인간 뇌구조

인간 뇌구조

뇌(腦) 또는 골은 신경 세포가 하나의 큰 덩어리를 이루고 있으면서 동물의 중추 신경계를 관장하는 기관을 말한다. 뇌는 본능적인 생명활동에 있어서 중요한 역할을 담당하는데, 여러 기관의 거의 모든 정보가 일단 뇌에 모이고, 뇌에서 여러 기관으로 활동이나 조정 명령을 내린다. 또한 고등 척추동물의 뇌는 학습의 중추이다. 대부분의 척추동물, 특히 유두동물의 뇌는 머리에 위치하며 머리뼈로 보호된다.

인간의 경우 성인의 뇌 무게는 약 1,400g~1,600g 정도이며 이는 1000억 개 정도의 뉴런을 포함한다. 가로 15cm, 너비 15cm, 깊이 20cm로 평균 1350cc 정도의 부피를 가진다.

뇌는 대부분의 움직임, 행동을 관장하고, 신체의 항상성을 유지시킨다. 즉 심장의 박동, 혈압, 혈액 내의 농도, 체온 등을 일정하게 유지시킨다. 뇌는 인지, 감정, 기억, 학습 등을 담당한다.

뉴런 (신경세포)

뉴런 또는 신경세포(神經細胞)는 신경계를 구성하는 세포이다. 신경세포는 나트륨 통로, 칼륨 통로등의 이온 통로를 발현하여 다른 세포와는 달리 전기적인 방법으로 신호를 전달할 수 있다. 또한 인접한 신경세포와 시냅스라는 구조를 통해 신호를 주고 받음으로써 다양한 정보를 받아들이고, 저장하는 기능을 한다. 인간의 두뇌에는 대뇌피질에만 약 100억개의 신경세포가 존재하는 것으로 추산되고 있다. 신경계에는 뉴런보다 많은 숫자의 신경 아교 세포가 존재한다.

대뇌

대뇌는 감각과 수의 운동의 중추일 뿐만 아니라 기억이나 판단 등 정신활동의 중추이다. 대뇌는 뇌량으로 연결된 2개의 대뇌반구로 이루어져 있으며 뇌량에 의한 연결은 두 대뇌 반구의 신호전달과 상호작용에 중요한 역할을 한다.

대뇌의 바깥층은 뉴런의 신경세포체가 모여 회색을 띠고있어 회백질이라 불리고 안쪽 층은 신경섬유가 모여 있고 흰색을 띠고 있어 백질이라 불린다.

회백질은 대뇌피질, 기저핵, 변연계를 포함하고 있다. 기저핵은 운동기능의 조절과 관련이 있고 변연계는 대뇌에서 가장 원시적인 부분으로 공포와 같은 감정반응을 담당하며 편도체, 띠이랑, 해마등을 포함한다. 대뇌피질은 위치에 따라 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽의 네 개의 엽으로 구성되어 있다.

전두엽

대뇌에서 가장 큰 피질이고, 감각이 처음 도달하는 부위는 아니지만, 모든 감각이 이곳으로 모인다. 이 부위는 전전두피질과 운동 피질, 브로카 영역으로 다시 나눌 수 있다. 대략적인 역할은 언어기능, 감정과 논리적 사고 등의 판단을 담당한다.

전전두피질 주로 합리적 판단과 대인관계능력, 실행 능력을 담당한다. 또한 뇌과학자들은 흔히 전두엽의 가장 중요한 기능을 '자신과 자신이 아닌것'을 구분하는 것이라고 표현하는데, 이것이 바로 인간의 '자아' 형성에 가장 기초가 된다고 한다. 전두엽이 손상될 경우 대부분 무의식 상태에 빠지게 되며 이를 자아가 없는 상태, 즉 '무아(無我)'라고 부르기도 한다.

또 다른 기능으로는 단기기억과 미래계획 기억을 가능하게 해주는 것이 있는데, 단기기억은 수초에서 수십 초간 지속되고, 결제를 할 때 인증코드를 한두 번 보고도 모두 칠 수 있게 해주며, 우리가 연락처를 저장할 때까지 전화번호를 기억해준다. 비유하자면 뇌의 RAM이라고 할 수 있겠다.

미래의 기억은 앞으로 일어날 전쟁이나, 굶주림, 집에 불이 났을 때 어떻게 행동해야 할지를 생각하는 것처럼, 마음을 미래로 투사하여 아직 일어난 적 없는 일을 상상하거나, 경험하게 해준다. 가장 빈번히 사용되는 예로는 어떠한 말을 꺼냈을 때, 상대방의 반응이나 대답을 대략적으로 유추하는 것이 있다.

미래의 기억은 국방비 지출을 늘어나게 하거나, 재난이 발생했을 때 행동요령을 미리 생각해 둬 좀 더 앞서서 계획하고, 무기를 발명하고, 농사를 배워 인간이 살아남는 것에 도움을 주었을 것이다.

배측전전두피질 전전두피질은 다시 복내측(안와)전전두피질과 배측전전두피질로 나누어진다.

이 부위는 차가운 인지, 다시 말해 지각, 단기기억이나 실행기억, 계획, 규칙성 등의 사고 처리와 관련된다. 배측전전두피질 아래에 위치해 각 부분을 연결해주는 피질하(대상피질) 영역은 이 같은 사고를 생성하는 일 뿐 아니라, 적절한 맥락에서 정해진 성공과 실패의 규칙에 따라 여타의 사고를 억제하는 일 또한 담당한다.

삶은 도박이든 골프든 사업이든 게임이든 간에 규칙과 우연으로 가득하고, 배측전전두피질은 이러한 규칙성 등을 이용해 충동에 따라 행동해도 될 때와 그러면 안 될 때를 판단해 알려준다. 도박사의 오류가 이곳에서 발생할 것이라는 추측을 해볼 수 있다. 이 계통의 기능이 뛰어난 사람은 계획과 실행 능력이 높을 것이다.

복내측전전두피질 복내측전전두피질은, 배쪽의 전전두피질이라는 뜻이다.

이 부분은 배측전전두피질과 비슷한 기능에도 관여하지만, 주로 감정과 공감 등 뜨거운 인지를 담당한다.

이 부분도 다른 부분과 같이 판단에 관여한다. 감정기억과 사회, 윤리, 도덕을 바탕으로 한 행동을 실행할지 말지에 관한 판단을 말이다.

이 계통의 기능이 뛰어난 사람은 충동적이고 부적절한 대인행동과 사회적 행동을 제어하는 데 우월할 것이다.

두정엽

감각의 처리, 집중, 그리고 언어에 관여한다. 오른쪽의 두정엽이 손상되면 익숙한 공간에서조차도 방향감각을 잃게 된다. 왼쪽 두정엽이 손상되면 다른사람의 말을 이해하거나 글을 이해하는 능력이 망가진다.

측두엽

주로 청각, 후각이 일차적으로 도착하는 곳이고, 복잡한 시각 정보를 처리하는 부위이다.

크게 외측 측두엽, 내측 측두엽으로 나뉘고, 기능적으로는 청각 피질, 후각 피질, 베르니케 영역, 해마 등으로 나눌 수 있다. 베르니케 영역이 측두엽에 위치하기 때문에 측두엽이 손상되면 말을 이해하는 데 문제가 생길 수 있다.

머리의 양쪽 옆면에 위치해 있다. 정확한 위치는 후두구의 앞쪽, 실비우스열의 아래에 위치한다.

다른 대뇌피질 구역과 다르게 변연계의 일부인 해마를 포함한다. 때문에 측두엽은 장기기억의 생성에 필수적이다.

후두엽

대뇌에서 가장 작은 피질이고, 눈에서 온 시각정보가 모여서 사물의 위치, 모양, 운동 상태를 분석한다. 이 부위는 다시 연합시각영역과 일차시각영역으로 나뉜다.

이 부위에 이상이 생기면 눈에 아무런 이상이 없어도, 시각정보를 파악, 분석하지 못하는 시각적 인지 불능 상태가 오게 된다.

아스퍼거 증후군 등 자폐성 장애인들은 전두엽을 못 쓰는 대신, 측두엽과 이곳은 일반인보다 발달하는 경향을 보인다. 자폐인들이 특정한 시각적 요소에 집착하는 것이 바로 이 때문이다.

이름에서도 알 수 있듯이, 머리의 뒤쪽에 있다 하여 후두엽이다.

정확히는, 바깥쪽 표면에서 두정후두고랑 위쪽 끝부분과 후두전패임을 잇는 가상적인 선의 뒤쪽 부분이고, 안쪽 표면에서는 두정후두고랑의 뒤쪽 부분이다. 또한 브로드만 영역(Brodmann area) 에 해당되기도 한다.

해마

해마는 장기기억 전환에 중요한 역할을 수행하는 기관이다. 또한 대뇌 피질에 저장되어 있는 기억들의 인출을 담당하며 해마 앞에 있는 편도체는 감정적 기억형성에 주된 역할을 수행한다. 해마와 함께 주변에 있는 비피질 영역들은 해마와 함께 기억형성을 담당한다. 또한 해마는 파페츠 회로라고 알려진 기억회로의 일부를 담당하고 있다.

소뇌

소뇌는 감각 인지의 통합과 운동근육의 조정과 제어에서 중요한 역할을 담당하는 뇌의 부분으로 교뇌 등쪽의 제4뇌실에 들씌워지듯이 존재하는 큰 구조이며, 가로 10cm, 세로 5cm, 높이 3cm, 무게는 약 150g 정도이다.

소뇌의 주된 작용은 골격근의 활동 조절을 하는 것이다. 어떤 운동을 할지, 그러기 위해서는 몇 가지 근육을 어떻게 사용해야 하는지에 대한 계획은 대뇌 피질의 전두엽에서 세워지는데, 실제로 운동이 시작되고 나서 그 계획대로 여러 활동이 실현되도록 피드백 기구로 관여하는 것은 소뇌이다.

소뇌로 들어갈 감각정보는 몸의 주변부에 있는 체성 수용체와 내이 안에 위치한 반고리관과 전정기관으로부터 보내진다. 또한 소뇌는 대뇌 피질의 뉴런으로부터 오는 운동정보를 받아 움직임을 조절하게 된다.

소뇌는 근육운동, 평형감각 조절을 한다. 만약에 소뇌가 없다면 땅에 있는 물건을 잡으려고 할 때 손이 엉뚱한 방향으로 가더라도 조절할 수 없고, 다리에 힘이 없어져서 서있지도 못한다.

전체뇌의 신경세포 중 80%가 몰려있는 뇌영역이기도 하다.

전통적으로 감각 입력과 결을 맞추어 운동 출력을 조정하는 역할을 한다고 알려져 있다. 예를 들어 균형 잡는 능력. 그 외에도 비언어적 학습과 기억을 가능하게 해준다던지, 시간 판단, 정서 조절, 소리와 표면결 변별 능력에 영향을 주는 걸로 밝혀졌다.

움직임을 정교하게 컨트롤 하는데 반드시 필요한 내부모형(internal model)을 지니고 있는 뇌라고 생각되고 있다. 인간의 동작 대부분, 특히 정교한 손의 움직임 같은 경우 별거 아닌거 같아도 상상을 초월하는 수많은 근육과 관절이 관련되어 있어 따지고 보면 연산량이 어마어마하다. 이러한 유기적이고 복합적인 수많은 근육들간의 상호 움직임을 제어해서 원하는 동작을 수행하기 위해서는 어떤 근육의 조합을 어떤 상황에서 어떻게 움직이면 몸이 어떤 식으로 움직이는지에 대한 상관관계를 알아야 하는데 이것이 내부모형이며 소뇌에 있다고 믿어지고 있다.

어린 아기들이 정교한 동작을 잘 하지 못하는 것도 소뇌가 덜 발달되었고 프로그래밍된 동작들이 없어서 그렇다.

예를 들어 바느질, 걸음마, 자동차 운전, 연주, 노래, 심지어 젓가락질 같은 작업은 생전 처음 해볼 경우, 딴 생각 할 겨를도 없이 온 신경을 거기에 집중해야 한다. 이때는 대뇌에서 만들어지는 어떤 운동신호가 이런 작업을 수행할 수 있는지 소뇌가 학습을 못했기 때문. 하지만 그 행동을 반복적으로 수행하여 "몸에 익히게" 되면, 즉 소뇌에 이런 작업이 프로그래밍 되고 나면, 딴 생각 하면서도 능숙하게 술술 해낼 수 있게 된다.

자전거, 스케이트, 인라인 스케이트, 스키 같이 균형 잡는 게 무엇보다 중요한 스포츠들을 한동안 하지 않다가 다시 해도 균형을 잘 잡는 이유가 바로 소뇌에 이 균형 잡기가 프로그래밍 되었기 때문. 흔히 말하는 몸으로 익힌 건 절대 못 잊는다는 말이 이걸 두고 하는 말.

앞서 말했듯이 재봉사, 드라이버, 악기 연주가, 운동선수, 무용수, 외과의사 등 정교한 몸동작이 필요한 직업들에게서 가장 발달한 부분.

이 부분이 이상이 생기면 신체의 다양한 부위에 떨림이 나타나게 되고 걷기가 힘들어지는데, 흔히 마약과 알콜에 중독된 사람들에게 나타나며, 이외에도 각종 떨림 증상에 관여하는 것으로 알려져있다. 뇌에서는 소뇌가 술에 가장 취약하다고 이야기를 한다. 술을 마시고 말이 꼬이거나 비틀거리는 건 소뇌의 기능이 저해되는 까닭이 크다. 술 마시고 이 현상이 누적되면 술을 마시지 않아도 그런 증세들이 생긴다. 간은 알콜로 손상이 되면 회복이 빠르지만 이 부위는 알콜로 인해 손상이 되면 회복이 간보다 훨씬 느리다. (간과는 달리 중추 신경인 만큼 사실상 원상 복귀는 불가능하다고 보면 된다.)

어릴 때 손상을 입으면 지적장애가 일어나기도 한다.

소뇌의 소중함을 깨닫고 싶다면 왼손으로(오른손잡이 기준) 젓가락질이나 글씨를 써보면 된다. 평소 쓰던 손의 근육들은 이러한 동작시 필요한 자잘한 명령들이 소뇌에 프로그래밍되어 정말 당연한 것처럼 되지만 그렇지 않은 반대손의 경우 별거아닌 동작들이 참 하기 어렵다는 것을 느낄 것이다. 어찌어찌 대뇌를 써서 해봤자 속도와 정확도 모두 떨어진다. 그 어려운 부분을 알아서 컨트롤 해주는게 바로 소뇌다.

뇌간

뇌와 척수를 이어주는 역할을 한다. 다양한 운동과 감각정보를 매개하는 신경핵들이 집중되어 있다. 특히 뇌간의 연수는 안구 운동, 심장박동, 호흡 등 매우 기본적인 생명활동의 중추라고 볼 수 있는 부분이다. 또한 뇌간의 중뇌에는 신경전달물질을 분비 및 조절하는 신경세포들이 모여있다.

간뇌

간뇌는 항상성의 중추로 뇌줄기와 대뇌 사이에 존재한다. 간뇌는 시상, 시상하부와 뇌하수체와 송과샘을 포함하는 내분비조직으로 나뉜다. 신경세포들이 모여있는 장소다.

중뇌

중뇌는 뇌줄기 아래쪽 부위와 간뇌 사이의 비교적 작은 지역으로 주로 안구 운동, 홍채 조절의 역할을 한다. 중뇌는 상구와 하구로 나눌 수 있는데 각각의 기능은 차이를 보인다. 상구는 주로 시각에 관여하는 부분이다. 조류에서는 이 상구 부분이 시각의 주된 처리를 담당하지만 인간 같은 포유류에서는 단지 시각의 반사 작용에만 관계할 뿐이다. 눈에 빛이 들어왔을 때 동공을 수축하거나, 수정체의 두께를 조절하여 초점을 맞추는 작용 등이 여기에 관계한다. 하구는 주로 청각에 관여하여, 귀에서 들어온 신호는 여기를 한 번 거쳐 대뇌로 향하게 된다. 대뇌각, 흑질, 적핵 등의 구조는 소뇌와 함께 운동에 관련된 신호를 대뇌에서 척수로 전달하는 역할을 맡고 있다.

교뇌

교뇌는 중뇌와 연수 사이 뇌줄기에 존재하며 앞쪽으로 돌출되어있다. 교뇌의 주요 작용은 소뇌와 대뇌 사이의 정보전달을 중계하는 것이며 연수와 함께 호흡 조절의 역할을 하기도 한다.

연수

연수는 뇌간에서는 가장 아래이며 전체 뇌의 구조에 있어서도 가장 아래에 있다. 척수와 곧바로 연결되어 있으며 호흡이나 혈액 순환을 조절한다. 연수에서 나가는 신경은 뇌 전체에서 나가는 뇌신경 12쌍 중 8쌍에 달하며 이들은 동물의 생존을 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

관련 영상

• 뇌구조 3D 영상

링크	https://www.youtube.com/watch?v=9BxPUOsA2XY
게시자	KBS1
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