아이의 뇌: 뇌발달 이야기(2)

 

#1. 뇌의 구조

 

 인간의 뇌는 크게 후뇌, 중뇌, 전뇌로 구분이 되며, 각 영역은 고유의 역할을 가지고 있다.

 

 1) 후뇌(hindbrain)

 

 후뇌(hindbrain)는 척수로 들어가는 정보와 척수를 빠져나오는 정보를 통합하는 뇌의 영역으로, 인간의 가장 기본적인 기능인 호흡, 각성, 운동기술 등을 통제한다. 후뇌는 연구, 소뇌, 교가 위치해 있다. 연수(medulla)는 척수가 두개골 안으로 연장된 것으로 심장박동, 순환, 호흡을 조율하며, 망상계(reticular formation)라는 부위가 수면과 깸, 각성 수준을 통제하게 된다. 소뇌(cerebellum)는 정교한 운동 기술을 통제하는 후뇌의 구조이다. 소뇌는 행동의 '미세한 조율'에 관여하며 행동의 개시보다 행동이 유연하게 일어나게 하는 기능을 가진다(Smetacek, 2002). 교(pons)는 정보를 소뇌로부터 뇌의 나머지 영역으로 전달하는 구조로, 일반적으로 소뇌와 다른 뇌 구조들 사이를 연결하는 역할을 한다.

 

 2) 중뇌(midbrain)

 

 후뇌의 상측에 위치하는 뇌로, 시개와 피개가 위치해 있다. 시개(tectum)는 유지체로 하여금 환경 내에서 정향 반응을 가능하게 하는데, 눈, 귀와 피부로부터 자극정보를 받으며 유기체로 하여금 그 자극으로 향하게 한다. 피개(tegmentum)는 운동과 각성에 관여하며, 유기체로 하여금 감각자극으로 향하게 도와준다. 중뇌는 각성, 기분, 동기에 관여하는 신경전달물질이 집중적으로 위치해 있기 때문에 이 신경전달물질들에 의존하는 뇌 구조들이 위치하고 있다(White, 1996). 

 

 3) 전뇌(prosencephalon)

 

 전뇌는 뇌의 가장 상위 수준이며 복잡한 인지, 정서, 감각 및 운동기능을 통제한다. 전뇌는 대뇌피질(cerebral cortex)과 피질하 구조(subcortical structures)로 구분된다. 대뇌피질은 육안으로 볼 수 있는 뇌의 가장 바깥에 위치하는 층으로 2개의 대뇌반구로 이루어져 있다. 피질하 구조는 대뇌피질 아래, 뇌의 가장 중앙에 위치하는 전뇌 구조들이다.

 

 피질하 구조는 뇌의 가장 깊숙이 위치하고 있으며, 따라서 보호를 잘 받고 있는 부위이다. 피질하 구조는 우리 인간이 경험하는 사고와 감정, 행동을 가능하게 하는 특정 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라 뇌 전체를 통하여 정보를 연결하는 중요한 역할을 한다. 피질하 구조는 다음의 영역으로 이루어져 있다.

•  시상(thalamus): 감각기관으로부터 전달되는 정보를 중계하고 여과하여 대뇌피질로 전달하는 역할. 후각을 제외한 모든 주요 감각기관으로부터 정보를 받는다. 
• 시상하부(hypothalamus): 시상의 아래쪽에 위치하며 체온, 배고픔, 갈증과 성행동을 조절한다. 그래서 이 부위의 손상이 있다면 음식에 대한 조절력에 문제가 발생할 수 있다. 
• 뇌하수체(pituitary gland): 신체의 호르몬 생산 체계인 주분비선으로 신체의 다른 내분비선의 기능을 관리하는 호르몬을 분비한다. 시상하부가 뇌하수체로 호르몬 신호를 보내면 이에 따라 뇌하수체가 다른 내분비선으로 호르몬 신호를 보내 스트레스, 소화 활동과 생식활동을 통제한다.
• 변연계(limbic system): 변연계는 시상하부와 해마, 편도체를 포함하는 전뇌 구조로서 동기와 정서, 학습과 기억에 관여한다. 해마(hippocampus)는 새로운 기억을 형성하고 이 새로운 기억을 지식 네트워크와 통합시켜 대뇌피질의 다른 영역에 영구적으로 저작하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 해마에 손상을 입게 되면 새로운 정보를 획득할 때 간섭자극을 받게 되면 그 정보에 대한 기억을 망각하게 된다. 편도체(amygdala)는 해마의 각 뿔 끝에 위치하며, 많은 정서과정, 특히 정서 기억의 형성에 중요한 역할을 한다(Aggleton, 1992). 
• 기저핵(basal ganalia): 의도적 행동을 통제하는 피질하 구조로, 시상과 시상하부 가까이에 위치하며 대뇌피질로부터 정보를 받고 뇌의 운동 센터로 정보를 보낸다. 파킨슨병과 관련이 있는 부위이다.

 

대뇌피질은 피질을 2개의 반구로 구분하며, 각 대뇌반구의 기능과 특정 피질 영역의 역할을 통하여 대뇌피질의 기능을 이해할 수 있다. 

• 대뇌반구 간 조직화: 피질을 좌반구와 우반구로 구분한다. 구 대뇌반구는 외양상 대칭적이고 기능도 어느 정도 대칭적인 면을 가지고 있다. 그러면서 또 서로의 신체 기능을 통제하기도 하는데, 이를 대측통제라 한다. 
• 대뇌피질 내의 조직화: 각 대뇌반구의 서로 다른 영역들의 기능을 구분하는 것으로, 대뇌피질의 각 반구는 네 영역 혹은 엽(lobos)으로 구분된다. 즉,  후두엽, 두정엽, 전두엽, 측두엽으로 구분되는데, 후두엽(occipital lobe)은 대뇌피질의 후측에 위치하며, 시각정보를 처리한다. 두정엽(partical lobe)은 후두엽의 전측에 위치하며, 체감각에 관한 정보를 처리하는 기능을 가진다. 측두엽(tempota lobe)은 각 대뇌반구의 아래 측에 위치하며, 청각과 언어에 관여한다. 전두엽(frontal lobe)은 이마 뒤에 위치하며, 운동, 추상적 사고, 계획, 기억과 판단 등에 관여하는 전문화된 영역이다. 
• 특정 엽 내의 조직화: 대뇌피질의 또 하나의 조직화 기능은 피질의 특정 엽 내의 정보처리 과정에 관한 것으로, 정보 처리는 위계적으로 일어난다. 정보의 매우 세부적인 것을 처리하는 일차영역에서부터 정보에 의미를 부여하는 연합영역(association areas)의 수준으로 정보가 처리된다.