머리와 가슴...뇌와 심장

腦를 科學 한다  

(1) 心臟 vs 腦            

셰이크스피어(William Shakespere) 의 잘 알려진 희곡 베니스의 상인 (The merchant of Venice) 에 주인공 밧사니 (Bassani )가 다음의 말을 한다 “마음 (환상) 은 어디서 나오나 심장에서 나오나, 혹은 머리에서 나오나 (Tell me where is fancy bred, or in heart or head)” 이것은 문학적인 표현이면서 16 세기말 의 의학계 의 지식수준 이기도 하다. 사백년 전에는 심장이 지능의 중심 이라 믿었고 뇌가 인간의 사고와 행동을 조절하는 가장 중추적인 역할을 하는 기관임을 알지 못하였다.

고대 메소포다미아, 에집트, 인도 그리고 중국 에서는 심장이 모든 지능, 감정 그리고 운동을 지배 한다 고 생각 하고 뇌를 완전히 무시 하였다. 고대 에집트 에서는 미이라 를 만들 적에 심장은 따로 단지 속에 소중하게 저장하는데 뇌는 내다 버렸다고 한다. 희랍 에서는 두개 학파로 갈라져서 심장이 모든 우주의 중심이라 생각한 아리스토텔레스 (Aristoteles )와 데모크리토스( Democritos)의 스토익학파 와 뇌가 가장 중요한 기관이라 한 플라토 Plato 와 피타고라스( Pythagoras) 의 학파가 있었다. 2300년 전 기원전 3세기에 아리스토텔레스는 50종류의 동물을 해부 한 뒤 심장이 지능과 감정의 중심 이라 결론 지었다.

그로부터 500년 지나서 2세기 아렉산드리아 의 갈렌 Galen 이 나와서 뇌가 모든 지능, 감정 그리고 운동을 지배한다고 결론 하였다. 그는 “사람의 뇌를 강하게 눌렀더니 그 사람의 운동이 완전히 정지되고 의식을 잃어 버렸다” 고 하였다. 과학이 크게 융성 하였던 중세기 아랍 세계 에서는 심장과 뇌가 함께 일한다고 생각 하였다. 아라비안 나이트에 다음 과 같은 구절이 있다 “신의 지시가 심장으로 가서 그곳에서 나오는 휘황한 광선이 뇌로 가서 그곳에 머므른다(Allah coateth it in the heart where it’s illustrious beams ascend to the brain there become fixed)”. 고 하였다. 이 같이 심장이 중심인가 혹은 뇌가 중심 인가 서로 옳다고 주장 하다가 결국 아리스토테레스가 승리를 하여 중세기 유럽 이후 오랫동안 심장이 모든 우주의 중심이 라 믿고 있었다.  

17세기초 혈액순환을 발견한 영국의 하아비(William Harvey)는 뇌 와 심장 어느쪽 이 더욱 성스러운가 라는 의문에 다음과 같은 의견을 가지고 있었다.  “심장이 정지하면 온몸이 차거워진다. 이것은 심장이 열을 생산한다는 증거다. 심장으로부터 온몸으로 혈관이 분포하고 있으므로 혼-아니마 는 심장에 존재한다.”  이러한 심장중심설은 50년이 지나서 17세기 후반 영국의 렌(Christopher Wren)과 위리스 (Thomas Willis) 가 정확한 뇌의 해부를 기초로 하여 <뇌의 해부> 란 저서를 출판하고 모든 정신활동이 뇌에서 시작 된다고 하였다. 렌 과 위리스 의 이러한 학설이 근대 신경학의 기초가 된 것이다.  


(2) 腦의 發達

사람의 신체는 60조 의 세포로 구성 되어 있는데 그 시초는 단 한 개의 수정난 에서 시작 되어서 세포분열을 수없이 계속하여 12주일 뒤에는 사람의 형체와 조직이 대충 완성이 된다. 수정 3주일 뒤에는 신경판(神經板, neural plate) 이라는 세포덩어리가 형성 되어서 장래의 뇌를 만드는 기초조직이 구성 된다. 이 신경판은 튜브모양이 되어서 신경관 (神經管 neural tube) 이 되고 신경관을 구성하는 신경줄기세포 (神經幹細胞, neural stem cells)는 신경세포로 성장하고 분화하여 뇌를 만든다. 앞부분 의 신경관은 전뇌포 前腦胞, forebrain) 중뇌포 (中腦胞, midbrain) 능형뇌 (菱形腦, rhombencephalon) 그리고 뒷부분 신경관은 척수 (脊髓, spinal cord)로 발달한다.

사람에서 뇌를 구성하는 신경세포 수는 100억 이고 이들 신경세포를 보조하는 신경교세포 (神經膠細胞/글리아 세포glial cells) 는 그 10배가 된다. 정교하게 만들어진 뇌의 발달에는 두가지 특징이 있다. 첫째 태생초기 신경세포의 원조세포인 신경줄기세포는 활발하게 분열한뒤 계속하여서 분화하는데 이 시기를 지나면 다시는 분열하지 아니한다. 그러나 2000년에는 어른 (성인) 뇌에서도 신경줄기세포 가 존재하고 극소수 에서는 증식이 가능하다고 알게 되었다. 따라서 이들 성인 신경줄기세포를 달래서 증식하고 성장하게 하는 신경인자를 찾는 연구가 활발하다. 둘째는 뇌의 발달과정에서 신경연락 이나 신경회로(神經回路, neural circuit)형성시기에 자기 파트너를 찾지 못하는 신경세포가 죽는 자연세포사 (自然細胞死, programmed cell death) 가 활발하게 일어난다. 뇌의 발달 과정에서 신경세포와 그 보조세포인 글리아 세포 는 증식, 이동, 접속, 분화 그리고 세포사 의 과정을 거치면서 합목적적이며 치밀한 신경회로를 가진 뇌를 만들어 낸다. 사람이 다른 동물과 구별되는 가장 큰 특징은 사람에서는 유별하게 크게 발달한 대뇌가 있다는 것이다.

대뇌피질 (大腦皮質) 은 사람의 뇌에서 큰 부분을 차지하고 있으며 기억이나 사고, 행동을 지배하고 조절한다. 대뇌피질은 크게 눈 위에 위치한 전두엽(前頭葉), 귀 안쪽에 위치한 측두엽 (側頭葉), 머리 꼭대기에 위치한 두정엽 (頭頂葉), 그리고 머리 뒷부분에 위치한 후두엽(後頭葉 )등 네 부분으로 나누어진다. 뇌는 이러한 해부학적인 구분 이외에도 생리학적 역할에 따라서 기억 영역, 시각 영역 등 뇌의 특수 기능으로 구분할 수 있고 이를 기능국재(機能局在) 라 한다. 뇌의 한 부분이 외상이나 출혈 등으로 상처를 받게 되면 상처를 받은 부분의 뇌가 제 기능을 하지 못한다. 뇌에서 몸의 각 부분으로 연결되어 있는 신경섬유는 중간 부분에 X자 형으로 교차되어 있다. 뇌의 우반구에서 나오는 신경섬유는 좌반신 (왼쪽 몸)을 지배하고 뇌의 우반구에서 출혈이 있으면 좌반신에 마비가 와서 왼쪽 몸의 지각이나 운동기능이 없어진다. 또한 뇌의 좌반구에 출혈이 있으면 우반신 (오른쪽 몸)에 운동 마비가 오고 말을 전혀 못하게 된다. 그러나 뇌에는 재생기능이나 대상 기능이 있기 때문에 이러한 장애는 물리치료-재활 로 어느 정도 회복이 가능하다.

고등신경 기능의 기본인 기억은 대뇌 피질의 연합 영역이라 불리는 넓은 영역에 축적된다. 물건의 모양이나 크기를 기억하는 것은 귀 안쪽에 위치한 측두엽에 축적이 된다. 생각을 하는 사고 기능은 축적되어 있는 여러 가지 기억을 서로 연관시켜 종합하는 기능이며, 사람의 뇌에서 크게 발달된 눈 위의 전두엽에서 이루어진다. 한편 대뇌피질은 여러기능을 연합하는 곳으로, 이는 <사람의 얼굴>을 보면 <그 사람의 이름>을 생각해 내는 기억간의 연결을 말한다. 대뇌피질의 안쪽 깊이에는 해마(海馬 hippocampus)라 불리는 부분이 있다. 해마는 대뇌피질과 밀접한 연관을 가지고 있으며, 기억을 강화시키는 기능이나 단기 기억을 종합하여 지배하는 부분이다.