스크랩 인간의 뇌는 3층이다

[금향(芩香)]

인간의 뇌는 3층이다  |  1층은 생명의 뇌  /  2층은 감정의 뇌  /  3층은 이성의 뇌

인간의 뇌는 크게 세 부분(3층)으로 이루어져 있다. 첫 번째 부위인 1층은 뇌의 가장 밑바닥에 있는 후뇌(뒤뇌)로, 뇌줄기(뇌간)와 소뇌로 구성되어 있으며, 호흡∙심장 박동∙혈압 조절 등과 같은 생명 유지에 필요한 기능을 담당하고 있다. 그래서 이를 ‘생명의 뇌’ 또는 ‘파충류 뇌’라고 부른다.

          

두 번째 부위는 후뇌 바로 위에 있는 중뇌(중간 뇌)다. 중뇌는 위아래로 모든 정보를 전달해 주는 중간 정거장 역할을 하며, 감정 기능을 담당하고 있다. 포유류들이 흥분과 공포로 울부짖거나 으르렁거리며, 움츠리기도 하고 꼬리를 흔들며 애정을 나타내기도 하는데, 이러한 감정적 행동을 담당하는 이 부분이 발달하였기 때문이다. 인간 뇌에서는 이런 감정은 변연계 부분에서 일어난다. 감정 표현은 파충류에게는 발달하지 않은, 포유류만이 가진 고유의 행동이기 때문에 ‘감정의 뇌’ 또는 ‘포유류 뇌’라고 부른다.

 인간의 뇌는 안쪽부터 파충류의 뇌, 포유류의 뇌 그리고 인간의 뇌의 3개의 층우로 구분할 수 있다

세 번째 부위는 대뇌 피질부가 있는 전뇌(앞뇌, forebrain)로 가장 최근에 진화한 것이다. 전뇌는 고도의 정신 기능과 창조 기능을 관할하고 있는, 인간 만이 가진 인간의 뇌이기 때문에 ‘인간의 뇌’ 또는 ‘이성의 뇌’라고 부른다. 또한 이 부위는 학습과 기억을 하는 중요한 뇌 부위이다. 대뇌 피질부가 발달한 덕분에 우리 인간은 오늘날과 같은 인류 문명을 창조하게 되었고 만물의 영장으로 군림하여 세계를 제패할 수 있다.

생명의 뇌 - 뇌줄기의 손상은 뇌사를 부른다

연수(숨뇌)와 뇌교로 구성된 뇌줄기(뇌간)는, 척추 속의 신경인 척수가 고생대인 약 5억 년 전, 윗부분으로 확대 팽창되면서 형성되었다. 가장 먼저 형성된 뇌줄기는 구조가 원시적이기는 하지만, 생명체의 기본적인 기능을 담당하는 생명 중추의 구실을 하고 있다. 생명 중추인 뇌줄기를 다른 말로 ‘파충류의 뇌’라고도 부르는데, 그 이유는 파충류의 뇌가 인간의 뇌줄기에 해당하는 형태와 기능을 가지고 있기 때문이다.

뇌줄기는 생명 기능의 가장 기본이 되는 호흡∙혈압∙심장 박동 등 중요한 생명 반사를 담당하고 있어서, 이것이 손상되면 혼자 힘으로 생명을 유지할 수 없는 뇌사 상태에 빠지게 된다. 뇌사 상태에 빠지면 호흡∙혈압∙맥박∙체온의 네 가지 생명 기능을 인공 심폐기로 어느 정도 유지할 수는 있지만 결국 수일 내에 죽게 된다. 그러나 여기에는 한 가지 중요한 사실이 있다. 심장사로 죽었을 때는 다른 사람에게 각막밖에 제공할 수 없지만, 죽음의 원인이 뇌사일 때는 장기 이식 수술을 필요로 하는 사람에게 심장∙간∙신장∙폐 등을 이식할 수가 있다.

뇌줄기의 손상을 입은 환자는 스스로 호흡을 할 수 없다

그렇기 때문에 요즈음에는 뇌줄기가 완전히 손상되어 어떤 노력으로도 다시 살릴 수 없는 뇌사 상태에 이르면, 이를 공식적으로 판단하고, 장기 이식 등을 할 수 있는 법(장기등 이식에 관한 법률)이 만들어져 있다. 뇌사에 빠지면 다시 살아날 수 없다. 이 점에서 뇌사는 식물인간과 전혀 다르다. 20년 만에 다시 살아났다는 얘기나 존엄사에 뇌사를 포함해야 한다는 이야기는 뇌사와 식물인간을 혼동해서 나온 것이다. 식물인간은 이 글 뒤쪽에 설명하겠다.

그리고 위아래의 정보와 소뇌의 정보를 전달해 주는 중요한 교통 요충지인 뇌교가 손상을 받으면, 생명 중추가 손상을 입을 때 나타나는 증세 이외에도 소뇌로부터 전해지는 정보가 전달되지 못하기 때문에, 몸의 평형과 방향 감각을 유지하기가 어렵게 된다. 그러므로 생명의 기본 중추인 뇌줄기를 온전하고 건강하게 유지∙보호하는 일은 우리의 고귀한 정신과 신체의 건강을 유지하는 데 가장 중요하고 필수적인 일이 아닐 수 없다.

감정의 뇌에 있는 변연계는 사람의 기억∙감정∙호르몬을 관장한다

강아지가 감정을 표현할 수 있는 것은 포유동물에서 발달한 변연계 때문이다

변연계는 대뇌 피질(대뇌 겉질)과 뇌줄기의 중간에 있는 기억과 감정 그리고 호르몬을 조절하는 중앙부로, 약 2~3억 년 전 중생대 무렵에 발생하여 진화하였다. 변연계는 포유동물에서 가장 잘 발달하여 있기 때문에 ‘포유류 뇌’라고도 부른다. 포유동물들이 꼬리를 흔들며 애정 표시를 하거나, 흥분과 두려움으로 울부짖거나, 으르렁거리며 움츠릴 수 있는 것도 바로 이 변연계가 잘 발달되어 있기 때문이다. 포유동물은 변연계에 해마와 편도핵이 있어서 파충류와는 달리 학습 기능과 기억 기능을 가지고 있다. 그렇기 때문에 변연계가 손상되면, 포유동물들의 학습 기능과 기억 기능이 사라져 파충류와 비슷한 행동을 하게 된다.

이 밖에도 변연계에는 호르몬 조절부인 시상하부와 뇌하수체가 포함되어 있다. 콩알 크기만 한 시상하부는 음식을 섭취하고 체온과 수면을 조절하며, 우리 몸에서 가장 중요한 호르몬 생산 공장인 뇌하수체를 조절한다. 그러나 이 시상하부가 손상을 받거나, 병이 생기면 우리 몸에 있는 수분이 조절되지 않아 소변을 자주 보게 되는 요붕증에 걸리게 된다. 또 호르몬 생산 공장인 뇌하수체가 파괴되거나 고장이 생기면, 정상적인 생활을 영위할 수 없게 된다.

이성의 뇌 - 인간을 깨어 있게 하는 각성중추, 망가지면 식물인간

외부로부터 들어오는 모든 정보는 신체의 감각 기관에서 수집되어 척수를 거쳐 뇌줄기에 이른다. 여기에서 다시 모인 정보는 시상을 거쳐 일차적으로 분석된 다음, 최고 중추인 대뇌 피질에 도달하게 된다. 그러면 최고 중추인 대뇌 피질에서 최종적인 판단을 하여 필요한 명령을 다시 아래로 내려 보내 적절한 행동을 하게 한다. 이때 거미줄 같은 수많은 전파 섬유가 각성 전파를 계속 보내 최고 중추인 대뇌 피질이 맑은 정신으로 깨어 있도록 하는데, 이 전파 섬유를 망상활성화계(그물활성화계)라고 한다. 그리고 이 망상활성화계는 우리 인간의 의식을 명료하게 유지해 주는 각성제 역할을 한다. 우리가 먹는 진정·수면제는 망상활성화계가 활성화되는 것을 억제해서 잠을 불러오거나 진정작용을 시키지만, 각성제는 반대로 망상활성화계를 자극하여 정신을 맑게 하는 각성 효과를 나타낸다. 따라서 이 망상활성화계를 활성화해서 잘 유지하면 다른 사람보다 더 맑은 정신으로 공부할 수 있다.

뇌줄기가 손상되면 뇌사가 일어난다. 그러나 뇌줄기가 손상을 입지 않아도 망상활성화계와 대뇌 피질부가 광범위하게 손상을 받게 되면, 의식이 없어지면서 우리의 고귀한 정신을 표출할 수 없는 식물인간 상태가 되고 만다. 그러나 손상 정도가 크지 않으면 다시 깨어날 수도 있다. 뇌사가 일어나면 다시 깨어날 수 없으나, 식물인간은 다시 깨어날 수도 있다.

이성의 뇌에 있는 각성 중추를 자극하여, 공부의 효과를 높이자

의식은 주변의 일을 보고 듣고, 받아들이고 그에 대해 반응하는 등의 인지 작용을 의미한다. 인간의 의식은 단순히 깨어 있는 것 이상의 의미가 있다. 의식은 개인의 정체성에 대해 인식을 하게 한다. 뇌진탕이나 마취 때문에 잠이 들면 외부세계를 의식하지 못하고 그에 반응하지도 않는다. 그렇게 되면 잠이 든 그 시간 동안의 인생은 인간의 의지와 상관없는 것이 되어 버린다.

집중하여 공부를 잘하기 위해서는 맑은 의식이 절대적으로 필요하다. 사람은 앞에서 설명한 바와 같이 그물 모양의 망상활성화계인 각성 중추를 통해서 맑은 의식을 유지한다. 신체 각 부분에서 들어온 감각자극이 척수를 통해서 위로 올라와 망상활성화계를 활성화할 뿐만 아니라 시각적 충동이 시신경을 통해, 청각적 충동이 청각신경을 통해, 뇌로 들어와 망상체를 활성화해 대뇌 피질을 항상 깨어 있게 해준다.

공부는 맑은 의식을 가지고, 집중을 해야 잘할 수 있다

이를 위해서는 오감을 적절히 자극하고 이용해야 한다

따라서 높은 의식을 가지고 공부를 집중하기 위해서는 오감을 적절히 자극하고 이용할 필요가 있다. 즉 일정 지식을 효과적으로 잘 습득시키기 위해서는 한 가지 자극보다, 시각∙청각∙촉각∙후각∙미각을 통해 종합적으로 정보를 전해 주는 것이 의식을 명료하게 유지할 수 있게 할 뿐만 아니라 지식 습득에도 더 효과적이다. 망상계의 활성 정도가 사고과정, 외부세계에 대한 인지, 신체기능의 정도를 결정하기 때문이다.

[글 서유헌 / 서울대 의과대학 교수]

2009년 대한민국 최고과학기술인상의 수상자이다. 서울대 의과대학 교수이며 신경과학 및 인지과학 연구소장을 겸하고 있다. 또한 교육과학기술부 치매 정복 창의연구단을 이끌고 있다. 저서로는 [머리가 좋아지는 뇌과학 세상] [천재 아이를 원한다면 따뜻한 부모가 되라] [잠자는 뇌를 깨워라] 등이 있다.