뇌의 구조와 기능

       * 뇌의 구조와 기능

뇌를 외부에서 보았을 때 표면에 대부분을 차지하는것은 대뇌이다. 무게는 뇌전체의 80%이며, 좌우 대뇌반구로 나누어져 있다. 표면이 쭈글쭈글하게 주름여 보이는 것이 대뇌피질이다. 이곳에 가득 차 있는 뉴런(신경세포)은 신체 각 부위에서 전달된 정보를 입력하거나 판단하고, 또는 반대로 몸의 말단으로 명령을 보내는 역활을 한다. 다시 말해서 대뇌는 인간의 몸을 조종하는 장소라 할 수 있다. 대뇌피지를 어느 부분이 몸의 어느 부위에 반응하여 어떤 정신활동을 하는지는 대부분 밝혀졌다. * 대뇌피질 두께는 우치에 따라 조금 다르지만, 평균 2.5mm로 꽤 얇으며, 분홍색이 감도는 호백색을 띠고 있다. 약 140억 개의 뉴런이 모여 있으며 말을 하거나, 창조 활동을 등 고도의 정신 활동은 이곳에서 이루어진다. * 대뇌기저핵 대뇌피질의 안쪽은 백색을 띠고 있기 때문에 회백질이라 불린다. 그 중심부에 있는 것이 대뇌기적핵이다. 걷거나 달릴 때 일일이 생각하지 않아도 다리가 움직이는 것은 이곳이 작동하고 있기 때문이다. * 뇌량 대뇌는 뇌 전체 무게의 약 80%를 차지한다. 대뇌는 좌우의 반구 한벌로, 두 개의 반구는 뇌량을 통과하는 신경으로 연결되어 있다. * 대뇌변연계 대뇌피질 아래쪽에 감싸여 있다. 진화적으로 오래 된 피질에 속하며, 감정이나 본능적인 정서에 관계한다. 그 안쪽에 해마라고 불리는 부분은 최근의 일을 기억하는 역할을 맡고 있는 것으로 추측된다.     인간은 진화함에 따라 크게 발달한 대뇌피질은 [신피질]과, 이것에 비해 훨씬 오래 전부터 인간이 가지고 있던 대뇌변연계의 [구피질]로 구성되어 있다. 구피질은 신피질에 둘러사여 있으며 역할도 다르다. 신피질은 고도의 지적 활동이 이루어지는 곳인 반면, 구피질은 식욕과 성욕 등 본능적인 활동이나 쾌감과 분노 등의 정서, 기억 등과 관계있다. 대뇌피질의 부위별 작용 - 대뇌반구는 전두엽, 측두엽, 두정엽, 후두엽의 네 부분으로 나눌 수 있다. 대뇌피질이 어떠한 행동과 관련되어 있는지 알아보자.            우뇌, 좌뇌의 구조   대뇌의 좌우 반구는 똑같은 역할을 할때도 있지만, 어떤 기능은 한쪽에 집중되어 있기도 하다. 예를 들어, 팔과 다리에 대한 운동 명령은 뇌의 좌우 어느 쪽에서도 내릴 수 있다. 단, 우뇌의 명령은 좌반신으로, 좌뇌의 명령은 우반신으로 전달된다. 이것은 대뇌피질과 피부와 근육에 연결된 신경이 뇌의 연수라는 부위에서 교차되어 반대쪽으로 이동하기 때문이다. 한편, 언어 능력처럼 좌뇌에만 집중되어 있는 기능도 있다. [잘 듣는 뇌] 라는 말도 있듯이 사람에 다라서는 좌우 어느 한쪽의 뇌를 더 잘 사용하는 경우가 있다. 생물 가운데 좌우 2개의 뇌를 가지고 있는 것은 포유류밖에 없다.더구나 좌우의 기능이 분화되어 잇는 것은 인간뿐이다. 갓 태어난 신생아에게 특별한 능력이 있는지 없는지는 알수 없다. 그것이 2세에서 5세 사이에 확실해진다. 이시기는 어느 정도의 언어 구사 능력이 생기는 때에 해당된다. 뇌량에는 2억개의 신경세포가 분포하고 있어 좌우의 대뇌반구를 연결하고 있다. 신체의 피부나 근육에 연결되는 신경은 연수에서좌우가 교차된다. 좌뇌에서 출혈이 일어나거나, 혈관이 막히면 우반신이 마비되는 것이다.   우뇌 사물을 직감적으로 이미지화 하거나 창조적인 발상의 기능이 있다. 좌뇌 언어나 기억된 정보를 사용하여 논리적으로 생각하는 기능을 가지고 있다.     * 소뇌의 구조   소뇌는 대뇌에 거의 덮여 있으며 무게는 뇌 전체의 10% 정도이다. 문자 그대로 작은 뇌인 것이다. 그렇지만 이곳에 뇌 전체의 절반 이상의 신경세포가 집중해 있다. 대략적인 운동명령은 대뇌에서 내리지만, 이 명령은 소뇌의 회로에서 세밀하게 조절된 후, 전신으로 보내진다. 미묘한 운동이 부드럽게 이루어지는 것은 이 때문이다. 또한 몸의 균형을 유지하는 것도 소뇌이다. 소뇌의 작용이 비정상이면현기증이 일어나거나, 몸의 균형을 잡을 수 없어 한쪽 발로 설수 없다.   소뇌 피질은 매우 정교한 구조를 갖고 있다. 1m에 약 50만 개의 신경세포가 회로망을 이루어, 마치 한 대의 컴퓨터처럼 정보를 처리한다. 소뇌 전체에는 이 시스템 이 약 3만 개나 들어 있는 셈. 이때문에 복잡한 운동도 한꺼번에 여러 가지 근육을 조절해서 행할수 있는 것이다. * 소뇌는 고소뇌(오래 된 소뇌)와 신소뇌(새로운 소뇌)둘로 나누어진다. *   고소뇌 평형감각의 중추, 자세를 유지하는 역할을 한다. 이곳의 작용이 둔해지면 몸의 균형을 잡을 수 없게 되어 바른 자세로 서 있을 수 없게 된다.   신소뇌 원숭이나 사람의 소뇌는 대부분이 신소뇌이다. 이 신소뇌는 운동신경에 깊이 관여한다. 대뇌로부터 운동 명령을 받으면 이곳에서 세밀히 조절하여 전신으로 명령을 전달한다. [소뇌는 시계다]라는 말이 있는데, 이것은 소뇌가 하나의 동작을 적절한 시간 내에 행할 수 있도록 하기 때문이다. 예를 들어 소뇌가 손상을 입으면 벨트 컨베이어로 운반되는 물건을 집으려고 손을 뻗어도 놓치고 만다.   * 뇌간의 구조   몸의 구석구석에서 뇌로 전달되는 정보와 대뇌에서 나가는 명령 모두 뇌간을 통과한다. 무게는 악 200g이며, 형태나 크기가 사람의 엄지 손가락과 비슷하다. 뇌간은 [생명의 자리]라고 불리며, 호흡이나 심장 활동, 체온 조절 등 생명을 유지하기 위한 모든 신경이 모여 있는 곳이다. 뇌간 덕분에 잠자고 있는 동안에도 심장 박동을 유지하거나 체온은 조절할수 있다. 또한 대뇌피질의 신경세포에도 작용하여 수면과 각성의 리듬을 만드는 역할도 한다. 뇌간은 간뇌, 중뇌, 연수, 뇌교로 구성되어 있다. 대뇌는 의식적인 활동에 관계하지만, 뇌간은 무의식적인 활동의 중추이다. 1. 시상(간뇌) 전신으로부터 후각이외에 모든 감각을 전달하는 신경섬유의 중계점. 정보를 정리하여 대뇌로 전달하는 역할을 한다. 2. 시상하부(간뇌) 무게는 4g정도. 자율신경계와 내분비(호르몬)계의 중추로 작용한다. 또한 체온,소화,수면 등을 조절하는 기능과 성기능의 중추이기도 하다. 3. 중뇌 몸의 균형을 유지하고, 안구의 움직임과 동공의 크기를 조절하는 역할을 한다. 4. 해마 시각,청각,촉각으로 받아들인 정보를 일시적으로 저장하는 장소. 5. 뇌교 뇌간 가운데 가장 부풀어 있는 부분. 대뇌피질에서 소뇌로 향하는 신경의 중계점이다. 얼굴이나 눈을 움직이는 신경이 모여 있다. 6. 연수 크기는 작지만 역할을 매우 크다. 재치기나 기침으로 이물질의 침입을 막거나, 무의식적으로 음식을 씹어 삼키는 운동의 중추도 이곳에 있다. 또한 호흡이나 혈액 순환, 발한, 배설 등을 조절하는 중추이기도 하다. 뇌간의 죽음을 [뇌사]라 한다. 뇌간은 단지 살아 있기 위해 최소한으로 필요한 뇌이다. 대뇌의 기능이 정지되고 이 뇌간만 살아 있는 상태를 [식물인간]이라 한다. 그러나 이와 반대로 뇌간이 죽어 버린 경우에는 대뇌도 곧 죽게 된다. 최근 화제가 되고 있는 [뇌사]는 이 뇌간의 죽음을 뜻한다.

 

우리 인간은 매일매일 다양한 감정을 경험하며 살아 간다. 이러한 [희로애락]을 만들어 내는 과정은 두 단계로 나누어진다. 먼저 쾌감이나 불쾌감, 분노나 공포등의 동물적이며 감각적인 반응이 있다. 그 다음에는 그것에서 기인된 기쁨이나 슬픔의 감정을 경험하게 된다. 이 감정이야 말로 인간이 인간임을 증명하는 것이다. 쾌감, 불쾌감 등의 감각은 뇌의 깊은 곳에 있는 시상하부에서 만들어지는 것으로 추측된다. 한편, 기쁨과 슬픔 등의 감정은 인간의 뇌 가운데 가장 잘 발달된 전두엽에서 만들어지는 것으로 보인다. 자신의 욕구가 충족되었을 때 우리들은 쾌감을 느낀다. 기쁨이란 그 쾌감에서 기인되는 감정이다. 이와 반대로 욕구가 충족되지 않았을 때는 슬픔을 느낀다. 이런 기쁨과 슬픔의감정을 지배하는 것이 전두엽이다. 이곳은 계통발생적으로도 새로운 피질에 속하며, 고등동물일수록 발달되어 있다. 쾌감이나 불쾌감, 분노와 공포 등 본능적인 정서는 시상하부 와 그 주변에서 생겨난다. 시상하부는 다양한 호르몬의 분비를 조절하는데 이들 호르몬의 작용이 정서에 관계한다.

 

생활하면서 우리의 감각기관을 통해 들어오는 정보가 방대하다. 이들은 먼저 뇌로 보내져 신경세포가 흥분을 전달한다. 해마에서 해마 주변의 신경회로, 대뇌피질의 연합야로 전해지지만, 99%의 정보는 도중에 걸러지고 만다. 생각해서 떠올릴 수 있는 정보는 전두엽과 해마, 두정엽, 측두엽의 앞 부분에 저장된다. 의식하지 않아도 떠오르는 기억의 입력이나 재생에도 모든 중추신경게가 동원된다. 1.사실의 기억 - 기억은 생각해서 떠오르는 것(사실의 기억을 말함)과 무의식적으로 떠오르는 것(숙련에 의한 기억)으로 나누어진다. 1) 의미기억 자신과는 직접 관계없는 정보. 예를 들면 학문적인 지식 등을 기억. 2) 에피소드 기억 자신의 직접적인 체험을 통해 얻은 기억, 여행, 첫사랑, 인간관계 등 자신과 관련된 에피소드 2. 숙련에 의한 기억 - 특별히 정해진 장소에 저장되는 것이 아니고, 모든 중추신경이 사용된다. 1) 인지적 기능 게임의 규칙이나 간단한 계산방법등의 기억 2) 조건반사 무의식적으로 순식간에 생리적, 육체적 반응을 일으키는 기억. 3) 숙련기능 자잔거 타기. 악기 연주 등 몸으로 익히는 동작의 기억. 한번 기억되면 거의 잊혀지지 않는다.

 

인간과 다른 동물과의 차이- 그것은 욕구와 창조력을 가지고 문화를 발달시켜온 것이라 하겠다. [머리가 좋다]라는 것은 학업 성적이 좋다는 것만을 뜻하는 것은 아니다. 도구,요리,놀이,예술작품 등 새로운 것은 만들어 내는 능력이 있는 사람이야말로 진정한 의미에서 머리 좋은 사람일지 모른다. 축적된 다양한 정보를 선택하거나 조합해서 새로운 것을 창조하는 역학을 하는 곳은 뇌의 전두연합야. 그리고 뇌간에서 분비된 신경호르몬의 하나인 도파민이 [할 수 있는 의지]를 제공하는 큰 원동력이 된다. 1. 뇌간의 중앙부를 출발한 A10 신경은 시상하부로 들어간다. 이곳은 식욕과 성욕의 중추이다. 이곳에서 생긴 욕구가 A10신경을 활성화 시킨다. 2. A10신경은 대뇌변연계로 나아간다. A10 신경은 대뇌변연계의 여러 부위의 말단신경을 가지고 있으며, 이곳에서 도파민을 분비한다. 3. A10 신경은 모든 정신활동의 근원이 전두연합야로 들어간다. 이곳이 도파민으로 가득차면 필요 이상으로 각성되어 활동이 활발해진다. 이에 따라 뇌는 쾌감을 느끼게 되고 새로운 발상이 생겨나는 것이다. 뇌간 중앙부에는 40개의 신경핵이 배열되어 있다.A,B,C의 세 계열 중 A 계열의 열 번째에 해당하는 한쌍의 신경핵이 A10 신경이다. 이곳에서 호르몬 분비세포가 길게 뻗어서 신경호르몬의 하나인 도파민을 분비한다. 이 호르몬이 뇌세포에 쾌감과 각성을 주는 것이다.

   

간의 처리 능력을 초과하는 알코올은 혈액으로 들어가 전신으로 운반된다. 물론 뇌로도 들어간다. 뇌에는 이물질의 침입을 막아 주는 방어 체계가 있지만, 유감스럽게도 알코올을 비롯한 지용성 물질은 쉽게 통과한다. 뇌에서는 알코올 탈수효소가 분주하게 분해를 하지만, 음주 속도가 분해 속도를 앞지르는 알코올이 뉴런의 막을 용해하여 시냅스에서의 정보 교환을 엉망으로 만든다. 이것이 취한 상태이다. 취하는 것은 먼저 대뇌에서 천천히 시작되어 소뇌와 뇌간에도 영향을 미치는 경우가 있다. 우리가 마신 알코올은 위와 장에서 흡수되어 혈액으로 들어가 간에서 처리된다. 그런데 처리 능력 이상으로 마시면.... ----> 알코올이 [혈뇌장벽]이라는 뇌 방어체제의 보호망을 통과하여 뇌 속으로 들어간다. 그러면 시냅스 연접 부위를 거쳐가는 신경전달물질에도 영향을 미쳐 정보를 교란시킨다. ----> 뇌에서는 알코올을 분해하려 하지만 계속해서 마시게 되면... ----> 활발해져서 떠들어 댄다. ----> 혀가 돌아가지 않게 되며, 걸음걸이도 불안정해진다. ----> 의식이 몽롱해져 자제력이 없어진다.

   

수면은 식욕과 마찬가지로 인간의 본능이다. 뇌의 신경세포는 신체의 다른 세포와는 달리 한 번 손상되면 재생이 불가능하다. 그러므로 수면은 뇌를 쉬게 하기 위한 안전장치라 해도 과언이 아니다. 그러나 수면중이라는 것이 [몸과 뇌의 완전한 휴식시간]을 의미하지는 않는다. 수면중에는 깊은 잠(non ren수면)과 얕은 잠(REM 수면)이 번갈아가며 반복되는데, 얕은 잠일 때 뇌는 각성 상태(깨어 있는 상태)로 활동한다. 꿈의 대부분은 얕은 잠을 잘때 꾼다고 한다. 1. 램 수면=얕은잠 램(REM)REM이란 Rapid Eye Movement의 약자로, 심장박동수나 호흡수가 증가하여 눈과 얼굴 근육, 손이 꿈틀꿈틀거리며 움직이는 상태를 말한다. 즉, 몸은 깊이 잠들어 있는데 뇌가 각성 상태처럼 활동하고 있는 것이다. 잠에서 깨어나는준비 상태로 이때 일어나면 기분이 상쾌하다. 2. 난램 수면=깊은 잠 심장의 박동 속도가 늦어지며, 천천히 그리고 규칙적으로 호흡을 반복하는 상태로 뇌는 쉬고 있다. 졸음은 거의가 깊은 수면이다. 틈날때 조금만 졸아도 수면 부족은 상당히 보충된다. 3. 수면 중에는 기억력이 제로 사람이 수면상태가 되면, 해마에 들어 있는 기억정보가 기억회로를 돌아 고정되기 전에 대뇌피질이 휴식 상태가 되고 만다. 그 때문에 잠들기 약 5분 전부터 그 이후의 일은 잊어버리고 마는 것이다.

   

우리들은 아침에 일어나 밤에 잠자는 생활을 반복하는데, 이 각성과 수면 리듬은 어디에서 생겨나는 것일까? 이러한 하루의 리듬을 조절하고 있는 것이 뇌의시상하부이다. 이곳에는 시계와 유사한 기능이 있다고 하는데, 체내 시계라 불리는 곳이다. 이 시계의 하루는 약 25시간. 외계의 광 정보에 의해 매일 24시간으로 다시 고쳐 놓으며 움직이고 있다. 수면 중 REM 수면과 NON REM수면이 약 90분마다 반복되는 것도 이 시계의 움직임 때문이다. 하루 동안 체온이 변화하는 것도 이유이다. 1. 체내 시계의 작동 체온은 하루에도 여러 번의 변화를 반복한다. 사람의 체온은 오전 중에는 낮고, 오후 3시부터 5시 사이에 최고점을 달한다. 그후 계속 내려가서 아침에 일어날 무렵에는 최저점이 되는 리듬을 반복한다. 하루 동안의 체온 차이는 1도 내외지만 그래프의 곡선은 매일 같다. 2. 수면과 각성의 명령을 내린다. 체내 시계로부터 신호를 받아, 뇌간에서 대뇌피질로 수면과 각성을 자극하는 신호를 내보낸다. 이 때문에 잠이 쏟아지거나, 혼자서도 잠에서 깨게 되는 것이다 3.REM 수면과 NONREM 수면을 반복 우리들은 수면중, REM 수면과 NON REM 수면을 약 90분 주기로 반복하고 있다. 주기를 반복할수록 NON REM 수면이 짧아져서 나중에는 얕은 잠 상태가 된다. (옮긴글)