제2장 뇌에 대한 소개

인간의 뇌에 관한 흥미로운 사실

1) 일란성 쌍둥이는 해부학적으로 동일한 뇌를 가지고 있지 않다. 일란성 쌍둥이와 이란성 쌍둥이를 비교해보면 뇌 크기는 뇌 크기는 유전적인 영향을 받는반면, 대뇌피질회의 3차원적 패턴은 주요 비유전적 요인에 의해 결정되는 것으로 보인다.

2) 자폐증 환자들은 정상인보다 큰 뇌와 두개골을 가지고 있다. 뇌의 크기와 지능 간에 단순한 상관은 존재하지 않을 가능성이 크며 뇌의 효율성은 크기와 관련이 없는 것으로 보인다.

3) 남성은 여성보다 더 큰 뇌를 가지지만, 여성의 뇌가 더 많은 주름을 보인다. 여성의 뇌가 가진 더 많은 주름은 표면적을 증가시키고 이는 크기에서의 차이를 상쇄시키는 것으로 보인다. 대뇌피질 뉴런들의 전체 수는 성별과 관련되지만 신장이나 체중과는 관련이 없다.

 

뉴런의 구조와 기능

뉴런은 세포체, 수상돌기, 축색돌기라는 3가지 요소로 구성되어 있다.

->동일한 기본 구조와 기능을 가진 뉴런들이라도 수상돌기와 축색돌기의 공간적 배열에 따라 각기 다른 유형으로 구분될 수 있다.

 

활동전위와 전기적 신호

1) 충분한 강도의 수동적 전류가 축색돌기 세포막을 따라 흐르게 되면 전압의존성 Na+ 이온통로들이 열린다.

2) 통로들이 열리면 Na+이 세포 내로 들어오게 되며 정상적인 상태에서 음극성을 띤 세포막 안쪽 전위가 감소하게 되며, 이를 탈분극이라 부른다.

약 -50mV 지점에 이르게 되면 세포막은 완전히 투과가 가능해지며 세포 안쪽의 전위는 순간적으로 역전하게 된다. 이렇게 세포막 간 전위차에서 발생하는 갑작스러운 탈분극, 그리고 그 뒤에 나타나는 재분극 현상을 활동전위라고 한다.

3) 전압의존성 K+통로들을 통해 세포 내에 있던 K+들이 방출되고 전압의존성 Na+통로들이 폐쇄됨으로서 세포의 음극전위는 다시 복구된다.

4. 잠깐 동안 세포 내 전위가 휴지기 때보다 더 음극화되는 과분극이 나타난다. 과분극이 발생하면 축색돌기는 곧바로 이어서 다시 탈분극되기 어려워지며, 이는 활동전위가 반대 방향으로 전달되는 것을 막아준다.

 

화학적 신호와 후시냅스 뉴런

뉴런 내에서는 전기적 신호를 통해 정보를 전달하고, 뉴런 간에는 화학적 신호를 내보낸다.

신경전달물질(GABA)는 뉴런의 내부를 정상보다 더 음극으로 만들어 탈분극이 일어나기 어렵게 만듦으로써 후시냅스 뉴런에 억제성 효과를 미치며, 그 외의 신경전달물질(아세틸콜린)은 후시냅스 뉴런에 흥분성 효과를 미친다.

 

뉴런은 어떻게 정보를 부호화하는가?

활동전위의 강도는 고정되어 있지만, 초당 전파되는 활동전위의 발생빈도는 연속선상에서 다양한 값을 가질 수 있다.

이를 발화율(spiking rate)라 하고, 이는 전달되는 정보가 가진 부호(code)라 할 수 있다.

 

뇌의 전체적 조직

회백질: 주로 뉴런의 세포체들로 구성된 물질

백질:주로 축색돌기와 지지세포들로 구성된 신경계 조직

뇌실(ventricle): 뇌척수액으로 채워져 있는데, 뇌 대사폐기물질들을 전달하고, 메신저 신호를 전달하며 뇌를 보호하는 쿠션기능을 한다.

 

뇌의 구분

1) 회와 구의 패턴에 따른 구분

2) 세포구조에 따른 구분

브로드만 영역(Brodmann's area)

BA1~BA52까지 52개의 영역으로 나눈다.

3)기능에 따라 구분

 

피질하부

대니푀질과 중간의 백질 아랫부분에 또 다른 회백질핵등이 존재하는데 이를 피질하부라 부른다.

 

 기저핵(basal ganglia)

운동 통제와 기술 학습 등에 관여하는 피질하부의 회백질 영역으로 마상핵, 조가바핵, 담청구와 같은 구조로 구성된다.

이 부위들을 통과하는 여러 다른 신경회로들은 운동의 확률과 강도를 증가시키거나 혹은 감소시킨다.

 

변연계

유기체를 현재와 과거의 환경에 연결시키는 데 관여하는 하부피질 영역으로, 편도체, 해마, 대상회, 유두체를 포함한다.

정서적 반응을 탐지하고 이를 표현하는데 관여한다.

 

편도체(amygdala): 공포스러운 자극이나 위협적인 자극을 탐지하는데 관여

대상회(cingulate gyrus): 정서적,인지적 갈등을 탐지하는데 관여

해마(hippocampus): 학습과 기억에 특히 중요, 참신성(novelty)의 탐지 기제

유두체(mamillary body): 기억에 관여

 

간뇌

시상(thalamus)

:감각기관들(눈, 귀 등)과 대뇌피질 사이를 연결하는 모든 감각정보의 중계소이다. 

시상의 끝부분에는 외측슬상핵과 내측슬상핵이 있으며 이 부위들은 일차시각피질과 일차청각피질으로 신호를전달하는 감각 중계소이다.

 

시상하부(hypothalamus)

: 체온, 배고픔, 갈증, 성적활동, 그리고 내분비 기능 등과 같이 주로 신체와 관련된 다양한 기능에 전문화된 신경핵들로 구성.

 

중뇌와 후뇌

상구(superior colliculi): 빠른 시각운동을 프로그래밍하는 데 관여하는 하부피질 감각 경로의 일부인 후뇌에 위치한 신경핵

하구(inferior colliculi):하부피질 청각 경로이 일부인 후노에 위치한 신경핵

 

소뇌: 기민한 손재주와 부드러운 운동 수행에 중요한 기능을 담당한다.

현재 진행중인 행동으로부터 오는 감각피드백 정보를 통합한다.

 

뇌교(pons): 소뇌와 대뇌를 연결하는 주요 연결부위이며, 눈과 신체 운동을 통제하기 위해 시각영역들로부터 정보를 받는다.

연수(medulla oblongata):

호흡, 삼키기, 심장박동, 수면주기처럼 생존에 필수적인 기능을 조절한다.