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뇌의 구조와 기능

1. 뇌간 : 척수에서 뇌의 피질까지를 연결하는 구조물. 뇌간은 척수에서 뻗어 나와 시상까지의 구조물로 구성됨. 뇌간은 신체의 내부상태를 조절하는 구조를 포함한다.

뇌간의 윗쪽, 척수와 뇌의 피질사이에는 중심핵과 변연계가 있다.

1) 중심핵 : 연수, 교뇌(뇌교), 소뇌, 시상(뇌간의 맨위에 위치), 기저핵(시상을 둘러싸고 있음), 이들 내부를 통과하는 망상으로 구성됨.

(1) 연수 : 뇌간의 첫 번 째 구조물인 연수는 척수와 뇌간을 이어 놓는다. 연수는 심장박동, 호흡, 혈압, 소화, 삼키기 등의 신체기능을 조절함. 연수가 손상되면 죽는데, 약물과다복용으로 연수의 기능이 억제되어도 죽음.

(2) 교뇌(뇌교-다리) : 연수 바로 아래에 있으며, 뇌간의 다른 구조들과 소뇌에 정보를 제공.

(3) 망상체 : 연수의 위에 있는 뇌간의 중심에서 시상까지 뻗어있는 신경세포의 그물조직임. 흥분이나 각성을 통제하고, 주의집중에도 중요한 작용을 함.

* 망상체는 뇌의 파수꾼으로서 밀집된 신경세포들의 망이며, 뇌를 각성시켜 새로운 자극에 주의를 집중하게 하고, 수면 중에도 뇌가 경계상태에 있게 함. 망상체가 손상되면 혼수상태가 됨.

(4) 소뇌(작은 골) : 운동통제(특히 복잡하고 빠른 운동기술 - 피아노 치기, 공을 드리블 하기), 신체운동의 협응 담당, 몸놀림, 자세를 통제하고 평형을 유지. 알코올은 소뇌의 기능을 억제함(술에 취하면 일직선 위를 똑바로 걸어가기 어려움)

(5) 시상 : 뇌간의 맨 위에 있으며, 망상체에서 신경이 길게 뻗어나가 시상으로 연결됨.시상은 감각정보를 중계하는 역할(시냅스가 일어나는 곳). 시상은 감각기관에서 입력되는 정보를 대뇌피질의 적소로 보내는 역할담당. 시상을 통과하지 않는 정보는 후각정보뿐임. 후각정보는 후각수용기에서 뇌로 직접 전달됨.

(6) 기저핵 : 주로 신체 움직임의 시작과 실행에 관여함. 소뇌처럼 알코올의 영향을 받음.

2) 변연계 :

뇌간의 윗쪽을 둘러싸고 있는 것이 변연계(시상하부, 해마, 편도체)로서, 우리의 생존, 동기, 정서 및 기억에 관여한다. 뇌간과 변연계를 둘러싸고 있는 것은 대뇌로서, 인간의 마음이란 우주는 이 속에 존재함. 대뇌 및 그 표면 층인 대뇌피질은 감각정보를 통합하고 운동을 협응시키는 추상적 사고와 논리적 추리를 촉진한다.

(1) 시상하부 : 시상아래에 위치하여 이름 붙임. 15g 정도로 아주 작음. 뇌하수체를 통해서 여러 호르몬의 분비를 통제하며, 정서도 통제함. 자율신경계를 통제하여 체온유지같은 신체 내적 상태의 균형을 유지(신체의 내적 평형상태인 항동성을 유지함). 먹기, 마시기, 성 행동 같은 원시적 충동을 조절.

(2) 해마 : 기억형성에 관여. 학습과 기억에 중요한 역할. 모습이 해마를 닮아서 해마.

(3) 편도체 : 정서, 특히 두려움, 노여움, 공격성을 조절하는 기능. 편도체의 손상은 폭력적인 사람에게 진정효과.

3) 대뇌

대뇌는 뇌 전체의 3분의 2을 차지하는 거대한 구조.

뇌에서 가장 중요한 구조물은 신경계의 정보처리를 통제하는 대뇌피질이다. 대뇌피질은 기억, 지각, 결정, 언어 등 고차원적인 인지기능과 정서기능을 조절함. 2-3mm 두께의 대뇌의 바깥 표면층을 대뇌피질이라고 함. 대뇌피질은 뇌간의 맨 아래부분과 소뇌를 제외한 모든 부분을 덮고 있다.

대뇌는 거의 대칭적인 두 개의 대뇌반구로 나뉘며, 이들은 뇌량이라는 신경섬유들의 두꺼운 묶음을 통해 서로 연결되어 신호를 주고 받는다.

대뇌피질은 우글쭈글한 모양인데, 그 면적은 신문지 한 면 정도이다.

대뇌반구는 두 개의 주요 표지물을 기준으로 여러 영역으로 나누어짐. 대뇌피질에서 깊이 들어간 부위를 고랑 또는 열이라고 하며, 툭 튀어나온 부분을 이랑이라고 한다. 좌우 대뇌반구는 대뇌피질에 있는 몇 개의 고랑을 기준으로 4개의 엽으로 나뉜다.

중심고랑(중앙열, 중심구)을 사이에 두고 전두엽과 두정엽으로, 외측고랑(외측열)을 기준으로 측두엽과 그 외의 영역으로 나눈다. 후두엽은 머리 뒷부분이다.

* 대뇌피질은 우반구와 좌반구로 구성된다. 각 대뇌반구는 반구의 반대쪽의 감각에 반응하고 운동을 통제함.

1. 전두엽 : 대뇌반구에서 중심열의 앞쪽, 외측열의 위쪽에 위치. 근육의 운동을 통제하는 1차 운동피질이 있음. 손가락을 움직이는 등 섬세한 운동의 통제에 중요.

계획, 판단내리기, 목표설정하기 같은 인지적 활동도 담당함.

* 좌반구 운동피질은 몸의 우측(예 : 오른팔)을 관장하고, 우반구 운동피질은 몸의 좌측(예 : 왼팔)을 관장함. 그러나 운동피질에 의해 통제되는 몸의 영역이 크다고 해서 그 통제를 담당하는 운동피질의 부위도 커지지는 않음. 통제되는 몸의 영역보다는 몸놀림의 복잡성이나 정밀성에 따라 그 영역을 통제하는 운동피질의 부위도 커지고 작아지는 것임. 예컨대, 복잡하고 정밀한 움직임을 수행하는 손가락은 그렇게 하지 못하는 몸통보다는 신체영역으로는 훨씬 작지만, 운동피질에서는 손가락을 통제하는 부위가 몸통을 통제하는 부위보다 훨씬 크다. (P. 64의 2-9 그림. 극미인). 발가락을 통제하는 운동피질은 맨 위에, 혀 놀림을 통제하는 운동피질은 아래쪽(측두엽)에 모여 있다.

2. 두정엽 : 대뇌 반구에서 중심열의 뒤쪽, 외측열의 위쪽에 위치. 체감각피질이 있음.

신체에 대한 촉각, 압각, 통각, 신체위치, 온도감각을 담당. 몸의 왼쪽에서는 우반구에 있는 체감각피질로 정보를 전달하고, 몸의 오른쪽에서 수집된 정보는 좌반구에 있는 체감각피질로 전달됨. 체감각피질의 영역(면적)은 그 영역에서 담당하는 신체부위의 크기가 아니라, 그 신체부위의 민감도에 따라 달라진다. 예컨대, 입술이나 얼굴, 손가락은 몸통이나 다리에 비해 훨씬 민감하여 체성감각피질 영역이 크다.

3. 후두엽 : 대뇌 각 반구에서 뒤쪽, 일차 시각피질이 있음. 이곳이 손상되면 눈이나 눈에서 뇌로 들어가는 신경이 온전해도 시력을 상실함.

4. 측두엽 : 대뇌 각 반구에서 외측열 아래에 위치. 1차 청각 피질이 있음. 측두엽은 변연계와 광범위하게 연결되어서 정서행동에서 중요한 역할을 함. 종양, 간질, 발작, 황홀경 등. 청각피질의 한 영역은 언어의 산출에, 다른 영역은 언어의 이해에 관여함.

* 어느 한 뇌엽이 어느 한 특정 기능을 통제한다고 말할 수는 없음. 뇌의 구조들은

교향악단처럼 하나의 통합된 단위로서 서로 협력하여 동시에 작용함.

<연합피질>

1차 감각피질(시각, 청각, 체감각피질)과 1차 운동피질 이외의 모든 곳을 연합피질이라고 함. 고등정신활동이 여러 정보를 연합(통합)함으로써 이루어진다. 계획, 판단, 사고, 언어, 지각 등 모든 고등정신활동은 연합피질에서 이루어짐.

* 1848년 철도 공사장에서 일어난 사건 : Phineas Gager가 바위를 부수기 위해 화약작업을 하는 동안, 화약이 폭발하는 사고가 발생하여, 바위를 부수는데 이용되던 1m가 되는 쇠막대가 그의 좌측 볼 아래를 뚫고 들어와서 전두엽을 통과해 버렸다. 그는 살아남았지만, 그의 성격이 책임감도 없어지고, 충동적이며, 무질서해져 버렸다. 결정이나 생각하는 것도 많은 문제가 있었고, 남을 욕하는 경우도 많았다. 즉, 전두엽이 손상되어 계획하기, 추리, 충동통제 및 성격, 정서적 측면이 지장을 받았던 것임.

1. 브로카 영역(Broca영역) : 말을 잘 하지 못하는 환자가 죽은 후, 그의 뇌를 검토한 프랑스의 뇌 과학자 브로카는 유창한 언어를 담당하는 뇌영역이 좌반구 전두엽 왼쪽에 있다는 것을 알게 되고, 그 영역을 자기 이름을 따서 ‘브로카 영역’이라고 함. 

브로카 영역이 손상되면 남이 하는 말을 이해할 수도 있고, 글을 읽을 수도 있지만, 말을 유창하게 하지 못한다. 이러한 실어증을 브로카 실어증이라고 함.

* 언어중추는 좌반구에 있다. 우반구의 전두엽이 손상되더라도 언어장애는 일어나지 않음. 그 이유는 언어는 좌반구가 담당하기 때문임.

2. 베르니케(Wernicke) 영역 : 좌반구의 측두엽(좌반구의 측두엽과 두정엽이 접하는 부위)에 이 있음. 독일의 뇌 과학자 베르니케의 이름을 따서 지음. 이 영역은 말의 이해와 읽기에 중요한 역할을 담당함. 베르니케 영역이 손상되면 다른 사람의 말을 이해하지 못하고, 글을 읽지 못하며, 말을 하기는 하더라도 통일성이 없는 말을 한다. 이 영역은 언어정보 이해에 중추적인 역할을 함.

* 언어의 생성과 이해의 중추가 좌반구에 있다.

3. 분리뇌 실험

좌우 대뇌반구를 연결하는 뇌량이 절단된 분리 뇌 연구. (간질병 치료의 최후수단으로 사용됨)

뇌량을 절단하면 좌우뇌는 분리되어 독립적으로 작용함.

* 좌측시야 - 망막의 오른쪽 - 우반구의 시각피질

  우측시야 - 망막의 왼쪽 - 좌반구의 시각피질

* 일반적으로 좌반구는 분석적이어서 전체를 구성요소로 분해하고, 우반구는 정보를 총체적으로 처리하는, 즉 구성요소를 하나로 조합하는 편임.

대부분의 사람에게 좌반구는 언어를, 우반구는 시각관계와 공간관계를 다루는데 전문화 됨. 사람들은 과제수행에서 좌우 반구 모두를 사용한다. 거의 대부분 ‘전뇌인간’임.