뇌의 구조

 

대략 3파운드 정도의 무게를 가지는 인간의 뇌는 실제로 볼 것이 많지 않습니다. 뇌를 구성하는 뉴런과 교세포는 바쁘게 움직여서 여러분의 창의적인 생각, 의식과 감정을 가능하게 합니다. 하지만 뇌의 어느 영역에 위치하는 뉴런들이 어떤 기능들을 통제하는가요? 이 질문에 답하기 위해 신경과학자들은 뇌를 기술하는 방법을 찾아야 하였고, 이는 뇌 연구자들이 서로 의사소통하는 것을 가능하게 하였습니다. 뇌 영역들을 ‘밑바닥에서 꼭대기’ 방향으로 구분하는 것이 뇌의 서로 다른 영역들이 서로 다른 과제들에 전문화되어 있는 것을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반적으로 단순한 기능일수록 뇌의 하위 수준들에 의해 행해지는 반면 더 복잡한 기능들은 위계적으로 더 상위인 수준들에 의해 이루어집니다. 뇌는 ‘측면 대 측면’의 방향으로도 구분될 수 있습니다. 비록 뇌의 각 측면들이 대략 비슷하지만 뇌의 한 반구는 다른 반구에 비해 특정 과제에 전문화되어 있습니다. 이 모든 뇌 구분 방법들이 뇌 영역과 그것이 행하는 기능들을 이해하기 쉽게 하지만 뇌 구조 혹은 영역이 홀로 작용하지 않는다는 것을 명심하는 것이 바람직합니다. 이들은 서로 상호작용하고 의존하는 하나의 큰 전체의 일부들입니다.

만약 여러분이 미저골(꼬리뼈)에서 두개골의 입구까지 손가락을 대고 따라가 보면 척수가 어느 지점에서 끝나고 뇌가 어디에서 시작되는가를 결정하는 것이 어렵다는 것을 알 수 있을 것입니다. 이는 척수가 후뇌와 연결되어 있기 때문인데, 후뇌는 척수로 들어가는 정보와 척수를 빠져나오는 정보를 통합하는 뇌의 한 영역입니다. 후뇌는 뇌의 나머지 영역들이 자리 잡고 있는 줄기처럼 보이고, 가장 기본적인 기능, 예를 들어 호흡, 각성과 운동 기술 등을 통제합니다. 후뇌에는 연수, 소뇌, 교가 위치하고 있습니다.

연수는 척수가 두개골 안으로 연장된 것으로 심장박동, 순환, 호흡을 조율합니다. 연수의 내부에서 시작하여 윗부분에 이르기까지 망상계라고 불리는 일련의 뉴런들이 모여 있는 부위가 있는데, 이 부위는 수면, 깸, 각성 수준을 통제합니다. 초기에행해진 한 실험에서 연구자들은 잠을 자고 있는 고양이의 망상체를 자극하였습니다. 그 결과 고양이는 거의 즉시 잠에서 깨어났고 계속 각성되어 있었습니다. 이와 반대로 망상체와 뇌의 나머지 부위들 사이의 연결을 절단하면 동물은 회복되지 않는 혼수상태로 빠져들어 갔습니다. 망상체는 인간에서도 각성과 무의식 사이의 정교한 균형을 유지하게 합니다. 실제 많은 일반 마취제들은 망상체의 활성화를 감소시킴으로써 환자로 하여금 무의식 속으로 빠지게 합니다.

 

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연수 후측에 소뇌가 위치하는데, 이는 정교한 운동 기술을 통제하는 후뇌의 한 큰 구조입니다. Cerebellum은 라틴어로 ‘작은 뇌’라는 의미를 가지며 소뇌 구조들은 뇌의 작은 축소판처럼 보입니다. 소뇌는 자전거를 타거나 피아노를 연주할 때 움직임이 적절한 순서로 일어나게 조율하거나 걷거나 뛸 때 균형을 유지하게 합니다. 소뇌는 행동의 ‘미세한 조율’에 관여하고 행동의 개시보다는 행동이 유연하게 일어나게 하는 기능을 가집니다. 행동의 개시에는 뇌의 다른 영역이 관여합니다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 서로 다른 뇌 체계들이 상호작용하고 서로 의존하는 것을 시사합니다. 

후뇌에 포함되는 마지막 주요 부교가 교(pons)인데 교는 정보를 소뇌로부터 뇌의 나머지 영역으로 전달하는 구조입니다. Pons는 라틴어로 ‘다리’를 의미합니다. 비록 교가 행하는 상세한 기능은 아직 잘 이해되지 못하고 있지만 근본적으로 교는 소뇌와 다른 뇌 구조들 사이를 연결하는 다리 역할을 합니다. 

중뇌는 후뇌의 상측에 위치하며 인간에서는 비교적 작습니다. 중뇌에는 시개와 피개가 위치합니다. 시개는 유기체로 하여금 환경 내에서 정향 반응을 가능하게 합니다. 시개는 눈, 귀와 피부로부터 자극 정보를 받으며 유기체로 하여금 그 자극으로 향하게 합니다. 예를 들어 여러분이 조용한 방에서 공부를 하고 있는데 여러분의 오른쪽 뒤에서 째깍하는 소리를 듣는다면 여러분은 몸을 돌려 소리 나는 방향으로 주의를 줄 것입니다. 이는 여러분의 시개가 활성화되기 때문입니다.

피개는 운동과 각성에 관여합니다. 또한 피개는 유기체로 하여금 감각 자극으로 향하게 도와줍니다. 중뇌는 비교적 작지만 각성, 기분과 동기에 관여하는 신경전달물질이 집중적으로 위치해 있어 이 신경전달물질들에 의존하는 뇌 구조들이 위치합니다. 만약 여러분이 단지 후뇌와 중뇌만을 가지고 있다고 해도 생존할 수 있습니다. 후뇌의 구조들은 생명을 유지하는데 필요한 신체 기능들을 통제하고 중뇌의 구조들은 환경 내의 즐거운 자극으로 향하게 하거나 위협적인 자극으로부터 벗어나게 도와줍니다. 하지만 이것만으로는 삶이 충분할 수 없습니다. 

여러분이 시를 읽으면서 아름다움을 느끼거나 친구의 말에서 빈정거림을 탐지하거나 다음 겨울에 스키를 타러 가는 것을 계획하거나 혹은 사랑하는 사람의 얼굴에서 살짝 우울함이 비치는 것을 인식하는 것 등은 전뇌의 도움을 받고 있는 것입니다. 전뇌는 뇌의 가장 상위 수준이며 복잡한 인지, 정서, 감각 및 운동 기능을 통제합니다. 전뇌는 다시 2개의 주요 부위인  대뇌피질과 피질하 구조들로 구분됩니다.

대뇌피질은 육안으로도 볼 수 있는 뇌의 가장 바깥에 위치하는 층으로 2개의 대뇌 반구로 나뉘어 집니다. 피질하 구조는 대뇌피질 아래, 뇌의 가장 센터에 위치하는 전뇌 구조들입니다.