학이 융합해 어떤 꽃을 피울지 기대된다.
최세영 서울대 치대 교수

[뇌가 보는 세상]⑥뇌는 문화를 먹고 자란다 2009년 04월 16일

지난해 음악계를 떠들썩하게 만든 사건이 있었다. 영국인 전직 외판원 폴 포츠 씨가 국제적으로 유명한 오페라가수가 된 것. 한국까지 와서 이화여대와 KBS 부산홀에서 공연하고 수익금의 일부를 북한 어린이들에게 기부했다.

지난달에는 13살짜리 영국 소년 앤드루 존스턴이 투명한 ‘보이 소프라노’로 관객들을 감동시켜 ‘제2의 폴 포츠’로 불리기도 했다. 국내에선 수족관을 경영하는 한 시민이 TV의 한 오락프로그램에 출연해 ‘한국의 폴 포츠’라는 별칭을 얻으며 공식 스포츠행사에서 애국가까지 불렀다.

이들 세 명은 모두 이른바 ‘쓰레테너(루치아노 파바로티, 플라이도 도밍고, 호세 카레라스)’ 중 파바로티와 그가 부른 아리아 ‘네순도르마(공주는 잠 못 이루고)’를 가장 좋아한다고 했다.
그러나 음악 전공자들은 좀 다른 의견인 듯하다. 쓰리테너 중 도밍고는 악보에 있는 그대로를 표현해 작곡가 마음에 쏙 들게 노래를 부르며, 카레라스는 감성적으로 불러 가슴을 파고드는 느낌이라는 것이다. 파바로티는 목소리가 크고 고음에 강하다는 의견이 많다.
도밍고식 창법은 음악지식으로 따져 들을 때 아무 흠이 없다는 얘기다. 뇌 연구자의 입장에서 볼 때 좌뇌를 자극하는 방식이다. 이에 비해 카레라스는 우뇌에 호소하는 창법을 구사한다. 파바로티의 방식은 각성 수준을 담당하는 뇌 부위인 뇌간(腦幹)을 자극하는 창법이다.

뇌의 각 영역들은 서로 연결돼 있지만 서로 다른 역할을 나눠 담당한다는 사실은 이미 잘 알려져 있다.
쓰리테너의 공연실황을 듣고 있으면 도밍고의 노래로 좌뇌가, 카레라스의 노레로 우뇌가, 파바로티의 노래로 뇌간이 활성화된다. 번갈아 들리는 개성이 다른 3가지 창법이 결과적으로 관객의 뇌 전역을 공고루 자극해 감동의 총량을 증가시키는 것이다.

대부분의 명곡이 그렇듯 ‘네순도르마’도 뇌 전역을 순차적으로 자극해 최고조의 각성 수준에 이르도록 작곡돼 있다. 곡 전체를 4부분으로 나누면 처음 4분의 1은 좌뇌를, 다음 4분의 1은 더 감정을 살려 우뇌를 자극한다. 세 번째 부분에 가선 다시 감정을 누그러뜨리며 여성합창이 등장한다. 여성의 음성은 주로 좌뇌에서 처리된다. 그러다 온힘을 다해 강한 고음으로 맺는다.

뇌과학의 입장에서 보면 바로 이런 것이 좋은 문화다. 뇌 전체가 골고루 자극을 받는 과정이 습관적으로 이뤄져 뇌가 균형을 이루며 발달하게 되는 문화 말이다.
‘네순도르마’는 보통 사람들이 웬만큼 연습해선 나지 않는 높은 음으로 돼 있다. 도레미파솔라시도 중 ‘시’ 이상의 높은 음이 전체 160개 음 중 115개로 70%가 넘는다. ‘시’ 이상의 고음은 좌뇌가, ‘라’ 이하의 저음은 우뇌가 먼저 반응한다고도 알려져 있다.

고음을 큰 소리로 부르려면 에너지가 많이 든다. 이런 과정에서 뇌의 각성 수준이 높아진다. 처음엔 피곤하지만 연습으로 이를 이겨내기만 하면 뇌 발달에는 좋다. ‘폴 포츠 3인방’도 좋아하는 노래 ‘네순도르마’를 연습하면서 좌뇌와 우뇌, 뇌간을 골고루 자극했을 것이다.
살아가는 동안 어떤 문화를 접하는지는 사람마다 다르다. 당신이 접하는 문화가 바로 당신의 뇌를 변화시킨다. 결국 뇌는 문화를 먹고 사는 세포덩어리인 셈이다.

조용진 한남대 얼굴학연구소장

[뇌가 보는 세상]⑤석면… 로켓… 뇌도 스트레스 받는다  2009년 04월 10일

 

베이비파우더와 화장품에서 발암물질 석면이 나왔고, 북한이 국제사회의 반대에도 불구하고 로켓을 쐈다. 이래저래 달갑지 않은 소식들이 이어지고 있다.

참 스트레스 쌓인다. 바로 이런 때 우리 뇌에서는 ‘시상하부’라는 부위가 바빠진다. 뇌 한가운데 있는 시상하부는 생체리듬이나 감정 조절에 관여하는 영역이다.

석면 오염이나 로켓 발사 같은 상황은 긴장이나 공포를 일으킬 수 있다. 시상하부가 이를 감지하면 부신의 가운데 부분인 수질로 신호가 내려가 아드레날린과 노르아드레날린 같은 호르몬이 만들어진다. 이들 호르몬은 심장 박동과 호흡을 증가시키고 간에 저장된 글리코겐을 분해해 에너지를 만들어낸다. 이 같은 단기 반응은 대개 수십 분 이내에 진정된다. 스트레스를 받으면 일시적으로 몸이 긴장했다 피곤해지는 게 바로 이 때문이다.

스트레스가 좀 더 지속되면 시상하부가 부신의 겉부분인 피질에서 이른바 ‘스트레스 호르몬’이라고 불리는 코르티솔을 분비하도록 명령을 내린다. 코르티솔은 스트레스 때문에 균형이 깨진 각종 체내 화학물질의 농도를 정상 상태로 돌려놓는다. 이때는 스트레스 호르몬이 스트레스를 없애는 역할을 하는 셈이다. 여기까지는 ‘급성’ 스트레스 상태다.

스트레스가 계속 쌓여 ‘만성’이 되면 부신 피질에서 분비하는 코르티솔이 점점 많아져 과잉 상태가 된다. 비정상적으로 늘어난 코르티솔은 새로운 신경세포의 생성을 억제할 뿐 아니라 뇌 신경세포를 무차별적으로 공격한다. 또 신경세포의 죽음을 유도해 신경망을 전체적으로 느슨하게 만든다. 그러면 뇌는 집중력과 기억력이 떨어지고 신경이 예민해진다. 불안감과 근심걱정이 늘면서 밥맛도 나빠지고 잠도 잘 오지 않는다. 심하면 우울증으로 이어진다. 따라서 업무 능력이 떨어지고 창의력이 감소한다. 만성 스트레스 단계에서는 급성과 반대로 스트레스 호르몬이 스트레스를 부추기는 결과를 낳는다.

우리 몸은 외부 자극을 반복해서 받으면 단련이 되어 그 자극에 대한 저항력을 갖게 되는 게 일반적이다. 하지만 스트레스는 다르다. 계속되면 오히려 상태는 점점 악화된다. 스트레스가 급성에서 만성으로 바뀌기 전에 미리 조절하는 게 바람직하다.

김경태 포스텍 생명과학과 교수

[뇌가 보는 세상]④향기의 추억, 뇌는 알고 있다 2009년 04월 03일

된장찌개의 구수한 냄새를 맡으면 고향의 어머니가 떠오른다. 애틋한 그리움과 함께.

냄새와 관련된 기억은 뇌에서 학습을 담당하는 해마가 아니라 감정을 담당하는 편도체 영역에서 관장한다는 연구결과가 지난달 발표됐다. 향기에 대한 기억에 느낌이 동반되는 이유가 이 때문일지도 모른다.

그러나 아직 추측일 뿐이다. 뇌가 냄새를 어떻게 인식하는지 거의 알려져 있지 않기 때문이다. 뇌 연구는 아직도 냄새 인식 과정의 첫 단계인 코의 후각수용체에 머물러 있다. 냄새를 내는 화학물질이 호흡과 함께 코 안 점막에 접촉하면 그 물질만을 알아보는 후각수용체가 감지한다. 이 정보가 뇌로 전달돼 냄새를 인식하는 것이다.

후각수용체가 화학물질의 어떤 특성을 파악해 냄새 정보를 구별하는 걸까. 뇌과학자들의 의견은 둘로 나뉜다. 한편에선 화학물질의 구조를, 다른 한편에선 고유의 진동을 통해 구별한다고 주장한다.

자연계에서 서로 다른 향을 내는 화학물질은 구조가 다른 경우가 많다. 배와 바나나가 대표적인 예다. 배의 향기 성분(노말 프로필 아세테이트)보다 바나나 향기 성분(이소아밀 아세테이트)에 탄소(C)가 두 개 더 많다. 이 작은 차이 때문에 후각수용체가 배와 바나나의 향을 서로 다르게 인식할 수 있다는 것이다.

합성 향료에선 이 이론이 맞아떨어지지 않는 경우가 종종 있다. 1996년 영국 런던대 루카 투린 박사는 특정 화학물질에서 수소 하나를 동위원소인 중수소로 바꾸면 구조는 같지만 같은 시간 동안 진동하는 횟수가 바뀌어 냄새가 완전히 달라진다고 주장했다.

현재 ‘대세’는 구조이론 쪽으로 기울고 있다. 구조이론을 지지하는 미국 컬럼비아대 리처드 액설 교수와 프레드허친슨 암센터 린다 벅 박사의 2004년 노벨생리의학상 수상도 이런 경향에 한몫을 했다. 하지만 비슷한 구조의 화학물질을 진동수만 바꿔 다른 인공향료를 만들 수 있다는 가능성 때문에 진동이론도 여전히 뇌과학자들의 관심을 받고 있다.

한국 과학자가 논쟁에 종지부를 찍고 뇌가 냄새를 인식하는 전체 메커니즘을 밝힌다면 연간 12조∼15조 달러로 추정되는 세계 향기 시장에 도전할 수 있는 원천기술도 개발할 수 있을 것이다.

문제일 경북대 치대 교수

[뇌가 보는 세상]③‘빛으로 뇌를 읽는 시대’ 온다   2009년 03월 27일

영화 ‘마이너리티 리포트’에서 미래 살인자의 얼굴을 미리 알아내는 ‘예지자’는 머리를 박박 깎고 나온다. 바로 이 부분에 대해 과학자로서 스티븐 스필버그 감독에게 감탄하지 않을 수 없다.

 

영화에서 예지자의 머리에는 광케이블이 연결돼 있다. 케이블을 통해 예지자의 뇌에 레이저를 쏘고 반사돼 나온 파형을 분석해 살인자의 얼굴을 컴퓨터로 확인한다.

여기서 레이저는 파장이 780∼900nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)의 빛인 근적외선이다. 관객 입장에선 황당해 보일 수 있지만, 이는 실제 하버드대의대 데이비드 보아스 교수팀이 1990년대 말 본격적으로 연구를 시작한 ‘근적외선 기반 뇌활성 측정기법(NIRS)’이다.

뇌혈관으로 지나가는 적혈구는 머리뼈를 통과한 근적외선을 흡수한다. 이때 적혈구가 산소를 얼마나 갖고 있느냐에 따라 근적외선의 흡수도가 변한다. 뇌가 산소를 많이 쓸수록 NIRS의 신호가 더 강하게 나타나는 것이다.

산소 농도보다는 미미한 효과지만 머리색에 따라서도 근적외선의 흡수 정도가 달라진다. 검은 머리보다는 금발이, 금발보다는 대머리가 측정이 더 잘된다고 알려져 있다. 머리색이 어두울수록 근적외선을 많이 흡수해 실제 뇌로 들어가는 양이 줄기 때문이다. 영화 속 예지자가 모두 머리를 깎고 나온 걸 보면 영화 제작 당시 스필버그 감독이 이 기술을 이해하고 있었을지 모른다는 생각이 든다.

NIRS로 미래 살인자를 예측하는 건 불가능하다. 하지만 인체에 해를 주지 않고 이동하는 동안에도 간편하게 사용할 수 있다는 점에서 환자 진단용으로 각광받고 있다. 실제로 국내에서도 환자의 뇌에서 산소 농도를 측정하기 위해 간혹 이 장치가 쓰인다.

이 장치의 궁극적인 목표는 뇌 영상을 얻는 것이다. 자기장을 걸어 뇌 활동을 측정하는 고가의 기능성 자기공명영상(fMRI) 장비를 대체할 수 있는 기술이 바로 NIRS다. 최근 우리 연구실은 NIRS 데이터를 통계적으로 분석해 영상으로 만드는 기술을 개발했다. 미국 캐나다 유럽 일본 중국 호주 등 외국 100여 개 연구팀이 우리가 개발한 기술을 사용하고 있다.

이렇게 세계 곳곳의 과학자들이 NIRS를 연구하고 있으니 ‘빛으로 뇌를 읽는’ 시대가 조만간 올 것으로 보인다. 먼 미래에는 정말 이 장치로 생각까지 읽을 수 있게 되지 않을까. 그럼 마음을 뺏기지 않기 위해 머리를 검게 염색해야 할지도 모르겠다.

예종철 KAIST 바이오 및 뇌공학과 교수

[뇌가 보는 세상]②생각을 읽는 ‘뇌 MRI’ 명암 2009년 03월 20일

 

‘자기공명영상(MRI) 장치는 거짓말을 하지 않습니다.’

최근 미국의 한 회사가 이 같은 캐치프레이즈를 내걸고 거짓말 탐지 서비스를 시작했다. 회사 이름도 ‘노 라이(No Lie) MRI’다.

이 회사는 MRI 장치로 촬영한 피의자의 뇌 이미지를 분석해 그의 말이 진실인지 거짓인지를 정확도 99% 수준으로 가려내는 소프트웨어를 개발했다고 주장하고 있다. 이에 대해 학계에서 많은 논란이 있는 것은 사실이지만 앞으로 뇌 연구를 상업적으로 활용하는 기업은 계속 생겨날 것으로 보인다. 뇌 연구가 사람들의 미묘한 감정 변화나 정치경제적 성향까지 측정할 수 있을 정도로 진화해온 덕분이다.

일본 도쿄대 연구팀은 자기보다 능력이 뛰어난 사람이 불의의 사고를 당한 소식을 들을 때 뇌에서 측핵이 활발히 반응한다는 연구결과를 내놓았다. 측핵은 즐거움과 쾌감을 담당하는 부위다.

미국 뉴욕대 연구팀은 실수를 할 때 반응하는 뇌 영역인 전대상회가 보수적인 사람보다 진보적인 사람이 더 활발해진다는 사실을 발견했다. 뇌의 활동과 정치적 성향이 무관하지 않다는 분석이다.

과학자들은 더 나아가 왜 사람들이 특정 정치가를 지지하는지, 왜 소비자들이 특정 브랜드를 보면 구매하고 싶어 하는지도 뇌 과학으로 설명하고 있다. 뇌 과학이 본격적으로 사회와 융합하기 시작한 것이다.

최근 과학자들 사이에서는 머지않은 미래엔 기업이 필요한 인재를 채용할 때 뇌를 측정하게 될지도 모른다는 얘기까지 나오고 있다. 예를 들어 타인과 공감하는 능력을 뇌 영상기기로 측정하는 장치가 개발되면 영업사원을 뽑을 때 사용할 수 있을 것이다. 감정이나 능력을 아무리 잘 숨기고 포장해도 최신 뇌 영상기기 앞에서는 무력해진다.

한편 지금까지 상상하지 못했던 ‘뇌 과학적 차별’이 일어날 가능성도 커진다. 검증되지 않은 방법으로 측정한 뇌 반응 때문에 취업 기회를 뺏기거나 범죄를 저지르기 쉬운 뇌를 가진 사람으로 분류돼 감시를 받을 수도 있다. 설령 검증받은 뇌 반응이라도 그것만을 바탕으로 인간을 판단하는 것은 심각한 혼란과 비판을 낳을 것이다.

뇌 과학을 어떤 방향으로 활용할지는 전적으로 우리 선택에 달려 있다. 첫 번째 발걸음은 우리의 뇌를 잘 아는 것이다.

김학진 고려대 심리학과 교수

[뇌가 보는 세상]①나이 먹으면 고스톱 대신 글쓰기 즐겨라 2009년 03월 13일

 

《본보는 14∼21일 세계 뇌(腦)주간을 맞아 ‘뇌가 보는 세상’ 시리즈를 새로 연재합니다. 국내 뇌 전문가들이 뇌과학의 관점으로 우리 사회의 다양한 현상을 분석해 드립니다.》

이른바 ‘두뇌 트레이닝’이 유행이다. 덧셈과 뺄셈, 곱셈 같은 간단한 계산을 반복해 뇌를 활성화시켜 기능 저하를 막는다는 것이다.

두뇌 트레이닝은 나이가 들수록 뇌기능이 떨어져 계산능력이나 기억력이 저하된다는 부정적인 전제를 깔고 있다. 이는 통념에 불과하다.

뇌는 계산능력이나 기억력 말고도 논리력 감성 창의력 등 여러 가지 능력을 갖고 있다. 물론 노인이 되면 새로운 정보를 받아 계산하거나 기억하는 능력은 좀 떨어질 수 있다.

그러나 캐나다 토론토대 심리학과 린 헤서 교수는 이미 뇌 속에 담겨 있는 다양한 정보를 활용해 통합적인 추론을 하는 지혜와 이를 바탕으로 생기는 창의력은 나이가 들수록 오히려 는다고 보고했다.

정보 전달을 담당하는 뇌세포는 태아 시절 대부분 만들어진다. 하지만 뇌의 특정 부위에서는 어른이 된 뒤에도 소량이지만 계속 뇌세포가 만들어져 학습과 기억에 관여한다는 사실이 밝혀졌다. 꼭 필요한 뇌세포끼리는 강하게 연결되고 불필요한 뇌세포 간의 연결은 점차 사라지면서 더 효율적인 뇌로 변해가기도 한다.

이런 연구 결과를 응용하면 나이에 맞춰 효과적인 두뇌개발이나 학습 방법을 만들 수 있다. 어린아이에게는 직관과 기억력 중심의 교육이 더 효과적일 수 있다. 청소년기를 넘어 성인으로 갈수록 사물과 현상을 자세히 분석하는 이해 위주의 교육이 적합할 것이다.

결국 선행학습이나 조기교육 등은 자칫 어린이의 뇌를 망치는 독이 될 수 있다는 경고는 과학적으로도 의미가 있다. 단순한 사고와 동작을 반복하는 고스톱을 많이 한다고 해서 기억력 저하를 막을 수 있다는 근거도 없다.

나이에 따라 발달하는 뇌의 능력을 정확히 파악해 발굴하는 게 현명한 두뇌개발 방법이다. 나이가 들었다고 해서 단순 계산을 반복하며 시간을 낭비할 게 아니라 통찰력이나 논리력을 바탕으로 글을 쓰는 등 창조적인 뇌 활동을 하는 게 바람직하다. 실제로 저명한 문학작품 중에는 나이가 많은 대문호나 문필가의 작품이 적지 않다.

선웅 고려대 의대 해부학교실 교수

뇌와 뇌신경

 

   뇌(brain)는 척수와 뇌신경을 통하여 몸과 교신하는 신경자극의 언어를 사용한다. 교신은 왕복 2차선 도로에서와 같다. 뇌는 자극이 수신되면 이에 반응하여 자극을 보낸다. 뇌는 촉각, 통각, 온도 및 몸통과 사지로부터 오는 몸감각등에 관한 일반적인 정보는 척수를 통해 그리고 머리로부터는 뇌신경을 통해 받아들인다. 일부 뇌신경들은 혈압이 높은지 낮은지 음식을 먹을 때가 되었는지등과 같은 내장성기능을 뇌에 전달하기도 한다. 뇌신경은 또한 후각, 시각, 청각, 평형감각 및 미각등 중요한 감각들을 공급해 주기도 한다. 계속적으로 변화하는 자극들은 신경의 흐름을 이루어서 뇌의 모든 영역으로 흘러가게 한다. 일부는 기억속으로 흘러들어가며, 일부는 판단을 하거나 계획을 세우도록 하며, 또 일부는 인격이라는 혼합체에 정서를 부가시키기도 한다. 그 결과가 우리들의 행동이다. 즉 뇌로부터 뇌신경과 척수를 통해 되돌아 오는 자극의 흐름이 얼굴표정, 말, 몸짓 그리고 일상적인 활동을 조절하는 것이다.


   뇌는 머리의 다양하고 특별한 기능을 수행하는 척수의 일부 분절이 고도로 변형된 형태라고 생각한다. 뇌를 얼핏 보면 척수모양보다는 버섯과 비슷하게 생겼다. 육중한 대뇌반구와 소뇌가 뇌줄기를 제외한 대부분의 구조물을 덮고 있다. 뇌줄기는 척수를 가장 많이 닮았다. 오름신경로와 내림신경로들은 뇌줄기를 통과하여 각각 대뇌반구와 척수로 가게 된다. 뇌신경들도 척수신경이 척수와 교통하는 것처럼 뇌줄기로 들어가거나 뇌줄기에서 나오게 된다. 대뇌반구와 소뇌는 신경관이 고도로 특수하게 발달되어 나온 것이며 이로부터 뇌와 척수가 발생된다.
   뇌는 신경관으로부터 발생되어 확장되고 접혀져서 뇌의 5가지 주요영역이 된다.

 

1. 대뇌반구(cerebral hemisphere)는 신경관의 앞쪽 끝에 있는 끝뇌(종뇌, telencephalon)로부터 발생된다.

2. 사이뇌(간뇌, diencephalon)는 시상(thalamus)과 시상하부(hypothalamus)가 되고 망막으로부터 시신경을 받는다.

3. 뇌줄기(뇌간, brainstem)는 사이뇌의 뒤에서 시작된다. 뇌줄기중 가장 부리쪽에 위치한

4. 중간뇌(중뇌, midbrain)는 관모양으로 남아서 머리안에 맞추기 위해 앞쪽으로 굽어져 있다. 뇌줄기는 후뇌(metencephalon)로 계속 이어지고 이것은 다리뇌(교뇌, pons)와 소뇌(cerebellum)가 된다.  뇌줄기의 마지막 부위는

5. 숨뇌(연수, medulla oblongata)로 되어 뇌줄기와 척수를 연결시켜 준다.


   이러한 모든 구분들은 중추신경계의 분절에 기반을 둔 것으로 이 분절은 척수신경이 나오는 척수분절에서 가장 뚜렷하다. 뇌신경이 나오는 모양을 보면 뇌줄기도 분절되어 있음을 알 수 있다. 뇌신경들도 척수신경과 매우 유사하게 나오기 때문이다. 복잡한 대뇌반구는 어떠한 분절이 존재하는지 알수없이 짜여져 있어 약간의 분절증거가 남아있기는 하지만 거의 구분할수 없다. 대뇌반구와 사이뇌는 척수와는 부분적으로 다른데, 이들에는 운동과 관계되는 바닥층판이 없다.

 

 

신경중추와 신경로
   뇌는 대뇌반구에 있는 일차감각중추(primary sensory center)와 일차운동중추(primary motor center)를 통하여 세상과 교신한다. 보고, 듣고, 균형을 유지하고, 냄새맡고 또 맛을 보는 것은 감각중추로부터 생기며 이것은 눈, 귀, 코 및 혀로 부터 뇌신경을 통하여 자극을 전달 받는다. 몸감각중추(somatosensory center)도 역시 촉각, 온도, 통각 및 몸의 위치(몸감각)에 관한 정보를 피부, 근육 및 관절등으로 부터 전달 받는다. 대뇌반구에 있는 연합영역(association area)에서는 이들 정보를 해석한다. 이 영역에서 활동을 요청하면, 몸운동중추(somatomotor center)는 수의적 운동을 통제하고, 언어중추(speech center)는 생각을 말로 표현하게 된다.


   신경로(전도로, tract)는 뇌줄기를 통하여 대뇌반구에 도달하는데, 척수와 뇌신경으로부터의 정보를 전달해 준다. 또다른 신경로들은 운동명령을 뇌줄기 아래로 보내 근육과 샘으로 전달해 준다. 모든 신경로가 직접 위아래로 가는 것은 아니다. 대부분은 소뇌나 사이뇌에 있는 신경핵(nucleus)에서 끝나고,  여기서 신호가 더멀리 가기전에 다른 신호들과 조정된다. 이러한 모든 신경원을 가리켜서 투사신경원(projection neuron)이라고 부른다. 왜냐하면 마치 투사물처럼 표적을 겨냥하고 있기 때문이다.


  맞교차축삭(commissural axon)들은 뇌의 반대편끼리 연락을 함으로서 각 대뇌반구가 서로 조화를 이루도록 한다.  연합신경원(association neuron)은 같은 반구에서 서로다른 영역들을 연결해 준다. 만일 당신이 말을 하려한다면, 생각을 말로 옮기기 위해서 이 모든 세가지 형태의 신경원을  필요로 하게 된다.

 

 

 뇌의 육안해부학
   뇌는 약1.5kg(3.3파운드)의 부드럽고, 정교한 조직으로 대부분의 다른 조직이 가지고 있는 교원섬유로부터의 지지가 없다. 신선한 뇌는 부검대위에서 변형되지만 한사발 용량의 액체가 차있는 주발속에서는 변형없이 잘 보존 된다. 이 때문에 뇌는 머리뼈 안에서 뇌척수액 속에 띄워져 있어야 한다. 머리안 내부에서는 뇌막과 얇은 뇌척수액층이 완충작용을 하여 뇌를 편안하게 해주고 있다. 대뇌의 이마엽은 머리뼈의 앞머리뼈우묵에 놓여져 있고 중간머리뼈우묵은 관자엽을 지지해 주며, 소뇌는 뒤머리뼈우묵을 채우고 있다. 뇌줄기는 나비뼈와 뒤통수뼈에 놓여져 있으며 숨뇌는 큰구멍을 채우고 있다. 뇌신경들은 머리안 바닥에 있는 구멍들을 통하여 빠져 나온다. 시각신경은 시각신경관을 통하여 사이뇌로 들어가고, 삼차신경은 둥근구멍과 타원구멍을 거쳐서 얼굴에 이른다. 그리고, 미주신경은 숨뇌를 떠나서 목정맥구멍을 통해서 나간다. 머리안의 지붕은 비교적 단순하다. 대뇌에 의하여 뇌혈관, 대뇌고랑 및 대뇌이랑들의 흔적만이 존재한다. 대뇌에 맞춰지는 머리뼈 조형은 인간의 머리모양으로부터 개성이나 인격을 읽어내려는, 지금은 불신되고있는 과학인 골상학이나 독심술(phrenology)의 기원이 되었다.


   숨뇌(연수, medulla oblongata)는 주된 반사중추이고 커다란 신경로들이 뇌의 반대쪽으로 교차하는 부위이다. 뇌를 구성하고있는 모든 부위에서 가장 척수와 근사한 곳이다. 척수가 갖는 시린더모양이나 분절들을 갖고 있다. 앞, 뒤정중고랑(anterior & posterior median sulcus)들이 척수에서와 마찬가지로 숨뇌를 좌우로 나누고 있고 척수분절에서처럼 뇌신경들이 간격을 두고 나타난다. 그러나 이들간에는 아주 중요한 차이가 있다. 숨뇌의 앞끝부분은 좀더 많은 신경로들을 수용하고 뇌신경핵들을 포함하기 위해 커져있고 척수에서 보았던 회색질의 H자 모양이 퍼져 흐트러 진다. 이러한 변화들의 증거로 앞면에 피라밋(pyramid)이 있으며 이들 가쪽에 아래올리브(inferior olive)가 있다. 뒤에서는 척수의 뒤기둥이 얇은 제4뇌실 천장으로 가고 양측면에 있는 아래소뇌다리(inferior cerebellar peduncle)들은 신경섬유를 소뇌로 보내고 있다.


   숨뇌는 숨뇌반사의 기본이 되는 5쌍의 뇌신경들을 통해 주위와 교통한다. 앞쪽 즉 부리쪽으로부터 시작하면, 귀는 소리와 균형에 관련된 자극을 안뜰달팽이신경(평형청각신경, vestibulocochlear nerve)을 통해 교신한다. 미각과 타액분비는 다음의 혀인두신경(설인신경, glossopharyngeal nerve)을 통해 조절한다. 이어 미주신경(vagus nerve)은 연하와 몸통의 많은 내장기능들을 조절하는 자극을 전달한다. 제11뇌신경인 더부신경(부신경, accessory nerve)은 후두의 높낮이와 성량을 조절한다. 마지막이면서 가장 꼬리쪽에 있는 혀밑신경(설하신경, hypoglossal nerve)은 위로 가서 혀에 있는 근육들에 분포하면서 언어, 씹기 및 삼키기를 조절한다. 이들은 인두, 경부 및 몸통에 분포하기 때문에 마지막 4개의 뇌신경들은 구토, 딸꾹질, 삼킴 및 구역질반사등을 조정하고 또한 심박동과 혈압에 관계되는 반사들을 조절한다.


   촉각, 몸감각 및 통각자극을 전달하고 몸 움직임을 조절하는 신경로들은 숨뇌를 통해 뇌줄기를 오르내린다. 이들 신경섬유중 많은 것들이 숨뇌에서 반대편으로 횡단하여 뇌의 왼쪽이 몸의 오른쪽을 조절하고 또 오른쪽으로부터 감각을 받아들인다. 피라밋은 운동명령을 척수의 가쪽피질척수로에 전도하는 피라밋로(pyramidal tract)를 전달한다. 피라밋로는 숨뇌의 앞정중고랑을 가로질러 반대쪽으로 간다음 척수의 가쪽피질척수로로 들어간다. 뒤기둥(posterior column)들도 쐐기다발핵(설상핵, cuneate nucleus)과 널판다발핵(박속핵, gracile nucleus)속에서 연접을 이룬 뒤 숨뇌에서 횡단한다. 이들 핵으로부터 온 축삭들은 속 깊은 곳으로 하행한 후, 반대쪽으로 교차하여 안쪽모대(medial lemniscus)를 형성한 뒤 사이뇌를 향해 뇌줄기 위로 올라간다.


   신경로들이 목적지를 향하여 위로 올라감에 따라서 회색질은 몇몇 핵무리로 분산된다. 아래올리브는 척수, 소뇌 그리고 대뇌피질 사이의 조정자극을 중계해 주는 올리브핵의 위치를 알려준다.  쐐기핵과 널판다발핵은 뒤기둥의 섬유를 안쪽모대 섬유에 연결 시켜준다. 뇌신경핵들은 뇌에서 다른 대부분의 영역과 연결되어 있다. 이 핵들 사이에 흩어져 있는 것이 그물체(망상체, reticular formation)로서 뇌줄기 전역에 퍼져있는 뇌신경핵들과 섬유들의 연결망이다. 이것은 잠을 깨우는 각성반응과 일을 할 때 무엇이 필용한가 주의를 환기 시켜주는데 중요한 역할을 한다. 다리뇌와 중간뇌를 설명할때 다시 그물체에 대하여 다룰 것이다.


   다리뇌(교뇌,pons)와 소뇌(cerebellum)는 중간뇌와 숨뇌 사이에 위치한다(그림13-2). 다리뇌는 앞으로 부풀고, 아래다리뇌고랑(inferior pontine sulcus)에 의해 숨뇌로부터 분리된다. 다리뇌는 척수의 마루와 바닥층판을 나타낸다. 뒤쪽으로 소뇌는 대뇌반구와 숨뇌사이를 채우고 있다. 소뇌는 다리뇌의 천장층판이 확장된 것이고 제4뇌실을 다리뇌와 숨뇌와 함께 공유한다.


   다리뇌는 적절하게 명명되었다. 다리를 의미하는 이 라틴어는 숨뇌와 중간뇌 사이에서 신경교통이 다리뇌를 가로질러 소뇌로 흐르고 또 뇌줄기로 되돌아 온다. 앞부분은 다리뇌의 기저부(base)이고 제4뇌실 아래의 깊은 조직은 뒤판(교뇌개, pontine tegmentum)이다. 피질척수로와 안쪽모대는 다리뇌의 기저부를 관통해 통과하고 그물체는 뒤판속에서 중간뇌를 향해 이어져 있다. 다리뇌 기저부의 대부분은 대뇌반구로부터 다리뇌 기저부로 통과하는 다리소뇌로(pontocerebellar tract)의 섬유들로 가득차 있고, 여기서 이들은 중앙선을 교차한 다음 가쪽을 지나 소뇌로 간다.


   3개의 뇌신경이 다리뇌와 숨뇌사이의 아래다리뇌고랑으로 들어오고 4번째 뇌신경은 위가쪽벽으로 들어온다. 꼬리쪽 끝부위로부터 시작하여, 귀와 뼈반고리관으로부터 온 안뜰달팽이신경은 숨뇌로부터 나타나지만 표적핵은 다리뇌에서 발견된다. 다음으로 얼굴신경(안면신경, facial nerve)은 신경섬유를 안면근육, 혀 및 침샘등으로 보낸다. 갓돌림신경(외전신경, abducens nerve)은 제6뇌신경으로 안구운동에 관련된 한 근육을 조절하는 작은 신경이다. 큰 삼차신경(trigeminal nerve)은 얼굴과 입의 촉각, 통각 및 온도감각을 전달하고 씹기근육을 조절한다.  뜨거운 피자로 여러분의 입천장을 데는 것은 삼차신경의 감각이지만 피자맛은 안면신경의 감각이다.


   소뇌(cerebellum)는 섬세한 운동조절을 위해 필수적이다(그림13-1, 3). 사실상, 소뇌는 근육운동의 진도를 측정하고 매끄러운 운동을 위해 필요한 조절정도를 계산해 낸다. 소뇌는 실수없이 단추를 끼우거나 전화버튼을 누를 수 있도록 한다. 반대로 소뇌가 손상된 사람은 경련적인 필적을 갖는다. 이유는 그 신경회로가 자극의 흐름을 평탄하게 조절할수 없기 때문이다.


   2개의 소뇌반구는 뇌줄기의 천장에 도달되지만 그들은 소뇌벌레(충부, vermis)에서 연속적인 구조로 결합되어 있다. 다수의 가로고랑들이 소뇌벌레와 소뇌반구를 가로지르고 있으며 소뇌벌레의 이름을 짓는데도 이 가로고랑들의 모양이 사용되었다. 즉, 이들이 지렁이의 분절과 같은 모양을 이루고 있는 것이다. 좀더 중요한 것은 이들이 운동조절에 사용되는 회색피질의 면적을 크게 증가시킨다는 점이다. 시상단면에서 보면, 소뇌는 꽃양배추를 닮았는데, 그이유는 피질이 기저부로부터 분지되어 뻗어나갔기 때문이다. 숨뇌, 다리뇌, 대뇌반구는 백색질을 관통하며 방사상으로 뻗어있는 신경로들을 통해 백색질과 교통하고 있다. 그러나 여기서는 3개의 소뇌다리가 그 신경로들을 소뇌로 가져온다. 위소뇌다리(상소뇌각, superior cerebellar peduncle)는 중간뇌에 연결된다.

 

 중간소뇌다리(중간소뇌각, middle cerebellar peduncle)는 다리뇌에 연결되고 아래소뇌다리(하소뇌각, inferior cerebellar peduncle)는 숨뇌와 연결되어 척수소뇌로(spinocerebellar tract)를 전달한다.


   중간뇌(중뇌, midbrain)는 뇌줄기의 부리쪽 끝부분으로, 다리뇌와 소뇌를 사이뇌와 연결한다(그림13-2). 뇌줄기에서 높은 위치에 있지만 상대적으로 단순한 구조로, 그 두꺼운 벽은 사이뇌에 있는 제3뇌실로, 앞쪽으로 인도하는 좁은 중간뇌수도관을 둘러싸고 있다. 이들 벽을 오르고 내리는 신경로들과 그물체들도 이들을 관통하여 앞쪽으로 계속된다. 중간뇌는 뇌신경을 눈의 근육들로 보내고, 중간뇌의 천장으로부터 돌출된 혹과같은 네둔덕체(사구체, corpora quadrigemina)로부터의 눈반사와 청각반사를 지배한다.


   중간뇌의 중간뇌덮개(중뇌피개, midbrain tectum)는 네둔덕체가 위치한 중간뇌수도관 위의 천장을 구성하고 있다. 중간뇌수도관의 아래에 있는 중간뇌뒤판(중뇌개, midbrain tegmentum)은 그물체와 다른 신경핵 및 신경로들을 둘러싸고 있다. 중간뇌뒤판 아래에는 양쪽에 하나씩 2개의 큰 대뇌다리가 있는데, 이는 대뇌로부터 피질척수로를 다리뇌에 전달하고 이어 숨뇌와 척수에 전달한다. 2개의 특별한 신경핵 즉 적색핵(적핵, red nucleus)과 흑색질(substantia nigra)은 대뇌다리와 중간뇌뒤판 사이에 위치하고 있다. 이들 두 핵은 운동과 관계있다. 이들 신경섬유는 대뇌, 사이뇌, 소뇌 및 척수와 연결하고 있다. 안쪽모대는 지속적으로 척수시상로를 앞쪽으로 사이뇌를 향해 계속시키나, 이제 그들은 흑색질 깊은 곳에서 가쪽에 위치하게 된다.


   중간뇌는 눈돌림신경(동안신경, oculomotor nerve)과 도르래신경(활차신경, trochlear nerve)을 통해 눈운동을 조절한다. 여러분의 머리를 움직이는 동안 사물에 초점을 맞추거나 다른 물체에 초점을 맞추는 능력은 중간뇌에 있다. 눈돌림신경은 안구의 아래빗근과 3개의 곧은근들을 조절하는 반면 도르래신경은 위빗근을 조절한다. 이 근육들은  다리뇌가 갓돌림신경과 가쪽곧은근을 통해 조절하는 가쪽방향을 제외한 모든 방향으로 안구를 움직인다. 여러분이 예상하는 것처럼, 이들 신경핵은 대뇌로부터 수의운동을 조절하는 명령을 전달받고, 청각중추와 소뇌와 함께 갑작스런 소리가 나는 곳으로 눈을 돌리게 하거나 머리운동과 조화를 이루어 눈운동을 할수 있도록 조절한다. 눈돌림신경과 도르래신경 역시 위둔덕(상구, superior colliculus)과 연결된다. 중간뇌덮개위에 있는 이들 2개의 언덕은 네둔덕체의 2부분이다. 그들은 렌즈를 촛점 맞추고, 동공을 넓히거나 좁히고, 눈을 사물 가까이 모이게하는 시각반사를 조절한다. 네둔덕체의 다른 부분인 아래둔덕(하구, inferior colliculus)은 음성이나 소음의 위치결정을 돕는 청각신경로와 소뇌를 연결된다.    사이뇌(간뇌, diencephalon)는 대뇌반구로의 출입구(그림13-2)다. 이곳으로 들어오는 모든 신경로들은 사이뇌의 신경핵들과 교통하고, 사이뇌가 감정적 표현에서 심장박동에 이르기까지 모든 것들을 조절하도록 한다. 이와함께 모든 내림신경로들은 비록 일부 신경로들이 이곳의 신경핵들과 연접되지않고 떠나지만, 사이뇌를 통과한다.


   사이뇌는 대뇌반구가 그 주위를 거의 둘러싸고 있기 때문에 실험하기가 어렵다. 송과체(pineal body)는 사이뇌의 천장으로부터 뒤로 돌출되어 있고 앞맥락얼기(anterior choroid plexus)는 제3뇌실의 얇은 천장으로서 대뇌아래로 확장되어 있다. 제3뇌실은 앞으로 뻗어나가 위로는 대뇌의 가쪽뇌실과 합쳐지고 있으며, 아래로는 두터운 가쪽 벽사이로 좁은 공간을 이루면서 확장되어 깔때기(infundibulum)에 이른다. 이 깔때기는 나비뼈의 터키안장속에 잡혀있는 뇌하수체(hypophysis)가 나온 또다른 돌출부이다. 얇은 분계섬유판(lamina terminalis)은 사이뇌의 앞부분이 대뇌반구 사이를 횡단하는 교차섬유로 사이뇌의 앞쪽 끝을 덮고 있다. 시각신경은 사이뇌로 들어오는 유일한 뇌신경이고 몇몇 시각신경섬유들이 교차하는 시신경교차(chiasm)를 깔때기의 앞에서 쉽게 볼수 있다. 2개의 작은 유두체(mammillary body)는 깔때기의 뒤부분으로부터 부풀어져 있다.


   사이뇌에 있는 제3뇌실의 벽은 시상(thalamus)을 형성하고 있다. 시상은 기능적으로 분리된 신경핵들의 커다란 집합체이고 얼굴과 몸통에서 들어오는 감각정보를 위한 커다란 중개중추이다. 아래에 있는 시상하부(hypothalalmus)는 뇌하수체로부터의 신경분비와 내장반사를 조절한다. 중간뇌의 대뇌다리들은 속섬유막(internal capsule)이 되어 이 구조물들의 주위로 계속된다. 속섬유막은 이들이 대뇌반구 내부로 들어가고 있음을 알때까지는 잘못 붙여진 이름으로 생각할수 있다.


   시상은 후각을 제외한 모든 감각정보를 대뇌피질의 일차감각영역과 연합중추로 중개한다. 이것은 또한 바닥핵(기저핵, basal ganglia), 중간뇌 및 소뇌에 있는 다른 운동영역들과도 교통한다. 약 12개의 신경핵 덩어리가 4개의 무리로 시상의 양측에 배열되어 있다. 가쪽핵무리(lateral nuclear group)의 배쪽부분(ventral portion)은 오름신경로로부터 대뇌반구의 몸감각중추와 기타 다른 시상핵들로 가는 신호를 중개한다. 척수시상로의 신경섬유들은 몸감각중추로 계속되는 투사신경원들과 여기서 연접을 이룬다. 가쪽핵무리의 등쪽부분(dorsal portion)은 언어의 구사에 어떤 역할을 하는 것으로 나타났다. 이는 다른 시상핵들로부터 청각, 시각 및 언어연합영역으로 신호를 중개한다. 안쪽핵무리(medial nuclear group)는 몸운동중추와 이마앞피질과의 연결을 통해 정서적 행동과 기억에 관계하고 있다. 시상의 후방에서 섬유판속핵(intralaminar nucleus)들과 그물핵(reticular nucleus)들은 자극을 시상과 대뇌를 망라하여 운동 및 감각자극을 중개하므로써 대뇌피질의 각성을 돕는다. 가쪽면으로부터 돌출된 가쪽무릎체(외측슬상체핵, lateral geniculate body)는 시각신경 섬유로부터 연접을 받은 신경세포체들을 포함하고 있다. 이 세포들은 자신의 축삭을 대뇌 시각피질로 보낸다. 시상의 반대편에 있는 앞핵무리(anterior nuclear group)는 변연계의 일부분으로 정서와 기억에 관련된다.


   시상하부는 사이뇌의 하부에 있으며,  자체의 신경핵을 통해서 신경물질분비와 내장반사를 조절한다. 시상하부는 자율신경계 뿐만아니라 모든 항상성(체온, 혈압, 화학성분등) 유지기능에 관련된 중요한 중추이다. 그 위치 때문에 이름 붙여진 시각교차위핵(suprachiasmatic nucleus)은 깔때기내에서의 신경물질분비와 관련된다. 이 깔때기의 축삭들은 옥시토신(oxytocin, 자궁수축과 유즙분비를 자극하는 호르몬임)과 바소프레신(vasopressin, 혈관수축과 이뇨에 관계, 항이뇨호르몬이라고도 함)을 뒤뇌하수체내로 분비한다. 시각교차위핵은 또한 수면주기를 조절한다. 하루가 25시간인 긴날에 적응된 생쥐의 핵을 하루가 22시간인 짧은 날에 적응된 생쥐에게 이식하면, 이식받은 생쥐는 긴날에 적응된 생쥐처럼 된다. 시상하부는 또한 뇌하수체로 하여금 생식선자극호르몬과 부신피질자극호르몬을 분비하도록 하는 몇가지 분비자극호르몬을 통해서 앞뇌하수체를 조절한다.


   시상하부는 자율신경계의 주된 중추이다. 이 자율신경계는 교감신경과 부교감신경을 통한 길항작용으로 내장을 통제한다. 한 신경은 기능을 촉진시키고 다른 신경은 기능을 억제시킨다. 시상하부는 앞쪽과 뒤쪽이 열이나 다른 자극들에 대해 상반되는 반응을 나타내기 때문에 자율신경계의 소우주라고 할 수 있다. 앞부분은 체온 상승시 땀 분비와 혈관의 이완을 자극한다. 반대로, 체온이 떨어지게 되면 뒤부분이 오한을 유발하고 혈관을 수축시키며 땀분비를 억제한다. 배쪽안쪽핵(ventromedial nucleus)은 포만중추를 포함하고 있다. 이 영역에 손상을 입으면 과도한 식욕을 나타낸다. 그러나 가쪽시상(lateral hypothalamus)을 손상시키면 식욕이 없어진다. 유사하게 가쪽시상하부는 갈증을 자극한다. 배쪽안쪽핵은 분노, 괴로움 및 공포를 유발한다. 생명이 위협을 받으면 시상하부는 혈압을 상승시키고, 머리카락을 서게 만들며 맥박을 빨리 뛰게하고 심지어는 배변을 유발하기도 한다.

 

 

대뇌반구
   대뇌(cerebrum)는 뇌에서 가장 큰 부분이다. 대뇌의 신경흐름은 우리들의 기억, 생각등 간단히 말하면 우리들의 인격의 대부분과 관련된다. 이 복잡한 연결들의 대부분은 대뇌겉질(대뇌피질, cerebral cortex)이라고 하는 대뇌의 외부를 덮고있는 두께 약 2mm정도의 얇은 회색질내에 있다. 대뇌는 사이뇌의 날개층판으로부터 위쪽 뒤쪽으로 성장하였으며, 기저에 부착된 좁은 넓이의 피질만을 남겨놓고 나머지들은 머리안속에서 확장되고 주름져 있다. 그 결과 한쌍의 대뇌반구(cerebral hemisphere)에는 고랑(구, sulcus)과 이랑(회, gyrus)을 갖게되고 이들 때문에 겉질의 표면적이 증가되어 약 2,400cm2에 이르며, 이 면적은 안락의자의 앉는 방석의 넓이와 거의 같다. 이 면적의 대부분은 고랑속 깊이 말려 들어가 있다. 바닥핵(기저핵, basal ganglia)이라고 하는 큰 신경핵들은 대뇌반구의 깊은 곳 가쪽뇌실의 아래 시상 다음에 위치하고 있다.


   대뇌세로틈새(longitudinal fissure)는 대뇌를 좌우 대뇌반구로 나눈다. 각 대뇌반구는 이마엽(전두엽, frontal lobe), 마루엽(두정엽, parietal lobe), 뒤통수엽(후두엽, occipital lobe) 및 관자엽(측두엽, temporal lobe)등 4개의 뇌엽을 갖고 있으며, 이들은 머리뼈의 해당 뼈 아래에 위치하고 있다. 각 뇌엽은 주름이 잡혀 특징적인 뇌고랑과 뇌이랑들을 갖고 있는데, 이것으로 대뇌겉질에서 감각중추들과 연합영역들을 구별한다. 가쪽고랑(lateral sulcus)은 가장 크고 가장 깊은 뇌고랑으로서 관자엽을 이마엽과 마루엽으로부터 분리하고 있다. 이 고랑을 부드럽게 열어젖히면 뇌섬엽(insula)의 주름들이 보인다. 이 뇌섬엽은 대뇌바닥 깊은 곳에 남아있는 겉질조직이다. 중심고랑(central lobe)은 이마엽과 마루엽의 경계이다. 이 고랑의 양쪽에는 중심앞이랑(precentral gyrus)과 중심뒤이랑(postcentral gyrus)이 있는데, 이들은 각각 일차몸운동영역(primary somatomotor area)과 일차몸감각영역(primary somatosensory area)을 표지한다. 어떤 중요한 고랑도 이 고랑과 같이 큰 것은 없다. 뒤통수엽과 주위 뇌엽들을 경계짓는 고랑은 뚜렷한 것이 없기 때문에 해부학자들은 뒤통수앞패임(preoccipital notch)과 함께 마루뒤통수고랑(parieto-occipital sulcus)을 대뇌반구의 가쪽면상에서 임의로 뒤통수엽의 경계로 삼고 있다.


   일부 뇌이랑과 뇌고랑들은 대뇌반구의 안쪽면까지 확장되어 있다. 그들중 3개의 뚜렷한 뇌고랑들은 마루뒤통수고랑, 띠고랑(cingulate sulcus) 및 곁고랑(collateral sulcus)등이다. 띠고랑은 이마엽과 마루엽에 있는 띠이랑(cingulate gyrus)을 표지한다. 관자엽에는 곁고랑이 해마옆이랑(parahippocampal gyrus)을 표지하고 있다.


   대뇌겉질(cerebral cortex)에는 표면에 대단히 많은 지표들이 있기 때문에 초기 신경해부학자들은 그 표지들과 특정한 인격과의 관계를 맞추려고 노력한 바 있다. 물론 피질은 그런 방법으로 조직되어있지 않기 때문에 그 시도는 실패하였다. 이후 Korbinian Brodmann이 피질을 세포조직에 따라 구역으로 나누었는 바, 이렇게 서로 다른 피질구조를 나타내는 Brodmann영역은 아직 특정한 기능들과 많은 부분들이 일치하지는 않지만 지금도 참고도로 활용되고 있다


   Wilder Penfield에 따르면 외과의사들은 신경해부를 하는동안 대뇌피질을 자극하므로써 피질의 영역들을 구별한다. Penfield는 환자의 시각영역에 약한 전기적 자극을 가한 결과 환자는 눈을 감고 있어도 섬광을 보게된다는 것을 예로 들었다. 운동영역을 자극하면 그 영역이 어디인가에 따라 손가락들이 움직이거나 코가 경련을 일으킨다. 몸감각영역을 자극하면 환자는 어깨에 통증을 호소하거나 손가락이 움직였다고 말한다.


   대뇌피질에는 수개의 일차 감각 및 운동영역들이 있으며 이들은 연합영역들과 관련되어 있다(그림13-6). 뇌고랑에 따라 이들 영역이 일치하는가의 여부는 사람에 따라 다르며 그에따른 부작용은 없다. 각 대뇌반구의 Brodmann영역 17에 있는 일차시각피질(primary visual cortex)은 2곳 모두에서 시각경로를 통해 들어오는 자극을 받으므로 대뇌반구들 사이에서 상은 갈라진다. 오른쪽 피질은 각 망막의 오른쪽 반으로부터 왼쪽 피질은 각 망막의 왼쪽 반으로부터 상을 받는다. 그러면 일차시각영역 주위를 둘러싸고 있는 시각연합영역(visual association area)에서 양쪽 피질에 반씩 맺힌 상을 하나의 상으로 조합한다.


   소리는 관자엽에 있는 청각피질(auditory cortex, Brodmann영역 41, 42)로 들어온다. 각 중추는 안뜰달팽이신경이 청각중추에 도달하기 전에 반대쪽으로 건너가기 때문에 일차적으로 반대쪽 귀로부터 자극을 받는다. 그러면 청각중추 부근에 있는 청각연합영역(auditory association area, Brodmann영역 22)이 말을 해독한다. 평형감각은 안뜰달팽이신경이라고 이름지은 것으로부터 유추할수 있듯이 청각중추 부근에서 감지한다. 관자엽에서 청각중추 앞부분을 자극하면 어지러움이 일어나는데 이는 몸감각중추의 안면부를 자극했을 때도 마찬가지다.


   신맛으로부터 단맛을 구별하고 또다른 맛들을 감지하는 것은 일차미각영역(primary taste area)에서 완성되며, 이 영역은 마루엽에 있는 몸감각중추의 혀부분 속 또는 근처에 위치하고 있다. 관자엽에 있는 후각중추(olfactory center)는 냄새를 인지한다. 관자엽의 꼭대기부분은 후각신경로를 받아들이고 이 주변부의 영역은 후각연합중추(olfactory association area)라고 한다.


   인체의 부위나 특정한 기능을 대신하여 몸감각영역이나 몸운동영역내 겉질신경원들의 비율로 나타낸 것을 소인도(homunculus)라고 한다(그림13-7). 크게 그려진 부위는 그만큼 신경원이 많다는 뜻이다. 손이나 얼굴이 발이나 몸통보다 비교적 좀더 많은 겉질을 가지고 있다. 이 소인도에서 몸의 먼쪽끝부위의 근육들과 운동단위들이 중추에서 어떻게 나타나고 있으며 이들 영역의 촉각에 대해서도 연관지어 본다. 또한 머리쪽의 구조물들은 가쪽피질에 나타나고 꼬리쪽 구조물들은 안쪽에 나타내어 지는 것에도 유의할 필요가 있다. 만약 신경외과의사가 중심뒤이랑의 가쪽면을 자극한다면 어떤 반응이 나올것인지 생각해 본다.


   여러 연합영역들이 감각 및 운동기능들과 서로 연결되어 있다. 왼쪽 대뇌반구의 언어영역(speech area)은 말을 하고 단어를 구사하는데 필요한 연합의 훌륭한 예가 된다. 마루엽에 있는 Wernicke언어영역은 생각을 단어로 바꿀 수 있게 하고 이마엽에 있는 Broca언어영역은 그것들을 말로 표현한다. 우리가 친구들과 대화할 때는 토론하는 바를 받아들이기 위해 시각영역과 청각영역을 모두 사용하고, Wernicke언어영역은 겉질의 다른 부위에 저장되어 있는 기억으로부터 생각과 상을 단어로 바꾸고, Broca언어영역은 그것을 말로 바꾼다. 기억 자체는 대뇌겉질내에 그렇게 뚜렷하게 자리잡고 있지 않다.


   대뇌겉질의 미세구조를 보면, 6개의 세포층으로 배열되어 있으며 이는 거대한 통신망을 이루고 있다. 약 50억개로 추정되는 신경원들이 여기에 참여하고 있다. 이 세포들은 기억과 사고의 흐름에 대한 실마리가 된다. 그러나 전화기처럼 그 형태가 그 속을 흐르고 있는 정보가 무엇인지를 나타내지 않는다. 4개의 바깥층은 일차적으로 겉질의 다른 부위와 뇌줄기로부터 수입성 축삭들을 받으며, 5층과 6층은 가장 안쪽에 있으면서 일차적으로 겉질이나 뇌의 다른 부위로 가는 수출성 축삭들로 구성되어 있다. 가장 바깥층인 분자층(molecular layer)은 그 아래에 있는 세포들로부터 온 축삭과 가지돌기들이 하나의 그물을 형성하고 있다. 신경연접은 보다 깊은 층으로 계속되는데, 여기에 앞에 나타난 축삭들의 신경세포체들이 위치하고 있다. 이 층들은 바깥과립층(outer granular layer), 바깥피라밋층(outer pyramidal layer) 및 속과립층(inner granular layer)인데 이들은 세포체들의 모양에 따라 이름을 붙였다. 5층과 6층은 속피라밋층(inner pyramidal layer)과 뭇모양층(polymorphic cell layer)으로 역시 세포형태의 차이에 의해 이름을 붙였다. 이 세포들은 위 아래의 다른 세포들과 교통하고 있다. 사실상 겉질은 서로 옆에 옆에 서있는 수백만개의 세포기둥들로 조직되어 있으며 얼핏 음료수캔들과 같다. 5층의 피라밋세포들은, 가지돌기들은 좀더 얕은층의 세포들과 연접하고 있고 축삭들은 겉질의 다른 부위나 뇌줄기로 확장되어 있어 이러한 조직의 좋은 예가 되겠다.


   마루엽에 있는 Broca영역을 관통하는, 몸감각중추 바로뒤를 지나가는 관상단면으로부터 대뇌의 내부를 살펴 본다. 뇌줄기로부터 오는 또는 뇌줄기로 가는 투사섬유(projection fiber)들은 대뇌반구 깊숙히 자리잡은 속섬유막(internal capsule)을 관통한 뒤, 백색질을 통해 바깥쪽으로 방사상으로 나가 겉질에 이른다. 이 섬유들은 부채모양으로 퍼져 대뇌부챗살(corona radiata)을 형성하는데, 앞으로는 이마엽으로 뒤로는 뒤통수엽으로 퍼진다. 각각의 대뇌부챗살은 시상으로부터 감각자극들을 동측의 대뇌반구로 보낸다. 이미 아는 바와 같이 뇌의 좌측은 오른쪽과 교통하는데, 특히 언어의 조절은 왼쪽 대뇌반구의 Broca영역과 Wernicke영역을 통해 조절한다. 교통은 세로틈새  아래에서 두 대뇌반구 사이에 있는 백색질인 뇌들보(뇌량, corpus callosum)에 의해 완성된다. 뇌들보는 뇌를 가로질러 양쪽으로 맞교차섬유들을 수송한다(그림13-8).


   가쪽뇌실들은 뇌들보 아래에 위치하고 투명중격(septum pellicidum)과 변연계의 한부분인 뇌활(fornix)에 의해 서로 분리되어 있다. 가쪽뇌실의 맥락얼기는 투명중격으로부터 뇌실내로 밀려들어가 있으며 뇌실내로 뇌척수액을 분비한다. 뇌실사이구멍을 통해 양측 시상 사이에 있는 제3뇌실내로 뇌척수액을 비운다. 바닥핵(basal ganglia)들은 시상의 가쪽에 위치하고 있으며 가쪽틈새 깊은 곳에 위치하고 있는 대뇌겉질의 일부분인 뇌섬엽(insula)은 바닥핵의 가쪽에 위치하고 있다.


   뇌의 중간시상단면을 보면 뇌들보가 사이뇌 위에서 활을 이루고 있음을 볼 수 있다. 뇌들보는 뇌들보 무릎(genu)으로부터 아래로 굽어져 뒤에 있는 뇌들보 팽대(splenium)에서 끝난다. 투명중격은 가쪽뇌실들을 분리하는 조직커텐이며, 뇌활 아래에서 오른뇌실의 맥락얼기를 관찰할수 있다.

 

 

뇌의 주요신경로와 바닥핵
   다시 생각해보면 신경로는 도로지도에 있는 길들과 유사하여, 신경핵들을 신경연접으로 연결하는 트랙들로 이루어져 있다. 1단계 신경원으로 불리는 기시신경원으로부터의 교통흐름은 2단계 신경원으로 가고 또 그렇게 신경로와 신경로를 흘러 종점에 이르게 된다. 뒤기둥(posterior column)신경로는 의식적 몸감각과 통각을 뇌줄기, 시상을 거쳐 대뇌반구로 전달한다. 척수소뇌로는 당신이 무의식적으로 느끼는 근육감각을 소뇌로 보낸다. 촉각, 통각 및 온도자극은 몸통으로부터 시상으로 척수시상로를 따라 올라가고 이후 대뇌겉질로 간다. 겉질척수로는 교통의 흐름을 반대방향으로 보낸다. 즉 몸운동피질로부터의 운동명령을 척수핵들로 보내고 이후 척수신경을 따라 몸통근육으로 전달한다.  이들 수의명령과 함께 불수의적 조절을 위한 메시지는 적색척수로에 의해 소뇌로부터 여행한다.


   뒤기둥(posterior column)신경로는 촉각과 몸감각을 대뇌겉질에 있는 몸감각중추로 보낸다. 다른 대부분의 운동에서와 마찬가지로 보행중에 사지가 움직이는 것을 힘줄과 관절에 있는 근방추와 신장수용체들이 그 정보를 대뇌로 전달하고, 피부와 모낭에 있는 감각수용체들이 피부 표면위로 공기가 흐르는 것과 옷이 마찰되는 것을 감지하기 때문에 우리는 사지들의 움직임을 알 수 있다. 예를들면, 오른쪽 다리에서 시작하면 1단계 신경원은 이들 자극을 척수의 엉치분절이나 허리분절내로 전달하고 여기서 척수의 뒤다발속을 상행하여 숨뇌에 있는 뒤기둥으로 전달된다. 엉치섬유들을 포함하는 6번째 가슴분절이하에서 들어오는 널판다발을 따라 올라가고 그 위에서 들어오는 섬유들은 좀더 가쪽에 있는 쐐기다발들을 타고 올라간다. 어떤 신경로를 타고가든 오름섬유들은 널판다발핵과 쐐기다발핵내에서 2단계 신경원들과 연접한다. 2단계신경원의 축삭들은 숨뇌속으로 깊이 파고들어가 횡단한 다음 왼쪽의 안쪽모대로 간다. 이들은 다리뇌와 중간뇌의 뒤판을 관통하여 계속 진행하여 시상에 이른다. 여기서 가쪽핵의 배쪽뒤부분에 있는 3단계 신경원들과 연접한다. 이 3단계 신경원은 마지막 신경원으로서 속섬유막을 통해 왼쪽 대뇌반구의 일차몸감각중추, 특히 오른쪽 하지와 연관된 중심뒤이랑의 안쪽부위에 투사된다. 결과적으로 뇌의 왼쪽은 오른쪽 다리가 보행중 흔들리는 것을 안다. 이 신경로의 거울상이 대뇌의 오른 쪽에서 왼쪽 다리의 움직임을 알게 한다.


   소뇌는 근육운동을 조절하기 위해 척수소뇌로(spinocerebellar tract)를 통해 들어온 정보를 이용한다. 앞, 뒤척수소뇌로들은 몸통과 사지들로부터의 자극을 각기 다른 신경로를 통해 소뇌벌레로 전달한다. 이들 정보는 대뇌겉질까지 전달되지않기 때문에 의식할 수는 없다. 두 신경로 모두 몸감각자극을 전달하기는 하지만 뒤척수소뇌로는 근방추들과 관절과 힘줄에 있는 골지힘줄기관으로부터의 자극을 받아들이고 앞척수소뇌로는 골지힘줄기관에서만 자극을 받는다. 이들 신경로에 병변이 생기면 발을 벌리고 걷게되고 비틀거리게 된다.


   오른 다리로부터 시작할 때 1단계 신경원의 축삭은 척수로 들어가 회색질내에서 연접을 형성한다. 뒤척수소뇌로는 척수의 C8과 L2사이의 가슴핵(thoracic nucleus)내에서 시작한다. 2단계 신경원은 척수의 가쪽섬유단을 상행하여 숨뇌를 관통한 후 반대편으로 횡단하지 않고 아래소뇌다리를 타고 소뇌로 들어간다.


   이와는 대조적으로 앞척수소뇌로는 2번 횡단한다. 신경섬유들은 척수내에서 횡단한 후 왼쪽의 가쪽섬유단을 따라 상행하여 숨뇌와 다리뇌를 관통한다. 중간뇌에서 이들 섬유는 위소뇌다리를 통해 소뇌로 다시 들어와 소뇌에서 또한번 횡단한 다음 오른쪽으로 가 보통과는 다르게 2번 횡단한다.


   무릎관절염이나 오래된 손상으로 인해 보행에 지장이 생기면 또다른 연결이 이 메시지를 뇌에 전달한다. 1단계 신경원의 축삭은 오른쪽 허리신경얼기와 엉치신경얼기를 통해 척수의 회색질내에 있는 사이신경원(2단계 신경원)과 연접한다. 이들은 다시 3단계 신경원과 연접하는데 이 3단계신경원으로부터 나온 축삭은 바로 위 척수분절의 앞백색질교련을 가로질러 척수의 왼쪽 반에 있는 가쪽척수시상로(lateral spinothalamic tract)와 앞척수시상로(ventral spinothalamic tract)로 들어간다. 척수시상로 섬유들은 이렇게 오른쪽 무릎의 반대인 왼쪽에 위치하게 된다.

이 섬유들은 계속 척수를 상행한 뒤 숨뇌의 가쪽벽을 통과하여 다리뇌 뒤판을 지나 시상의 가쪽핵 배쪽 뒷부분에 도착한다. 이곳으로부터 4단계 신경원이 연접하여 속섬유막으로 들어간 후 뒤기둥신경로를 통해 온 자극들과 함께 왼쪽 몸감각겉질에 투사한다. 비록 척수시상로와 뒤기둥섬유들은 서로 다른 높이에서 횡단하기는 하지만 자극은 그들이 기시한 반대쪽 감각겉질에 도달한다. 연합영역들은 이제 이들 신호흐름을 가공하여 무릎이 아프니 휴식을 취하도록 조치하게 된다. 만약 통증이 계속적으로 심하게 이어져 오면 그 동통을 전달하는 계속적인 자극의 흐름을 중단시키기위해 종종 가쪽척수시상로를 절단하기도 한다.


   보행이나 다른 운동들을 통제하는 수의운동 명령을 전달하는 겉질척수로(피질척수로, corticospinal tract)는 근육을 자극하는 운동신경원들과 직접 연결되어 있다. 뇌에서 가장 큰 신경로의 하나인 겉질척수로는 약 1천만개의 신경섬유들을 갖고 있다. 무릎이 그렇게 아픔에도 불구하고 보행을 계속하라는 명령의 일부는 왼쪽 중심앞이랑으로부터 나오는데, 이는 통각을 담당하는 몸감각중추의 바로 앞에 위치하고 있다. 1단계 신경원은 오른쪽 대뇌반구의 안쪽면 몸운동겉질의 5층과 6층에 있는 세포체들로부터 척수로 투사되어 내려간다. 이 섬유들은 속섬유막을 통과하여 중간뇌의 왼대뇌다리속으로 들어간 다음 다리뇌의 바닥으로 내려가 숨뇌의 왼쪽 피라미드로 간다. 이 섬유들중 약 90%는 피라밋 교차에서 오른쪽으로 횡단한후 피라밋로는 척수의 가쪽섬유단에 있는 가쪽피질척수로로서 계속 하행한다. 엉치분절 높이에서 신경섬유들은 백색질을 떠나 회색질의 앞뿔내에서 아래운동신경원(lower motor neuron)과 연접한다. 이후 이들 3단계 신경원은 자극을 오른쪽 하지에 전달한다. 나머지 8-10%의 섬유들은 척수의 좀더 아래높이에서 횡단한 후 같은 종착지에 이른다. 이들 섬유는 척수의 왼쪽에서 앞겉질척수로를 따라 하행한다. 엉치분절에서 이들은 회색질로 들어간 후 횡단하여 오른쪽 앞뿔로 간 다음 여기서 오른쪽 하지의 운동신경원(3단계 신경원)과 연접한다.


   적색척수로(rubrospinal tract)는 겉질척수로를 보조한다. 적색핵으로부터 기시하여 뇌줄기를 하행한 다음 척수의 가쪽피질척수로와 동행한다. 이 신경로의 신경섬유들은 척수의 모든 높이에서 끝나며 그곳 척수의 회색질내에서 운동신경원과 연접한다. 적색척수로는 몸운동겉질과 소뇌로부터 오는 신경로의 일부이기 때문에 몸운동중추로부터 온 명령에 따라 위팔과 다리의 실질적인 근육운동을 조정한다. 1단계 신경원은 운동겉질로부터 시상으로 투사하고 시상에서 2단계 신경원이 적색핵으로 계속된다. 적색척수로 자체는 이 신경로의 3단계 신경원으로서 시작하며 적색핵을 떠나 다리뇌와 숨뇌로 내려가기 전 중간뇌뒤판 속에서 횡단하여  반대쪽으로 간다. 이 섬유들은 척수의 가쪽섬유단으로 들어가 겉질척수섬유들과 동행하면서 척수 회색질내에서 운동신경원들과 연접한다.


   바닥핵(기저핵, basal ganglia)은 근육운동 조절을 돕는 신경핵들이다. 대뇌반구의 깊숙한 곳에 뇌실들의 가쪽에 위치한 갈고리모양의 신경핵 집단으로 바닥신경절이라고도 한다. 갈고리모양은 가쪽뇌실의 모양을 따르는데, 이것의 바닥은 렌즈핵(lentiform nucleus)인데 여기로부터 꼬리핵(미상핵, caudate nucleus)의 머리와 꼬리가 가쪽뇌실을 따라 그것의 아래뿔까지 뻗어 있으며, 이곳에서 꼬리핵의 꼬리가 편도(amygdala)와 결합하고 있다. 렌즈핵은 가쪽의 조가비핵(피각, putamen)과 안쪽의 창백핵(담창구, globus pallidus)으로 구성되어 있다. 속섬유막 섬유들은 꼬리핵과 렌즈핵 사이로 통과한다. 바닥핵은 겉질의 운동영역과 감각영역으로부터 자극을 받고 시상과 중간뇌의 흑색질과 교통하며 나아가 그물구성체, 소뇌 및 척수등과 교통한다.


   바닥핵은 전신근육 긴장성을 억제하는 것으로 나타났는데 이는 몸운동중추가 수축을 촉진시키는 것과는 상반된 것으로 이들 신호의 상호작용으로 조절작용이 이루어 진다. 그러나 어떻게 바닥핵이 실제로 운동을 조절하는가에 대해서는 아직 확실히 알려지지 않았다. 이런 퍼즐의 하나가, 어떤 특정한 운동에서, 몸운동중추가 반응하기 전에 시상과 뇌줄기로부터의 자극에 이 바닥핵이 반응하는 경우이다. 만약 바닥핵이 운동을 개시한다면 운동겉질의 기능은 무엇이란 말인가.


   바닥핵의 작용에 대한 증거들은 동물모델이나, 바닥핵과 흑색질의 질병 또는 손상으로부터 얻을수 있다. 창백핵에 어떤 병변이 있으면 환자는 사지의 몸쪽끝부위 근육들을 조절할 수 없기 때문에 손이나 발을 원하는 장소에 갖다 놓을 수가 없다. 무정위운동증(athetosis)은 창백핵 손상시와 비슷한 증상으로 사지의 원위부를 불수의적으로 비틀면서 비비 꼰다. 파킨손병(Parkinson,s disease)은 바닥핵의 질병으로 전신성 무운동증과 근육이 휴식시에도 벌벌 떨리는 증상을 나타낸다. 이 증후군의 근본적인 근본 원인은 흑색질의 변성에 있는데, 이로인해 바닥핵의 꼬리핵과 신호교환이 안되기 때문이다.


   그물활성계(reticular activating system)는 그물구성체를 이용하여 수면-각성주기의 조절을 돕고, 정보와 창의력을 재생한다. 이 계는 어느 면에서 대뇌겉질 속에서 기억을 찾아내는 경보신경로(alert!s pathway)의 일종이다. 혼수(coma)는 뇌계통의 비활성화의 결과로 야기된 무의식상태로 경보의 반대되는 상태로서 그물활성계의 억제나 기능부전의 결과로 볼 수 있다. 그물구성체는 숨뇌에서 중간뇌를 통해 시상에까지 이르는 신경핵과 섬유들의 그물이다. 이 세포들은 대뇌겉질과 사이뇌와의 광범위한 연결을 갖고있어 뇌가 잠에서 깨어날 수 있도록 해주고 또 활성화된 상태를 유지하도록 해 준다. 많은 자극들 특히 척수시상로로부터 오는 자극들은 그물활성계가 뇌를 경계상태에 있게 해 준다.


   변연계(limbic system)는 기억을 불러내고 감정을 환기시킨다. 이는 행동과 기억을 통제하는 대뇌겉질의 연합영역이다. 이 계는 다소 불완전한 회색질 고리로서 각 대뇌반구의 아래 가장자리에서 시상을 둘러싸고 있다. 이 영역의 대뇌겉질은 진화적으로는 옛겉질이고 6층의 겉질구조중 단지 3층만을 갖고 있다. 좀더 새겉질은 이 고리를 통하여 대뇌반구들로 커져 있는 것이다.


   변연계의 주된 구성분은 각 대뇌반구의 안쪽면에 있는 띠이랑과 관자엽의 안쪽면상에 계속되는 해마(hippocampus), 해마곁이랑, 편도 및 관자엽 꼭대기 부근에 있는 갈고리이랑(uncinate gyrus)등이다. 이들 영역은 거의 모든 다른 겉질영역들과 연결되는데 특히 시상의 앞쪽핵들과 시상하부의 유두체등과 연결되어 있다. 해마와 편도내에 있는 신경원들에 반응을 일으키는 대부분의 감각들은 시상하부와 변연계의 다른 영역에도 자극들을 보낸다. 어떻게 변연계가 기억에 연관되어 있는지 확실히는 모르나, 새로운 정보를 저장하는데 적어도 하나의 해마기 필요한 것은 분명하다. 전간발작(epileptic seizure)등을 없애기 위한 목적으로 가끔 행하는 것과 같이 2개의 해마를 모두 절제하면 환자는 전진성 기억상실증(anterograde amnesia) 즉 새로운 기억이 저장되지 못하는 상태에 빠진다. 이 환자들은 현재 진행되고 있는 사건들을 쉽게 잊는데, 그 정도는 수분전에 있었던 일도 잊어버리는 정도이다. 그러나 수술전의 기억들은 그대로 남아있으며 뚜렷하다. 한편 한쪽의 해마를 절제했을 경우에는 이런 현상이 일어나지 않는다.


   편도는 소뇌가 운동통제를 하는 것과 같이 행동을 조절하는데, 무엇이 적합한 행동인가를 선택하는데 유용한 조절기능을 한다. 양쪽 관자엽에서 편도를 제거하면 과도한 성욕, 공포감의 상실 및 공격성을 띠게 된다. 해마와 비슷하게 편도도 변연계의 다른 영역들과 대뇌겉질등과 광범위하게 연결되어 있으며 그 중에서도 특히 시상하부와 가장 많은 연결을 갖고 있다. 편도를 자극하면 많은 시상하부 기능들이 흥분되는데, 심박동의 증가, 배뇨, 연동운동의 증가 및 뇌하수체 호르몬의 분비등이 일어난다.

 

4개의 뇌실, 뇌척수막 및 뇌척수액
   뇌는 4개의 공간을 가지고 있는데 이것을 뇌실(ventricle)이라고 하며 뇌척수액(cerebrospinal fluid)으로 채워져 있어서 뇌를 안쪽에서 지지해 주고 있으며 뇌가 기능을 할수 있도록 일정한 이온상태를 유지하도록 도와주고 있다(그림13-9). 뇌실은, 중추신경계내의 모든 공간이 신경관들로부터 발생되었기 때문에 척수의 중심관과 연속되어 있다. 뇌실의 내면은 모두 신경아교세포 상피인 뇌실막세포(ependymal cell)들로 덮여있다. 모든 뇌실은 또한 맥락얼기(choroid plexus)를 가지고 있는데 여기서 뇌척수액을 생산한다. 뇌실막세포는 신경아교세포의 하나이다.


   숨뇌에서 위로 올라가면, 척수의 중심관이 소뇌 아래에 있는 제4뇌실(4th ventricle)속으로 확장되어 들어간다. 뇌실의 중심으로부터 2개의 오목이 가쪽으로 돌출되어 있고 3번째 오목은 소뇌 기저부에서 등쪽으로 나가있다. 제4뇌실은 다리뇌를 지나서 중간뇌수도관(cerebral aqueduct)으로 좁아져 들어가는데 이것은 중간뇌를 향하여 앞쪽으로 휘어지며 사이뇌로 들어간 다음 깊고 좁은 제3뇌실(3rd ventricle)로 열린다. 위송과체오목과 깔때기오목이 제3뇌실의 위와 아래로 확장되어 있다. 제3뇌실은 뇌실사이구멍(실간공, interventricular foramen)을 통하여 대뇌반구의 가쪽뇌실(측뇌실, lateral ventricle)과 합쳐지게 된다. 가쪽뇌실은 양의 뿔모양을 하고있다. 뇌실사이구멍은 앞뿔근처에서 각 뇌실몸통으로 들어간다. 뇌실의 몸통은 뒤로 휘어져서 뒤뿔을 돌출시키고 아래로 계속 이어져서 다시 앞쪽에 있는 아래뿔에서 끝난다. 가쪽뇌실에는 번호가 부여되어 있지 않은데, 이는 1번이 오른쪽인지 왼쪽인지 너무 쉽게 잊을 수 있기 때문인 것 같다.


   뇌척수막(meninx)은 뇌척수액(cerebrospinal fluid)과 함께 뇌의 쿠션역할을 한다. 뇌척수액속에 떠있는 뇌는 1500g의 실제 무게가 50g밖에 되지 않는다. 이렇게 훌륭한 쿠션이 있음에도 불구하고 머리를 가격하면 뇌가 머리뼈와 충돌할 수 있으며 이는 통상 손상의 반대쪽에서 일어난다. 화가나서 어린 애를 흔들어대도 이 비극적 뇌충돌이 일어날 수 있다. 뇌척수막의 3층은 척수의 뇌척수막과 연속되어 있다. 가장 바깥층은 질긴 섬유성 경질막(경막, dura mater)으로, 신경외과 의사들이 수술시 뇌를 노출시킬 때 가장 먼저 만나는 구조물이다. 경질막은 사실상 2층으로 되어 있다. 뼈속막층(endosteal layer)은 머리뼈의 뼈바깥막에 단단히 부착되어 있어 척수에서와는 달리 경질막바깥공간이 없다. 뇌막층(meningeal layer)은 뼈속막층과 전체적으로 부착하고 있으나 뇌의 정맥동굴들이 지나가는 곳은 그렇지 않다.


   뇌막층은 머리안을 좀더 작은 지지구획으로 나누어주고 있는 뇌의 큰 틈새들 속으로 들어가 경계를 형성하고 있다. 이들 구조는 뇌머리뼈의 뼈에 부착하고 있다. 대뇌낫(대뇌겸, falx cerebri)은 뇌막층이 형성한 주름으로 대뇌반구사이로 뻗어 들어가 뇌를 반으로 자르는 낫과 같은 모양을 하고 있다. 대뇌낫의 앞쪽 끝은 앞머리뼈우묵에서 벌집뼈의 볏돌기에 부착하고 있으며 이것의 칼날은 뇌들보 위로 휘어 소뇌천막(tentorium cerebelli)에 부착하고 있다. 소뇌낫(falx cerebelli)은 소뇌반구 사이로 뒤머리뼈우묵으로 계속된다. 소뇌천막은 대뇌와 소뇌사이 틈새로 가쪽으로 퍼져 대뇌낫과 소뇌낫을 안정화시킨다. 대뇌낫속에는 위, 아래 시상정맥동굴(superior & inferior sagittal sinus)이 뇌로부터 혈액과 뇌척수액을 모으고 있다. 뒤통수정맥동굴(occipital sinus)은 소뇌낫속에서 같은 일을 하며 가로정맥동굴(transverse sinus)은 소뇌천막속을 주행하여 머리안 양쪽에 있는 목정맥구멍(jugular foramen)들로 들어간다.


   경질막의 뇌막층과 뇌사이에는 경질막밑공간(경막하강, subdural space)과 거미막(지주막, arachnoid mater)이 있으며 거미막 밑에는 뇌척수액이 있다. 경질막밑공간은 경질막과 거미막사이의 잠재적 공간으로 외과적 수술시나 손상을 받았을 때 경질막을 뇌표면으로부터 잡아당겼을 때에만 떨어진다. 이 공간내로 출혈이 생기면 경질막밑혈종(subdural hematoma)을 유발하는데, 이는 그 밑에있는 뇌에 압박을 가하게 된다. 거미막은 매끄럽고 섬세한 막으로 그 밑에있는 거미막밑공간(지주막하강, subarachnoid space)과 경질막밑공간을 구분해주고 있다. 뇌척수액이 거미막밑공간을 채우고 있으며, 거미막 잔기둥(trabeculae)들이 이 뇌척수액속으로 뻗어 연질막(연막, pia mater)에 부착하고 있다. 연질막은 뇌를 직접 싸고 있는 막이다. 혈관들은 거미막밑공간을 통해 뇌에 이르고 고랑 깊숙히 침투해 들어간 다음 최종적으로 연질막이 모세혈관의 밖을 덮고있는 별아교세포(astrocyte)로 안내한다.


   뇌척수액(cerebrospinal fluid)은 하루에 3번씩 새로 대체된다. 이 교체는 어떤 특정한 시간에 이루어지는 것이 아니고 하루에 걸쳐 뇌가 약 500ml의 뇌척수액을 생산하는 바, 이 양이 뇌척수막이 수용할 수 있는 양인 160ml의 대략 3배정도인 것이다. 이중 약 80%는 뇌실에 있는 맥락얼기(맥락총, choroid plexus)로부터 생산되고 나머지는 뇌와 척수내에 있는 간질공간(interstitial space)을 통해 혈액으로부터 새어나온 것이다. 이 과정은 뇌가 축적되는 조직액들을 제거하기 위한 림프관들을 가지고 있지 않음을 고려할 때 놀라운 것은 아니다. 뇌척수액과 거미막밑공간이 림프계를 대신하고 있는 것이다. 뇌실에서 생산된 뇌척수액은 수분간 순환한 후 제4뇌실의 가쪽구멍(lateral foramen)과 정중구멍(median foramen)들을 통해 뇌와 척수를 싸고 있는 거미막밑공간으로 나간다. 이렇게 빠져나오는 뇌척수액의 대부분은 위시상정맥동굴이 거미막융모(arachnoid granulation)를 통해 재흡수하는데, 거미막융모(arachnoid villus)들은 정맥동굴내 혈액으로 직접 경질막의 뇌막층을 뚫고 들어와 있다. 여기서는 단지 거미막 상피만이 뇌척수액과 혈액사이를 구분하고 있을 뿐이다. 뇌척수액이 어떻게 척수내를 순환하는지에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 정상적인 신체운동이 뇌척수액의 흐름에 어떤 힘을 주는 것 같고 척추뼈사이구멍에 있는 척수신경을 둘러싸고 있는 거미막소매가 척수신경들이 척주로부터 나가면서 좀더 많은 뇌척수액을 재사용하는 것으로 보인다.


   뇌척수액의 순환이 막히면 너무 많은 액체가 축적되는데 이를 뇌수종(hydrocephalus)이라고 한다. 발생중에 자주 일어나듯이 중간뇌수도관이 막히면, 뇌실은 올라가고 대뇌가 머리뼈를 압박하고 머리덮개뼈의 미성숙 뼈들은 크게 확장된다. 이 경우 뇌척수액이 거미막밑공간에 이르지 못하고 뇌실속에 잡혀있기 때문에 이를 비교통성 뇌수종(noncommunicating hydrocephalus) 또는 내뇌수종(internal hydrocephalus)이라고 한다. 교통성 뇌수종(communicating hydrocephalus) 또는 외뇌수종(external hydrocephalus)인 경우에는 거미막밑공간에 막힘이 있어 이 공간이 부어오르고 안쪽으로는 뇌를 압박하고 밖으로는 뇌머리뼈를 압박한다. 이 경우에는 수술적으로 튜브를 뇌척수액에 삽입하고 뇌척수액을 빼내 목에 있는 정맥들을 통해 혈액으로 심장에 보내므로써 압력을 줄여준다.

 

혈액-뇌 관문
   중추신경계는 혈관 변화를 차단해주는 한 관문을 이용하여 현저하게 변함없는 내부환경을 유지하고 있다. 100여년 전, 염색제를 혈액내에 주사하였더니 뇌나 척수에는 들어가지 않는 것을 발견하였다. 1960년대 이후에서야 비로소 뇌모세혈관 상피가 이 관문임이 밝혀졌다. 뇌가 신진대사를 위해 적당한 수준의 포도당을 유지하기위하여 그리고 신경전도를 위해 낮은 농도의 포타슘 이온을 유지하기 위해 모세혈관 내피는 혈액에서 뇌조직내로 포도당을 선택적으로 수송하고 포타슘이온들은 Na-K ATPase에 의해 밖으로 뿜어낸다. 이 물질들과 기타 물질들이 통과하는 도중 새지않도록 폐쇄띠들이 뇌모세혈관 내피세포들을 안전하게 붙잡아매두고 있는데, 다른 조직의 모세혈관들은 이 기능을 제공하지 못한다.

 

 

 뇌신경
   뇌와 두경부를 직접 연결해주는 특별한 신경무리들을 뇌신경(cranial nerve)이라고 하며, 뇌신경의 번호는 뇌의 부리-꼬리축을 따라서 각 신경이 뇌에서 나오고 뇌로 들어가는 순서에 따라 로마숫자로 붙혀진다. 이들의 이름은 그들의 역할(후각, 시각신경), 그들의 표적기관(얼굴, 혀밑신경), 또는 어떤 특이한 모양(예를 들면 삼차신경은 3가지의 가지를 가지고 있음)등에 의하여 붙여진다. 이들의 부리-꼬리축 순서는 그들의 표적기관의 위치와 잘 맞는데 예외되는 것도 있으니 유의해야 한다. 척수신경에서와 마찬가지로 많은 뇌신경들도 혼합신경으로서 감각신경섬유와 운동신경섬유를 갖고 있다. 그러나 시각신경과 안뜰달팽이신경은 예외적으로 감각신경섬유만 갖고 있다.


   후각신경(후신경, olfactory nerve, I)은 시상에서 첫 번째 연접을 이루지 않고 직접 대뇌피질로 들어가는 유일한 감각신경이다. 이 신경로는 유일한 감각신경이며 코점막 후각세포들에서 나온 민말이집 축삭들이 벌집뼈의 벌집체판 구멍들을 뚫고 머리안에 들어가서 대뇌반구의 이마엽 밑에 있는 후각망울(olfactory bulb)로 전도한다. 여기서 연접을 이룬 후 주된 섬유들은 동측의 후각중추로 간다. 사람에서 후각신경원은 유일하게 세포분열에 의하여 대치되는 세포들로 알려져 있다.


   시각신경(시신경, optic nerve, II)은 수입성 섬유들을 망막으로부터 시상으로 운반한다. 2개의 신경은 시각신경관을 통해 머리안에 들어가서 뇌하수체 깔때기 앞쪽에서 시각교차로 합친다. 축삭들은 여기에서 재조합되는데 일부는 교차되어 반대방향으로 간다. 교차에서 나온 시각로(optic tract)는 시상을 휘감고 돌아 뒤쪽으로 들어가서 시상의 가쪽무릎체에 있는 신경세포들과 연접한다. 여기에서 신경섬유들은 뒤통수엽의 뒤 끝에 있는 일차시각피질로 투사한다.


   눈돌림신경(동안신경, oculomotor nerve, III)은 위경사근과 가쪽곧은근을 제외한 모든 안구근육들을 통하여 안구의 운동을 조절한다. 눈돌림신경은 또한 위눈꺼풀올림근을 지배하여 위눈꺼풀을 올리는데도 참여한다. 비록 눈돌림신경은 이름 그대로 안구의 운동과 관계되지만 이는 또 표적근육의 방추로부터 오는 감각정보를 전달하는 역할도 한다. 눈돌림신경은 중간뇌에서 대뇌다리의 안쪽면으로부터 시작하여 횡단하지 않고 눈확틈새를 거쳐 눈확으로 들어간다. 이 신경이 손상되면 동측의 눈꺼풀이 내려오고 눈은 아래 가쪽으로 돌아간다. 부교감신경도 동공과 수정체를 조절한다.


   도르래신경(활차신경, trochlear nerve, IV)도 안구의 운동에 관계되는 중간뇌신경이다. 도르래신경은 제일 작은 뇌신경으로서 위경사근만을 지배하여 안구를 외전시키고 아래로 내린다. 이 신경의 이름은 눈확속의 도르래를 감싸고 있는 근육의 역할로부터 유래된 것이다. 도르래신경은 뇌줄기의 등쪽, 아래둔덕의 뒤로부터 신경섬유들이 이미 반대쪽으로 횡단한 뒤에 나오기 때문에 다른 것들과는 다르다. 따라서 중간뇌의 왼쪽은 오른쪽 위경사근을 조절하고 중간뇌의 한쪽에 손상을 받으면 반대쪽 안구의 운동에 영향을 미친다. 이 환자들은 눈이 같은 물체에 집중되지 못하기 때문에 번번히 중복시야(diplopia)를 호소한다. 도르래신경은 혼합신경으로서 위경사근으로부터 오는 감각섬유를 갖고 있다.


   삼차신경(trigeminal nerve, V)은 뇌신경중에서 가장 굵은 신경으로서 3개의 큰 가지를 갖고 있어 이렇게 명명되었다. 삼차신경은 얼굴의 피부와 점막의 감각에 관여하는 감각신경과 씹기근육의 운동에 관여하는 운동신경을 갖고 있다. 삼차신경 가지의 이름은 그들의 말초부위를 반영한다. 눈신경(ophthalmic nerve)은 이마의 피부, 눈꺼풀 및 코와 이들보다 깊이 있는 구조물들 즉 안구, 눈의 결막 및 눈물샘, 그리고 코안과 부비동의 일부 점막에 분포하고 있다. 위턱신경(maxillary nerve)도 감각신경으로써 아래 눈꺼풀, 코의 양측면 및 윗입술에 분포하며, 또 비인두와 위턱뼈동굴 그리고 연구개와 입천장, 그리고 위턱뼈의 치아와 잇몸에까지 이르고 있다. 아래턱신경(mandibular nerve)은 혼합신경으로서 아래턱(치아와 잇몸), 턱을 움직이는 근육들, 턱관절 및 아래턱을 덮고있는 피부등에 분포한다.


   갓돌림신경(외전신경, absucens nerve, VI)은 가쪽곧은근을 지배하여 안구를 외전시킨다. 갓돌림신경은 혼합신경으로서 지배하는 근육으로부터 오는 감각을 전달하는 감각신경섬유를 가지고 있다. 신경섬유들은 다리뇌뒤판에 있는 갓돌림신경핵으로부터 나온 신경섬유들은 다리뇌와 숨뇌사이의 아래다리뇌고랑에서 뇌줄기의 바닥으로부터 나와 앞으로 주행하여 위눈확틈새를 뚫고 신경핵에서 시작된 쪽과 같은쪽 가쪽곧은근에 분포한다. 따라서 다리뇌의 왼쪽에 손상이 생기면 오른쪽 눈을 왼쪽으로 돌릴때에만 중복시야가 나타난다.


   얼굴신경(안면신경, facial nerve, VII)은 혼합신경으로서 두피, 얼굴 및 혀에 분포한다. 이것의 운동섬유는 얼굴 표정근육들을 지배하고, 턱밑샘, 혀밑샘 및 눈물샘등을 지배한다. 혀의 앞 2/3로부터 오는 감각자극은 대뇌겉질의 미각중추에 전달된다. 얼굴신경은 또 연구개와 인두 및 바깥귀길로부터 촉각과 온도감각을 받는다. 얼굴신경은 다리뇌의 가쪽 아래벽으로부터 나와 가쪽으로 진행하여 암석꼭지뼈로 들어간 다음 가시꼭지구멍을 통해 나온다. 여기서 다리뇌뒤판에서 시작되는 신경핵과 같은 쪽 머리로 가는 관자얼굴가지와 목으로 가는 목얼굴가지로 갈라진다. 얼굴신경마비(Bell's palsy)는 병변이 어느 부위에서 일어나느냐에 따라 얼굴근육의 마비, 미각과 타액분비의 이상 및 큰소리를 걸러주는 귀의 기능의 이상등을 초래한다. 전체 얼굴신경에 손상이 생기면 모든 기능이 영향을 받는다. 만약 미각과 타액분비만이 손상되었다면 어느 부위에 병변이 생긴 것일까 생각해 본다.


   안뜰달팽이신경(전정와우신경, 평형청각신경, vestibulocochlear nerve, VIII)은 완전한 감각신경이다. 안뜰달팽이신경은 속귀의 안뜰과 달팽이에서 오는 평형감각과 청각을 전달한다. 안뜰달팽이신경은 안뜰신경과 달팽이신경으로 나뉘는데 평형각을 담당하는 안뜰신경은 속귀의 반고리관들, 원형주머니 및 타원주머니에서 시작되고 청각을 담당하는 달팽이신경은 나선기관(organ of Corti)에서 시작된다. 이후 신경섬유들은 내이도를 지나서 아래소뇌다리 높이에서 숨뇌로 들어간다. 달팽이신경섬유의 대부분은 반대편으로 횡단한 후 다리뇌를 통해 상행하여 중간뇌의 아래둔덕에 이른다. 다리뇌에서 시작된 신경섬유들은 시상과 대뇌반구의 청각겉질로 간다. 안뜰신경은 안뜰핵에서 신경연접을 형성하고 여기서 시작된 축삭들이 소뇌와 대뇌반구의 평형감각겉질에 이른다. 대부분의 안뜰신경 축삭들은 기들이 기시하는 신경핵과 같은쪽에 위치하고 있다.


   혀인두신경(설인신경, glossopharyngeal nerve, IX)은 혀와 인두에 분포하는 신경으로 혼합신경이다. 감각섬유들은 혀의 뒤1/3의 미각과 일반감각, 그리고 이관, 편도선, 및 바깥귀의 뒤로부터 일반감각을 받아들인다. 운동섬유들은 귀밑샘의 분비를 자극하고 인두의 붓목뿔근을 조절하는데 이 붓목뿔근은 구토반사와 관련된다. 혀인두신경 섬유들은 신경핵 기시부위와 같은 쪽에 남아 있다. 혀인두신경의 한쪽에 병변이 생기면 구토반사가 사라지고 혀 뒤1/3의 미각도 사라지며 목젖이 손상받지 않은 쪽으로 기운다.


   미주신경(vagus nerve, X)은 라틴어 이름이 의미하듯이 목, 가슴 및 배 전역에 분포하고 있다. 미주신경은 혼합신경으로서 소화기관들과 다른 모든 내장장기에 분포하는 부교감 내장성 구심성 섬유들과 원심성 섬유들을 가지고 있다. 몸감각 섬유들은 바깥귀와 바깥귀길의 촉각, 통각 및 온도감각을 감지하는 구심성 섬유들 뿐이다. 미주신경의 감각기능에는 인두, 후두, 식도, 기관, 위장관, 심장 및 폐로부터 잡아당김과 통각을 감지하는 것이 속한다. 미주신경의 운동기능은 자율신경계의 일부분인 부교감신경 부분에 속하며 이는 자율신경계에서 따로 기술한다. 이들은 심장박동 주기를 �추고 위장의 연동운동과 분비를 촉진하며, 방광의 벽을 수축한다. 미주신경은 또 구개, 인두 및 후두의 많은 수의근육에 분포하고 있다. 양쪽의 미주신경이 모두 손상을 받으면 인두와 후두가 모두 굳어져 질식하기 때문에 치명적이다. 한쪽의 미주신경만 손상을 받으면 호흡과 삼킴운동이 잘안되고 목소리가 쉬게된다. 미주신경은 숨뇌의 올리브와 아래소뇌다리 사이에서 나와 목정맥구멍을 통과하여 두개강을 빠져나와 목과 가슴부위에 분포한다.


   더부신경(부신경, accessory nerve, XI)을 왕왕 척수더부신경(spinal accessory nerve)이라고도 하는데 그것은 더부신경이 척수뿌리(spinal root)와 뇌뿌리(cranial root)를 가지고 있기 때문이다. 더부신경은 운동신경으로서 척수뿌리에서 나온 신경은 목빗근과 등세모근에 분포하고 뇌뿌리에서 나온 신경은 인두와 후두의 내재근육에 분포한다. 더부신경은 미주신경의 삼킴과 호흡에서의 역할은 도와주나, 목빗근과 등세모근의 목운동에는 이들 근육에 목신경들이 함께 분포하고 있기 때문에 단지 중등도 정도만 기여한다. 더부신경의 척수부분은 5개의 경수분절에서 나온 뿌리들이 합쳐 척수의 양측으로 올라와 큰구멍을 통해 들어가 뇌뿌리와 합친다. 더부신경의 뇌부분은 숨뇌의 양쪽에서 4-5개의 작은 뿌리들이 합쳐 척수부분과 함께 올라가 목정맥구멍으로 향한다.


여기서 미주신경과 함께 머리뼈 밖으로 나가 미주신경과 함께 인두와 후두에 분포하고, 척수부분의 섬유들은 하행한 후 목부위에 분포한다. 신경섬유들이 반대쪽으로 교차되지 않기 때문에 더부신경의 척수가지들이 손상되면 손상받은 쪽의 어깨가 처지고 머리가 반대쪽으로 기울어진다.


   혀밑신경(설하신경, hypoglossal nerve, XII)은 혀의 근육을 지배하는 신경으로서 먹고 말하고 음식을 삼키는 일을 도와준다. 혀밑신경의 감각가지와 운동가지들이 혀의 안쪽과 바깥근육에 분포하고 있다. 신경섬유들은 넷째뇌실바닥을 지나서 피라밋과 안쪽모대 가쪽으로하여 교차없이 숨뇌의 앞면에서 피라밋과 올리브사이로 빠져 나온다. 여기서 혀밑신경은 혀밑신경관을 통하여 빠져나와 잠깐동안 미주신경을 따라간 다음 목뿔뼈위에서 혀의 기저부로 들어간다. 혀밑신경은 교차되지 않기 때문에 손상의 영향은 손상받은 쪽과 같은 쪽에 있다. 왼쪽 혀밑신경이 손상을 받으면 혀의 왼쪽 절반이 마비되어 환자가 혀를 내밀때 혀가 왼쪽으로 기운다. 즉 혀가 신경이 손상된쪽으로 기운다. 이런 환자들은 음식을 삼키거나 말을 하는데 어려움이 있다.  

 

 

출처 : Tong - sajudosa님의 인체 해부생리학 통

우리는 단지 10%만의 두뇌를 사용하는가?

위 말을 명확히 하면:

우리가 두뇌의 단 10%만을 사용한다는 것에 대한 과학적 증거는 없습니다.

다시 말해 “우리는 단지 10%만의 두뇌를 사용한다”는 말은 사실이 아닌 통념입니다. 우리는 우리 두뇌를 모두 사용합니다. 지금부터 왜 이런 통념이 생기게 되었는지 그리고 우리가 두뇌를 모두 사용하고 있다는 증거에 대해 살펴봅시다.

어디에서 10%라는 통념이 시작되었는가?

10%라는 말은 1800년대 피에르 플로렌스 Pierre Flourens의 업적의 잘못된 해석이나 알베르트 아인슈타인 Albert Einstein의 잘못된 인용에서부터 시작되었을 것입니다.1908년 “우리는 우리의 정신적, 신체적 능력의 일부만을 사용하고 있다.”(인간의 에너지에서, p.12) 는 글을 쓴 윌리엄 제임스 William JAMES 에 의한 것일 수도 있습니다. 어쩌면 1920년대와 1930년대 칼 레슐리 Karl Lashley에 의한 영향으로 시작되었을 수도 있습니다. 레슐리는 쥐의 대뇌 겉질의 많은 영역을 옮긴 후에도 특정 작업을 재학습 할 수 있다는 것을 발견하였습니다. 오늘날 우리는 인간에게 있어 아주 적은 영역의 뇌 손상도 행동에 파괴적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 알고 있습니다. 이것이 간질이나 뇌종양 수술시 신경외과 의사들이 뇌조직 제거 전에 신중히 뇌지도를 떠올려야 하는 한가지 이유입니다: 그들은 필수적인 뇌영역에 손상을 주지 않는다는 것을 확실히 하기를 원합니다.

이런 믿음이 왜 지속될까요?

어찌 되었건, 어느곳에서, 누군가가 이렇게 믿기 시작하였고 대중 매체에서는 이 잘못된 사실을 계속 반복하고 있습니다.(그림 보기) 곧, 증거도 없이 모든 사람들이 그 주장을 믿고 있습니다. 이 믿음의 정확한 원천을 추적해 낼 수 없었고 이를 지지할 만한 어떠한 과학적 자료도 볼 수 없었습니다. 이 믿음을 따르는 사람들에의하면, 우리가 더 많은 뇌를 사용하게 되면 기억력을 크게 늘릴 수 있고 다른 놀라운 정신적인 능력을 가지게 된다고 합니다 - 아마도 생각만으로 물체를 움직일 수 있을 것입니다. 다시한번 말하지만 이를 뒷받침 할 만한 어떠한 자료도 알지 못합니다.

뇌의 단 10%만을 사용한다는 것은 무엇을 의미하나요?

10%의 수치를 제시하기 위해 어떠한 자료가 사용되었을까? 이것이 당신 뇌의 90%가 제거되어도 괜찮다는 것을 의미할까요? 평균 인간 뇌 무게가 1400 그램(약 3파운드)이라 하면, 그 중 90%가 제거되면 140 그램(약 0.3파운드)의 뇌 조직이 남게 됩니다. 이는 거의 양의 뇌 크기와 비슷합니다. 뇌졸증과 같이 좁은 영역의 뇌 손상조차도 파괴적인 장애를 초래할 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 파킨슨 병과 같은 특정 신경 질환도 단지 뇌의 좁은 부위를 침범한합니다. 이러한 원인에 의한 손상은 뇌의 90%가 손상된 것에 비하면 아주 미약합니다.

증거(또는 증거의 부족)

아마 사람들이 뇌의 10%라는 말을 사용할때, 각 신경세포의 열개 중 하나가 필수적이거나 동시에 쓰인다는 것을 의미하는 것일까요? 어떻게 이러한 것이 측정될 수 있을까요? 비록 뉴런이 활동전위를 발생시키지 않더라도, 여전히 다른 뉴런으로부터 신호를 받을 것입니다.

더불어, 진화적 관점에서 볼때, 아무 이익도 없이 큰 뇌가 발달 하지는 않았을 것입니다. 틀림없이 비슷한 기능을 하는 몇가지 경로가 있습니다. 예를 들어, 시각에는 몇가지 중추성 경로가 사용됩니다. 이 개념은 “중복성”이라 불리고 신경계 전반에 걸쳐 나타납니다. 같은 기능을 하는 다양한 경로들은 어느 하나의 기능이 상실되었을때를 위한 안전 기전의 한 형태일 것입니다. 지금도 뇌기능 영상 연구는 모든 영역의 뇌가 기능함을 보여줍니다. 심지어 자는 동안에도 뇌는 활동합니다. 뇌는 여전히 “사용중”이고 단지 다른 활동 상태일 뿐입니다.

결국, "뇌는 쓰지 않으면 녹슨다" 는 말이 신경계에 적용되는 것 같습니다. 발생 동안 새로운 시냅스가 많이 형성됩니다. 사실 몇몇 시냅스는 발생 후기에 없어집니다. 이러한 스냅스 발달과 제거기간 동안 신경계의 배열은 “미세한 조정”을 받게 됩니다. 특정 신경계가 제거된 곳에서는 뉴런들이 입력에 적절히 기능하지 못한다는 것이 많은 연구에서 드러났습니다. 시각계에서 이것이 극적으로 보여집니다: 발생 초기 시각 정보가 눈(뇌)을 자극 하는 과정이 차단 되면 완전한 시력 상실이 초래됩니다. 뇌의 90%가 사용되지 않는다면 많은 신경 경로가 퇴화되었을 것이라는 제안이 합당해 보입니다. 그러나 이것이 완벽한 사례는 아닙니다. 다른 한편으로, 어린이들의 뇌는 아주 적응력이 강합니다. 기능이 손상된 어린 뇌의 영역은 남아있는 뇌 조직으로 채워질 수 있습니다. 경련 치료를 위해 뇌의 큰 영역을 제거한 어린이들의 회복능력에 대한 놀라운 예들이 있습니다. 광범위한 뇌 수술 후 이러한 기적 같은 회복이 성인에게서는 드문현상입니다.

따라서 다음에 누군가가 그들이 단지 10%의 뇌를 사용한다고 말하면 정확히 말하십시오:

“사실이 아니다;우리는 우리 뇌의 100%를 사용한다.”

만약 근거없는 10%를 사용하는 신문 기사나 광고를 발견합다면, 저에게 보내주십시오: 에릭 박사 Dr. Eric H. Chudler.

위 주제에 대한 이야기를 계속하고자 한다면, 참고하십시오:

  1. 10퍼센트와 계산 - BrainConnection.com
  2. 근거 없는 10퍼센트 from the Skeptical Inquirer
  3. Higbee, K.L. and Clay, S.L., 근거 없는 10퍼센트에 대한 대학생들의 믿음, Journal of Psychology, 132:469-476, 1998.
  4. B.L. Beyerstein, 우리가 뇌의 단 10%만을 사용한다는 믿음은 어디에서 온것인가? in Mind Myths. 정신과 두뇌에 대한 유명한 가설의 탐구 edited by S. Della Sala, Chichester: John Wiley and Sons, pages 3-24, 1999. 근거 없는 10%에 대한 더 많은 정보를 원하는 누구든 읽을 수 있습니다.

알고 계시나요?

생물학적 심리학 교재의 저자인 칼럿 박사 Dr. James W. Kalat는 10%의 근거 없는 이야기 기원에 대한 또 다른 생각을 가지고 있습니다. 칼럿 박사는 1930년대의 신경과학자들이 상당한 수의 뇌 내부 “국소적” 뉴런들의 존재에 대해 알고 있었지만, 세포 크기가 작다는 정도밖에 알지 못했다는 점을 지적했습니다. 이러한 국소적 뉴런들의 기능에 대한 오해는 10%의 근거 없는 이야기를 초래했습니다. (참고: Kalat, J.W., Biological Psychology, sixth edition, Pacific Grove: Brooks/Cole Publishing Co., 1998, p. 43.)

그들은 이렇게 말한다!

“사실이 되기 위해 믿어져 오는 통념들…” — George Orwell (in The Collected Essays, Journalism, and Letters of George Orwell, vol. 3, edited by Sonia Orwell and Ian Angus, New York: Harcourt Brace Jovanovich, 1968, page 6.) “사실 대부분의 우리가 단지 뇌의 10%만을 사용한다면.”In fact, most of us use only about 10 percent of our brains, if that.” — Uri Geller (in Uri Geller's Mindpower Kit, New York: Penguin Books, 1996.)

Copyright © 1996-2007, Eric H. Chudler All Rights Reserved.

뇌 탐험

Explore the Brain

한글로 번역된 부분은 한글로 표시되어 있고 아직 번역되지 않은 주제는 영어로 되어 있습니다. 번역에 참여하고자 하는 분은 연락주세요.admin 2009/07/29 16:28

신경과학의 세계

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감각계

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뇌간의 발생 (Development of Brain Stem)

 

개체발생 (Ontogenetic Development)

수뇌, 후뇌, 중뇌는 모두 유사한 형태로 발생한다. 성인에서 소뇌를 제외한 수뇌, 후뇌,중뇌, 즉연수,교뇌,중뇌를뇌간(brainstem)이라고 한다. 경계고랑(sulcus limitans)은 중뇌까지만 뚜렷하며, 그 이상에서는 뚜렷하지 않아 중뇌까지에서만 날개판과 기저판에서 기원된 구조를 확인할 수 있다(그림 1-16, 1-17). 연수의 하부는 척수와 같이 중앙부에 중심관(central canal)이 있으며, 등쪽이 넷째뇌실로 열려있지 않기 때문에 폐쇄연수(closed medulla)라고도 한다. 척수와 같이 안쪽에 회색질이 있고 바깥쪽에 백색질이 있지만, 날개판 신경모세포의 일부가 등쪽의 변연층(marginal layer)으로 이동하여 얇은핵(nucleus gracilis)쐐기핵(nucleus cuneatus)을 형성한다(그림 1-16). 이렇게 등쪽의 변연층으로 이동한 신경모세포의 집단은 중뇌에도 존재하며 이를 덮개(tectum)라고 한다(그림 1-17). 얇은핵과 쐐기핵은 부위와 강약, 질감을 명확하게 구별할 수 있는 분별촉각(discriminative touch sensation)의 중계핵이 된다. 앞쪽 기저부(basilar part)에는 대뇌피질에서 척수와 뇌간으로 내려오는 섬유다발인 피질척수로(corticospinal tract)와 피질뇌간로(corticobulbar tract)의 두 신경로로 구성된 피라미드(pyramid)가 형성된다.

연수의 상부와 후뇌의 등쪽에는 넷째뇌실이 있으며, 등쪽이 열려 있기 때문에 연수 상부를 개방연수(open medulla)라고도 한다. 이 부분은 교뇌굴곡(pontine flexure)이 형성되는 부분으로 이 굴곡부 때문에 경계고랑의 등쪽에 있던 날개판이 외측으로 밀려나게 된다. 따라서 기저판은 넷째뇌실의 배쪽 내측에 있게 되고 그 외측 등쪽에는 날개판이 위치한다(그림 1-16).

 

           

1. 설하신경핵(hypoglossal nucleus, GSE)

5. 삼차신경감각핵(trigeminal sensory nucleus, GSA)

2. 의문핵(nucleus ambiguus, SVE)

6. 얇은핵(nucleus gracilis)과 쐐기핵(nucleus cuneatus)

3. 미주신경등쪽핵(dorsal motor nucleus of vagus nerve, GVE)

7. 전정핵(vestibular nucleus, SSA)

4. 고립핵(nucleus solitarius, GVA와 SVA)

8. 하올리브핵(inferior olivary nucleus)

그림 1-16. 뇌간 구조의 발생. (1) 수뇌(myelencephalon)의 발생. 뇌간의 구조는 모두 신경관에서 발생한다. 신경수관의 외측에는 경계고랑(sulcus limitans)에 의해 날개판(alar plate)과 기저판(basal plate)이 구분되며, 각각의 구조에서 뇌신경핵(crnial nerve nuclei)을 비롯한 여러 구조들이 파생된다. 수뇌의 하부에는 중앙부에 중심관(central canal)이 있어 신경관의 형태가 그대로 유지되고 있다. 날개판 신경모세포의 일부는 등쪽의 변연층(marginal layer)으로 이동하여 얇은핵(nucleus gracilis)과 쐐기핵(nucleus cuneatus)을 형성한다. 이 부분을 덮개(tectum)라 한다. 날개판의 나머지 부분은 일반체구심성핵(GSA)인 삼차신경감각핵(trigeminal sensory nucleus)과 내장구심성핵(GVA와 SVA)인 고립핵(solitary nu- cleus)으로 분화한다. 이 중 일반체구심성핵은 점차 외측으로 이동한다. 기저판 신경모세포는 일반체원심성핵(GSE)인 설하신경핵(hypoglossal nucleus)과 특수내장원심성핵(SVE)인 의문핵(nucleus ambiguus), 일반내장원심성핵(GVE)인 미주신경등쪽핵(dorsal motor nucleus of vagus)으로 분화한다. 이 중 특수내장원심성핵은 배쪽 외측으로 이동한다.
수뇌의 상부와 교뇌에는 중앙에 중심관이 없고 대신에 넷째뇌실(4th ventricle)이 등쪽에 위치한다. 교뇌굴곡(pontine flexure)이 이 부분에서 구부러지기 때문에 콩깍지를 뒤쪽으로 굽히면 솔기 부분이 터져서 양쪽으로 벌어지는 것 같이 등쪽에 있던 부분이 외측으로 밀려나게 된다. 따라서 경계고랑의 등쪽에 있던 날개판이 외측으로 밀려나, 기저판은 넷째뇌실의 배쪽 내측에 있게 되고 그 외측 등쪽에는 날개판이 위치하게 된다.
수뇌 상부의 기저판에서는 운동핵이 분화하여 내측에서부터 일반체원심성핵(GSE), 특수내장원심성핵(SVE), 일반내장원심성핵(GVE)의 순으로 위치하고 있으며, 날개판에서는 감각핵이 분화하여 내장구심성핵(VA), 일반체구심성핵(GSA), 특수체구심성핵(SSA)의 순서로 위치한다. 이 중 특수내장원심성핵(SVE)은 배쪽 외측으로 이동하며, 일반체구심성핵(GSA)은 외측으로 이동한다. 이러한 신경핵의 배열은 전체 뇌간에서 거의 동일하다. 수뇌 상부에서 각 성분의 신경핵들은 수뇌 하부와 동일하나, 특수체구심성핵(SSA)인 전정신경핵(vestibular nucleus)과 달팽이핵(cochlear nucleus)이 새로 분화된다. 수뇌 상부 날개판 신경모세포의 일부는 배쪽외측으로 돌아 내려가 하올리브핵(inferior olivary nucleus)으로 분화한다.

 

         

1. 외전신경핵(abducens nucleus, GSE)

8. 소뇌피질(cerebellar cortex)의 원기

2. 안면신경운동핵(facial motor nucleus, SVE)

9. 동안신경핵(oculomotor nucleus, GSE)

3. 침분비핵(salivatory ncuelus, GVE)

10. 에딩거-베스트팔핵(Edinger-Westphal nucleus, GVE)

4. 고립로핵(nucleus solitarius, GVA와 SVA)

11. 상구(superior colliculus)

5. 삼차신경감각핵(trigeminal sensory nucleus, GSA)

12. 적색핵(red nucleus)

6. 전정핵(vestibular nucleus, SSA)

13. 흑색질(substantia nigra)

7. 교뇌핵(pontine nuclei)

그림 1-17. 뇌간 구조의 발생. (2) 교뇌(pons)와 중뇌(mesencephalon)의 발생.
교뇌는 수뇌의 상부에서와 같이 중앙에 중심관이 없고 대신에 넷째뇌실(4th ventricle)이 등쪽에 위치한다. 경계고랑을 중심으로 기저판은 넷째뇌실의 배쪽 내측에 있고 그 외측 등쪽에는 날개판이 위치한다. 교뇌의 신경핵은 내측에서부터 일반체원심성핵(GSE), 특수내장원심성핵(SVE), 일반내장원심성핵(GVE), 내장구심성핵(GVA와 SVA), 일반체구심성핵(GSA), 특수체구심성핵(SSA)의 순서로 위치한다. 뇌간의 다른 부위에서와 같이 특수내장원심성핵(SVE)은 배쪽 외측으로 이동하며, 일반체구심성핵은 외측으로 이동한다. 교뇌에서 일반체원심성핵에는 외전신경핵(abducens nucleus)이 있고, 특수내장원심성핵(SVE)에는 안면신경운동핵(facial motor nucleus)과 삼차신경운동핵(trigeminal motor nucleus)이 있으며, 일반내장원심성핵(GVE)에는 침분비핵(salivatory ncuelus)이 있다. 감각핵들은 수뇌에서와 같다. 교뇌 날개판 신경모세포의 일부는 배쪽외측으로 돌아 내려가 교뇌핵(pontine nuclei)으로 분화한다. 또한 일부 신경모세포는 등쪽외측의 변연층(marginal layer) 바깥쪽으로 이동하여 소뇌피질(cedrebellar cortex)을 형성한다.
중뇌에는 중앙부에 신경수관(neural canal)이 분화된 중뇌수도관(cerebral aqueduct)이 있어 신경관의 형태가 그대로 유지되고 있다. 날개판 신경모세포의 일부는 등쪽으로 이동하여 덮개(tectum)-상구(superior colliculus)와 하구(inferior colliculus)를 형성하고, 나머지 날개판에서는 일반체구심성핵(GSA)인 삼차신경감각핵이 형성된다. 또한 아직 확실하게 밝혀져 있지는 않지만 적색핵(red nucleus)과 흑색질(substantia nigra)도 이 부분에서 기원되어 배쪽으로 이동하는 것으로 추측된다. 기저판의 신경모세포는 일반체원심성핵(GSE)인 동안신경핵(oculomotor nucleus)과 내장원심성핵(GVE)인 에딩거-베스트팔핵(Edinger-Westphal nucleus)으로 분화한다.

 

뇌간에서는 뇌신경(cranial nerve)이 나온다. 뇌신경에는 척수신경(spial nerve)의 네 가지 성분(GSE, GVE, GVA, GSA)에 특수체구심성분(special somatic afferent, SSA), 특수내장구심성분(special visceral afferent, SVA), 특수내장원심성분(special visceral efferent, SVE)의 세 성분이 추가되어 모두 일곱 가지 성분으로 구성되어 있다(척수신경과 뇌신경의 성분 참조).

뇌신경의 각 신경성분의 신경원은 세로방향으로 긴 세포기둥(cell column)을 형성하고 있다(그림 1-18). 뇌실계의 바로 앞, 내측에는 일반체원심성핵(GSE)이 위치하고 있으며 그 외측으로는 특수내장원심성핵(SVE), 일반내장원심성핵(GVE), 내장구심성핵(GVA와 SVA), 일반체구심성핵(GSA), 특수체구심성핵(SSA)의 순서로 배열된다. 이 중에서 특수내장원심성핵(SVE)은 아가미궁(branchial arch)에서 파생된 근육을 지배하는 핵으로 배쪽 외측으로 이동하여, 다른 원심성핵들보다 배쪽 외측에 위치하게 된다. 일반체구심성핵(GSA)도 외측으로 이동하여 연수의 외측 표면 가까이에 위치하게 된다(그림 1-16, 1-17).

연수 하부에서는 일반체원심성분(GSE)으로 구성된 설하신경(hypoglossal nerve, XII)과 특수내장원심성분(SVE)과 일반체원심성분(GSE)으로 구성된 부신경(accessory nerve, XI)이 형성된다.

 

1. 천장판(roof plate)

4. 중심관(central canal)

2. 피개(tegmentum)

5. 제4뇌실(4th ventricle)

3. 기저부(basilar portion)

6. 중뇌수도관(cerebral aqueduct)

그림 1-18. 뇌간의 기본 구조. 뇌간은 세로 방향으로 등쪽에서부터 배쪽으로 천장판(roof plate), 피개(tegmentum), 기저부(basilar portion)의 세 부분으로 크게 나눌 수 있다. 사람에서 수뇌의 하부와 중뇌에는 이 세 부분이 모두 있으나 교뇌와 수뇌 상부에는 천장판이 없고 소뇌가 있다. 중간의 피개가 계통발생학적으로 오래된 구조이며, 천장판과 기저부는 나중에 부붙여진 새로운 구조로 동물에 따라 분화된 정도가 다르다. 천장판은 주로 잘 발달된 감각성분-시각, 청각, 분별촉각 등-과 관련이 있다. 하등 척추동물에서 중뇌의 시각덮개(optic tectum)는 시각을 최종적으로 분석하는 부분이기 때문에 잘 발달되어 있지만, 포유류에서는 시각덮개가 시각과 관련된 반사적인 운동만을 담당하기 때문에 상대적으로 작다. 피개는 뇌신경핵들이 위치하는 부분으로 대부분의 동물에서 비슷하게 구성되어 있으며, 그 중앙부에는 그물형성체(reticular formation)가 있다. 기저부는 조류까지는 나타나지 않으며, 포유류에서만 나타나고, 사람에서 가장 크다. 이 부분은 대뇌피질에서 소뇌, 뇌간 및 척수로 하행하는 신경로로 구성되어 있다.

 

연수 상부에서 뇌신경핵의 각 성분들은 연수하부와 동일하게 배열된다. 이 부분에서는 특수내장원심성분(SVE), 일반내장원심성분(GVE), 일반 및 특수내장구심성분(GVA & SVA), 일반체구심성분(GSA)의 다섯 가지 성분으로 구성된 혼합신경(mixed nerve)인 미주신경(vagus nerve, X)설인신경(glossopharyngeal nerve, IX)이 형성된다. 미주신경은 넷째, 다섯째, 여섯째 아가미궁(4th, 5th, 6th branchial arch)에서 파생된 구조에 분포하며, 설인신경은 셋째아가미궁(3rd branchial arch)에서 파생된 구조에 분포한다. 아가미궁에서 파생된 구조에 분포하는 미주신경(X), 설인신경(IX), 안면신경(VII), 삼차신경(V)을 아가미궁신경(branchial nerve)이라고도 한다.

연수 상부에서 날개판 신경모세포의 일부는 배쪽 내측으로 이동하여 하올리브핵복합체(inferior olivary nucleuar complex)를 형성한다. 이 핵복합체는 소뇌와 밀접한 연관을 갖고 발달한다. 앞쪽 기저부에는 연수에서와 같이 피라미드(pyramid)가 형성된다.

후뇌의 등쪽에서 날개판의 신경모세포는 빠르게 증식되며, 연수 하부의 얇은핵과 쐐기핵에서와 같이 등쪽의 변연층(marginal layer)으로 이동하여 소뇌의 원기(primordium)를 형성한다(소뇌의 발생 참조). 이 소뇌원기는 넷째뇌실의 등쪽에 위치한다.

소뇌를 제외한 후뇌의 나머지 부분은 교뇌(pons)를 형성한다. 교뇌에서 넷째뇌실의 배쪽에 있는 뇌신경핵의 각 성분들은 연수에서와 동일하게 배열된다. 연수와 후뇌의 이행부에서는 특수내장원심성분(SVE), 일반내장원심성분(GVE), 특수내장구심성분(GVA & SVA), 일반체구심성분(GSA)의 네 가지 성분으로 구성된 혼합신경인 안면신경(facial nerve, VII)과 특수체구심성분(SSE)으로 구성된 전정달팽이신경(vestibulocochlear nerve, VIII)이 형성된다. 안면신경은 둘째아가미궁(second branchial arch)에서 파생된 구조에 분포하는 신경이다. 교뇌의 하부에서는 일반체원심성분(GSE)으로 구성된 외전신경(abducens nerve, VI)이 형성되며, 교뇌의 상부에서는 일반체구심성분(GSA)과 특수내장원심성분(SVE)의 두 가지 성분으로 구성된 혼합신경인 삼차신경(trigeminal nerve, V)이 형성된다. 삼차신경은 첫째아가미궁(first branchial arch)에서 파생된 구조에 분포하는 신경이다. 후뇌에서 날개판 신경모세포의 일부는 배쪽 내측으로 이동하여 기저부(basilar part)에서 교뇌핵(pontine nuclei)을 형성한다. 교뇌핵은 대뇌피질과 소뇌피질을 연결해주는 중계핵으로 이 두 구조의 발달과 밀접한 연관이 있다. 기저부의 중간 부분에는 피질척수로와 피질뇌간로의 두 신경로로 구성된 피라미드로의 신경섬유가 피질로부터 자라 들어온다.

 

중뇌의 중앙에 위치하던 신경수관은 상대적으로 점차 좁아져 중뇌수도관(cerebral aqueduct)을 형성한다. 중뇌의 등쪽에서 날개판의 신경모세포는 빠르게 증식되며, 등쪽의 변연층(marginal layer)으로 이동하여 상구(superior colliculus)하구(inferior colliculus)를 형성한다. 이 두 구조는 천장판(roof plate)의 일부분이며, 중뇌에서는 덮개(tectum), 또는 네쌍동이체(corpora quadrigemina)라고도 한다. 상구는 시각과 관련된 운동기능에 관여하며, 하구는 청각전도의 중계핵이다.

중뇌에서는 일반체원심성분(GSE)과 일반내장원심성분(GVE)의 두 성분으로 구성된 동안신경(oculomotor nerve, III)과 일반체원심성분(GSE)으로 구성된 도르래신경(trochlear nerve, IV)이 형성된다.

중뇌에서는 적색핵(적핵 red nucleus)흑색질(흑질 substantia nigra)이라는 두 개의 큰 핵이 형성된다. 적색핵은 소뇌와 연결되어 있으며, 척수로도 원심섬유를 보낸다. 흑색질은 기능적으로는 기저핵(basal ganglia)과 연관되어 있고, 체운동기능(somatic motor function)에 관여한다. 이 두 핵의 기원이 날개판인지 기저판인지는 아직 불분명하다.

중뇌의 기저부에는 피질에서 교뇌핵으로 이어지는 피질교뇌로(corticopontine fiber)와 뇌간및 척수로 이어지는 피라미드로(pyramidal tract)로 구성된 신경섬유가 피질로부터 자라 들어온다. 이 구조를 대뇌각 기저부(crus cerebri)라고 한다.

뇌간의 중심부에는 완전히 분화된 다음에도 회색질인지 백색질인지가 분명하지 않은 부분이 있으며, 이를 그물형성체(reticular formation)라고 한다.


 

 

계통발생 (Phylogenetic Development)

뇌간은 세로 방향으로 등쪽에서부터 배쪽으로 천장판(roof plate), 피개(tegmentum), 기저부(basilar part)의 세 부분으로 크게 나누어진다. 중간의 피개가 계통발생학적으로 오래된 구조이며, 천장판과 기저부는 나중에 덧붙여진 새로운 구조라고 할 수 있다(그림 1-18).

 

피개(tegmentum)
천장판, 피개, 기저부 중에서 중간에 위치한 피개가 계통발생학적으로 오래된 부분으로 연수, 교뇌, 중뇌의 어디에서나 비슷한 구조로 나타난다. 피개에는 대부분의 뇌신경핵(cranial nerve nuclei)이 위치해 있으며(그림 1-19), 대뇌피질에서 기원되는 하행신경로를 제외한 거의 모든 신경로가 위치해 있고, 소뇌와 연결된 핵들과 신경로도 이 부분에 모여 있다. 피개의 중심부분에는 계통발생학적으로 가장 오래된 부분으로 뚜렷한 핵군을 이루지 못하고 세포군과 섬유다발이 섞여 있는 그물형성체(reticular formation)가 위치하고 있다.

 

SSA: 특수체구심성핵

GVE: 일반내장원심성핵

GSA: 일반체구심성핵

SVE: 특수내장원심성핵

GVA: 일반내장구심성핵

GSE: 일반체원심성핵

SVA: 특수내장구심성핵

그림 1-19. 척추동물(왼쪽)과 사람(오른쪽) 뇌간의 뇌신경핵(nucleus)과 성분(components). 가상적인 하등 척추동물의 선조에서 뇌신경핵은 연속된 세포기둥으로 나타나며, 배쪽에서부터 등쪽으로 일반체원심성핵(GSE), 특수내장원심성핵(SVE), 일반내장원심성핵(GVE), 특수내장구심성핵(SVA), 일반내장구심성핵(GVA), 일반체구심성핵(GSA), 특수체구심성핵(SSA)의 순서로 배열되어 있었을 것으로 추측된다. 그렇지만 진화과정이 계속됨에 따라 점차 연속성이 끊어지는 경우가 많아져, 일반체구심성분(GSA) 외에는 대부분 연속된 세포기둥을 이루지 않는다. 그렇지만 각 성분에 속하는 신경핵들은 같은 세포기둥의 위치에 있다.

 

그물형성체는 모든 척추동물에 존재한다. 이 부분은 원시적인 수생 척추동물(primitive aquatic vertebrates)에서 유일한 운동기구인 꼬리의 운동을 점차 발달되는 특수감각의 중추인 뇌와 연결시켜주는 구조로 발달되었다. 원시적인 어류에서는 그물형성체에 거대세포(giant cell)가 발달되어 꼬리를 움직이는 척수신경원을 통제하는 역할을 한다. 이 신경원은 여러 구조에서 오는 구심섬유를 받을 수 있도록 수상돌기(dendrite)가 여러 방향으로 뻗어 있으며, 축삭은 굵고 수초(myelin sheath)도 매우 두껍다. 전도속도가 빠르기 때문에 멀리 떨어진 척수 꼬리부분의 신경원을 효율적으로 움직일 수 있다(그림 1-20). 육상생활을 하는 척추동물에서부터는 이와 같은 거대세포가 없어진다. 그렇지만 포유동물의 그물형성체에도 여러 구조에서 들어오는 구심성입력을 받고 축삭이 매우 길며 뇌의 여러 부분에 신경종말이 뻗어 있는 큰 신경원이 존재한다.

 

그림 1-20. 어류 뇌간의 모트너세포(Mauthner's cell). (1) 하등 척추동물의 그물형성체에 있는 거대세포(giant cell)의 하나로 여러 구조에서 오는 구심섬유를 받을 수 있도록 수상돌기(dendrite)가 여러 방향으로 뻗어 있으며, 축삭은 굵고 수초(myelin)도 매우 두껍다(가로단면). (2) 포유동물의 그물형성체에도 여러 구조에서 들어오는 구심성입력을 받고 축삭이 매우 길며 뇌의 여러 부분에 신경종말이 뻗어 있는 큰 신경원이 존재한다(세로단면).

 

. 하등척추동물에서는 평형감각을 중계하는 전정신경핵(vestibular nucleus)이 잘 발달되어 있고, 평형을 유지하는 데 필요한 전정척수로(vestibulospinal tract)도 뚜렷하다. 조류에서는 시각과 관련된 운동을 관장하는 덮개척수로(tectospinal tract)가 발달되어 있다. 어류나 파충류에서는 덮개에서 직접 척수로 이어지는 경로는 없으나 뇌간을 통한 이차적인 연결경로는 잘 발달되어 있다. 사지가 있는 동물에서는 사지의 근육에 분포하는 척수신경원을 통제하는 경로가 발생된다. 파충류에서부터는 적색핵(red nucleus)에서 내려오는 적색척수로(rubrospinal tract)가 사지의 근육을 통제하는 중요한 신경로가 된다. 포유류 이상에서는 대뇌피질에서 직접 뇌간과 척수로 이어지는 피라미드로(pyramidal tract)가 피개의 바깥쪽에 덧붙여진다.

모든 척추동물의 뇌간에서는 제3뇌신경에서 제10뇌신경까지 여덟 쌍의 뇌신경이 나온다. 모든 척추동물에서 이들의 성분은 거의 비슷하다. 파충류부터는 부신경(XI)과 설하신경(XII)이 나타난다. 하등 척추동물에서 뇌신경핵은 연속된 세포기둥으로 나타나지만 진화과정이 계속됨에 따라 점차 연속성이 끊어지는 경우가 많아져, 사람에서는 일반체구심성분(GSA) 외에는 연속된 세포기둥을 이루지 않는다.

 

소뇌와 관련된 피개의 핵에는 하올리브핵복합체(inferior olivary nuclear complex)적색핵(red nucleus)이 있다. 하올리브핵복합체의 발달은 소뇌의 발달과 밀접한 연관이 있다. 어류에서 하올리브핵은 포유류의 내측부올리브핵(medial accessory olivary nucleus)과 상동구조로 생각되고 있다. 양서류와 파충류에서 하올리브핵은 뚜렷하지 않으며, 포유류의 등쪽부올리브핵(dorsal accessory olivary nucleus)과 상동구조로 생각되고 있다. 조류에서 하올리브핵복합체는 비교적 잘 분화되어 있다. 이 핵은 큰 내측판(lamina medialis)과 작은 외측판(lamina lateralis)으로 나눌 수 있으며, 내측부분은 포유류의 내측부올리브핵과 상동구조로 생각된다. 외측판은 나중에 발달되는 부분으로 이의 등쪽부분은 포유류의 등쪽부올리브핵과 상동구조이며, 배쪽 부분은 주하올리브핵(principal inferior olivary nucleus)과 상동구조이다. 포유류의 하올리브핵복합체는 내측부올리브핵, 등쪽부올리브핵, 주하올리브핵의 세 핵으로 구성되어 있으며, 하등포유류에서는 부올리브핵이 발달되어 있으나 점차 고등 포유동물이 될수록 주하올리브핵이 발달된다.

적색핵(red nucleus)은 파충류에서부터 뚜렷하게 나타난다. 파충류와 조류에서 이 핵은 크기가 큰 세포(거대세포부 pars magnocellularis)로만 구성되어 있으며, 포유류에서는 작은 세포로 구성된 세포집단(소세포부 pars parvocellularis)이 나타난다. 하등포유류에서는 거대세포부가 대부분을 차지하지만, 고등포유동물에서는 소세포부가 크게 발달되고 거대세포부는 적어진다.  

 

장판(roof plate)기저부(basilar part)

장판(roof plate)기저부(basilar part)는 계통발생학적으로 새로운 부분으로 중간의 피개에 덧붙여진 구조이다. 천장판은 날개판(alar plate)이 분화되어 생성된 구조로 사물을 잘 구별할 수 있는 촉각(분별촉각), 청각, 시각 등 발달된 감각을 중계하는 핵과 신경다발이 자리잡고 있다(그림 1-21). 분별촉각과 관련된 핵은 연수 하부의 얇은핵(nucleus gracilis)쐐기핵(nucleus cuneatus)이며, 청각에 관련된 핵은 중뇌의 하구(inferior colliculus)이고, 시각에 관련된 핵은 중뇌의 상구(superior colliculus)이다. 소뇌도 최초에는 평형감각(sense of equilibrium)을 받는 부분이 발달하여 진화한 구조로 생각되고 있다.

 

               

A. 후각(olfaction)

1. 시상상부(epithalamus)

B. 시각(vision)

2. 상구(superior colliculus)

C. 청각(hearing)

3. 하구(inferior colliculus)

D. 평형감각(equilibrium)

4. 소뇌(cerebellum)

E. 촉각(touch)

5. 얇은핵(nucleus gracilis)과 쐐기핵(nucleus cuneatus)

그림 1-21. 가상적인 선조 척추동물(chordate ancestor)의 천장판(roof plate). 천장판은 주로 잘 발달된 감각성분-시각, 청각, 평형감각, 분별촉각 등-과 관련이 있다. 척추동물의 원시적인 선조동물에서 이들 감각은 등쪽에 양측으로 돌출된 부위로 나타난다. 가장 첫 부분은 원시 간뇌에서 형성되는 부분으로 후각(olfaction)의 중추부위이며, 나중에는 시상상부(epithalamus)로 분화된다. 다음 부분은 시각의 중추가 되는 부분으로 하등 척추동물에서는 시각덮개(optic tectum)가 되고 포유류에서는 전구(anterior colliculus), 사람에서는 상구(superior colliculus)로 분화한다. 시각덮개의 뒷부분에서는 청각의 중추가 되는 부분이 있으며, 어류, 양서류, 파충류, 조류에서는 반고리둔덕(torus semicircularis)이 되고, 포유류에서는 후구(posterior colliculus), 사람에서는 하구(inferior colliculus)로 분화한다. 그 뒤쪽에는 평형감각을 받는 부분이 있다. 평형감각을 받는 부분은 소뇌(cerebellum)로 분화한다. 마지막 부분은 촉각 중에서 부위와 강도 및 질감을 구별할 수 있는 분별촉각(discriminative touch sensation)의 중추인 얇은핵(nucleus gracilis)과 쐐기핵(nucleus cuneatus)으로 분화한다.
점차 대뇌피질이 발달하게 되면서 이와 같은 감각기능은 모두 대뇌피질에서 관장하게 되어 대뇌피질이 감각중추가 된다. 천장판의 돌출부 중에서 일부는 대뇌피질로 이러한 감각을 중계하는 중계핵(relay nuclei)이 된다. 얇은핵과 쐐기핵은 분별촉각을 대뇌피질로 전달하는 경로의 중계핵이며, 하구는 청각을 대뇌피질로 전달하는 경로의 중계핵이다. 소뇌는 그 자체로 발달하며, 평형감각은 소뇌를 거치지 않고도 대뇌피질로 전해지지만 대부분은 소뇌로 전달된다. 고등포유류에서는 소뇌와 대뇌피질이 고도로 연결되어 있다.
대뇌피질이 발달함에 따라 시각은 시상을 거쳐 시각피질(visual cortex)로 전달되지만, 일부 시각섬유는 상구로도 연결되어 시각과 관련된 운동을 담당하게 된다. 어류, 양서류, 파충류, 조류에서 시각덮개(optic tectum)는 시각의 중추로 뇌의 다른 부분에 비해 매우 크게 발달하여 외측으로 팽대되어 있다. 포유류에서는 전체 뇌에서 상구가 차지하는 비율이 적어지고, 망막에서 시상의 외측무릎체(lateral geniculate body, LG)를 거쳐 시각피질로 이어지는 경로가 새로 나타나 이 구조가 시각중추의 역할을 하며, 상구는 시각과 관련된 안구와 목의 운동에만 관여하는 구조로 작용한다. 후각도 대뇌피질로 직접 이어지는 경로가 주경로가 되고 시상상부는 여기에서 오는 이차 후각섬유를 받게 된다.

 

얇은핵과 쐐기핵은 후섬유단-내측섬유띠신경로(posterior white column-medial lemniscal system)의 중계핵이다. 촉각을 전도하는 두 신경로인 척수시상로(spinothalamic tract)와 후섬유단-내측섬유띠시상로 중에서 후섬유단-내측섬유띠시상로가 계통발생학적으로 새로운 신경로이며, 부위와 강도 및 질감을 구별할 수 있는 분별촉각(discriminative touch sensation)을 전도한다. 얇은핵과 쐐기핵은 양서류와 파충류, 조류에도 있으나 뚜렷하지는 않으며, 포유류에 와서야 잘 발달되어 있다.

중뇌 덮개에서 꼬리쪽에 있는 하구(inferior colliculus, 후구 posterior colliculus)는 포유류에서는 청각의 전도핵이다. 청각은 측선(옆줄)기관(lateral line organ)과 내이(inner ear)의 미로(labyrinth)에서 감지하던 진동감각(vibration)이 특수하게 분화되어 발달된 감각으로 생각된다. 포유류의 하구에 해당되는 부분은 어류, 양서류, 파충류, 조류 등 다른 동물에서는 반고리둔덕(torus semicircularis)이라고 한다. 어류에서 이 부분은 측선(lateral line)과 내이 미로에서 들어오는 진동감각의 중추가 된다. 육생 양서류에서는 측선기관이 없어지고 대신 청각계가 점차 발달하게 되며, 반고리둔덕이 청각계의 중추가 된다. 파충류에서는 청각섬유를 받는 달팽이핵(cochlear nucleus)이 뚜렷하게 나타나며, 외측섬유띠(lateal lemniscus)를 통해 반고리둔덕으로 이어진다. 뚜렷하지는 않으나 이차청각섬유는 시상(thalamus)의 중앙부에 위치한 재결합핵(nucleus reuniens)을 거쳐 전뇌(forebrain)의 배쪽외측구역(ventrolateral area)으로도 이어져 있으며, 이 부분이 청각중추가 되어 소리 신호를 분석할 수 있다고 생각된다. 조류에서 달팽이핵은 보다 더 고도로 분화되었고, 외측섬유띠를 통해 반고리둔덕으로 이어져 있으며, 반고리둔덕의 이차청각섬유는 시상을 거쳐 전뇌의 청각중추인 등쪽뇌실능선(dorsal ventricular ridge)으로 이어진다. 조류(bird)에서부터는 청각이 매우 발달하여 소리를 통한 어느 정도의 의사소통을 할 수 있게 된다. 포유류에서는 시상의 내측무릎체(medial geniculate body, MG)와 청각피질(auditory cortex)이 잘 발달되어 있으며, 하구에서 내측무릎체를 거쳐 청각피질로 이어지는 경로가 주파수에 따라 일정하게 배열되어 있는 등 청각전달경로가 고도로 발달되어 있다.

포유류에서 중뇌의 상구(superior colliculus)는 시각과 관련된 운동의 중추가 된다. 포유류를 제외한 모든 척추동물에서 상구는 시각덮개(시개 optic tectum) 또는 시각엽(시엽 optic lobe)이라고 하며, 망막(retina)에서 기원되는 거의 모든 시각섬유를 받는 시각의 중추가 되는 부분이다. 거의 모든 척추동물에서 이 구조는 층판배열(laminar arrangement)을 하고 있다. 또한 일반감각이나 청각과 시각을 연결시키는 고위중추의 역할도 한다. 특히 경골어류나 양서류에서는 뇌의 다른 부분에 비해 매우 크게 발달하여 외측으로 팽대되어 있다. 파충류와 조류에서는 상대적으로 약간 작아지지만 그래도 상당히 뚜렷하다. 포유류에서는 전체 뇌에서 상구가 차지하는 비율이 적어지고, 망막에서 시상의 외측무릎체(lateral geniculate body, LG)를 거쳐 시각피질로 이어지는 경로가 새로 나타나 이 구조가 시각중추의 역할을 하며, 상구는 시각과 관련된 안구와 목의 운동에만 관여하는 구조로 작용한다.

 

기저부(basilar part)
기저부는 대뇌피질에서 기원되어 척수와 뇌간으로 이어지는 피라미드로(pyramidal tract)와 소뇌로 이어지는 피질교뇌소뇌섬유(corticopontocerebellar fiber)로 구성되어 있다. 정교한 사지 원위부의 수의운동에 관여하는 피라미드로는 포유류 이상에서만 발달되어 있어 계통발생학적으로 새로운 구조이다. 대뇌피질과 소뇌피질을 이어주는 피질교뇌소뇌섬유 역시 포유류 이상에서 뚜렷한 새로운 구조이며, 진화과정이 계속됨에 따라 점차 발달하여 사람에서 가장 잘 발달되어 있다. 
 

출처: 연대의대 해부학교실

신경전달물질인가 신경조절물질인가
몸과 마음을 움직이는 작은 힘, 호르몬 시리즈 15탄 브레인   vol.16

 

한 독자로부터 《브레인》으로 문의가 왔다. “책에 따라 도파민, 세로토닌 등을 신경전달물질이라고도 하고 신경조절물질이라고도 해놨는데 어떤 게 맞나요?” 이에 대한 궁금증을 풀기 위해《브레인》이 나섰다.


속도와 영향력의 차이

결론부터 말하면 신경전달물질(neurotransmitter)과 신경조절물질(neuromodulator)은 거의 같은 작용을 한다. 도파민, 세로토닌, 아드레날린을 신경전달물질 또는 신경조절물질이라고 해도 큰 차이는 없다. 다만 속도를 강조하기 위해서 도파민, 세로토닌 등을 신경조절물질이라고 지칭하는 경우가 있다. 옥시토신, 바소프레신 등은 엄밀하게 따지면 신경조절물질이라고 표기하는 것이 맞다고 한다.

물론 신경전달물질과 신경조절물질 간에 차이가 있긴 하다. 신경전달물질은 시냅스에서 방출되어 뉴런을 자극하거나 억제하는 반면, 신경조절물질은 시냅스 연결의 전체적인 효율성을 높이거나 낮추어 영속적인 변화를 불러온다. 속도에서도 차이가 난다. 신경전달물질은 1천 분의 1초인 밀리초 단위로 스프링클러처럼 방출되고, 신경조절물질은 1초 단위로 방출된다. 특히 호르몬에 있어서 혼동하지 말아야 할 점은 우리 몸을 조절하는 호르몬은 혈류를 타고 전달되지만, 뇌에서 분비되는 호르몬은(신경전달물질) 대뇌피질에서 중추신경계를 타고 전달된다는 점이다. 신경전달물질 중에서 일부는 혈류를 타고 가기도 하지만 이는 미미하다.

신경전달물질 중에는 글루탐산과 GABA 등이 있다. 글루탐산은 신체에 있는 모든 세포에서 발견되는 아미노산으로 신경계에서도 빨리 흥분시키는 신경전달물질로 이용된다. GABA(Gamma-Aminobutyric Acid)는 뉴런이 아무렇게나 작용하지 않도록 전기 임펄스가 축색돌기로 이동하는 것을 억제한다. 신경전달물질은 지금까지 50종류 이상 밝혀졌는데, 앞으로 어떤 종류가 더 발견될지 흥미롭다.


호르몬의 본 뜻은 ‘흥분시키다’

신경전달물질은 1921년 오토 뢰비 박사가 미주신경을 연구하던 중에 그 존재를 증명해냈다. 그 전에 과학자들은 신경세포들 사이에 있는 세포질이 전깃줄처럼 연결되어 있기 때문에 정보가 전달되는 것으로 생각했다. 그러나 오토 뢰비 박사는 신경세포를 현미경으로 자세히 관찰한 결과 신경세포 사이에는 항상 일정한 ‘간격’이 있고, 이 간격을 이어주는 신경전달물질이 있다는 것을 밝혀냈다.
  
뇌와 몸의 무수한 신경세포들은 거미줄처럼 서로 다른 수천, 수만 개의 신경세포와 네트워크를 형성한다. 그 중심에 호르몬이 있다. 신경세포는 호르몬의 화화작용을 통해 정보를 서로 주고받으며 인체의 대사 활동을 이뤄내고 성장시킬 뿐만 아니라 우리 뇌의 기능을 일정하게 유지한다. 신경전달물질과 신경조절물질을 포함한 호르몬이라는 단어는 ‘흥분시키다’라는 뜻이 있는 그리스어 ‘homan’에서 유래되었다. 지금 당신의 뇌는 무엇에 흥분하고 있는가? 

글. 김보희
kakai@brainmedia.co.kr
도움말. 《뇌, 생각의 출현》저자 박문호, 포스텍 생명공학과 교수 김경태

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