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참 재미있다.
이 책을 통해 뇌과학에 대한 이해를 깊게 하고, 사람마다 다른 집착과 신념의 차이(에니어그램)의 근원을 알고 싶어한다.
나의 질문은 뇌의 어떤 과학적 차이가 인간의 집착과 신념의 차이를 드러내는가하는 것이다. 나는 뇌과학에 관한 책을 읽을때마다 이 질문을 계속할 것이다. 나름대로 답이 내려질때까지!!
뇌의 진화 순서를 보면 뇌간 -> 변연계 -> 대뇌의 순서로 발달했다. 뇌간은 동물적 본성을 지배하는 영역으로 숨쉬는 것 등의 본능적인 부분을 담당하고 변연계는 인간의 감정을 지배하는 영역으로 희노애락과 더불어 해마의 기억부분을 담당하고 대뇌는 인간의 이성을 지배하는 영역으로 고등화된 모든 기능을 담당한다.
인간의 무의식적 행동의 집착과 신념은 두뇌의 진화와 관련되어 몇 백만년을 축적해왔을 것이다. 에니어그램의 장형, 가슴형, 머리형의 무의식적 집착과 신념의 상관성을 생각해보는 것은 무리일까?
그것을 염두에 두고 이 책을 읽고 정리해본다.
panic bird....
아래 그림은 연세대의학신경해부학팀 홈페이지에서 퍼왔다 http://anatomy.yonsei.ac.kr/neuro-web/home.htm
글머리에 - 컴퓨터 자판을 두드림 -> 글자를 이룬 선 -> 눈을 자극 -> 동공을 거쳐 망막 -> 시신경 회로 -> 후두엽 -> 후두엽은 문맹인지라 후두엽이 시각정보를 언어중추로 보냄 -> 해독 -> 글자의 해독과 동시에 글을 써나감 -> 그 전에 전두엽은 이미 무엇을 쓸것인지를 생각함 -> 전두엽과 언어충추가 힘을 모아 글자들이 이어져 글을 완성 -> 손이 움직이지 않으면 글쓰기는 불가능하므로 운동중추가 근육에 글쓰라는 명령 -> 기저핵과 소뇌의 도움이 없으면 손의 세밀한 움직임은 불가능
- 나는 무엇을 쓰려 하는가? 내 전두엽은 도대체 어떤 생각을 하고 있는가? 나는 이 책에서 뇌에 대한 의학적 지식과 진화론, 그리고 살면서 관찰해온 인간의 행동과 감정을 접목해서 글을 쓰고자 한다. 이런 의지가 전두엽속에서 살아 꿈틀댄다.
- 우리는 숨쉬고, 먹고, 자고, 놀고, 일한다. 사랑도하고 미워도 한다. 나는 인간의 행위가 매우 다양하고 복잡하지만 본질적으로 "적자생존의 법칙"을 벗어나지 않는다고 생각한다. 이런 인간의 행동을 궁극적으로 조절하는 것은 유전자이다. 그리고 유전자가 자신의 전략을 수행하기 위해 발달시킨 것이 바로 뇌이다. 뇌는 우리의 모든 행동을 직접적으로 조종한다.
- 뇌는 어떻게 인간의 행위를 조절할까? 뇌는 수많은 신경세포의 덩어리다. 신경세포는 전기가 흐르는 전깃줄과 같다. 그 전선들은 마치 컴퓨터의 회로처럼 복잡하게 서로 연결되어 있고 그 사이에는 신경전달물질이라는 화학물질이 흐른다. 결국 "뇌는 전기적, 화학적 신호를 사용하여 우리의 행동을 규정한다". - 네나 히데아키가 소설 브레인밸리에서 말한대로 인간은 모두 "뇌의 작은 화학반응에 춤추는 꼭두각시"인지도 모른다.
1장. 뇌와 우리 몸
온딘의 저주(Ondine's curse) - 유럽신화에는 온딘이라는 요정이야기가 나온다. 그녀는 한 청년을 짝사랑했지만 청년을 그녀를 본척도 안한다. 분노한 신들은 그 청년에게서 자율적으로 숨쉬는 기능을 빼앗아 버린다. 저주받은 청년은 의식적으로 숨을 쉬어야 했고 결국 잠을 참을 수 없어 죽고 만다.
- 자율적 숨쉬기 기능은 brainstem(뇌간)에 위치한 몇몇의 신경세포들이 담당한다. 우리몸의 대사상태에 따라 변화하는 혈액의 이산화탄소, 산소, 수소이온 농도 등은 이러한 정보를 경동맥 근처에 있는 화학적 수용체에 전해준다. 그곳의 말초신경들은 화학적 정보를 뇌간으로 전달하고 뇌간은 대뇌에 보고없이 자율적으로 숨쉬기를 명령한다.
- 뇌간에 뇌졸중 같은 병이 생기면 호흡조절에 장애가 오는 경우가 있다. 온딘의 저주라는 병이... - 뇌간이 손상되었을때 나타나는 호흡이상증세는 온딘의 저주이외에도 많지만 생략한다.
체인스토크스 호흡(Chyne-stokes respiration) - 한 바보가 샤워하러 욕실에 들어갔다. 수도꼭지를 틀어보니 찬물이 나오는 것이었다. 온수방향으로 한껏 돌렸다. 이번에는 뜨거운 물이 나왔다. 바보는 물온도를 적당히 맞추지 못하고 찬물 뜨거운 물을 반복했다. 1976년 노벨상을 받은 경제학자 "밀턴 프리드먼"은 샤워실의 바보라는 용어를 써서 어떤 경제정책을 내 놓은 후 그 효과가 발생될때까지 기다리지 못하고 다른 처방을 내놓는 어리석은 관료를 비꼬았다. - 영국의 체인박사가 처음 샤워실의 바보와 같은 호흡인 체인스토크스 호흡을 기술했다. 체인스토크스호흡은 환자의 호흡이 빨라졌다가 수십초가 지나면 다시 서서히 느려진다. 몇초간 숨을 쉬지 않고는 다시 숨을 빨리 쉬기 시작한다.
- 체인스토크스 호흡은 양쪽 대뇌가 손상되어 뇌간의 숨쉬기 억제기능을 억제하지 못하게 되면 숨이 빨라지고 산소농도가 지나치게 증가하면 서서히 느려지다가 호흡이 멈추었다가 다시 빨라지는 것을 반복하는 것이다. 임상에서 체인스토크스 호흡은 온딘의 저주보다 흔하게 보는 호흡이상증세이다.
뇌는 크게 구별하면 뇌간, 소뇌, 대뇌로 구분.
그림 3-1. 뇌의 육안적 구분(gross division). 뇌는 육안적으로 대뇌, 소뇌 뇌간의 세 부분으로 나누어지며, 간뇌를 따로 분류하여 네 부분으로 나누기도 한다.
파충류의 뇌(뇌간)
그림 3-2.. 뇌의 표면에 투영된 뇌간의 내부구조
- 뇌간(brain stem)은 중뇌(midbrain)와 교뇌(pons), 연수(medulla oblongata)의 세 부분으로 구성되어 있다 - 뇌간은 생존에 중요한 역할을 한다. 심장에 신경세포를 보내 심장을 뛰게하는 것, 숨쉬는 것, 위장관 움직이는 것, 땀 내기, 동공반사 등 생존에 필요한 수많은 생리적 자율기능을 담당한다. 이런 기본적인 기능은 시시각각 변하는 우리몸의 상태, 예컨대 산소, 이산화탄소의 양, 산-염기농도의 화학적 변화에 따라 저절로 이루어진다. - 뇌간의 여러곳에는 망상체(reticular formation)이 있는데, 이 망상체는 각성상태를 유지하기 때문에 뇌간이 심하게 손상이 되면 의식을 잃게 되고, 뇌간은 또한 잠을 조절하기도 한다. - 뇌간은 운동신경, 감각신경이 지나가는 통로이기도 하다. - 뇌간에는 12쌍의 뇌신경이 연결되어 있다. 뇌간은 이처럼 인간의 삶과 직결된 중요한 일을 담당하고 있지만 감정이나 사고같은 고등적인 기능과는 아무런 관련이 없다. 파충류의 뇌는 주로 뇌간 수준까지 발달했기 때문에 1960년대 폴 맥린은 뇌간을 "파충류의 뇌"라고 불렀다.
사랑과 기억의 뇌(변연계)
그림 10-1. 변연계(limbic system)에 속하는 구조
- 뇌간에서 한단계 더 발달한 뇌는 감정의 뇌라고 부르는 변연계(limbic system)이다. 가장 나중에 발달한 신피질을 합하여 대뇌라고 부를 수 있다. - 변연계란 뇌간 혹은 파충류의 뇌에서 한단계 더 발달한 뇌의 부위로 뇌간과 신피질 사이에 있는 원형회로를 말한다. 변연계라는 용어는 1878년 프랑스의 신경학자 폴 브로카가 처음 사용하였다. - 1932년 독일의 발터 루돌프 헤스는 실험쥐의 뇌 여기저기에 전기자극을 가한뒤 쥐의 행동을 관찰한 결과 변연계가 자극되면 쥑 공포에 질려 도망가려하는 것을 발견하고는 변연계가 동물이나 인간의 감정형성에 중요한 역할을 한다는 사실을 알게되었다. - 1937년 해부학자 제임스 파페즈는 변연계회로를 이루는 구조물을 정립하였다.
그림 10-11. 파페츠회로(Papez Circuit)
- 포유류와 파충류는 새끼를 낳는냐 알을 낳는냐, 털이 있느냐 없느냐에 따라 구분되지만 무엇보다 자식에 대한 태도에 있어 많은 차이를 보인다. 파충류은 변연계가 없어 알을 낳을뿐 아이를 돌보지 않는다.
- 포유류는 파충류와 달리 자식과 어미는 깊은 감정으 교류를 가진다. 이러한 정서적 교감은 변연계에서 이루어지며 "변연계 공명"이라고 한다. - 인간이 사용하는 변연계는 다른 동물의 것보다 복잡하다. 동물의 경우 변연계의 작은 부분인 중격핵이나 편도체가 그들의 기쁨과 공포를 좌우한다. 인간도 이런 구조물들이 기본적인 감정형성에 관여하지만 감정이 이처럼 단순하지는 않다. - 인간의 감정은 시시때대로 변하고 경우에 따라서는 영원히 지속되기도 한다. 타인을 위해 희생을 하기도 한다. 인간은 아폴론적 사랑과 디오니소스적 사랑을 하는 복잡한 동물이다. 이 처럼 인간의 감정이 복잡한 이유는 변연계 뿐만 아니라 신피질이 밀접하게 연관되어 감정을 이루기 때문이다.
- 변연계는 감정뿐만 아니라 기억과도 밀접한 관계가 있다. 기억 형성에는 변연계회로의 일부인 해마가 특히 중요하다. - 해마와 편도체는 나란히 붙어있다. 이처럼 기억과 감정의 중추가 나란히 자리한 이유는 이 두가지 기능이 매우 밀접한 관계를 갖고 있기 때문일 것이다. 사람이 오래남는 기억은 매우 슬프거나 기쁜일일 것이다. 자신이 좋아하는 과목 공부를 잘하는 이유는 편도체와 해마가 이웃하는데서 비롯된다.
우리가 짱구가 된 이유 - 우리가 짱구 동물이 된 이유는 진화과정 중 뇌 특히 신피질을 크게 발달시켰기 때문이다. 험난한 환경에서 살아남기 위해 머리를 사용했기 때문이다. - 인간은 두발로 걸어다니면서 마음 껏 뇌의 크기를 키웠다. 연구에 따르면 원숭이를 두발로 걷도록 훈련을 시키면 운동중추와 시각중추의 활동이 활발해진다고 한다. - 뇌를 발달시키기 위해 인간이 택한 또 한가지 방법은 상대적 조산이다. 인간의 머리가 자꾸 커지는 데다 두발로 걸어다니면서 변해버린 골반의 구조때문에 여성은 상대적으로 미성숙한 태아를 낳을 수 밖에 없었다. 대신 출산 후 장기간의 교육을 통해 지능을 발달시키는 방법을 택했다. - 위기를 기회로 하는 인간은 빙하기가 시작될 무렵 250만년전에 뇌를 더욱 발달시켰다. 척박하고 치열한 환경에서 살아남기 위해 조상들은 발명과 협동, 규칙, 나눔, 언어, 손재주, 계산능력을 개발시키면서 두뇌를 키워왔다. 신피질은 말하기, 계산, 추리, 판단 등을 가능케 한다. 또한 변연계와 밀접한 상호작용을 함으로써 감정을 세련되게 한다.
- 뇌의 무게는 전체 몸무게의 2%정도이다. 하지만 뇌로 가는 혈류량은 전체의 20%에 해당한다. 게다가 뇌는 3대 영양소인 단백질, 지질, 당분중 에너지 생성에 가장 효과적인 당분(포도당)만을 에너지원으로 사용한다.
- 두개골안의 뇌는 120cc정도되는 뇌척수액에 둥둥 떠 있다. 게다가 뇌는 3겹의 뇌막으로 둘러싸여 있다. 마지막으로 뇌에 분포되어 있는 혈관은 blood-brain barrier라는 특별한 장치가 있어서 외부에서 혈관을 통해 들어오는 독소를 막아준다.
- 인간의 대뇌 신피질에는 주름이 많이 있다. 뇌 표면의 2/3는 주름속에 감추어져 있다. 이것은 진화과정 중 자꾸만 뇌가 커지자 딱딱한 두개골 안의 수많은 신경세포들을 집어넣기 위한 어쩔수 없는 방편이었다. 뇌는 주름을 펴면 A4 용지로 4장정도 면적이다.
협조적인 신피질 - 진화과정 중에 우리의 행동양식이 복잡해지면서 뇌 역시 전문화되었다. 특히 신피질은 인간의 필요에 따라 더욱 전문화되었다. - 우선 뇌는 좌우로 전문화되었다. 왼쪽 뇌는 분석적, 논리적인 기능을 한다. 인간의 95%는 언어중추를 왼쪽에 가지고 있다. 오른쪽 뇌는 세상을 종합적, 전체적으로 인식한다. - 좌우 뇌의 정보교환은 좌우 뇌를 잇는 다리인 뇌량(corpus callosum)이 있기에 가능하다. - 뇌는 서로 연결되어 일을 하지만 뇌의 각 부위는 각자 세분화된 기능을 수행하기도 한다. 신피질은 해부학적 구조와 기능에 따라 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽의 네부분으로 나뉜다.
그림 3-4. 대뇌 외측표면에서 관찰되는 대뇌엽(cerebral lobe)의 경계구조
- 가장 중요하면서 인간다운 부위는 전두엽이다. 상황의 변화에 따라 유연하게 판단하고 결정을 내리는 일은 전두엽이 한다. 전두엽의 뒷부분은 운동중추가 있어 전두엽은 대통령역할도 하지만 노동자를 직접관리하는 십장역할도 한다.
- 두정엽은 머리의 꼭대기에 위치하여 앞에는 전두엽, 뒤에는 후두엽, 옆에는 측두엽이 붙어있다. 두정엽의 가장 앞쪽에는 감각중추가 있어 감각을 받아들이는 역할을 한다. 두정엽은 또한 공간적 사고와 인식기능, 계산기능 등을 수행한다. 두정엽은 지리적 이점을 이용하여 여러부위의 신피질에서 전해지는 정보를 연합하는 일도 한다.
- 후두엽은 시각중추가 있는 곳이다. - 측두엽은 청각중추가 있는 곳이다. - 측두엽의 안쪽은 기억, 감정과 관련되는 해마, 편도체 등을 포함한다. 이 부분은 둥근 모양으로 회로를 이루고 있는 변연계의 아래쪽 회로를 이룬다.
- 뇌의 영역이 이렇게 전문화되었듯 신경세포들 역시 전문화되었다. 예컨대 시신경세포는 시각자극에만 반응하며, 청신경세포는 청각자극에만 반응한다.
- 최근 캘리포니아 대학의 이차크 프리드 교수는 인간의 해마와 편도체 신경세포에 전극을 꽂은 후 여러종류의 시각적 자극을 주었다. 그 결과 특정한 전문적 자극에만 반응하는 신경세포가 14퍼센트에 달하는 것을 발견했다. 예컨대 신경세포 a는 사람을 얼굴을 보여줄때만 반응하며 다른 시각적 자극에는 반응을 전혀 하지 않았다. 세포 b는 동물의 모습을 보여줄때만 반응하고 사람 모습에는 반응하지 않는다. 어떤 녀석은 자연경치에만 반응을 하는 세포도 있다. 즉 우리 뇌의 많은 세포는 일정한 자극에 반응하도록 특화되어 있다는 것이다.
- 하지만 대부분의 신경세포가 이와같은 정도의 전문성을 가지고 있지는 않다는 사실을 생각해볼때, 뇌는 효율성 및 유연성, 종합성을 함께 아우르고 있는 것이 아닐까 한다.
변연계와 신피질의 조화 - 신피질과 변연계의 상호작용은 매우 긴밀하다. 신피질은 불필요한 변연계의 작용을 억제한다. 불같은 충동과 어리석은 열정을 자제하는 것은 신피질이 하는 일이다. 프로이트가 말한 초자아와 자아는 신피질에서, 이드는 변연계와 뇌간에서 담당한다고 해도 큰 무리는 없을 것이다.
- 신피질이 변연계를 지나치게 억제하면 오히려 원활한 감정교류에 문제가 생기는 경우도 있다. 따라서 우리는 가끔 신피질을 억제하여 변연계를 자유롭게 하기도 한다. 그것이 바로 술이다. - 부부나 연인사이라면 성행위는 훌륭한 변연계 활성화 방법이다. 반사적 성행위는 뇌간과 시상하부가, 남녀간의 기본적인 애정은 변연계가 담당하고, 정신적 교감을 근거로한 사랑, 일생에 단 한번 하는 깊은 사랑은 신피질이 있기에 가능하다.
웃기 - 신피질이 발달한 인간은 웃을 수 있는 유일한 동물이다. fMRI연구 결과에 의하면 우스운 상황을 판단하는 부위는 전두엽이다. 하지만 웃는 행위는 판단인 동시에 감정행위이므로 변연계 역시 활성화되어야 한다. 실제로 변연계의 아래 시상하부에 과오종(hamartoma)이라는 종양을 가지고 있는 환자는 간질발작인 웃는 형태로 나타나는데 이를 lahghing seizure라고 한다.
- 우스운 상황을 판단하는 것도 그렇지만 남을 웃기는 것도 역시 신피질이 하는 일이다. 배삼룡, 심형래식 코미디는 변연계식 코미디이고, 원맨쇼를 하는 자니카슨의 경우 여러상황을 교묘하게 압축한 유머 한마디로 관객의 폭소를 자아내게 하는 것는 신피질식 코미디라고 하겠다.
당신의 두눈엔 잠이, 가슴엔 평화가 - 우리가 애써 잠을 자야하는 진화론적 이유에 대해 관심이 있는 독자라면 "뇌에 관해 풀리지 않는 의문들"을 읽어보라. - 최근 의학자들은 각성과 수면에 관계되는 유전자의 주기적 발현을 발견해냈다. 즉 수면과 관계되는 clock와 Bmall 유전자는 잠을 자는 동안 증가하여 그 양이 일정 수준에 도달하면 이번에는 per와 cry유전자의 발현이 유발된다. 이때 개체는 잠을 깨기 시작한다. - 이러한 유전자가 발현되고 단백질 변화가 일어나도록 하여 우리의 잠을 조절하는 곳은 바로 시상하부의 상교차핵(supra-chsmatic nucleus)이다.
- 우리의 잠과 깸은 이런 유전자의 변화만으로 설명할 수 있는 단순한 현상이 아니다. 가장 중요한 변수는 바로 빛이다.
- 결국 per와 cry, colck와 Bmall 유전자들이 오케스트라의 제 1바이올린이라면, 여러신경전달물질들은 비올라, 첼로, 트럼펫 같은 악기이고, 그 교향곡이 연주되는 시상하부의 상 교차핵은 공연장에 해당된다. 우리의 뇌에서 수면이라는 곡은 매일 이렇게 연주된다.
- 수면은 시상하부의 히포크레틴이라는 신경세포가 조절한다. 즉 히포크레틴은 렘.비렘수면을 조절하는 지휘자이다.
밤의 제왕 멜라토닌 - 뇌 안에서 밤을 지배하는 중요한 신경전달물질이 멜라토닌이다. 멜라토닌은 송과선이라는 곳에서 분비되는 호르몬으로 시상하부에 작용하여 우리 몸의 생리를 잠자는데 맞춘다. 따라서 멜라토닌은 불면증 및 시차 증후군의 치료제로 사용된다.
꿈꾸기 - 최근 UCLA의 찰스 윌슨 교수팀은 사람의 해마에 전극을 꽃고 수면연구를 한 결과 깊은 잠에 빠지는 동안 해마에서 활동적인 파장이 나타나며 렘수면 시에는 줄어든다는 사실을 발견했다. 윌슨교수의 해석은 이렇다. 렘수면 중 이 활동이 줄어드는 것은 마치 우리가 50분 강의를 들은 후 잠시 쉬면서 복습하듯 해마가 잠시 쉬면서 신피질로부터 피드백을 받는 현상이라는 것이다.
식물인간과 잠금 증후군 - 식물인간이란 무엇인가? 뇌간은 숨을 쉬게하고 심장을 뛰게 하는 기본적인 기능을 담당한다. 이러한 뇌간을 제외한 모든 뇌부분이 뇌손상, 일산화탄소중독, 뇌졸중으로 모든 기능을 잃어버린 상태를 말한다. 이 경우 뇌간은 살아있으므로 맥박이 뛰는 것과 숨을 쉬는 것은 정상이다.
- 이와 반대의 경우 대뇌는 정상이며, 뇌간이 선택적으로 손상된 상태를 생각해보자. 일반적으로 뇌간의 기능 중 심장근육 움직이기와 숨쉬기는 마지막까지 살아있는 경우가 많다. 그래서 뇌간 손상이면서 대뇌가 정상인 경우는 식물인간의 상태와는 달리 이 사람들에게 사랑한다는 말은 전해줄 수 있다. 이런 상태를 우리는 잠금 증후군(locked-in syndrome)이라고 한다.
- 의술이 발전하면서 심각하게 뇌가 손상된 환자의 생명을 살릴 수 있는 기회는 많아져서 식물인간이나 잠금증후군같은 비극적인 환자의 수는 늘어나고 있다.
12쌍의 다리 - 뇌간에서 12쌍의 뇌신경이 나옴으로 인해서 인간은 외부와 교통을 하는 것이다. 1, 2, 5, 8, 9번 뇌신경들은 뇌간으로 들어가는 표현이 적합한 신경이다. 이들은 바깥세상으로부터 받은 감각을 뇌에 전달하는 감각신경이기 때문이다.
그림 6-7. 입체적으로 나타낸 뇌간의 뇌신경핵(cranial nerve nuclei)과 뇌신경(cranial nerve)의 위치
그림 6-6. 뇌간의 구심성핵(afferent nuclei)과 뇌신경(cranial nerve)의 위치. 냄새와 인간
그림 10-15. 일차후각영역(primary olfactory area)의 연결. 일차후각영역에서는 시상의 내측등쪽핵(mediodorsal nucleus)을 통해 안와전두피질(orbitofrontal cortex)로 원심섬유를 보낸다. 내후각뇌피질(entorhinal cortex)에서는 해마형성체(hippocampal formation)로 원심섬유가 연결된다.
- 후각중추는 측두엽의 안쪽에 있다. 그런데 이곳은 감정과 기억의 뇌인 변연계 회로의 일부이다. 따라서 후각은 인간의 감정, 기억과 밀접한 관계가 있다. - 후각기능은 왼쪽보다는 오른쪽 대뇌와 많이 연결되어 있기 때문에 왼쪽 뇌에 위치한 언어중추와는 별로 연관성이 없어서 후각에 대한 언어는 발달되어 있지 않다.
꽃이 아름다운 이유
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그림 8-14. 시각방사(optic radiation)의 경로. 시각방사의 상부는 외측을 돌아 후두엽쪽으로 바로 이어지지만, 하부는 외측뇌실 측두각(temporal horn)의 외측 아래쪽을 지나 크게 우회하여 마이어고리(Meyer's loop)를 형성한다. 시각방사의 상부, 즉 망막의 상부에서 오는 신경섬유는 일차시각피질(V I)에서 새발톱고랑의 위쪽에 종지하고, 시각방사의 하부, 즉 망막의 하부에서 오는 신경섬유는 일차시각피질(V I)에서 새발톱고랑의 아래쪽에 종지한다.
그림 8-12. 시각경로(optic pathway). 오른쪽과 왼쪽의 그림은 시야와 각 구조를 부분별로 대응시킨 것이다. - 일부학자들은 인간의 정보습득의 80%는 시각에 의존한다고 주장한다. - 일반적으로 망막 이상에 따른 색맹환자는 몇가지 색을 구분하지 못하는데 반해 후두엽손상에 의한 색맹환자는 전반적인 색채에 대한 구분이 불가능해져서 "흑백텔레비전을 보는 거 같다'라고 이야기 한다.
앞을 보고 걷는 인간 - 인간의 눈이 지금처럼 앞을 향해 달려 있을때 우리에게 어떤 이익이 있을까? - 첫째, 매튜 카트밀의 "시각 사냥꾼"설이다. 부엉이와 같이 눈이 앞으로 향해 있는 경우 상이 입체적으로 뚜렷해지고 정확성이 향상된다. - 둘째, 로버트 마틴의 "적당한 가지찾기"설이다. 나무를 옮겨 다녀야 하는 영장류들은 건너편 나뭇가지지의 크기와 단단한 정도, 그리고 정확한 거리를 측정해야 한다. 그러기 위해서는 눈이 앞으로 있어야 한다.
부주의적 장님, 변화적 장님, 주의 집중 - 관심이 없는 물체를 인식하지 못하는 현상을 부주의적 장님(inattentional blindness)이라 한다. - 습관적인 자극이 계속되는 경우에 달라진 것을 알아차리지 못하는 변화적 장님(change blindness)이라 한다. 예를들어 여자친구가 모처럼 예쁜 머리핀을 꽂았는데 남자가 이것을 알아차리지 못하는 경우이다. - 한편 주의집중은 우리가 평소 가지고 있는 감정과도 관련이 있다. 거리에서 마주치는 수많은 사람들의 얼굴의 우리의 후두엽에 들어오자마자 스쳐지나가 버린다. 하지만 옛 애인과 얼굴이 비슷한 사람을 보면 잠시 동안 그 사람에게 집중하게 된다.
- 결국 후두엽에 도달한 시각정보들은 전두엽, 두정엽 회로 혹은 감정, 기억의 뇌인 변연계의 조절로 편집된다. 이것은 마치 신문사가 그날 들어온 많은 뉴스들중에 중요한 것만 간추려 편집하는 것과 같다.
맛보기
그림 6-19. 미각로(taste pathway)의 경로. 특수감각(special sensation)의 하나인 미각을 대뇌피질에 전달하는 상행피질계(ascending cortical system)의 전도로이다.
- 삼차신경의 세번째 가지를 하악지(mandibular branch)라고 부르는데 미각을 담당하기도 한다. 하악지를 통해 뇌로 들어온 미각은 전두엽의 일부 그리고 도피질(insula)이라는 곳에 퍼져 있는 맛의 중추로 전달된다. - 도피질 및 부근의 전두엽이 주된 맛의 중추이지만 여기보다 앞쪽에 있는 안전두엽orbitofrontal lobe역시 맛과 관련된 일을 한다. 재미있는 것은 도피질은 미각을 전달시키면 활성화되는 반면 orbitofrontal lobe는 배고플때만 활성화된다는 사실이다.
- 미각은 생각보다 복잡해서 아직도 미각에 관한 뇌의 구조와 생리에 대해서는 정확히 알지 못한다. 미각은 도피질, 안전두엽이외에도 대상회, 해마주변, 설엽, 미상핵 등 뇌의 여러부위가 담당한다. 이처럼 뇌의 광범위한 부위가 미각과 관련이 있다보니 뇌졸중환자에서 미각소실은 아주 흔한 증상이다. 뇌졸중 환자의 20-40%정도에서 맛 식별능력이 떨어져 있다는 보고가 있다.
허무한 식욕 - 우리의 식욕은 전두엽의 맛 중추가 조절하는 것이 아니라 시상후부에서 담당한다. 식욕을 조절하는 호르몬에는 어떤 것이 있을까? - 우리가 음식을 먹으면 위장관이 팽창하고 위장관에 분포된 신경세포의 조절에 따라 콜레시스토키닌(cholecystokinis)이란 호르몬이 분비된다. 이 호르몬은 뇌에 전달되어 포만감을 느끼게 해준다. - 반대로 위장관에서 분비되는 그렐린(ghrelin)이라는 호르몬은 배가 고플때 혈액속에서 증가하고 음식을 먹으면 금방 감소된다.
- 이와달리 장기적으로 식욕을 조절하는 기제가 있다. 여기에 중요한 역할을 하는 호르몬은 췌장에서 분비되는 인슐린과 지방에서 분비되는 렙틴(leptin)이다. 이들은 신체에 저장된 지방의 정도에 따라 혈액속으로 분비된다. 즉 몸에 지방이 늘어나면 이들이 분비되어 식욕중추를 억제하고 혈액에 있는 영양분을 세포로 이동시켜 세포가 사용하도록 한다. 만약 저장된 지방이 줄어들면 이러한 호르몬의 분비가 증가하고 뇌의 식욕중추를 자극하여 식욕을 증진시킨다. 예컨대 며칠동안 계속 회식을 해서 체중이 증가하면 식욕이 떨어지는데 이런 호르몬의 작용때문이다.
- 위장관, 췌장, 지방조직에서 나오는 식욕조절호르몬이 작용하는 뇌의 부위 즉 식욕중추는 어디있을까? 바로 시상하부의 궁상핵(arcuate nucleus)이다. 이 부위에는 두가지 서로다른 신경 세포군이 모여있다. 하나는 식욕을 촉진하고 하나는 식욕을 억제한다. 촉진세포군은 NPY(neuropeptide Y)라는 신경전달물질을 분비하며, 억제세포군은 멜라노코르틴(melanocortin)이라는 단백질을 분비한다. 즉 렙틴, 인슐린 및 위장관에서 분비하는 호르몬들은 나름대로 시상하부의 촉진 세포군과 억제세포군을 적절히 조절하고 있으며 인간의 식욕은 이에 따라 궁극적으로 조절된다.
어디선가 들려오는 노랫소리
그림 6-16. 청각전도로(auditory pathway)의 경로. 다른 상행피질계(ascending cortical system)의 전도로보다 하나 더 많은 네 개의 신경원 사슬(neuron chain)로 구성되어 있으며, 복잡하게 연결되어 있다.
- 소리는 8번째 뇌신경인 와우신경이 받는다. 와우신경은 이 정보를 뇌간으로 전달하고 이 소리정보는 측두엽의 청각중추를 향해 전해진다.
음악에 부쳐 - 개의 소리와 음악을 소리를 구분하는 인간의 신피질은 어느 부분일까? 언어의 기능과는 반대로 음악과 관련된 기능은 오른쪽에 있다. - 최근 학자들은 감동적인 음악을 듣는 뇌의 모습에 관심을 갖기 시작했다. 카나다 맥길 대학교의 앤 블러드 교수팀은 아름다운 음악과 엉터리 소리를 들려주면서 뇌혈류를 측정해보았다. 아름다운 곡을 들을때 감정의 뇌인 변연계, 전두엽 여러부분이 활성화되는 것을 확인하였다. 우리는 측두엽의 청각중추를 이용해 소리를 듣고 변연계를 통해 아름답다고 느끼는 것이다.
악성의 뇌와 음치의 뇌 - 학자들의 연구에 의하면 음악적 수업을 받지 않은 사람은 절대음감을 갖기 어렵다. 즉 노력이 없으면 절대음감은 가질 수 없는 것이다. 그러나 음악수업을 아무때 받는다고 절대음감을 갖는것도 아니다. 9-12세 이후에 음악수업을 받으면 절대음감을 갖기 어렵다.
균형잡기
그림 6-23. 전정신경로(vestibular pathway).
- vertigo, dizzness, benign paroxysmal positional vertigo에 대하여 언급하였다.
인생은 인형극 - 뇌는 신경세포에 전기가 통하게 함으로써 신체를 조정한다. 우리 뇌에는 50가지가 넘는 신경전달물질이 있으며 이들 중 중요한 것은 아드레날린, 도파민, 세로토닌, 아세틸콜린, GABA 등이 있다.
움직이기 - 운동, 감각신경은 뇌간에서 교차하여 좌우가 뒤바뀌어 있는데 그 이유에 대해서는 밝혀진 바가 없다.
걷기
그림 11-8. 감각호문쿨루스(sensory homunculus). 일차체감각영역(S I)에서의 부위별대응연결(somatotopical arrangement)을 나타낸 그림이다('Penfield와 Rassmusen, 1950'에서 인용).
그림 11-12. 운동호문쿨루스(motor homunculus), 일차운동영역(M I)에서의 부위별대응연결(somatotopical arrangement)을 나타낸 그림이다('Penfield와 Rassmusen, 1950'에서 인용).
- 걷기는 사실 매우 복잡한 작업이다. 걷는다는 것은 운동행위이지만 촉각, 시각 등 여러감각을 바탕으로 이루어지는 종합행위이기도 하다. 우리 몸 각 부위를 담당하는 운동 및 감각신경세포도 바로 옆에 나란히 앉아 있다. 이런 점에서 우리의 뇌는 매우 합목적적이다. 신체에서 전해지는 감각정보가 그대로 바로 옆의 운동신경에 전해지며, 이로 인해 가장 효과적인 운동을 수행할 수 있기 때문이다.
- 유연한 걸음걸이를 위해서는 운동신경과 감각신경만 가지고는 불가능하고 또 다른 조역들이 필요하다. 그들의 이름은 바로 기저핵(basal ganglia) 그리고 소뇌(cerebellum)이다.
그림 3-25. 전체 뇌와 기저핵(basal ganglia)의 위치관계.
- 어떤 운동을 하기에 앞서 운동중추는 우선 참모인 기저핵과 소뇌에 먼저 그 정보를 보낸다. 그러면 이들이 자신들이 조정한 상황을 다시 운동중추로 되돌려보내 근육의 동작을 매끄럽게 한다. - 일반적으로 기저핵이 손상되면 "어떤 동작을 시작하기가 힘들고 동작이 느려지며 손발이 떨리게 된다" 이런 현상이 파킨슨병(기저핵 기능이 저하되는 대표적인 병)이다. - 소뇌가 고장나면 우리몸은 균형을 잡지 못하게 된다.
제 2장. 희노애락의 비밀
인간은 행복한가 불행한가? - 1954년 올스와 밀너는 쥐 뇌의 변연계의 한 구조물인 중격핵 부근에 전기회로를 부착해서 그 스위치를 마음대로 켤 수 있도록 장치했다. 그러자 쥐는 1시간에 7000번이나 스위치를 눌러 결국 쾌락에 빠져 식음도 전폐하고 탈진하여 죽어갔다. 반면 중격핵을 잘라냈던 쥐는 공포와 불안을 느꼈고 공격성도 증가하였다.
- 쾌락이나 공포란 무엇일까? 점점 늘어만 가는 마약, 알콜중독자들을 보고 있노라면 과연 인간은 올스의 실험쥐보다 현명한가 의심하게 된다. 인간은 쥐처럼 전기스위치로 자극하는 것이 아니라 마약, 알콜 등 화학물질로 변연계를 자극하고 있는 것이다.
- 인간의 행복과 불행을 관장하는 구조물은 무엇일까? 인간에게서는 중격핵보다는 그 근처에 있는 편도체(amygdala)라는 구조물이 감정형성에 중요한 것으로 알려졌다. - 1970년 마크와 어빈은 두명의 간질환자의 편도체를 전기로 자극해보았다. 안쪽을 자극하면 폭력성을 띄었고, 바깥쪽을 자극하면 기분이 좋아졌다.
- 편도체는 또한 시각, 청각, 촉각 등의 우리의 감각을 담당하는 대뇌 피질과 복잡하게 연관되어 우리가 받아들이는 감각에 감정을 집어넣는다. 즉 아름다운 여성을 보는 것은 후두엽의 시각중추이지만 그녀를 아름답다고 느끼는 것은 편도체이다.
- 간질은 뇌신경세포가 과도하게 흥분하는 현상이다. 간질은 측두엽 안쪽에 있는 변연계의 일부인 해마에서 자주 일어난다. 해마는 일산화탄소 중독, 교통사고, 뇌염, 난산에 따른 저산소증 등에서 가장 잘 손상되는 부위이기 때문이다. 이러한 간질을 측두엽간질이라고 한다.
- 측두엽간질환자의 증세를 살펴보면 50%이상이 공포감 또는 고통스러운 느낌을 수반하고 행복감이나 오르가즘은 5%이하에 불과하다. 이왕 간질을 앓을바에는 기쁨발작을 하는편이 좋아보이는데... - 인간변연계의 편도체에서 행복을 관장하는 부위는 무려 75%를 차지하는데도 불구하고 변연계의 과도활성화라고 할 수 있는 측두엽간질발작 환자는 기쁨이 아닌 공포를 느끼는 것일까?
- 고등생물로 진화한 인간에 있어 감정을 관장하는 부위는 편도체 해마를 넘어 전두엽 앞쪽, 두정엽 부위의 구조들도 인간의 감정형성에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀지고 있다.
- 인간은 오랜 진화가 이끌어낸 하나의 생명체이지만 그래도 우리는 끊임없이 변화하고 있다. 인간은 뇌를 사용하여 자신을 만들어 가고 있는 유연한 동물이다. 우리가 행복하게 혹은 고통스럽게 사는 것은 그 무엇도 아닌자기자신에게 남겨진 몫이다.
인간과 페로몬 - 페로몬이란 말은 1959년 칼슨과 루셔가 사용한 단어로 동물의 특정한 기관에서 분비되어 다른 동물의 사회적 행동이나 생리적 반응에 영향을 미치는 물질을 말한다.
우리는 닮을 사람을 좋아한다. 여성의 아름다움 매력적인 남자의 얼굴 사랑은 어떻게 고통을 치유하나. 섹스는 뇌로 하는 것 - 성행위로 인한 변연계의 과도한 활성화는 감각을 변질시킨다. 평소같으면 간지럽기만 할 자극이 성행위 동안에는 이상감각증이 나타나 성적 흥분으로 변모한다.
사랑은 아무나 하나 자식사랑, 애인사랑
태아의 착취 - 임신을 하면 태반세포에서 트로포블라스트라는 호르몬을 분비하여 자궁벽에 있는 어머니의 동맥혈관을 수축할 수 없도록 만들어 버린다. 자궁벽의 혈관은 늘 확장된 상태로 있게 된다. 태아가 영양분을 섭취하기 위해서이다. 다른 부위의 혈관이 상대적으로 수축되어 임신중독성 고혈압이 발생한다. - 태아의 태반은 hCG와 hPL이라는 호르몬을 분비하여 인슐린에 대한 저항성을 높여 고혈당을 유지하게 하여 영양분을 섭취한다.
줄다리기 - 사랑의 뇌인 변연계가 발달하지 못한 파충류는 모성이 발달하지 못한다. 연구에 따르면 아기의 울음은 변연계의 구조물의 하나인 대상회, 그리고 일부 전두엽과 관계가 깊다고 한다. - 실험동물에서 대상회를 제거하면 어머니의 아기돌보기 행위에 지장이 생긴다. 게다가 대상회에는 유대관계의 호르몬인 옥시토신의 수용체가 매우 높다.
나랑 함께 있어줘요 엄마.
남과 여의 갈림길 - 말을 하는 동안 fmri를 촬영해보면 남성은 언어중추인 왼쪽 뇌만 활성화시키는데 반해 여성은 양측 뇌를 모두 활성화시키는 경향이 있다. 이유는 뇌의 크기는 남자가 여자보다 크지만 뇌량 특히 뇌량의 뒤쪽부분은 여자가 더크고 통통하기 때문이다. - 뇌량의 크기 혹은 뇌의 좌우연결과 더불어 여성의 뇌가 가진 또 하나의 특징이 있다면 남성보다 자극에 더 예민하다는 사실이다. 특히 후각, 청각, 촉각자극에 그러하다. - 마지막으로 우리몸의 호르몬을 조절하는 중추라 할 수 있는 시상하부에 존재하는 INAH라는 신경세포다발의 구조가 남자가 여자보다 두배정도 크다는 점이 밝혀진 바이다. 아마 이러한 차이는 남녀의 성적 취향의 차이를 나타내는 해부학적 근거인 것으로 생각된다.
제 3장 기억, 지능 그리고 성격
기억이 사라진 HM을 기억하며 - HM은 9살때 자전거에서 넘어져 머리를 다쳤고 이듬해부터 간질발작을 하기 시작했다. 증상은 심해져갔고 수술이 결정되었다. 간질의 진원지는 양쪽 측두엽이었으므로 야쪽 측두엽을 제거하는 수술을 받았다. 제거된 부분은 편도체, 그리고 해마의 2/3가 포함되었다. 그의 간질증세는 좋아졌고, 성격, 태도, 사고 등은 수술전과 다름이 없었다. 그런데 문제는 서술기억의 소실이었다. - 참고로 기억에는 서술기억과 절차기억이 있다. 서술기억은 어떤 상황이나 사실에 대한 기억을 말하고 절차기억은 몸에 밴 기억을 말한다. - HM은 기억기능에 중요한 역할을 하는 양쪽 해마가 손상된 세상에서 거의 유일한 인간실험대상이었다. 그는 기꺼이 그 모든 실험에 응했다. - 연구를 통해 삽화기억과 단기기억은 해마와 관련이 되고, 절차기억과 장기기억은 해마와 별 관련이 없다는 사실을 알게되었다.
기억이란 무엇일까? - 기억의 작동시간을 중심으로 세가지로 나뉜다. 첫째는 순간기억(immediate memory), 둘째는 단기기억(short term memory)으로 며칠까지 지속되는 기억을 말하고, 셋째는 장기기억(long term memory)이다. - 기억의 형성은 집중(attention)행위와 관련이 있으며 집중은 순간기억을 좀더 오래 지속시킨다. - 일반적으로 단기기억은 변연계의 해마에, 장기기억은 전두엽에 저장된다고 하는 확실한 것은 아니다. 장기기억과 단기기억의 한가지 특징은 장기기억은 단기기억에 비해 더욱 안전하게 보관된다는 점이다.
뇌가 기억하는 방법 - 현재까지 널리 받아들여지고 있는 기억에 관한 가설에는 크게 두가지가 있다. - 첫째는 "신경전달물질설"로 노벨상 수상자 에릭 칸델이 주장한 이론이다. 그는 군소(달팽이와 비슷한 연체동물)에게 여러가지 단순한 학습을 시킨 결과 기억과 관련된 신경회로의 시냅스에서 일정한 학습을 하면 그것을 담당하는 시경세포의 신경전달물질이 증가하는 것으로 생각했다. 기억에 관여하는 신경전달물질에는 여러가지가 있으나 그 중 특히 글루타민에 대한 연구가 많이 진행되었다. 이 신경전달물질은 NMDA라는 수용체를 통해서 다른 신경으로 전달된다. 이때 신경세포를 여러번 자극하면 NMDA 수용체를 경유하는 여러 화학적 경로가 단순해져서 두 신경세포간의 상호연결이 돈독해진다는 것이다. 실제로 약을 사용하여 NMDA수용체를 억제시킨 쥐는 미로찾기를 잘 못하며, NMDA수용체를 활성화시킨 쥐는 미로찾기를 훨씬 잘한다는 연구결과가 있다. 또한 기억과 관련된 해마부위의 NMDA수용체를 없앤 쥐에게 미로찾기를 시키면 쥐는 예상대로 미로찾기를 잘 못한다. 하지만 그 쥐에게 여러가지 자극을 가하고 훈련을 시키면 결국 기억력을 되돌아 온다. 뇌는 매우 탄력적이어서 해마 이외의 다른 부분이 기억 습득 능력을 대신했을 가능성이 크다.
- 둘째는 캘리포니아 대학의 린치가 주장하는 "신경세포 연결설'이다. 우리 뇌의 ㅅ많은 신경세포들은 서로 연결되어 있는데 학습을 통해 부가적으로 새로운 연결이 생긴다는 것이다. 즉 A라는 신경이 평소 B신경과 연결되어 있다면 학습을 통해 A신경 말단에서 새로운 가지가 나와 C신경과도 연결된다는 주장이다.
- 기억유전자에 관해 이야기 해보면 뉴욕대학의 팀 툴리박사에 의하면 초파리의 dnc유전자는 기억행위와 관련이 있다. dnc이외에도 G alpha, DC0, CREB 등 여러 유전자가 기억활동에 관여하는 것으로 알려졌다.
기억을 좋게 하는 방법? - 건망증과 치매는 구분되어야 한다. 건망증은 노화의 자연스러운 현상이기 때문이다. 치매의 중요한 두가지 원인은 알츠하이머병과 혈관성 치매이다. - 고혈압은 가장 중요한 혈관성 치매의 원인이다. 당뇨병역시 치매의 원인이다. 흡연과 음주는 뇌혈관을 손상시키는 원인이며 과음은 그 자체가 기억회로를 손상시킨다. - 규칙적인 운동은 기억력 감퇴 및 치매 예방에 매우 바람직하다. - 폐경기를 지난 여성이 매우 심한 우울증이나 건망증에 시달린다면 여성호르몬을 당분간 투여하는 것이 좋다. - 두뇌는 사용하면 할수록 자극되어 치매에 예방이 된다. - 비타민 섭취를 충분히 하는 것이 뇌의 손상과 노화방지에 도움이 된다.
- 결국 치매예방에는 특별한 비법이나 기막힌 약이 있는 것이 아니라 평소에 건전한 자연적인 삶에 그 비결이 있다고 할 수 있다.
노인이 기억하는 법 망각의 기술 - 막각의 중요성은 두가지다. 첫째로 뇌의 기억창고가 무한히 큰 것이 아니기 때문에 중요한 것을 기억하기 위해서는 덜 중요한 것을 잊어 버려야 한다. 둘째로 자신의 삶에 별로 도움이 안되는 혹은 고통스럽기만 한 기억을 너무 오래 간직하고 있는 것은 비 효율적이며 그 개체의 삶에 바람직하지 않다. - 이런 기제가 중요한 것은 우리가 잊지 못하는 기억에는 좋은 기억보다는 슬프고 고통스러운 기억이 더 많기 때문인것 같다. 우리에게 기쁜 기억은 잠시 머물고 슬프고 고통스러운 기억은 오랫동안 혹은 영원히 남는 것은 고통스러운 기억을 오래 간직하여 그 고통이 다시 다가오는 것을 피하도록 해주는 생존전략이 아닐까?
- 기억의 습득을 연구하기 위해 학자들은 흔히 파블로프의 조건반사를 이용한다. 행복한 기억이든 공포스러운 기억이든 조건반사에 따른 기억은 변연계의 한 부분인 편도체가 담당하는 것으로 알려져 있다. 여기에 NMDA 수용체를 경유하는 글루타민 신경전달물질이 관여한다.
유전인가 환경인가? 혼자 살것이냐, 함께 살것이냐 긍정적인 생각은 타고난다? - 뇌졸중 환자를 살펴보면 왼쪽 전두엽 손상때 우울증이 잘 생기고, 오른쪽 손상일때 조증이 잘 생긴다. 그렇다면 평소 왼쪽 전두엽이 인간에게 긍정적인 사고방식을, 오른쪽 전두엽은 부정적 사고방식을 갖도록 하는 것은 아닐까? - 피검자들에게 감정적인 영화를 보여주면 평소 왼쪽 뇌가 활성화된 사람은 긍정적인 상황을 더욱 긍정적인 상황으로 보았고, 오른쪽 뇌가 활성화된 사람은 부정적인 상황을 더욱 부정적인 상황으로 보았다. - 일반적으로 스트레스를 많이 받으면 면역기능이 떨어지며, 신체를 방어하는 자연 살해세포의 활동이 줄어든다. 예상한대로 스트레스를 주었을때 오른쪽 전두엽이 활성화되는 사람은 왼쪽 전두엽이 활성화되는 사람에 비해 더 심하게 자연살해세포의 활동이 감소되는 것이 관찰되었다.
- 여성은 남성에 비해 오른쪽 전두엽이 더 잘 활성화되는 경향이 있는 거 같다. 여성은 남성보다 우울증에 걸릴 확률이 10%이상 높다.
측두엽 간질환자로 살펴본 성격이야기 - 측두엽간질환자에게는 몇가지 성격적 특이점이 있다. - 첫째, 성격이 지나치게 친근한 사람이 많다. 이들은 평소 말을 장황하게 반복해서 말하기 때문에 말을 중단시키기가 힘들다. - 둘째, 자세한 글쓰기이다. 이 환자들은 글을 쓸때 지나칠 정도로 자질구레하게 묘사하는 경향이 있다. 위대한 문호 도스토예프스키는 측두엽 간질환자였는데 백치, 카라마조프가의 형제들 같은 그의 작품을 보면 장황한 묘사때문에 책장을 넘기기 힘들다. - 셋째, 이들은 지나치게 심각하고, 진지하고, 유머가 없으며 흔히 종교적으로 깊이 빠지기 쉽다. - 넷째, 성적 흥미가 감소된다. 결혼한 사람들 중에는 배우자들이 성적 불만을 갖는 경우가 많다.
- 실험적으로 원숭이의 양측 측두엽을 손상시키면 성욕과 식욕이 항진되고 대신 주변 동료들에 무관심해지는 것을 관찰할 수 있다. 이것을 클루버부시 증후군이라고 부른다. 측두엽이 과잉항진되는 측두엽간질과는 정반대의 증상이다.
- 이런 사실을 관찰한 프랑스 신경학자 가스타우트는 이렇게 말했다. "클루버부시 증후군의 증세는 측두엽의 변연계 회로가 절단되어 나타나는 것이고, 측두엽 간질환자의 성격변화는 변연계의 지나친 활성화에 의한 증상이다. 즉 변연계 회로가 지나치게 활성화되면 장황하게 말을하고 매사에 심각하며 종교적 망상에 빠지지만 변연계가 기능을 못하면 그 반대가 된다는 것이다.
참을 수 없는 웃음의 괴로움 - 외래 진료를 받는 환자를 대상으로 한 연구에 따르면 뇌졸중환자의 34%가 감정조절장애를, 18%가 우울증 증세를 나타냈다. - 뇌졸중으로 감정을 제어할 수 없어 우스운 일이 아닌데도 웃는 현상을 병적 웃음(pathological laughter)이라고 한다. 이러한 툭하면 웃거나 우는 감정조절장애 증상을 금방 낫게 하는 기적의 약이 있다. 바로 뇌의 세로토닌 시스템을 자극하는 약물이다. - 감정조절장애자의 MRI사진을 조사해보면 전두엽, 기저행, 뇌간 등의 손상이 있을때 그런 증상이 나타나는 것을 볼 수 있다. 후두엽, 두정엽이 손상되었을 경우에는 감정조절장애가 생기는 법이 거의 없다. 전두엽, 기저핵, 뇌간은 세로토닌 수용체가 풍부하다고 알려진 부위이다. 결국 세로토닌이 풍부한 부위가 손상이되면 감정조절장애가 나타난다.
- 뇌졸중 환자의 32%에서 충동적이고 화를 잘내고 안절부절 못하는 증세가 나타나는데, 이 환자들의 뇌 손상부위를 살펴보니 전두엽, 기저핵, 뇌교 즉 세로토닌 수용체가 풍부한 부위가 손상되어 있었다. 이 결과로 미루어볼때 세로토닌은 감정조절이외에도 충동성향도 조절하는 것 같다.
- 세로토닌은 1948년 미국의 모리스 래포트에 의해 처음 발견되었다. 처음 세로토닌은 혈관을 수축하는 물질로 알려졌으며 나중에 세로토닌은 뇌에 있는 여러 신경전달물질 가운데 하나인 것으로 밝혀졌다. 뇌 안에서 세로토닌은 많은 기능을 한다. 세로토닌이 많은 기능을 할 수 있는 이유는 뇌의 부위에 따라서, 그리고 어떤 종류의 수용체에 작용하는가에 따라(신경세포의 세로토닌 수용체는 적어도 14종류) 그 기능이 달라져 있다.
세로토닌이 2% 부족할때 - 성인중 4-6%는 계절 우울증을 앓는다. 이런 병은 왜 생기는 것일까? 뇌에서 식욕이나 잠을 조절하는 부위는 시상하부인데 겨울에는 시상하부의 세로토닌 수치가 떨어진다. 노먼 로젠탈박사에 의하면 이런 환자들에서 시상하부의 세로토닌 수치가 지나치게 저하되기 때문에 우울한 기분과 더불어 비정상적인 식욕과 잠이 유발된다고 한다. - 이런 환자들의 치료는 무조건 밖으로 �아내 햇빛을 보게 하는 것이다. 그러면 시상하부의 세로토닌 양이 증가될 것이다.
요즘 신경이 예민한 학생들의 사례 - 틈만나면 과자나 아이스크림, 빵을 먹는 학생은 에너지의 원천이 포도당의 섭취로 생기가 돈다. 과자는 장에서 금방 흡수되므로 혈중에 갑자기 많은 포도당이 생긴다. 췌장에서 인슐린이 분비되기 시작하고 인슐린은 포도당을 사용하도록 혈액의 포도당을 세포안으로 빠르게 운반한다. 그런데 학생은 단것으로 혈중에 포도당이 급격하게 상승했으므로 인슐린은 과도하게 분비되고 결국 저혈당상태가 된다. 저혈당상태는 짜증나고, 식은땀나며 심장박동이 빨라지는 등 극도로 예민한 상태가 되게 한다.
- 불안정한 소년, 소녀들이 탄수화물 함유과자를 충동적으로 먹는 이유가 뇌의 낮은 세로토닌 수치를 보상하기 위한 행동일 것이라는 주장이 있다. 이왕 탄수화물을 간식으로 먹는다면 과자보다는 과일이 낫다. 과일 역시 당분덩어리이지만 과일속의 당분은 과당상태로 있으며 과자속의 포도당보다는 좀 더 서서히 흡수된다.
콜레세테롤과 자살, 폭력 - 콜레스테롤이 몸에 적다는 사실은 공격적 경향, 분노, 자살 등과 연관되는 것 같다. 도대체 어떤 이유일까? 미국의 생리학자 제이 카플란이 이물음에 대한 해답을 제시했다. 시험용 원숭이를 두 그룹으로 나누어 한그룹에게는 콜레스테롤을 많이 먹이고, 다른 그룹에게는 적게 먹였다. 콜레스테롤을 적게 먹은 원숭이가 더 난폭함을 보였고, 척수액조사를 했더니 콜레스테롤을 적게 먹은 원숭이의 척수액에서 새로토닌의 대사산물이 현저하게 저하되어 있었다. - 어떤 이유에서든 지방질 섭취가 적어 세로토닌이 저하되면 동물성 음식을 구하기 위한 과격하고 공격적인 행동으로 나타나는 것으로 보인다.
- 콜레스테롤이 160mg/dl이하인 사람은 지방질 섭취량을 늘려야 한다.
나쁜 남자 폭력의 생물학적 근거 - 최근에 인간의 폭력의 근원에 관한 몇가지 신빙성있는 생물학적 근거가 밝혀지고 있다. - 첫째, 유전이다. MAO-A유전자의 이상으로 신경전달물질의 불균형이 초래되어 공격적 성향이 즉폭되는 것을 발견했다 - 둘째, 세로토닌, 바소프레신 등 신경전달물질의 이상으로 폭력성이 증가된다. - 셋째, 전두엽 기능의 이상에 의한다. 살인범들을 조사해본 결과 65%에서 신경학적 진찰상 나타나는 전두엽의 기능이상증세를 발견했다. 전두엽은 모든 행동을 통제하는 기관으로 말하자면 뇌의 경찰에 해당된다. 경찰이 무능하면 범죄가 증가하는 것과 마찬가지로 전두엽의 기능이 좋지 않으면 사람은 난폭한 행동을 저지르게 된다.
현대인을 위한 레퀴엠 - 대런 아로노프스키 감독의 영화 레퀴엠에는 마약에 서서히 중독되어가는 인간의 모습이 비극적으로 그려져있다. 이처럼 인간을 파멸시키는 중독이란 무엇인가? - 우리는 도대체 왜 중독되는가? 중독은 한 개체가 어떤 물질에 노출된 후 육체적으로나 정신적으로 그 물질의 공급을 지속적으로 요구하게 되는 상황을 말한다. 중독물질을 공급받지 못하면 레퀴엠의 주인공처럼 신체적으로나 정신적을 매우 괴로운 금단상태에 빠진다. 생명체의 행동이란 언제나 뇌의 명령의 결과이므로 중독물질은 결국 중독된 생명체의 뇌에 어떤 변화를 초래하는 것으로 이해할 수 있다.
- 중독물질이 뇌에 주는 영향중 가장 중요한 것은 신경전달물질의 변화이다. 뇌의 신경세포가 분비하는 신경전달물질 중 도파민, 세로토닌, 니코틴, 글루카곤, 카나비노이드 등이다.
- 중독물질로 인한 뇌신경 전달물질의 변화이 정도는 사람마다 다르고 이것은 개인의 유전적 차이에 따라 결정된다. 중독물질에 대한 민감도는 인종마다 다르기도 하다. 알콜분해효소인 알데히드 디하이드로지네이스의 활성도는 백인에 비해 황인종이 적다.
- 마리화나는 카나비노이드 시스템을 활성화해 인간의 쓸데없는 기억을 제거함으로써 현실의감각이 좀더 강렬해지도록 한다.
- 마약을 통해 우리가 배우는 것은 어쩌면 인간은 허망한 기억과 감정의 포로가 되어 현실의 즐거움을 제대로 깨닫지 못하고 지내는 불쌍한 존재인지도 모른다. 우리를 속박하는 이런 기억에서 벗어나야 행복해질 수 있다.
현대인의 중독 - 우리나라에는 진짜 마약중독보다 마약이라는 이름만 안붙어 있을뿐 마약과 다름없는 효과를 가진 담배와 알콜 중독이 더욱 심각하다.
- 의학적으로 담배와 술만큼 해악이 많지만 우리가 잘 모르고 지내는 것이 있는데 짠음식 중독과 육식중독이다. 한국사람들은 모두 짠 음식 중독자이다. 생리적으로 필요한 염분은 하루에 3그램인데 우리는 15-20그램의 염분을 먹는다.
- 또 대부분의 현대인들은 일 중독자이다. 인간은 지구상의 어떤 동물보다도 일을 많이한다. 간혹 일에 지친 샐러리맨 가운데 태평양의 외딴 섬에서 유유자적하며 살고 싶다고 말하는 이들도 있지만 실제로 아무일도 안하고 며칠을 보내면 좀이 쑤셔서 못견딜 것이다. 이것이 다름아닌 일중독에 따른 금단증세이다.
- 이외에도 쇼핑중독, 텔레비전 중독, 인터넷 중독 등이 있다
4. 우리들의 일그러진 뇌 멍청해진 아저씨 - 인간은 전두엽이 가장 발달한 동물이다. 인간의 전두엽은 뇌의 30%이상을 차지하지만 원숭이에게는 9%에 불과하다. 우리가 짱구인 이유는 발달된 전두엽탓이다.
- 1930년 포르투갈 의사 가스 모니스는 난폭한 증세를 보이는 정신과 환자들에게 전두엽의 앞쪽일부를 절제하는 수술을 해보았다. 수술은 대성공이었다. 그리고 전두엽절제술은 여러병원에서 실시되었고 그는 노벨 의학상을 받았다. - 시간이 지남에 따라 전두엽 절제수술을 받은 사람들은 언뜻보기에는 정상인처럼 보였지만 매사에 의지가 없고 아무런 판단을 내릴 수 없는 사회적으로 쓸모없는 존재가 되어버렸다.
말을 잃어버린 여인, 실어증
그림 11-13. 대뇌피질의 언어영역(language area)과 연결. 청각영역(auditory cortex, AC)에서 분석된 소리는 베르니케감각언어영역(Wernicke's sensory language area, W)에서 언어로 이해되며, 시각영역(visual cortex, VC)에서 분석된 영상 즉, 글자 역시 감각언어영역에서 언어로 이해되게 된다. 감각언어영역과 운동언어영역(motor speech area of Broca, 브로카영역, B)은 상세로다발(superior longitudinal fasciculus, s.l.f)로 연결되어 있다. 운동언어영역은 보완운동영역(SMA)의 도움을 받아 최종 언어표현 프로그램을 일차운동영역(M I)으로 보내며, 일차운동영역에서는 후두(larynx)와 인두(pharynx), 구강(oral cavity)의 근육을 움직여 말을 하게 된다.
- 실어증이란 발음의 장애없이 언어능력을 잃어버린 상태를 말한다. 언어중추는 운동언어중추인 브로카영역과 감각언어중추인 베르니케 영역이 있다. - 브로카 실어증은 운동성 실어증이라고 하여 손을 들어보세요라고 말하면 바로 알아듣고 손을 들지만 이름을 말해보세요라고 하면 이해는 해서 말은 해야겠는데 말이 나오지 않아 끙끙거린다. - 반면 베르니케 실어증은 감각성 실어증이라고 하여 말은 할수 있으나 남의 말은 알아듣지 못한다. 중얼중얼 자기말은 유창하게 하지만 손을 들어보세요 하면 무슨 소린지를 몰라 눈만 멀뚱거린다.
- 인간의 95% 이상이 언어 중추를 왼쪽뇌에 가지고 있어 실어증 환자의 대부분은 왼쪽 뇌가 손상된 사람이다.
- 드물지만 초피질(transcortical aphasia) 실어증이라고 하여 뇌졸중에 걸려 언어중추는 손상되지 않았지만 주변조직이 모두 손상되어 다른 뇌부위와 연결을 잃어버려 자의적인 말은 하지 못하지만 "말 따라하기"는 잘하는 환자도 있다. 이를 반향언어증(echolalia)라고 부르기도 한다.
마비된 너 자신을 알라 - 오른쪽 뇌가 손상되면 반쪽무시현상(hemi-niglect)이 나타나는 경우가 많다. 왼쪽뇌는 언어적, 분석적 기능을 담당하고 오른쪽 뇌는 주변상황에 대한 전체적인 인식 주의집중기능을 한다. 즉 우리는 왼쪽 뇌를 사용해 하나하나 따지며, 오른쪽 뇌를 사용하여 한꺼번에 깨닫는다. 따라서 오른쪽 뇌가 손상되면 인식기능이 떨어지는데 특히 반대쪽(왼쪽)에 대해서 그렇다. - 이런 무시 증세를 가진 환자의 팔다리 마비증세의 회복은 재활치료에 대한 무시로 인해 회복이 더디기만 하다.
- 반쪽 무시현상과 비슷한 증상으로 물체 혹은 상황을 인지하지 못하는 경우를 "실인증(agnosia)"이라고 한다. 무시현상과 마찬가지로 실인증 현상도 오른쪽 뇌가 손상되었을때 잘 나타난다.
- 실인증의 종류는 많다. - 양측 후두엽이 모두 마비되면 환자는 장님이 되는데 환자는 자신이 세상을 보고 있는 줄 안다. 이를 안톤증후군이라고 한다. - 색깔실인증, 시각공간 실인증, 안면실인증 등이 있다.
참조) 의학신경 해부학 후두정연합영역 (posterior parietal association area) 후두정연합영역은 일차체감각영역과 시각영역의 사이에 있는 부분으로 브로드만영역 5, 7, 39, 40에 해당하는 부위이다. 이 부분의 위쪽(브로드만영역 5, 7)은 주로 체감각연합영역이며, 하부(브로드만영역 39, 40)는 주로 언어영역에 속하는 부분이다. 체감각연합영역이 손상되면 인지불능(agnosia)이 나타나며, 언어영역이 손상되면 언어장애가 나타난다. 또한 이 부분은 신체이미지(body image)를 관장하는 부분이기 때문에, 이 부분 전체에 관범위한 손상이 있을 때에는 자신의 신체의 일부를 무시하는 피질무관심증후군(cortical neglect)이 나타날 수도 있다. 무관심증후군의 증상은 자신의 몸의 반쪽에 관심을 기울이지 않게 되고, 손상된 반대쪽의 주위세계에도 주의(attention)를 전혀 기울이지 않게 되며, 마비는 없는데에도 불구하고 자신의 몸의 반쪽을 쓸 수 없어 보행실조(ataxia)가 나타나는 등 몸의 양쪽을 써야하는 운동에 이상이 나타난다.
내손은 불쌍한 손자 - 경우에 따라서 자신의 마비된 팔다리를 다른 사람으로 생각하는 의인화현상도 보인다. 의인화현상은 대개 무시현상을 거의 항상 동반한다.
뇌량절단 증후군
그림 3-21. 대뇌 내측면(왼쪽)과 수평단면(오른쪽)에서 관찰한 교련섬유(commissural fibers)
그림 3-10. 대뇌 내측표면에서 관찰되는 구조 - 좌우의 뇌를 서로 연결해주는 다리가 바로 뇌량(corpus callosum)이다.
- 뇌량 절단 증후군 첫째, 뇌량이 절단된 환자에게 양손에 물건을 쥐어주면 오른쪽 물건의 이름은 맞추지만 왼쪽 물건의 이름을 맞추지 못한다. 왼쪽물건의 인식은 오른쪽 뇌로 전해지는데 왼쪽 언어중추와 연결이 절단되어 있으므로 물건의 감각은 인식할 수 있지만 이름은 말하지 못한다.
둘째, 뇌량 중에서도 후두엽에 가까운 부위 즉 뇌량의 뒷부분이손상되면 후두엽의 기능과 관련된 절단증후군이 나타난다. 왼쪽 후두엽과 뇌량이 함께 손상되면 세상의 오른쪽 반을 볼 수 는 있지만 글씨는 읽을 수 없는 증세 즉 실독증이 나타난다.
셋째, 왼손의 움직임은 오른쪽 뇌가, 오른손의 움직임은 왼쪽뇌가 담당하는데 뇌량이 절단되면 오른손과 왼손이 따로노는 "외계인 손 증후군(alien hand syndrome)"이라는 현상이 나타난다.
거울형 글쓰기 - 거울형 글쓰기(mirror writing)는 뇌가 손상되면 나타나는데, 뇌졸중 환자의 1-2%에서 볼 수 있다. 아이들은 처음 글쓰기를 배울때 거울형 글쓰기를 하기도 한다. 드물지만 어른이 되어서도 가끔 거울형으로 글쓰는 사람들이 있는데 대부분 왼손잡이이다.
- 거울형 글쓰기의 원리는 첫째, 피아노를 배운 적이 없는 사람이 양손으로 피아노를 치면 왼손은 오른손의 반대로 쳐진다. 둘째, 원래 좌우 손의 운동은 양쪽 뇌에 서로 반대방향으로 향하도록 되어 있다는 주장이다.
계산 불능증 - 뇌의 손상으로 인해 계산을 못하는 증세를 계산불능증이라고 한다. 1961년 헤칸은 계산불능증을 세가지로 분류했다. 첫째, 실어증에 따른 계산불능이다. 왼쪽의 언어중추가 손상되면 숫자, 더하기, 빼기 등의 기호를 이해하지 못해서 계산을 할수 없게 된다. 둘째, 오른쪽 두정엽 손상에 의해 공간적 구성능력이 떨어져서 계산을 못하는 상태이다. 셋째, 기호에 대한 이해나 공간적 감각은 정상인데 계산자체를 못하는 경우다. 왼쪽 두정엽아래부분이 손상되면 나타난다.
- 수학능력은 언어능력과 더불어 인간 진화의 하이라이트이며 인간이 가장 고등한 동물로 진화했음을 증명하는 것이다. 아인슈타인은 수학의 천재였지만 언어능력은 젬병이었다.
실행증 - 실행증은 근육의 힘도 정상이고 감각이상도 없으며 의식이 멀쩡한데도 어떤 특정한 동작을 수행하지 못하는 상태를 말한다. 1900년 독일의 카를 리프만이 처음 기술했다. - 눈꺼풀 실행증, 입 움직임 실행증이외에도 많은 근육움직임의 실행증이 존재하므로 신경과 의사들은 실행증을 검사하기 위해서 경례, 빗질하기, 한손에는 성냥을 다른 손에는 성냥값을 쥐고 성냥불 켜기 등 여러가지 동작을 시켜본다. - 옷입기 실행증도 비교적 흔한증세이다.
- 이런 실행증은 두정엽이 손상된 환자에게서 흔히 나타난다. 특히 양쪽 두정엽이 모두 손상되면 마치 어린애처럼 아주 쉬운 동작조차 수행할 수 없게 된다. 우리가 살아가면서 배운 수많은 동작들은 뇌에 저장되어 있으며 운동중추, 감각중추, 기저핵, 소뇌, 전두엽 등 많은 부분의 뇌신경들이 합작해서 이 동작을 이루어낸다. 아마도 두정엽 손상때 실행증을 보이는 이유는 두정엽이 이러한 많은 정보를 연결하는 교차로이기 때문이다. 말하자면 실행증은 교차로의 신호등이 고장나 교통이 마비된 상태라고 할 수 있다.
햄릿의 고민(파킨슨 병) - 파킨슨 병은 뇌에 생기는 대표적인 퇴행성 질환으로 1817년 영국의 제임스 파킨슨이 처음 기술했다. 1960년대까지는 점차 몸이 둔해지다가 몇년이 지나면 침상에 꼼짝 못하고 눕게 되며 결국 죽음을 맞이했었다. 그런데 1960년 미국의 조지 코지아스에 의해 L-dopa라는 기적의 약이 개발되어 생명연장이 가능해졌다.
- 사람의 움직임은 운동중추, 기저핵, 소뇌의 종합명령체계이다. 연구에 의하면 파킨슨병은 기저핵에 도파민이라는 신경전달물질이 부족해져서 생기는 병으로 밝혀졌다. 그런데 기저핵의 도파민 부족의 근본원인은 도파민을 공급해주는 중뇌(뇌간의 일부)에 있는 흑질세포에서 도파민 분비가 장애가 생겨서 발생한 것이다. 파킨슨 병 환자는 중뇌의 흑질세포가 다른 부위에 비해 몇배나 더 빨리 늙어간다. 따라서 기저핵의 도파민이 부족하게 되고 결과적으로 몸을 부드럽게 움직일 수 없게 되는 것이다.
그림 6-83.중뇌 상부(upper midbrain) 상구를 지나는 단면(level of superior colliculus)의 그물구성체(reticular formation)과 기타 핵(unclassified nuclei).
- 엘도파는 지난 30년동안 파킨슨병 환자에게 사용되었고, 파킨슨병 환자의 평균수명을 5년에서 12년으로 늘려주었다.
- 엘도파가 완전한 치료법이 되지 못하는 이유는 다음과 같다. 첫째, 엘도파는 기저핵에 부족한 도파민을 보충해줄 뿐 파킨슨병의 근본원인(중뇌 흑질세포가 자꾸만 퇴화하는 것)을 막아주지는 못한다. 엘도파양은 계속 늘어나야 하고 밑빠진 독에 물붙기와 같아진다. 둘째, 흑질세포에서 공급되는 도파민이 고갈되면 기저핵 신경세포의 도파민 수용체는 평소 조절기능을 상실하여 도파민을 복용할때는 지나치게 흥분하여 손발을 내두르게 되고, 도파민을 끊으면 움직임이 느려져 꼼짝 못하게 된다. 셋째, 도파민 과잉은 변연계나 전두엽에서 도파민이 과잉되어 정신분열증과 같은 정신질환증상이 나타난다. 전형적인 증상은 시각적 환각이다.
- 실제로 정신과에서는 정신병을 치료하기 위해 도파민 수용체를 차단하는 할로페리돌이라는 약을 사용한다. 할로페리돌은 뇌의 도파민 기능을 억제하여 정신증상을 완화시킨다. 할로페리돌은 기저핵의 도파민 기능까지 저하시킴으로써 파킨슨병 증세를 유발한다. 이것이 정신과 병동의 환자들이 느릿느릿 걷는 중요한 이유이다.
미칠 것이냐 발작할 것이냐, 그것이 문제로다. - 많은 간질환자는 정신이상증세도 함게 가지고 있다. 측두엽에서 발생한 간질파가 주변 조직으로 퍼져나가면서 환자의 정신 이상 증세를 일으킨다는 것이다. 그런데 재미있는 것은 일부 환자에서 정신이상증상과 간질발작이 마치 약속이나 한 듯 교대로 나타난다는사실이다. 따라서 이들에게 간질약을 투여하면 간질증세는 좋아지지만 환자들의 정신이상 증상은 오히려 악화된다.
여자는 괴로워(편두통) - 편두통은 아주 흔해서 성인여성의 약 10%, 남성의 약 3%가 편두통을 가지고 있다. 편두통 환자의 약 15%에서 전조증상을 갖고 있다. - 뇌속에 아무런 이상이 없는데 머리는 왜 아픈 것일까? 왜 주기적으로 찾아오고 전조증상을 갖고, 왜 증상은 씻은 듯이 사라지는 것일까?
- 우선 편두통의 전조증세는 시각적 증세가 많다는 점에 주목하자. 뇌에서 물체를 보고 알아내는 부분은 후두엽이다. 후두엽에 뇌줄중이나 종양이 생기면 눈앞이 컴컴해지거나 아른거린다. 이점에 착안한 미국의 해럴드 울프교수는 다음과 같이 주장한다. 편두통 환자의 전조증세는 후두엽의 기능장애 때문에 나타난다. 편두통의 전조증세는 후두엽의 혈액순환이 잠시 멈췄다가 다시 회복되는 현상으로 볼 수 있다.
- 그렇다면 그 후에 발생하는 두통은 왜 나타나는 것일까? 이것은 한동안 수축된 혈관이 반사적으로 지나치게 확장되어 피가 너무 많이 몰려 오히려 두통을 일으킨다고 설명했다. - "혈관 수축, 확장가설"은 그럴 듯하다. 게다가 이설을 지지하는 근거가 있다. 케페에르고트라는 혈관수축 약물을 먹으면 편두통증세가 좋아진다. 반드시 이약이 아니더라도 혈관수축작용이 있는 카페인 함유음식 예컨대 커피를 마셔도 두통이 좀 나아지는 경우가 있다.
- 이후 올슨의 연구에 의하면 혈관수축이 지속되는데도 두통을 호소하는 환자, 혈관이 확장되는데도 두통이 사라지는 환자가 적지 않았다. 즉 위의 가설이 반드시 옳은 것은 아니었다.
- 이어서 등장하는 가설이 하버드대학의 모스코비치 교수의 삼차신경의 신경성 염증설이다. 하지만 편두통환자에서 왜 삼차신경이 한달에 한번 자극되는지에 대해서는 아직도 명쾌한 해답이 없다.
- 한편 편두통 환자들은 가족력이 많다는 점에서 유전적 이상이 존재할 가능성도 있다.
- 아무튼 편두통 발작은 세로토닌과도 관계가 있다. 따라서 편두통 발작치료를 위해 세로토닌 수용체를 자극하는 약물들이 개발되었다. 카페에르고트는 혈관 수축제이지만 동시에 세로토닌 수용체에 영향을 미치는 약이기도 하다. 최근 개발된 세로토닌 수용체 약물중 대표적인 것은 수마트립탄이다. 두통으로 쩔쩔매는 환자가 이 약을 복용하면 언제 그랬냐는 듯이 나하진다.
- 편두통 발작을 유발시키는 가장 중요한 요인은 스트레스지만 그다음 많은 요인은 월경이다. 편두통환자의 7%는 오직 월경때만 두통을 앓는다. 이를 월경성 편두통(menstural migraine)이라고 한다.
인어소년 이야기 - 패브리병에 의한 다리통증은 카바마제핀이라는 약에 의해 통증 조절이 잘된다. 문제는 30대 이후로 찾아오는 심장병, 신장병, 심근경색, 뇌졸중이다.
자클린 뒤 프레의 비극(다발성 경화증) - 다발성 경화증은 뇌 혹은 척수가 손상되는 병인데, 주로 손상되는 부분은 신경세포 자체라기 보다는 신경세포를 둘러싸고 있는 수초이다. 다발성 경화증은 한번 앓더라도 회복은 비교적 잘되는 병이다. 문제는 재발이 계속되면서 회복은 점점 어려워진다. - 1990년대 들어서 아르나손(arnason)같은 학자에 의해 베타 인터페론이라는 면역억제제가 개발되었는데, 이약을 주기적으로 주사하면 병의 재발을 어느정도 예방할 수 있다. 하지만 이 약의 재발 방지율은 30%밖에 안된다. 게다가 일생동안 이틀에 한번씩 이 비싼 주사를 맞고 살아야 하니 여간 부담스러운 것이 아니다. 최근에는 한달에 한번 주사하는 알파 4 인테그린이라는 약이 개발되었다. - 다행인 것은 이 질병은 한국인에게는 드물게 발병된다는 사실이다.
뚫어 말어? - 뇌경색의 경우 혈전용해제를 써 말어?
어찌할 수 없는 나의 손발(헌팅턴 병) - 중세유럽에서는 손발을 마구 움직이는 사람은 악마에 씌인 것으로 생각하여 화형에 처했는데, 이들 중 일부는 헌팅턴병 환자였을 것이다. - 어떤의미에서 헌팅턴 병은 파킨슨병의 반대유형이다. 둘다 기저핵의 질환이지만 운동중추에 대한 조절 실패는 정반대의 방향으로 나타나는 것이다. 헌팅턴 병은 유전자이상에 의한 질병이다.
꼬이는 인생, 꼬이는 손발(근 긴장이상증 dystonia) - 온몸의 근육이 비틀리는 증세를 근 긴장 이상증이라고 한다. 왜 이런 증세가 생기는 것일까? 뇌의 깊은 곳에 좌우 하나씩 있는 회백질 덩어리인 기저핵에 대해서는 파킨슨병과 헌팅턴병을 이야기하면서 이미 언급했다. - 기저핵은 운동중추에 영향을 주어 우리의 움직임을 조절한다. 그런데 파킨슨병은 지나치게 손발이 안 움직이는 것이고, 헌팅턴 병은 너무 많이 움직이는 것이 문제다. 이외 기저핵 기능 장해의 또 다른 증세가 바로 근 긴장이상증이다. - 기저핵이 하는 일 중 하나는 근육의 긴장조절이다. 근 긴장이상증에 걸리면 기저핵의 기능이 떨어져서 근육의 긴장정도가 비정상이 된다. - 뇌졸중, 윌슨병, 할러보르덴스파츠병 등에서 기저핵이 손상되어 근 긴장이상증세가 나타날 수 있다.
- 이러한 근 긴장이상증은 증세가 심하지 않을때는 항콜린성 약제를 사용하면 어느정도 좋아진다. - 최근 의학자들은 전신적인 근 긴장이상증 환자의 기저핵 일부(담창구)에서 비정상적인 파장을 일으키는 부분이 존재함을 발견했다. 이부분을 수술을 하면 근 긴장증세가 호전되는 경우가 있다.
그림 3-25. 전체 뇌와 기저핵(basal ganglia)의 위치관계.
그림 9-2. 대뇌의 관상단면(coronal section)에서 기저핵의 주요부. 위의 그림은 기저핵의 앞부분을 지나는 관상단면이며, 아래쪽의 그림은 전교련(anterior commissure)을 지나는 관상단면이다.
보톡스의 용도변경 - 보톡스는 혐기성 세균인 클롯트리디움 보툴리눔의 독을 순수결정체로 분리한 약품이다. 보툴리눔 독은 신경마비물질이다. - 근육마비효과가 있는 보툴리눔 독, 그리고 이것을 치료용으로 만든 보톡스가 효과를 발휘할 수 있는 병에는어떤것이 있을까? 바로 근육에 힘이 주어지는 병 즉 근 긴장 이상증이다.
- 국소적 근긴장이상증 중에는 반쪽 얼굴근육에 저절로 힘이 주어지는 안면경련, 저절로 양쪽 눈이 감기는 안검 연축, 그리고 목 근육에 힘이주어져 한쪽으로 목이 돌아가는 사경같은 병들이 있다. 모두 보톡스 주사에 반응할 수 있는 질환이다.
루즈벨트 대통령의 오진(소아마비 또는 길랭바레 증후군)? - 소아마비 바이러스(polio virus)는 전각세포를 손상시켜 척수신경이 마비되는 질환이다. 1921년 루즈벨트의 나이 39세에 마비가 시작되었다. 소아마비 감염자의 90%는 증상이 없거나 잠시 열이 나는 정도의 경미한 증세로 지나간다. - 루즈벨트는 자신이 소아마비바이러스에 감염되었다고 진단되어 소아마비벡신개발에 적극적으로 지원하였다. 하지만 실제 루즈벨트의 질병은 길랭바레 증후군에 가깝다.
장님 코끼리 만들기(알츠하이머 치매) - 알츠하이머는 대개 60세가 넘은 노인에게 발생한다. 선진국의 평균수명이 50세를 넘긴 것은 20세기 이후의 일이므로 알츠하이머치매가 20세기에 들어서 처음 발견된 것은 그리 놀라운 일이 아니다. - 1902년 알츠하이머 치매가 처음 보고되었지만 1970년대에 들어서야 관심을 갖기 시작한다. 생화학의 발달로 알츠하이머병 환자의 뇌에는 아세틸콜린이라는 신경전달물질이 적다는 사실일 밝혀졌다.
- 알츠하이머 병에 걸리면 뇌의 거의 대부분이 손상되지만 대체로 해마근처에 있는 메이너르트 핵이 제일 먼저 그리고 가장 심하게 손상된다.
- 도네피질, 엑셀론, 갈란타민 등 아세틸콜린 약물들은 치매의 증상을 획기적으로 개선시킨다. 하지만 결국 시간이 지남에 따라 치매는 진행될 수 밖에 없으며 환자의 증세는 다시 악화된다.
- 알츠하이머 치매에서 뇌가 손상되는 근본적인 원인은 무엇인가? - 알츠하이머 치매환자에서 발견되는 아밀로이드라는 물질이 그 원인인데, 이 물질은 단백질 아밀로이드 전구물질(amyloid precursor protein, APP)이다. 원래 APP는 정상적으로 잘라지는데 요리사가 재료를 잘못썰어 잘못 잘라진 APP의 조각들이 아밀로이드반을 형성하여 결국 뇌신경 세포를 죽인다.
- 최근 아밀로이드반 형성에 염증세포가 중요한 역할을 한다는 주장이 제기되었다. 실제로 관절염이 있어 만성적으로 소염제를 복용하는 사람은 알츠하이머 병에 걸릴 확률이 줄어든다. - 또한 콜레스테롤을 낮추는 약물인 스타틴 계통약물이 알츠하이머 치매에 효과가 있다는 주장도 있다.
- 대부분의 알츠하이머 치매는 가족력이 없으며 APP유전자와도 아무런 상관이 없다. 다만 Apo E4 유전자를 가지고 있는 사람은 알츠하이머 치매에 걸릴 확률이 높은 것은 사실이다.
- 의사들은 숨가쁘게 코끼리 코, 꼬리, 네 다리를 만지고 있을 뿐이다. 언젠가는 이 어려운 질병의 완전한 모습을 찾기를 기대하면서....
인간 광우병 - 1980년대 들어서 광우병 즉 소의 스펀지형 뇌병증(bovine spongiform encephalopathy)이 급격하게 증가하였다. 이유는 1970년대에 스크래피에 걸려 죽은 양의 뼈를 갈아만든 사료를 소가 먹은 것이 원인이 되었다. 1980년대부터 양의 뼛가루를 소의 사료로 사용하는것을 제한하였다. 광우병은 점차 줄어들었다. - 문제는 1990년대부터 광우병에 걸린 소를 먹은 인간이 스펀지형 뇌병증에 걸리기 시작했다. 이병은 "변종 크로이츠펠트 야콥병"인데 신문에는 인간광우병이라고 표현한다.
- 1950년대 미국의 가이듀섹 박사는 "쿠루"라는 질환을 연구하고 있었다. 이는 전형적인 스펀지 뇌병증 양상을 보이는 질환이다. 원인을 찾아보니 가이듀섹(파푸아 뉴기니 고산지대에 사는 종족)은 이 종족에게 사망한 부모의 뇌를 먹는 습관이 있었는데 이것이 원인이었다. 뉴기니 정부의 도움을 받아 이런 의식을 금했더닌 그 질환은 거의 사라졌다.
- 가이듀섹 박사가 발병한 것은 병의 경로였지 진정한 원인은 아니었다. 그는 크루병을 일으키는 원인이 뇌에 있는 바이러스라고 생각했다. 하지만 원인이 바이러스라고 생각하기에는 문제가 있다. 첫째, 잠복기가 너무 길다. 크루병은 조상의 뇌를 먹은 후 몇년이 지나야 증세가 나타난다. 둘째, 분명한 전염성 질환인데 조직에 염증, 면역반응이 나타나지 않았다. 셋째, 대체로 바이러스나 박테리아는 종사이의 벽이 있다. 소의 병은 소끼리, 인간의 병은 인간끼리 .. 넷째, 바이러스를 죽일수 있는 방법(끓이거나 포르말린 처리 등)을 사용해도 전염을막을 수 없다. - 따라서 가이듀섹은 느린 바이러스, 비전형적인 바이러스라는 이름을 사용했다. 하지만 의사들인 그 감염경로를 이해하지 못한다.
소가 미친 것인가? 인간이 미친 것인가? - 프루시너 박사는 연구를 하면서 "질병은 분명 뇌 조직에 의해 감염이 되는데 바이러스도 아니고, 박테리아도 아니라면 도대체 감염을 일으키는 것은 무엇인가?"라는 의문이 머리를 떠나지 않았다.
- 프루시너 교수는 뇌에 존재하는 정상단백질이 외부에서 들어온 비정상적인 프리온 단백질을 만나면 자신도 구조가 바뀌어 비정상적인 프리온 단백질로 변하며 이런 과정이 반복되어 뇌에 비정상적 프리온 단백질이 많아지는 것으로 생각했다. 이를 프리온 설이라고 한다. 이 가설로 프루시너 박사는 노벨 의학상을 받았다.
- 결국 양, 소, 사람, 침팬지 등에서 발견되는 일련의 이상한 질병들이 가이듀섹, 프루시너 등의 연구결과에 힘입어 하나의 프리온 질환으로 정립되었다. 프리온 질환에 대한 이해는 우리에게 왜 중요한가? 첫째, 프리온 설에 따르면 DNA와 RNA가 똑같더라도 마지막 산물인 단백질의 모양이 조금만 바뀌면 심각한 질병이 생길 수 있다. 둘째, 인간은 감염질환을 극복하고 평균수명은 늘어나고 있다. 하지만 노화와 함께 증가하는 뇌의 퇴행성질환에 대한 대비책이 없다. 90세까지 산다면 알츠하이머 치매에 걸릴 확률은 무려 40%에 달한다. 셋째, 프리온 질환은 인간의 오류에 대한 자연의 경고이다. 광우병은 소를 살찌우기 위해 염소뼈를 먹인데서 기인한다.
- 인간 광우병은 전세계에 140명 정도있다. 광우병을 보도하는 인간 역시 약간은 미쳐있는 것 아닐까?
풀려가는 히프노스의 비밀(수면 무호흡증, 기면증) - 기면증을 앓고 있는 환자의 뇌 히포크레틴 신경세포의 숫자가 정상인에 비해 적다. 환자의 척수액을 검사해보다오 기면증 환자의 히포크레틴 농도는 정상인에 비해 뚜렷이 낮다. - 기면증 환자는 뇌의 히포크레틴의 기능저하때문에 수면조절이 안되어 밤낮을 구분못하고 잠을 자는 것이다.
뇌이식 - 우리가 아무리 복제를 잘해도 두개골 속에 있는 뇌의 기능까지 똑같게 만드는 것은 불가능하다. 환경의 변화에 따라 유연하게 변화하는 것이 바로 뇌이기 때문이다.
벗겨지는 뇌의 신비 - FMRI는 헤모글로빈이 방출하는 미세한 신호를 영상화함으로써 혈류가 증가한 곳을 찾아내도록 한다. - PET는 활동하고 있는 뇌의 부위에는 혈액이나 포도당이 증가한다. 이때 어떤 종류의 물질에 동위원소를 붙여 정맥에 주입한 후 뇌 사진을 촬영하면 뇌의 혈류나 대사가 증가된 곳이 밝게 빛나게 된다. 이것을 영상화한 것이 PET이다.
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