대뇌의 영역별 기능

[이한숙]

신경과학- 김종만 외 공역

겉질밑 구조

• 겉질밑 백색질: 말이집 축삭으로 구성
• 투사 섬유(projection fiber), 맞교차섬유(commissural fiber), 연합섬유(association fiber)
• 바닥핵: 정상적인 운동 기능에 필수: 운동을 순서적으로 하도록 근긴장과 근력 조절, 협력운동을 선택하거나 억제하는 역할, 인지기능과 관련이 있음. 작업 기억, 지속적인 주의력, 과제 변화에 따른 행동의 대처 능력, 동기에 관여

대뇌겉질(cerebral cortex)

대퇴 겉질의 국소화된 기능

1. 일차 감각 겉질(primary sensory cortex): 감각정보에 대한 다양한 강도와 질 구분

-  일차 몸 감각 겉질(물체의 모양, 질감, 크기를 구별), 일차 청각겉질(소리의 크기나 강도를 의식적으로 구별), 일차 시각 겉질(빛의 밝기, 물체의 모양, 크기, 위치를 구별), 일차 안뜰 감각겉질(멀리의 위치와 움직임을 인식)

2. 감각연합 겉질(sensory association cortex): 감각에 대한 복잡한 분석

3. 운동 계획 영역: 운동을 조직

- 보완운동 영역: 일차운동 겉질에서 다리 대응 영역의 앞쪽에 위치, 운동의 시작, 눈과 머리의 방향, 양쪽 신체 운동과 연속운동에서 중요.  양손운동과 복잡한 순서적 운동의 계획과 시작

- 운동앞영역: 몸통과 연결대 근육들 조절, 선행적 자세 조절

-브로카 영역: 일차운동겉질에서 얼굴과 목의 앞쪽에 위치, 언어의 운동프로그램(주로, 왼쪽 대뇌반구에만). 말을 하는 동안 입의 운동을 계획하고 말의 문법적 측면 담당.

-반대쪽 대퇴반구에서 브로카 영역에 상응하는 부위(비언어적 소통의 계획(정서적 몸짓, 목소리의 고조,주로 오른쪽 대뇌반구)

* 운동앞영역, 보완운동영역, 브로카 영역은 감각연합 영역으로부터 정보를 받음.

4. 일차 운동 겉질(primary motor cortex): 운동 출력의 하행성 조절, 수의 운동 조절. 일차 몸 감각 겉질로부터 시상을 통해 몸감각 정보를 받음. 운동계획 영역으로부터 운동지시에 대한 정보를 받음.

5. 연합곁질(association cortex): 행동을 조절하고 감각을 해석하고 감정과 기억을 처리하는 복잡한 능력 담당. 감각이나 운동에 직접적으로 연관이 없는 겉질 영역을 말함.

• 종류: 등가쪽 이마앞(dorsallateral prefrontal cortex: 이마엽의 앞쪽부분, 마루엽, 뒤통수엽, 관자엽의 감각연합영역과 둘레계에 광범위하게 연결:자기인식과 수행기능-목표지향적 행동-목표결정, 목표를 성취하기 위한 방법계획, 계획 수행, 계획의 수행에 대한 관찰), 마루관자 연합 영역(Parietotemporal association area:마루엽, 뒤통수엽, 관자엽의 이음부: 지적 정신적 작용의 지능은 주로 뒤쪽 마루 겉질과 관자 겉질에 있는 마루관자 연합영역의 기능, 문제를 해결하고 의사소통과 공간관계에 대한 이해, 자기 자신의 신체상을 세우고 운동을 계획하기 위해 이영역의 공간 조화 체제가 필수), 둘레계(limbic associaiton area: 기분을 조절하고 감정 및 여러 형태의 기억을 처리하는 영역과 연결)

둘레계(limbic system): 사이뇌와 끝뇌 사이의 가장 자리를 말함, 시상하부, 시상의 앞핵과 안쪽핵, 둘레겉질, 해마 편도체, 섬, 앞뇌 바닥부을 말함. 먹기, 마시기, 방어, 생식 활동과 더불어 장기의 기능과 호르몬의 기능을 조절

둘레계 기능

• 감정과 기억 기능: 감정 기능에는 편도체, 시상하부, 사이막, 시상앞 핵, 앞둘레 겉질, 둘레 연합 영역에서 담당하고 기억 기능은 둘레 영역과 비둘레 영역까지 포함. 해마, 안쪽 시상핵, 뒤둘레 겉질, 앞뇌바닥부 등이 필수적으로 작용
• 감정과 행동: 편도체는 모든 감각계로부터 정보를 받아서 눈확이마겉질과 앞띠 이랑으로 연결. 감각 정보가 편도체, 아래이마옆(눈확이마겉질), 앞띠이랑으로 들어가면 편도체와 아래이마옆과 앞띠이랑은 운동계로 전달되고 이마옆과 편도체는 내분비계와 자율신경계와 연결되어서 각각 사회적 행동을 만들어 낸다.

심리와 신체의 상호 작용

• 몸신경계: 운동신경세포의 활동은 근육의 긴장을 증가
• 자율 신경계: 교감신경의 활동은 근육으로 가는 혈류량을 증가시키며 피부, 신장, 소화기계 등으로 가는 혈류량은 삼소
• 신경 내분비계: 부신수질에 대한 교감신경의 자극은 혈류에 에피네프린의 유리를 증가, 심박동율과 심장 수축력을 증가시키고 내장기의 민무늬근을 이완시키고 대사율을 증가
• 만성적인 심리적 스트레스-> 부신의 뇌하수체 호르몬의 작동-> 코티졸 분비-> 혈장 트리글리세라이드치 증가,
•                                                                                                  -> 림프구 억제와 사이토 카인 생성
•                                  -> 부신의 교감 신경 종말 -> 에피네프린 분비-> 림프구 억제와 사이토 카인 생성
•                                  -> 가슴샘, 림프절, 지라, 골수의 교감 신경 종말 들-> 노르에피네프린과 펩타이드 분비
•                                                        -> 자연 살해 세포들을 억제시키고 림프구를 증식시킴. 백혈구들 수치 증가됨
•                                  -> 혈소판들은 더 많은 에너지를 분비-> 혈관 변화들-> 심장 발작과 뇌졸중을 일으킬 수 있음

기억

서술적 기억: 쉽게 구두화 할 수 있는 기억. 의식적, 외재적, 인지적 기억이라고 함, 장소, 지형, 같이 갔던 친구들, 날씨 및 그밖의 특징적인 것

- 즉각적 기억또는 감각 등록:1~2초 동안 지속, 정보는 일차 감각겉질과 감각연합 영역에 의해 처리, 둘레계는 관여안함

- 단기 기억: 인식된 자극이 단기간 저장, 자료를 지속적으로 연습시키지 않으면 1분 이내 정보가 사라짐

- 장기 기억: 단기 기억으로 처리된 정보가 상당히 오랫동안 저장되는것. 단기기억에서 장기기억으로 전환을 강화(consolidation)이라 함

절차적 기억 : 기술과 습관의 회상을 의미. 일단 기술이나 습관이 학습되면 과제를 수행하는 동안 주의력이 필요 없게 됨

 이러한 형태의 기억을 기술, 습관, 무의식 기억 또는 내재적 기억이라 함. 자적거 타기, 운전 등

운동 기술의 학습과정

• 인지 단계: 과제를 이해하려고 하며, 무엇을 해야 할지 찾음.
• 연합 단계: 선택된 운동을 보다 효과적으로 정재. 인지에 덜 의존하며 단순해짐
• 자동 단계: 운동은 자동적으로 이루어지고 주의력이 필요 없데 됨. 운동이 자동화 되면 운동을 수행하는 동안 대화나 다른 활동을 할 수 있도록 주의력을 돌릴 수 있음

공간관계에 대한 이해

오른쪽 베르니케 영역: 신체 도식, 주변 환경에 대한 신체 도식, 외부 세계에 대한 도식. 주변 환경에 대한 신체 도식은 공간에서 물체의 위치를 정확하게 찾을 수 있게 함.

시각 정보의 사용

의식

전반적인 각성 수준, 주의, 목표를 근거로 한 선택적 주의력, 운동 활동과 인지를 위한 동기 부여와 시작

대뇌: 임상 적용

• 이마앞 연합 겉질: 수행 기능과 분산 사고의 손상. 냉남과 목표 지향적인 행동의 부족의 이마 앞 영역의 병변을가진 사람의 전형적인 특징. 이마 앞 영역의 손상 환자: 사고를 분산시키는 능력, 즉 다양한 가능성을 생각하는 능력이 결여.
• 둘레 연합 겉질: 성격과 감정 반응: 눈 위쪽의 겉질 영역에 손상을 입으면 부적절하면서 위험한 행동을 보이게 된다. 눈확 이마 영역의 병변은 지능은 별다른 문제를 보이지 않지만 판단력이 저하되고 사회적 관습을 따르는데 어려움을 가진다. 행동조절에 문제를 가지고 있으며 사회적으로 받아 들일 수 없는 행동을 하거나 말을 한다. 조금만 불만이 있어도 폭발하며 행동이나 언어적 공격성을 보일 수 있다.
• 마루 관자 연합 영역: 의사 소통, 공간 이해력, 주의 집중력 문제에 대한 공간. 왼쪽 대뇌 반구에서의 이 영역의 손상은 베르니케 실어증이라는 언어 장애 유발, 오른쪽 대뇌 반구에서 이 영역의 손상시 주의 집중력, 공간 이해력, 비 언어적 의사 소통 장애가 보임

감정 장애

이마앞겉질과 관자엽 손상: 감정과 기분의 변화, 왼쪽 이마앞겉질 손상은 우울증 유발, 오른쪽 이마앞겉질병변은 도취증, 무관심 유발

눈확이마 겉질 손상환자: 의사결정을 내리지 못함.