뇌의 작용 - 뇌의 구조와 기능

[원강사리]

 뇌의 작용

1)뇌의 구조와 기능

인간의 뇌구조와 기능에 대한 연구를 통해 수많은 사실들이 발견이 되었으며 두뇌가 어떤 사물이나 일들을 어떻게 인지하고 받아들이느냐에 따라서 인간의 행동에 영향을 미친다. 즉 어떤 일을 하거나 접하는데 있어서 긍정적으로 생각을 하는 플러스 발상이냐 부정적으로 생각을 하는 마이너스 발상이냐에 따라서 우리 뇌는 그것을 인지하게 되고 작동이 되며 신체는 영향을 받는다. 뇌는 우리 인체의 무게 중에 2%에 불과한 1350g 정도이지만 우리 인체중에서 에너지 사용량이 가장 많으며 심장에서 내보내는 혈액의 15%를 소비하며 우리가 호흡을 통해 들이마시는 산소의 20-25%를 소비하는 중요 기관이다(유복자, 2003).

뇌는 혈액 공급이 10여초만 차단되고 3~4분만 혈액 공급이 중단이 되어도 뇌세포는 영원히 복원을 할 수 없을 정도로 대부분 손상이 되며 의식불명인 뇌사 상태가 된다. 우리 인간은 태어날 때 약 100억 개의 뇌세포와 1000억 개의 아교세포를 가지고 태어나는데 알코올 섭취 약물복용 장기적 약물치료 등 잘못된 생활 방식과 다양한 생활환경에서 발생하는 스트레스와 영양실조 운동부족 등으로 인하여 매일 10만개의 뇌세포가 죽어간다. 뇌세포의 기본단위는 뉴런으로 별모양의 세포체로 되어 있으며 정보를 전달하는 기다란 축색돌기로 구성되어 있어 정보를 보내는 역할을 하며 수상 돌기는 잔뿌리 모양으로 되어 있으며 정보를 받는 역할을 한다. 우리 몸에서는 이렇게 축색돌기와 수상돌기가 서로 전기적 작용에 의해 정보를 주고받기에 작동이 되는 것이다. 축색돌기는 하나의 신경세포로 이루어져 있고 다른 세포의 수상돌기와 연결이 되어 있으며 이 부분을 시냅스라고 부른다. 시냅스는 미세한 간극을 말하는 것이며 이 사이로 화학물질이 이동을 하도록 되어 있고, 축색돌기의 끝에는 작은 주머니가 달려 있어서 일정한 전기적 자극이 주어지며 이 주머니가 터지면서 정보를 전달하는 신경전달 물질이라는 화학물질이 분비가 되어 다른 신경세포들로 화학물질이 전이가 되면서 신경세포들 간에 정보전달이 이루어진다. 뇌의 기능이 원활하게 작동하는 것을 좌우하는 것은 이들 시냅스로 이루어진 뇌의 정보 전달망을 통해서 얼마나 연결이 다양하고 섬세하고 정보가 원활하고 정확하게 이루어지는가에 따라 뇌의 기능이 좌우되는 것이다. 뇌의 세포는 사용을 할수록 자라난다. 이는 뇌세포의 증가가 아니라 뇌세포 간의 연결고리인 시냅스의 수가 증가하는 것을 의미하는데 하나의 뇌세포는 1000개에서 1만개에 달하는 시냅스를 통해 수백 개의 다른 뇌세포와 연결이 되어 있다. 일반적으로 사람이 성장을 하는 동안 세 번 정도 시냅스의 수가 극적으로 증가를 하는 시기가 있다. 첫 번째는 두 살 무렵 막 걷고 말하기 시작할 때이고, 두 번째는 여섯 살 무렵 처음으로 읽고 쓰고 셈하는 것을 배우는 때이고 마지막은 열두 살 무렵 추상적 개념들을 파악하고 논리적 사고를 시작하는 때인데 이처럼 시냅스 수의 증가하는 현상은 학습 및 창조적 행위와 관련이 있는 것으로 뇌중에서 특히 대뇌 신피질 부분에서 증가된다(이승헌, 1999).

뇌를 구조면에서 살펴보면 대뇌는 머리의 대부분을 차지하고 있으며 좌반구와 우반구로 나누어져 있고 이 두 반구는 뇌량을 통해 서로 연결이 되어 있어 서로 정보를 주고받으며 긴밀한 상호협력 체계를 갖추고 있다. 좌뇌와 우뇌는 뇌량을 통해 서로 연결이 되어 있어 상호협력작용이 이루어지지만 서로 역할과 기능이 나누어져 있다. 좌뇌는 수학, 언어, 과학, 작문, 논리 분석적인 능력을 가지고 있으며 우뇌는 창의력, 추리력, 음악 감상과 미술 감상, 무용 조각, 공상 등의 능력을 가지고 있다. 이러한 뇌의 이중적 구조는 초기에는 미분화 상태로 기능적 차이가 구분이 되지 않을 정도로 유사성을 가지고 있으나 성장하여감에 따라 환경과의 접촉을 통하여 적용의 효율성을 높이기 위해 분화가 이루어져 두뇌 반구는 서로 다른 기능적 특수화가 이루어진다. 이를 뇌의 기능분화라 한다(신경모, 2003).

대뇌의 영역인 대뇌 피질은 호두 표면처럼 쭈글쭈글한 표피로 되어 있고 이를 편다면 신문지 한 장 넓이로 두께는 2.4㎜로 되어 있으며 인간의 무한한 지와 이성이 축적된 곳이라 할 수 있다. 이 대뇌 피질에서는 많은 것을 상상하고 새로운 것을 창조하는 인간만이 할 수 있는 고도의 정신활동이 이루어진다. 대뇌 피질은 표면에 깊은 고랑으로 된 홈을 기준으로 전두엽, 두정엽, 후두엽, 측두엽으로 나누어지는데, 앞쪽의 전두엽은 사고와 언어 운동에 관한 일을 하고 귀의 양 옆에 있는 측두엽은 청각에 관한 일을 하며, 머리 뒤쪽의 후두엽은 시각에 관련된 일을 담당을 하는 영역으로 구분이 되어 있다. 대뇌 중심부 아래쪽 뇌 옆 부분에 자리한 대뇌 변연계는 대뇌 피질에 의해서 완전히 둘러싸여 있는데 변연계는 자신의 생존과 자손만대를 담당하며 정서와 감정의 뇌로 불리우며 관자엽 앞부분과 해마 부분을 말하며 이 부분이 자극을 받으면 정서적 이상 반응을 보이는 곳으로 인간의 본능적 충동과 감정을 다스리는 곳이며 모든 감정의 근원지이며 대뇌 변연계의 한 부분으로 뇌의 감정적 기능과 관련해 주목을 받고 있는 편도가 들어 있다. 또 변연계 내에는 학습과 기억을 담당하는 해마가 있으며 해마는 임시로 정보를 저장하며 해마는 기억을 만들 뿐 영구적으로 저장을 하지 않고 일단 만든 기억을 뇌의 각 해당 부분으로 보내서 저장시킨다. 해마가 손상을 입게 되면 새로운 정보가 입력이 되지 않지만 이미 다른 곳에 저장시켜 둔 과거의 기억은 유지할 수 있다. 소뇌는 대뇌의 뒤편 아래쪽에 자리하고 있으며 좌우 한 쌍으로 이루어져 원활하게 움직일 수 있게 몸의 평형과 운동의 정확성 속도 한계를 관장하며 움직임에 따라 머리의 위치가 바뀔 때마다 즉시 눈을 돌려서 시야를 고정하거나 시야에 들어온 것들을 놓치지 않으려고 한다. 대뇌와 소뇌 사이에 파묻혀 있는 간뇌는 시상, 시상하부, 뇌하수체, 송과체를 포함하고 있으며, 소뇌, 척수에서 대뇌로 오고 가는 신경섬유 통로가 되며 시상은 후각을 제외한 모든 감각 정보가 대뇌 피질로 전달되는 출입로 역할을 한다. 시상하부는 자율신경계의 최고의 중추로서 몸의 상태를 정확하게 측정하여 항상 조화로운 상태를 유지하도록 먹고 마시고 숨쉬고 소화시키고 배설하는 일을 관장하며 성욕, 혈압, 체온, 혈당량, 위산분비, 수분대사 등을 조절함으로서 체내의 향상성을 유지시키는 일을 맡고 있으며, 이를 위해 시상하부는 뇌줄기를 통해 자율신경계통을 조절을 하면서 다른 편으로는 뇌하수체를 통해 내분비계통을 조절한다. 우리 몸이 태어나서 제대로 자라고, 성숙하고 성인이 되고, 균형 잡힌 건강이 유지되려면 신경계통과 호르몬계통이 협조를 해야 하는데, 이 역할을 수행을 하는 곳이 뇌하수체인 것이다(안의태, 안병준, 주민정, 2005년).

뇌하수체와 그 상부의 후방에 있는 송과체라고 하는 두 개의 기관은 대뇌 중추의 즉 생명의 관제탑이라고 할 수가 있다. 송과체에서는 세라토닌, 멜라토닌, 아세콜린, 도파민, 엔도르핀, 베타엔돌핀 등 자율신경을 조절하는 다양한 종류의 호르몬이 분비가 된다. 아세콜린은 콜레스톨 수치와 혈압을 내리거나 스트레스를 완화시키며, 멜라토닌은 수면에 작용을 하고, 엔도르핀은 의식의 각성에 크게 관여를 하고 있다. 송과체는 얼마 전까지만 해도 의학계에서 거의 주목을 받지 못하였지만 뇌내 호르몬에 관한 연구가 활발해지면서 관심을 받기 시작했다. 송과체는 인간의 사고를 조절하는 기능을 담당하는데 송과체에는 세라토닌이 다량으로 존재하고 있다. 세라토닌은 올바른 사고의 기능을 갖게 해준다. 송과체에서 정상적으로 세라토닌이 분비가 되면 인간은 올바르게 생각을 하고 행동을 할 수가 있다. 송과체에서 세라토닌의 분비가 되지 않으면 인간은 정신분열증과 비슷한 환각증상이 나타나게 된다. 특히, 송과체는 초능력의 근원이 되는 기능이 잠재되어 있는 곳으로 송과체는 뇌 속에 깊이 묻혀 있지만 광선의 영향을 받는다(김영현, 2003).

햇빛을 규칙적으로 받으면서 명상수련을 하면 뇌 속에 깊이 묻혀 있는 송과체가 자극이 되어 무안한 잠재능력을 개발되며 감정과 사고를 조절해 주는 세라토닌 분비가 원활하게 이루어져 변연계와 해마의 기능이 원활하게 작용하게 되어 자신의 감정을 조절하는 능력을 가지게 된다. 송과체는 계절의 변화를 느끼게 하고 때가 되면 자식을 낳고 기르며 번식을 하는 일을 담당한다. 송과체를 감싸고 있는 간뇌는 대뇌 소뇌로 크게 나누며 뇌의 정중앙 아래로 중뇌가 있고 중뇌는 시상과 시상하부 뇌하수체 송과선 해마 편도체 기저핵으로 이루어져 있다. 중뇌는 변연계라고 불리기도 한다. 변연이라는 말은 가장자리 또는 테두리라는 뜻이며 성인의 중뇌는 크기가 살구와 비슷하다. 뇌에서 중뇌가 차지하는 비율은 아주 작지만 중뇌가 우리의 행동에 미치는 영향은 아주 크며 중뇌는 정서뇌라고 불린다. 중뇌는 화학적인 작용을 담당하기도 하며 우리 몸에 기능과 체내의 환경을 조절하는 다양한 기능을 담당하며 평소 우리가 당연시하게 여기는 것들의 기능을 담당한다. 중뇌는 예를 들어 체온과 혈압을 유지하고 호르몬을 분비하고 소화기능을 조절하며 외부 환경의 영향으로부터 몸의 항상성을 유지하는 역할도 한다. 중뇌가 없다면 체온을 일정하게 유지하기가 어려울 것이고 인간의 모든 대사기능이 마비될 것이다. 중뇌의 또 다른 기능은 싸움과 도주, 섭식과 성행위가 있다. 시상은 후각을 제외한 몸으로 들어오는 모든 감각 정보를 통합해 대뇌의 의식적인 사고의 영역으로 보내는 역할을 하고 뇌와 몸을 연결하는 거의 모든 신경이 만나는 곳으로 중뇌에서 가장 크고 오래된 부분이다. 외부에서 들어오는 모든 자극은 시상을 거친다. 감각기관에서 시상으로 신호를 보내면 이 신호는 대뇌 신피질로 전달한다. 결국 시상이 있기에 외부에서 들어오는 중요한 정보를 뇌의 적재적소에 전달을 할 수 있는 것이다. 시상하부는 일종의 화학 공장이라 불리며 학적으로 체내의 환경을 조절하며 항상성을 유지한다. 뇌하수체는 시상하부의 지시를 받아 혈관으로 펩티드 형태의 호르몬을 분비하여 여러 내분비선 조직, 신체기관들을 활성화시킨다. 변연계에서 가장 오래된 부위로 몸의 모든 장기와 조직에 영향을 미치며 우리 몸에 적용하는 모든 화학전달 물질이 만들어지는 중뇌에서 가장 중요한 부분이다. 시상하부는 체온을 유지하고 몸의 항상성을 유지하며, 갈증, 각성, 혈당, 체온, 심장박동, 혈압, 화학적인 호르몬의 균형, 성적 충동, 면역 반응, 신진대사를 담당한다. 송과선은 화학적으로 수면의 단계를 조절하고 생식주기를 조절한다. 우리의 수면 주기와 각성 상태를 화학적으로 조정하며 눈의 광선 수용기는 빛과 어둠을 감지하여 시상하부로 정보를 전달하고 다시 송과선으로 전달된다. 송과선은 눈에 들어오는 빛에 영향을 받아 다양한 신경전달물질을 분비한다. 가장 대표적인 것이 세로토닌이다. 우리는 세로토닌을 통해 낮에 깨어 있을 수 있는 것이다. 우리가 새로운 것을 배우고 기억할 수 있는 것은 바로 해마 때문이다. 해마는 들어오는 정보를 장기와 단기로 구분하여 보존한다. 우리가 어떤 새로운 경험을 하던 오감과 짝을 이뤄 새로운 기억을 만들어 낸다. 해마는 들어오는 정보를 서로 연합을 함으로써 사람과 사물 장소 시간 사건 등을 서로 연합하는 작용을 한다. 편도체는 해마와 함께 외부의 지각과 내적 사고로부터 일차 감정을 만드는 역할을 하며 모든 동물의 생존에 필수적인 존재라고 할 수 있다. 아몬드 모양의 기관으로 공격과 기쁨, 슬픔, 공포라는 원초적 감정의 중추이기도 하며 이를 통해 우리가 경험에 감정을 부여하고 감각기관을 통해 감지된 위험을 인식할 수 있게 한다. 편도체는 정서적 기억을 저장하고 그 기억을 바탕으로 어떤 상황을 지각하는 것과 관련이 있다. 편도체는 공포와 슬픔, 기쁨 같은 강렬한 감정이 포함된 경험을 장기기억으로 전환한다. 또 중뇌 밑에는 뇌교와 연수가 있는데 중뇌, 연수, 뇌교를 묶어 뇌간이라고 한다. 뇌교와 연수는 심장박동, 호흡, 소화 등 생명을 유지하는데 필수적인 활동을 하는데 이는 뇌의 가장 아래 부분을 이루고 있으며 뇌와 연결된 척수신경계는 중추신경계에 해당되며 이는 운동신경과 감각신경 자율신경이 지나는 통로이며 척수라고도 부른다. 척수는 신체의 여러 부위에서 뇌로 오고가는 감각신경과 운동신경의 통로 역할을 한다. 뇌는 크게 나누면 좌뇌와 우뇌로 나누는데 좌뇌와 우뇌는 항상 협동작용이 일어나 상생의 길을 모색한다. 좌뇌가 작용을 하면 우뇌는 작용을 멈춘다. 우뇌 쪽의 기능이 기억이나 이해 상상력 창조력에 있어서 훨씬 탁월함에도 불구하고 우뇌 사용법을 몰랐던 그 동안의 교육은 좌뇌에만 의존을 하게 되었던 것이다(강경옥, 2002).

뇌의 신비로움이 밝혀지면서 주목되고 있는 우뇌의 기능을 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 이미지화(image)기능으로 자신이 보고 싶은 사물을 사진처럼 선명하게 떠올릴 수 있는 능력이며 둘째, 대량고속기억기능은 이해나 이치가 필요 없이 사실만 빠르게 많이 가르쳐 주어도 저절로 기억을 할 수 있는 능력이다. 셋째, 자동 처리 기능으로 고속으로 대량으로 들어온 정보는 자동 처리 기능에 의해 저절로 처리가 되는 것이다. 다시 말을 해 이해를 요하지 않고 몇 번이고 반복을 해서 카드를 보여주면 저절로 이해를 해버리는 능력이 있는데 이것이 자동 처리 기능이다. 넷째, 파동 공진 기능으로 세상에 있는 모든 말과 글, 생각 사물, 생물에는 고유의 파동이 있는데 좋은 글 좋은 생각, 좋은 사물에서 나오는 파동은 사람의 몸을 강하게 하고 나쁜 생각, 나쁜 물체에서 나오는 파동은 사람의 몸을 약하게 한다. 눈에 보이지 않는 파동은 우리가 의식을 하지 못할 뿐 우리의 몸과 마음은 미묘하게 받아들이는데 사실 이것은 우리가 느끼는 것이다. 예를 들면 엄마의 기분이 나쁠 때나 아플 때에는 아이도 칭얼대거나 우는 경우를 종종 볼 수가 있는데 이것은 아동의 우뇌가 엄마의 파동을 미묘하게 받아들인 결과이다. 하늘과 땅이라는 공간속에 인간은 한 부분으로서 입자는 물론이고 파동으로부터 자유로울 수가 없다. 지구는 자체 주파수를 가지는데 7.5Hz~9.5Hz이다. 그런데 묘하게도 사람이 통상 편안함을 느낄 때의 뇌파인 알파파도 이 사이 주파수이므로 8Hz를 지구의 뇌파라고 한다(김은영, 2004).

눈으로 볼 수는 없지만 지구의 모든 생물은 지구의 파동과 끊임없이 교류하며 적응하고 순응하면서 살아가게 되어 있으며 뇌는 지구의 파동을 받아들이는 공진의 상태를 통해 지구와 인간이 하나가 되게 해준다. 명상은 두뇌를 개발해주고 뇌파를 알파파로 이끌어 자신의 감정을 자유자재로 조절할 수 있고, 우뇌의 개발을 통해 우주와 끊임없는 파동의 공진을 통하여 완전한 합일의 상태가 될 수 있다. 우리가 천재라고 부르는 사람은 우뇌와 좌뇌의 협력작용이 잘 이루어지는 두뇌의 능력이 뛰어난 사람을 말하는데 아동기에 우뇌와 좌뇌를 균형적으로 사용하는 교육은 좌우뇌를 조화롭게 사용하는 능력을 향상시켜 아동이 가진 잠재능력을 발휘할 수 있도록 해 줄 것이다. 두뇌는 우뇌로 많은 정보와 지식을 받아들이고 좌뇌는 그것을 논리적으로 해석을 하여 밖으로 출력을 해내며 인간의 행동에 영향을 미치게 되는 것으로 우뇌와 좌뇌는 조화로운 발달은 인간의 운명을 결정짓는다고 할 수 있다. 아동은 성장을 해가면서 좌뇌가 우뇌보다 더 발달하게 되어 있으며 좌뇌의 발달은 사물을 보고 상상을 하는 상상력이 떨어지게 되어 있음으로 풍부한 창의력과 상상력을 발휘해주는 우뇌 교육은 최대한 저학년일수록 교육의 효과가 높다고 할 수 있다.

그림 2.뇌의 구조(http://cafe.daum.net/obk501)

<명상수련에 따른 뇌지수의 변화가 집중력, 학습 태도 및 심리적 안녕감에 미치는 효과/ 정남주 원광대학교 대학원 체육학과 박사학위논문>