우리 몸과 마음을 조절하는 기관,뇌

 

인간의 뇌는 고도의 정신활동을 수행하여 인간이 동물에 비해 월등한 존재로 생존할 수 있게 해주는 생물계 최고의 걸작품이다. 이렇듯 귀한 뇌는 단단한 머리뼈 안에서 경막, 지주막, 연막 등 세 겹의 보호막으로 둘러싸여 있고, 지주막과 연막 사이에는 약 150 ml 정도의 뇌척수액이 가득 차 있어 뇌를 외부 충격으로부터 보호해준다. 뇌의 무게는 전체 몸무게의 약2% (1200-1400g) 밖에 안 되지만 뇌로 가는 피의 양은 전체 혈액의 약 20%나 된다. 뇌는 대뇌, 소뇌, 뇌간 등 크게 세 부분으로 나뉘며, 오케스트라 단원처럼 각 부위별로 맡겨진 다양한 역할을 수행하며 긴밀한 협조관계를 이룬다. 뇌의 가장 아래쪽에 있는 작은 부위가 '뇌간' 이며, 뇌간의 뒤쪽에 마치 혹처럼 좌, 우 양측으로 달려있는 부위가 '소뇌' 이다. 뇌간과 소뇌를 뺀 나머지 부위를 '대뇌' 라고 한다. 파충류의 뇌가 주로 뇌간 수준까지 발달했기 때문에 뇌간을 '파충류의 뇌'라고도 부른다. 그 다음 발달한 부위가 변연계로 뇌간과 바깥쪽 신피질 사이에 위치한다. 가장 늦게 발달한 것이 지성과 사고를 담당하는 신피질이며, 신피질과 변연계를 합해서 '대뇌'라 부르는데, 뇌 전체 무게의 약 80%를 차지한다. 뇌간은 심장운동, 호흡 조절, 위장관 운동, 동공반사, 땀 조절 등 생존에 꼭 필요한 수많은 생리적 자율기능을 담당한다. 이런 기능들은 몸 안의 산소, 이산화탄소, 산, 염기 농도 등의 다양한 화학적 변화에 따라 자율적으로 이루어진다. 얼굴을 찡그리거나 눈동자를 굴리는 신경들을 포함하여 12쌍의 뇌신경이 뇌간에 연결되어 있다. 또한 뇌간은 운동신경과 감각신경이 지나가는 중요한 통로 역할을 한다. 대뇌의 운동 중추에서 시작된 운동신경들이 뇌간을 지나 등뼈 속에 있는 신경 다발인 척수를 거쳐 전신 근육으로 내려가고, 사지의 감각신경들은 척수와 연결되어 뇌간을 거쳐 대뇌의 감각중추로 올라간다. 따라서 뇌졸중이나 뇌종양으로 인해 뇌간이 손상되면 대뇌와 척수로 이어지는 운동신경과 감각신경이 끊어져 사지가 마비되고 감각을 느끼지 못하게 되고, 심한 경우에는 호흡마비가 오게 된다. 소뇌는 뇌 전체 무게의 약 10%를 차지하며, 몸의 균형을 유지하는 평형중추와 위치와 공간 운동을 조절하는 운동중추가 있다. 소뇌가 망가지면 심하게 어지럽거나, 서 있거나 걸을 때 마치 술 취한 사람처럼 균형을 잡지 못하고 비틀거리며, 손을 뻗쳐 물건을 잡으려 할 때 손이 똑바로 물건을 향하지 못하고 흔들리게 된다. 변연계는 해마, 편도체, 유두체, 시상하부 등이 포함되며, 1878년 신경학자인 폴 브로카가 이용어를 사용하였다. 1937년 해부학자인 제임스 파페즈가 극단적인 분노와 공포를 보이며 사망했던 광견병 환자에서 기다란 C자 모양의 섬유로 서로 연결된 신경세포와 신경핵 덩어리를 발견하여 "파페즈 회로"라고 불렀으며, 이는 중요한 기억회로 역할을 한다. 변연계는 감각이나 운동과는 직접적인 관련은 없으나, 어떤 사건에 대한 기억이나 감정적 연상을 다루는 두뇌의 중앙 핵심 처리장치 역할을 수행한다. 특히 해마는 중요한 생각이나 기억들을 보관하는 창고 역할을 한다. 해마와 근접해 있는 편도체는 감각영역에서 입력을 받아 공포, 분노, 기쁨, 슬픔 등의 감정반응을 일으키는 감정중추이다. 슬프거나 행복했던 순간들이 기억에 오래 남는 것도 해마와 편도체의 합작품이라 할 수 있다. 편도체에서 유발된 감정반응 정보들은 시상하부와 자율신경계로 이어져 공격적 또는 성적인 행동 등이 나타나게 된다. 흥미롭게도 변연계에서 유발된 간질발작이 있을 때 환자들은 강한 흥분 상태, 격렬한 분노나 공포 등을 느끼기도 하며, 때때로 발작 중에 오르가슴을 경험하기도 한다. 뇌는 엄청난 양의 정보를 신경세포간의 무수한 신경망을 통해 순식간에 처리하는 슈퍼 컴퓨터의 역할을 하는데 그 중심역할을 담당하는 부위가 대뇌 신피질이다. 대뇌 신피질은 변연계와 상호작용하여 감정반응을 세련되게 조절해 주는 역할을 하며, 이곳에 약 150억 개의 신경세포가 있는 것으로 추정된다. 하나의 신경세포는 나뭇가지 모양의 수많은 돌기를 내어 5,000~10,000개의 다른 신경세포와 복잡한 네트워크를 구성하고, 전기 신호와 신경전달물질에 의한 화학신호를 통해 신경세포간에 정보전달이 순식간에 이루어진다. 대뇌 피질은 좌, 우 반구로 대칭적으로 나뉘는데, 좌측 뇌는 대부분의 오른손잡이에서 언어중추 역할을 하며 음이나 소리를 인식하고 주로 분석적, 논리적인 사고를 담당한다. 우측 뇌는 공간인식의 기능을 담당하고 시각적인 정보를 종합적으로 파악하며 주로 추상적이고 감성적인 사고를 담당한다. 각 반구는 네 개의 전문영역으로 나뉘는데, 머리 앞 부분이 전두엽, 뒷 부분이 후두엽, 귀 쪽이 측두엽, 머리 윗 부분이 두정엽이다. 전두엽은 상황 변화에 대한 판단과 행동 결정을 내리는 일을 하며, 전두엽의 맨 뒤쪽에는 운동 중추가 있다. 두정엽의 앞쪽에는 감각중추가 있으며, 공간적 사고와 인식 기능, 계산 기능 등을 담당한다. 후두엽에는 시각 중추가 있어 사물을 인식하게 해준다. 측두엽은 청각 중추로서 귀로 들은 언어를 이해하게 해주며, 측두엽 안쪽에 기억과 감정을 담당하는 변연계의 일부가 포함되어 있다.