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1. 개요
大腦, Cerebrum두개골 안에 위치한다. 흔히 뇌하면 생각나는, 주름이 자글자글한 뇌 바깥쪽 부위. 전체 뇌 무게의 80% 이상을 차지하는 가장 큰 부분으로서 좌우 두 개의 반구로 이루어져 있다. 대뇌는 부위에 따라서 대뇌겉질(대뇌피질), 대뇌속질, 대뇌핵 및 변연계로 구성되어 있다.
기본적으로 담당하는 역할은 지능, 학습, 판단이며 부위에 따라 각각의 기능이 다르다. 운동, 감각, 언어, 기억 및 고등 정신 기능뿐 아니라 생명 유지에 필요한 각성, 호르몬 생성, 항상성 유지 등의 기능을 수행하기도 한다.
집단생활을 하는 동물일수록 대뇌가 크며, 집단의 크기가 클수록 역시 커진다.[1] 이걸 이용해서 어떤 종에 적합한 집단크기를 알아주는 방정식도 만들 수 있는데[2] 이에 따르면 인간에게 적합한 집단크기는 150명이라고 한다.[3] 1개 중대와 비슷한 숫자.[4][5]
2. 좌반구와 우반구
좌뇌와 우뇌는 각자 처리하는 정보가 나뉘어져 있다. 좌반구나 우반구 중 한쪽 뇌가 질병 등으로 인해 망가질 경우, 남은 한 뇌가 망가진 뇌의 정보까지 처리하는 경우도 있는데 이를 뇌가소성이라고 한다. 의학 사례에 의하면 뇌종양으로 두뇌의 좌반구 혹은 우반구를 제거한 환자들 중 별다른 문제 없이 일상생활이 가능한 환자도 있었다고 알려져 있기는 한데 완벽할 수는 없기 때문에 필연적으로 장애가 오게 된다. 자세한 내용은 분리뇌 문서 참조.- 좌반구는 지식에 기반한 정보 처리, 즉 언어나 문자를 이해하고 해석하는 논리력/어휘력을 담당한다. 좌뇌에 손상을 입어 언어 기능이 망가졌을 경우, 언어처리에 문제가 생긴다. 우뇌는 언어를 이해하는 것은 가능하지만, 자신의 생각을 언어로 표현하지 못한다.
- 우반구는 각종 감각기관으로 받아들인 신호를 통해 현재 상황을 머릿속에서 재처리하는 역할을 많이 수행한다. 풍경의 아름다운 색감, 냄새, 맛, 음색 등의 신호를 받아들인 즉시 뇌내 재생하는 시스템이 우뇌에 있다. 물론 우뇌만으로는 글자나 숫자 같은 것을 보아도 그 형상과 모양을 볼 수 있을 뿐, 뜻은 알 수 없어서 마치 배경과 한 덩어리인 것 같은 느낌밖에는 받을 수 없다. 우반구는 이와 더불어 사람을 인식하는 역할을 한다. 우뇌가 망가질 경우 안면인식장애와 같이 사람을 구분하지 못하게 된다. 사회성과도 관련이 있다.[6]
언어를 배우기 전까지 우반구는 좌반구와 동등한 입장이라고 인지한다. 다만 언어를 배우고 논리적인 사고가 발달하면서 우반구는 언어와 논리를 담당하는 좌반구에게 관여할 수 없다는 사실을 인지하고 순순히 협력하게 된다. 이로서 좌반구가 의식의 주도권을 잡고, 우반구가 서포트하는 형식으로 서로 정보를 나누는 것으로 한 사람의 의식이 이뤄지게 된다. 다만, 우반구와 좌반구를 연결하는 뇌량이 끊어질 경우, 서로 정보를 나누지 못해 따로 따로 정보를 처리하여 우반구가 멋대로 인식하고 행동하는 경우가 있다. 이에 관해서는 분리뇌 문서 참조. 이 정도가 심해지면 우반구가 컨트롤하는 왼손이 의지와는 관계없이 마음대로 행동하게 되는데, 이러한 증상을 외계인 손 증후군이라고 한다.
유타 대학에서는 1,000명이 넘는 실험자들을 연구하여 사람들이 한쪽 뇌를 다른 쪽 뇌보다 더 사용하는지 연구했다. 사람들은 특정 행동을 할 때 특정 부위의 뇌를 더 사용했다. 하지만 종합해서 평균을 내보면 사람들은 좌뇌와 우뇌를 비슷하게 사용하고 있었다.
실험을 지휘한 Jeff Anderson 박사는 이렇게 설명했다:
좌뇌와 우뇌는 함께 움직이기 때문이다. 예를 들어, 말을 할 때 좌뇌만 쓰는 것은 아니다. 좌뇌는 문법, 단어 등 언어의 이성적인 면을 관장한다. 우뇌는 단어의 감정적 여파, 어감 등의 감성적인 측면을 관장한다. 따라서 좌뇌와 우뇌를 동시에 사용해야만 정상적인 언어 사용이 가능하다. 또한, 좌뇌와 우뇌는 협업을 목표로 하지 한 쪽이 다른 기능을 이기기 위해 경쟁하는 관계도 아니라고 한다.
이성적인 사람이 특별히 좌뇌를 더 사용하거나 감성적인 사람이 특별히 우뇌를 더 사용하는 것은 아니다. [7]
3. 대뇌 겉질
大腦皮質 / cerebral cortex[8]
대뇌의 가장 표면에 위치하고 있으며, 기억, 집중, 사고, 언어, 각성 및 의식 등의 많은 기능을 수행한다.[9] 크게 넷으로 나뉘며, 위 이미지 파일 기준으로 파란색은 전두엽, 노란색은 두정엽, 초록색은 측두엽, 빨간색은 후두엽이다.
- 전두엽/이마엽(frontal lobe)-하늘색
대뇌에서 가장 큰 엽이다. 운동겉질과 전전두겉질로 나뉜다. 전전두겉질은 전두엽의 맨 앞에 있는 부분으로, 어느 하나의 감각계로부터 들어오는 정보가 일차적으로 도달하는 부위는 아니지만 신체의 내부를 포함한 모든 감각계의 정보를 받아들이는 부위이다. 전전두겉질이 언어기능과 감정중추를 조절한다. 전두엽 절제술을 받은 환자들이 감정 통제에 심각한 문제를 일으킨 것도 전두엽 내의 전전두겉질을 상실했기 때문이다.
- 측두엽/관자엽(temporal lobe)-연두색
대뇌의 양쪽 옆면에 위치하며, 청각이 일차적으로 전달되는 부분이다. 언어의 이해에 관여하며, 특히 구어의 경우 측두엽이 손상되면 잘 이해하기 어렵다. 그 외에도 사람의 얼굴을 알아보는 기능 (얼굴의 재인), 정서나 동기 행동 등에 관여한다.
- 두정엽/마루엽(parietal lobe)-노랑색
대뇌의 윗부분에 위치하며, 촉각, 근신장수용기, 관절 수용기 등에서 유입되는 신체 감각 정보를 처리하는 기능을 가지고 있다. 각 신체에서 온 감각 정보가 모두 여기로 모여 신체에 대한 이미지를 형성한다. 각회와 연상회로 나뉜다. 각각 왼쪽 각회가 연산, 추상화, 단어찾기(선언적 기억)를, 왼쪽 연상회가 주로 손에 익는 익숙한 행동(절차 기억)의 실행, 우뇌가 신체 이미지의 형성을 담당한다. 오른쪽 각회를 전기로 건드리면 유체이탈을 체험할 수 있다고 한다.[10]
- 후두엽/뒤통수엽(occipital lobe)- 붉은색
대뇌의 뒷면에 위치하는 엽이다. 시각 통로에서 입력을 받는다. 후두엽 가장 뒷부분을 일차 시각겉질 (Primary visual cortex)라고 하며, 시각 기능에 관여한다. 임사체험 경험자들은 자신이 터널을 건넜다는 말을 종종 하는데, 이 부분에 산소가 부족하면 그것과 비슷한 환각이 생긴다.[11]
- 뇌섬엽(insular lobe)
전두엽/두정엽과 측두엽을 구분하는 가쪽 고랑(lateral sulcus) 뒤에 숨어있는 부분이다. 미각 겉질(gustatory cortex)이 위치해 있으며, 의식, 감정 등과 관련되어 있다.
4. 기타 기관
- 뇌들보/뇌량(corpus callosum)
좌우 대뇌반구 사이에 위치해 두 반구를 연결하는 역할을 한다.
- 변연계(limbic system)
- 뇌하수체(pituitary gland)
신체 대사 및 생식과 관련된 여러 호르몬을 분비한다.
5. 주름
대뇌를 포함해 뇌는 구조상 주름이 져있는데 주름진 부분에서 올라온 곳을 이랑(gyrus), 움푹 패여 내려간 곳을 고랑(sulcus)이라고 한다. 예전 해부학의 용어에서는 이랑과 고랑은 각각 -회(回)와 -구(溝)로 표기되었다. 대뇌의 주름은 동일한 공간에서 더 많은 면적를 담기위한 훌륭한 구조이다.[1] Dunbar, R. I. (1992). Neocortex size as a constraint on group size in primates. Journal of human evolution, 22(6), 469-493[2] 이를 '던바의 수'라고 한다.[3] Dunbar, R. I. (2016). Why Humans Aren’t Just Great Apes. Issues in Ethnology and Anthropology, 3(3), 15-33[4] 실제로 초기 농경사회에서의 마을사람 수를 비롯해 많은 공동체의 사람숫자가 150명 언저리라고 한다.[5] Dunbar, R. I. (1993). Coevolution of neocortical size, group size and language in humans. Behavioral and brain sciences, 16(4), 681-694.[6] 우반구가 관장하는 감각기관이 받아들인 신호를 재처리하는 능력의 수준이 사회성의 수준에도 영향을 미치기 때문이다. 우반구의 재처리 기능이 낮은 사람은 상대의 표정과 같은 반응을 제대로 해석하지 못하고, 해석하는 속도도 느리다. 또한 자신의 반응에 상대가 어떤 반응을 돌려줄지 예측하는 능력도 떨어진다. 이는 동작성 지능이 낮다는 말도 되고, 동작성 지능의 저하는 결국 사회성의 저하라는 결과를 부르게 된다.[7] 당연하게도 사람은 뇌의 성능을 남김없이 최대한 끌어내서 사용하도록 진화했다. 그러지 못했던 사람들은 신체대신 뇌를 사용해 적응해온 인간이라는 생물특성상 적자생존에 의해 도태될수밖에 없었다[8] 학술논문 참조.[9] 사실 대뇌에서 정보처리 하는 부분은 죄다 겉질이고 속질은 그냥 각 겉질간을 서로 연결해주는 역할만 하고 있을 뿐이다. 몰론 처리결과를 서로 공유해야 정상적인 기능을 하니 속질도 겉질만큼 중요하긴하다.[10] Ramachandran,'명령하는 뇌, 착각하는 뇌',박방주 역,알키,2012[11] Blackmore,'Near-death experiences:in or out of the body?',<Skeptical inquirer>,16,1991년