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박문호 박사의 뇌과학 공부 - 박문호

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Chapter 4.[연재] 뇌 구조의 10가지 핵심 프레임 #뇌공부의 모든 것

뇌 구조의 10가지 핵심 프레임

 

인간 뇌를 공부할 시간이 한 달만 주어진다면, 무엇에 집중해서 공부해야 할까? 인간의 감정과 기억 그리고 행동을 만드는 뇌에 단 한 달 만에 익숙해지는 학습 방법이 있을까? 뇌 구조와 작용을 배우는 방법은 어쩌면 한 가지 방법뿐일 수 있다. 뇌 구조를 반복해서 그려서 익숙해지고, 뇌 각 영역의 이름을 기억하는 것이다.

 

인간 뇌의 구조와 기능에 한 달 만에 익숙해지려면, 핵심 뇌 구조 그림 10개와 뇌 용어 100개를 기억하면 된다. 하루에 10개 단어씩 기억한다면 열흘이면 가능하다. 뇌 해부 용어는 대부분 라틴어이므로 단어는 생소하지만, 100개 용어가 그림마다 반복해서 나오기 때문에 한 번 기억해두면 공부에 자신이 생긴다. 핵심 뇌 구조 10개를 순서대로 적어보면 다음과 같다.

 

1. 뇌간과 뇌신경

2. 뇌간의 앞쪽과 뒤쪽 그림

3. 척수 단면

4. 변연계 기억 회로

5. 소뇌 연결

6. 시상 구조

7. 척수와 대뇌의 발생

8. 감각과 운동신경로

9. 브로드만 맵

10. 대뇌의 단면 구조

 

인간 뇌의 핵심 구조 그림 10개를 그리는 방법을 간략히 살펴보자.

 

 

1번 뇌 프레임 그림 (책 188쪽)

1번 뇌 프레임 그림: 뇌간과 뇌신경 그림으로, 상구 단면에서 경수 단면까지 뇌간에 위치하는 뇌신경의 신경로와 신경핵을 그린다. 뇌간은 척수의 1번 경수 위로 뻗은 연수, 교뇌, 중뇌로 구성된다. 연수는 개방연수와 폐쇄연수로 나뉘고, 교뇌는 교뇌기저부와 피개tegmentum 영역, 그리고 제4뇌실로 나뉘며, 소뇌가 배쪽에서 등쪽으로 위치하고 있다. 뇌신경은 12개이며, 1번 후신경, 2번 시신경, 3번 동안신경, 4번 도르래신경, 5번 삼차신경, 6번 외전신경, 7번 안면신경, 8번 전정와우신경vestibulocochlear nerve, 9번 설인신경glossopharyngeal nerve, 10번 미주신경, 11번 부신경, 12번 설하신경이 있다.

뇌신경 12개에서 감각 성분만으로 구성된 신경은 후신경, 시신경, 전정와우신경이며, 운동 성분만 존재하는 신경에는 동안신경, 도르래신경, 외전신경, 부신경, 설하신경이 있으며, 감각과 운동 성분 모두 존재하는 신경은 삼차신경, 안면신경, 설인신경, 미주신경이다. 부신경accessory nerve은 경수 1번에서 5번까지의 출력 신경인 척수부신경과 뇌부신경으로 구분된다. 첫째 그림의 핵심은 뇌신경을 감각신경과 운동신경으로 구분하여 뇌간에 배치하고, 상구 단면에 적핵, 흑색질, 중뇌수도관을 표시하고, 고립로핵solitary tract nucleus과 의문핵을 자세히 그리는 것이다.

 

2번 뇌 프레임 그림: 뇌간의 앞면 (책 199쪽)

 

 

2번 뇌 프레임 그림: 뇌간의 뒷면 (책 198쪽)

 

2번 뇌 프레임 그림: 뇌간 앞면 그림으로, 뇌간의 위쪽으로 대뇌각을 그리고 시신경과 시각교차, 그리고 시각로가 대뇌각의 신경섬유다발을 감싸는 구조를 그리고, 대뇌각 위에 시상을 크게 그린다. 뇌간의 앞면에는 4번 뇌신경인 도르래신경만이 보인다. 눈동자를 대각선 방향으로 움직이게 하는 상사근에 연접하는 도르래신경은 좌우의 중뇌 하구 부근에서 출발하여 신경다발이 서로 교차하면서 뇌간 앞쪽으로 뻗어나온다. 뇌간 뒷면 그림은 소뇌를 뇌간과 연결하는 상소뇌각superior cerebellar peduncle, 중소뇌각middle cerebellar peduncle, 하소뇌각inferior cerebellar peduncle의 절단면을 그리고, 하구, 상구, 유두체를 그린다. 유두체 위로 고삐핵과 시상을 그린다. 시상은 제3뇌실과 접하는 구조이며, 시상과 렌즈핵 사이에 내낭의 섬유다발이 통과한다. 이 그림을 반복해서 그리면, 시상과 뇌간의 뒷면 구조가 명확해지고, 제3뇌실, 제4뇌실, 척수중심관의 연결과 소뇌가 뇌간에 부착된 과정이 자명해진다.

 

 

3번 뇌 프레임 그림: 척수 단면 그림으로, 경수, 흉수, 요수, 천수의 단면에 따라 조금씩 다르지만, 척수의 상행감각신경로와 하행운동신경로, 척수 회색질의 클라크기둥, 척수 중간뿔회색질인 교감, 부교감신경세포, 척수전각의 운동뉴런의 분포를 가능한 한 자세히 그린다.

 

4번 뇌 프레임 그림: 변연계 기억 회로 (책 250쪽)

 

 

4번 뇌 프레임 그림: 변연계 기억 회로 그림으로, 해마의 신경출력 다발이 뇌궁을 통해 유두체, 유두체에서 시상전핵, 대상다발, 해마방회, 내후각뇌피질을 통해 다시 해마로 입력되는 파페츠회로를 그린다. 이 그림은 세 개의 그림이 한 개의 핵심 프레임을 구성하는데, 파페츠회로가 중심이 된 그림, 내측전뇌다발의 입출력 관련 그림, 중격영역septal area, 시상전핵, 고삐핵, 편도체, 해마의 상호연결에 관한 그림으로 구성된다.

 

 

5번 뇌 프레임 그림: 소뇌의 신경 연결 (책 223쪽)

 

 

 

5번 뇌 프레임 그림: 소뇌의 신경 연결 (책 224쪽)

5번 뇌 프레임 그림: 소뇌의 입출력 그림으로, 소뇌는 기능에 따라 전정소뇌, 척수소뇌, 대뇌소뇌로 구분된다. 전정소뇌는 균형감각을 처리하는 타래결절엽과 소뇌심부핵인 꼭지핵이 관련되는 원시소뇌이며, 척수소뇌는 소뇌전엽과 중간위치핵이 관련되는 구소뇌이고, 대뇌소뇌는 소뇌 후엽과 치아핵이 관련되는 신소뇌다. 타래결절엽은 균형감각, 소뇌전엽은 고유감각이 주로 관련되며, 소뇌후엽은 대뇌운동피질과 함께 운동 계획에 관련되며, 대뇌운동피질의 운동 명령이 교뇌핵에 시냅스한 후 교뇌가로섬유pontine transverse fiber를 통해 소뇌피질로 전달된다.

 

7번 뇌 프레임 그림: 척수와 대뇌의 발생 _ 신경 발생 예정 지도 (책 43쪽)

 

7번 뇌 프레임 그림: 척수와 대뇌의 발생 그림이다. 외배엽에서 발생하는 신경판에 대뇌 영역과 척수 영역의 지도가 존재한다. 발생 과정의 뇌를 공부하면 대뇌피질, 대뇌기저핵basal ganglia, 시상, 시상하부, 중뇌, 교뇌, 소뇌, 연수, 척수의 구조가 변화해가는 과정을 상상할 수 있다.

 

 

8번 뇌 프레임 그림: 감각과 운동신경로 (책 154쪽)

8번 뇌 프레임 그림: 감각과 운동신경로 그림으로, 척수에서 상행하는 감각신경로와 대뇌운동피질에서 척수로 하행하는 운동신경로는 뇌 작용의 고속도로다.

 

9번 뇌 프레임 그림: 브로드만 맵 (책 130쪽)

 

9번 뇌 프레임 그림: 브로드만 맵 그림으로, 대뇌피질을 구성하는 신경세포의 차이에 따라 형성된 구역으로, 뇌의 영역별 기능을 공부할 수 있다.

 

10번 뇌 프레임 그림: 대뇌의 단면 구조 (책 111쪽)

 

10번 뇌 프레임 그림: 대뇌의 단면 구조 그림으로, 시상 단면 구조와 함께 대뇌기저핵의 입체 구조는 뇌 구조 공부의 핵심 내용이다.

그림 3-1은 뇌 핵심 구조의 하나인 6번 대뇌 시상 단면이다. 좌뇌와 우뇌를 연결하는 뇌량은 신경섬유다발이며, 절단된 섬유다발은 점으로 표시했다. 전교련과 후교련은 대략 같은 높이에 위치한다.

 

 

좌우 대뇌 반구를 연결하는 뇌량의 절단면은 점으로 표시했으며, 뇌량팽대와 인접하여 송과체가 위치한다. 유두체에서 시상전핵 사이는 유두시상로로 연결되며, 유두체에서 뇌간으로 뻗어나온 신경축삭은 초록색으로 표시되어 있다. 시상하부에서 뇌간으로 등쪽세로다발dorsal longitudinal fasciculus은 청색, 내측전뇌다발은 붉은색으로 나타나 있다.

 

그림에서 점선 영역은 중뇌수도관주위회색질 영역을 표시하는데, 중뇌수도관의 등쪽은 중뇌이며, 배쪽은 피개영역이다. 중뇌는 무의식적 눈동자 운동과 관련된 상구와 청각을 중계하고 처리하는 하구로 구성된다. 대뇌기저핵은 그것을 구성하는 조가비핵, 꼬리핵, 창백핵의 입출력 관계를 중심으로 삼고, 대뇌기저핵과 시상 그리고 대뇌피질의 상호연결로 운동출력을 제어하는 회로를 공부하는 것이 핵심이다.

 

변연계의 구성 요소인 측좌핵nucleus accumbens에서는 전전두엽과 뇌간의 배쪽피개영역과 연결되는 도파민성 중독 회로가 중요하다. 측좌핵은 해마와 편도체와 상호연결되며, 운동 기능보다 정서적 정보 처리와 관련된다. 대뇌피질의 중심고랑 뒤쪽 피질인 후반구에는 체감각, 청각, 시각의 감각피질이 위치한다. 중심고랑 앞쪽에는 전전두피질, 보완운동영역, 전운동영역, 일차운동영역이 있으며, 의식적인 눈 운동 영역인 전두안구피질과 운동 언어 피질인 브로카영역이 중요하다. 일차운동피질은 골격근 제어, 보완운동영역은 언어와 내부 생성 운동, 전운동영역은 외부 자극에 대한 궤적 운동을 담당한다.

 

 

 

대뇌운동피질, 선조체, 창백핵, 흑색질그물부, 시상은 서로 연결되어 몸 동작과 운동 순서를 생성한다. 그림 3-3에서처럼, 대뇌운동피질에서 선조체로 글루탐산이 분비되고, 선조체의 출력은 창백핵과 흑색질그물부와 연결된다. 선조체는 조가비핵과 꼬리핵을 합친 이름이다. 시상은 창백핵에서 입력을 받아서 대뇌

운동피질로 전달한다. 뇌간 솔기핵에서 선조체로 세로토닌을 분비하고 뇌간 흑색질에서 선조체로 도파민을 분비한다. 흑색질치밀부의 도파민 뉴런이 60퍼센트 이상 감소하면 흑색질에서 선조체로 도파민 분비가 줄어들어 파킨슨병이 생긴다.

 

 

그림 3-4에는 대뇌 관상단면 구조를 배경으로 대뇌 기저핵, 뇌간, 소뇌의 구조가 드러나 있다. 외측뇌실에 인접하여 꼬리핵이 위치하고, 꼬리핵 앞쪽으로 창백핵과 시상이 돌출해 있고, 해마와 편도체가 보인다. 편도체의 출력 축삭다발이 분계선조이며, 뇌실 위로 뇌량이 좌우 대뇌 반구를 연결한다. 대뇌각은 수직 방향의 축삭다발이 대뇌를 받치고 있는 형상이며, 교뇌의 수평 방향 섬유다발은 중소뇌각을 통해 소뇌피질에 입력되는 교뇌가로섬유에 수평 방향으로 줄무늬로 표시되어 있다.

 

 

대뇌 관상 단면 구조 둘째 그림(그림 3-5)에는 대뇌피질을 장거리로 연결하는 위세로다발과 아래세로다발의 단면을 점으로 표시하였고, 대상회와 인접하여 대상다발이 나타나 있다. 초록색으로 표시된 내낭이 선조체 구조를 관통하며, 제3뇌실에 인접하여 시상하부가 보인다. 조가비핵과 뇌섬엽 사이에 얇은 막 형태의 신경세포층이 전장이며, 관상면 구조의 아래에 시교차 이후의 시각로 단면이 보인다. 관상 단면에서 앞에서 뒤로 시신경, 시각교차, 시각로의 단면이 순차적으로 나타난다.

 

 

그림 3-6은 뇌실에 인접하는 꼬리핵과 조가비핵을 대뇌피질 속에 보이는 방식으로 표현한 그림이다. 가운데의 작은 원은 좌우 두 개의 시상을 연결하는 시상간교가 통과하면서 생성된 구멍이다. 세포다리는 조가비핵과 꼬리핵 사이를 신경축삭다발이 통과하면서 형성된 바퀴살 모양의 구조로, 신경세포가 존재하는 회색질 영역이다. 측좌핵은 꼬리핵 머리와 인접해 있으며 전전두엽과 배쪽피개영역과 서로 연결되어 있다.

 

 

그림 3-7에서 보듯이 꼬리핵과 조가비핵이 합쳐져서 선조체가 되고, 조가비핵과 창백핵을 합쳐서 렌즈핵이라 하며, 창백핵은 외절과 내절로 나뉜다. 꼬리핵은 머리, 몸체, 꼬리 부위로 세분되고 꼬리핵 머리와 측좌핵이 인접하고 꼬리핵 꼬리 부근에 편도체가 위치한다. 꼬리핵과 조가비핵은 유사한 기능의 세포들이

내낭의 신경섬유다발로 분리되어 일부 연결된 회색질 영역이 만들어진다. 뇌간 상구 단면의 적핵과 부근의 흑색질이 입체 구조로 나타나 있다. 전교련 섬유다발이 좌우 양쪽 편도체를 연결한다.

 

조가비핵과 꼬리핵에도 발가락, 손가락, 입술, 눈의 감각 지도가 존재한다(그림 3-8). 조가비핵은 초록색의 손가락 운동 영역과 파란색으로 표시된 입술 운동 영역이 같은 영역에 중첩되어 있다. 종이에 그려진 정교한 도형을 가위로 오릴 때 우리는 무의식적으로 입술을 움직이는데, 이 현상은 입술과 손가락의 절차운동 순서를 처리하는 영역이 조가비핵에서 중첩되는 현상과 관련이 있다.