온몸의 신경을 지배하는 뇌

 

다수의 신경세포가 모여 온몸의 신경을 지배하고 있는 부분

최고의 중추. 뇌는 감각기관을 통해 끊임없이 신체 내부와 외부의 상황에 대한 정보를 받아들여 빠른 속도로 분석한 후 신호를 보내 신체의 기능과 활동을 조절한다. 또한 과거의 경험에서 얻은 정보를 저장함으로써 학습과 기억을 할 수 있도록 하며, 사고, 정서, 감정의 중추이기도 하다. 벌레나 곤충 같은 단순한 동물의 뇌는 신경세포들이 모여 있는 정도에 불과하나, 척추동물의 뇌는 여러 부분으로 이루어진 매우 복잡한 기관이다. 특히 유인원, 돌고래, 고래 등의 뇌는 매우 잘 발달되어 있다. 사람의 뇌는 가장 발달되어 있으며, 수십억 개의 세포가 서로 연결되어 언어를 사용하고 어려운 문제를 해결하고 예술품을 창조할 수 있다. 사람의 뇌는 회색이 도는 분홍색을 띠며, 둥글고 표면에 많은 주름이 있다. 신생아 뇌의 무게는 0.5kg도 안 되지만 만 6세가 되면 약 1.4kg에 이른다. 뇌는 두 종류의 세포로 이루어진다. 신경세포, 즉 뉴런은 신경계의 구조적, 기능적 단위로서 주위의 다른 뉴런과 전기 화학적으로 의사소통할 수 있도록 분화되어 있다. 또 하나는 뉴런을 지지하며 보호해주는 신경세포로 의사소통 능력이 없다. 태어날 때 이미 대부분의 신경세포가 존재하는데, 이 신경세포가 성장하고 신경교세포가 생성, 성장하며 세포가 서로 연결되면서 뇌가 무거워진다. 생후 6년 동안 사람은 일생 중 가장 빠른 속도로 새로운 행동양식을 배우고 익힌다. 뇌에는 혈관들이 그물처럼 분포하고 있어서 뇌가 필요로 하는 엄청나게 많은 양의 산소와 영양물질을 공급한다. 사람의 뇌의 무게는 체중의 2%에 불과하지만 휴식하고 있을 때 온몸에서 사용하는 산소의 약 20%를 소비한다. 뇌가 산소의 공급 없이 심각한 손상을 입지 않고 견딜 수 있는 시간은 3~5분 정도에 불과하다. 뇌는 척수의 위쪽 끝에 위치한다. 척수는 신경세포의 다발로 목에서 척추를 따라 아래쪽으로 2/3 정도 되는 곳까지 뻗어 있으며, 뇌와 각 신체 부분 사이의 정보를 전달한다. 이 밖에도 12쌍의 신경이 뇌와 신체의 다른 부분을 직접 연결하고 있다. 뇌는 어떤 면에서 컴퓨터나 화학공장과 비슷하다. 뇌세포에서 만들어진 전기신호는 회로를 통해 다른 세포로 전달되는데, 컴퓨터에서와 마찬가지로 이 회로는 정보를 받아들여 처리하고 저장하며 검색한다. 그러나 이 전기신호는 컴퓨터에서와는 달리 화학적 방법으로 만들어진다. 뇌는 뇌세포에서 만들어지는 많은 복잡한 화학물질에 의해 적절한 기능을 하게 된다. 

 

되뇌, 소뇌, 뇌간 세 부분으로 이루어져 있는 뇌

대뇌는 뇌 무게의 85% 정도를 차지한다. 대뇌겉질이라는 신경 세포체에 얇은 층이 대뇌의 가장 바깥 부분을 이룬다. 겉질 밑에 있는 대뇌의 대부분은 대뇌 속질로, 신경세포섬유로 이루어져 있다. 신경섬유는 대뇌겉질의 여러 부분을 이어주고 대뇌겉질을 소뇌, 뇌간, 척수와 연결한다. 대뇌겉질에는 꼬불꼬불하게 많은 주름이 잡혀 있어서 제한된 공간 속에서도 표면적이 매우 넓다. 대뇌겉질에 있는 감각 겉질은 감각기관에서 받아들인 자극을 느끼며 운동 겉질은 모든 골격 근육의 운동을 조절한다. 대뇌겉질의 가장 넓은 부분을 차지하는 것은 연합 겉질이다. 연합 겉질은 정보를 분석, 처리, 저장하며 이를 통해 생각하고 말하고 기억하는 등의 모든 정신적인 일을 할 수 있다. 대뇌는 중앙에 고량을 두고 좌반구와 우반구로 나뉜다. 두 반구는 신경섬유 다발로 연결되는데, 그중 가장 큰 것이 뇌량이다. 각 반구는 다시 네 개의 엽으로 나뉜다. 각엽의 이름은 그 위에 있는 머리뼈의 이름을 따서 앞부분을 이마여, 아래쪽 옆부분을 관자엽, 가운데 부분을 마루엽, 뒷부분을 뒤통수엽이라고 한다. 소뇌는 평형과 자세, 유지, 운동의 조절을 담당한다. 대뇌의 뒤쪽 아래에 있으며, 엽선이라는 나뭇잎 모양의 신경세포 다발이 꽉 들어찬 커다란 덩어리로 되어 있다. 소뇌도 좌반구와 우반구로 나뉜다. 소뇌의 우반구에서 나온 신경은 대뇌의 좌반구와 몸의 오른쪽 부분에 연결되고 소뇌의 좌반구에서 나온 신경은 대뇌의 우반구와 몸의 왼쪽 부분에 연결된다. 뇌간은 대뇌와 척수를 연결하는 줄기 모양의 부위인데 뇌간의 아래쪽 부분은 연수라고 한다. 연수에는 호흡, 심장박동 그리고 생명 유지에 필수적인 다른 많은 기능을 조절하는 신경중추가 있다. 연수 바로 위에는 뇌교가 있다. 뇌교는 소뇌의 반구들을 연결하며 소뇌와 대뇌를 연결하는 신경섬유를 가지고 있다. 뇌교 위에는 중뇌가 있으며 중뇌에는 눈의 운동과 동공의 크기를 조절하는 중추가 있다. 사람의 뇌는 100억~1,000억 개의 뉴런과 훨씬 더 많은 수의 신경교세포로 되어 있다. 뉴런은 태어나서 수개월만 되면 모두 생긴다. 약 20세가 지나면 매일 뉴런 중 일부가 죽거나 사라지며 일반적으로 한번 죽은 뉴런은 평생 대치되지 않는다. 그러나 이렇게 죽은 뉴런은 전체 뉴런의 10% 미만이다. 

 

뇌의 구조에 따라 세상을 경험하는 방식이 결정된다

이 경험에 따라 뉴런이 생성되어 서로 연결되는 방식이 결정된다. 따라서 각 개인의 뇌는 그 사람의 배경과 경험에 따라 차이가 많을 수 있다. 손가락은 사람마다 대뇌의 동일한 위치에 있는 감각 겉질을 활성화시키지만, 현악기를 연주하거나 점자를 사용하는 사람처럼 손가락을 자주 사용하는 사람은 이피질 부위가 더 넓다. 남성과 여성의 뇌도 서로 다르다는 것이 밝혀졌는데, 여성은 대뇌반구를 연결하는 신경섬유의 두꺼운 다발인 뇌량이 남성보다 크다. 사망 후에 뇌를 자세히 검사해 보면 여성은 겉질에 뉴런이 남성보다 약 10%나 더 많다. 읽고 사고하는 데 있어서도 차이가 있는데, 일반적으로 남성은 언어를 구사할 때 왼쪽 대뇌반구만을 사용하지만 여성은 양쪽 대뇌반구를 모두 사용한다. 이러한 뇌의 차이 때문에 남성과 여성이 서로 다르게 생각하는지는 확실하지 않지만, 성에 따라 정신력의 차이가 있다는 증거가 일부 있다. 심리학적 검사를 해보면 일반적으로 남성은 3차원적인 공간 작업에서 여성보다 우수하고 여성은 스고 읽고 어휘를 구사하는 데 있어서 남성보다 우수하다. 그러나 이러한 일반적인 능력의 차이는 그리 크지 않아서 많은 남성들이 언어면에서 평균적인 여성보다 우수하고 또한 많은 여성들이 평균적인 남성보다 공간적인 기술면에서 우수하다. 뇌의 기능을 연구하기 위해 많은 방법들이 개발되었다. 동물실험을 통해 뇌의 여러 부위가 어떤 기능을 하는지 많이 알게 되었고, 장애가 있는 뇌를 관찰함으로써 뇌의 정상 활동에 대해서도 많은 것을 알게 되었다. 뇌의 어느 부위가 손상되는가에 따라 특정하게 말하고 운동하고 정신적인 능력을 발휘하는 데 문제가 생긴다. 뇌수술 중에 전기적으로 뇌를 자극하여 대뇌겉질의 각 부위가 어떤 기능을 하는지도 알게 되었다. 뇌는 통증을 직접 느끼지 못하기 때문에 환자의 의식이 있는 채 뇌수술을 할 수 있다. 따라서 환자는 뇌의 특정 부이가 자극되었을 때 무엇을 경험하는지 말할 수 있다. 대뇌에서 이루어지는 어떤 기능은 대뇌반구의 어느 한쪽에서만 주로 일어난다는 사실이 알려졌다. 일부 간질은 뇌량을 자르는 수술로 치료한다. 뇌량을 자르면 대뇌반구가 따로따로 분리되며 각 반구들끼리 정보의 교환이 이루어지지 않는다. 이런 환자를 통해 언어와 수학 그리고 논리는 주로 좌반구가 조절하고 음악, 시각적 인식, 감정표현은 우반구가 조절한다는 사실을 알게 되었다.