[스크랩] [뇌의 신비] 인간은 어떻게 희로애락을 느낄까?

[뇌의 신비] 인간은 어떻게 희로애락을 느낄까?

기사입력 2008-04-09 16:11

현대 과학의 마지막 도전 대상으로 불리는 뇌 연구는 각국의 경쟁이 치열한 영역입니다. 한국의 대표적인 민간 연구소인 삼성경제연구소는 최근 발간한 보고서를 통해 국가가 주도할 6대 연구과제 중 하나를 뇌과학과 인지과학으로 꼽았습니다. 특히 이 분야는 13가지 기술을 대상으로 실시한 파급효과 평가에서 10점 만점을 받아 나노소재, 로봇, 차세대 디스플레이, 항공우주 등 다른 기술 분야를 앞섰습니다.

◆ 뇌 구조와 기능

= 인간의 뇌가 다른 동물과 다른 점은 대뇌피질이 상당히 발달돼 있다는 점입니다. 이 부분은 뇌의 가장 바깥쪽 껍질 부위에 해당하는 것으로 학습하는 기능을 담당하고 있지요. 또 사고, 판단, 창조 등 우리가 알고 있는 고도의 정신 활동이 뉴런 간 상호작용을 통해 이루어지는 곳입니다. 머리가 좋고 나쁘다는 것은 결국 대뇌피질의 각 영역이 얼마나 발달해 있는지와 직결됩니다.

대뇌피질은 다시 머리의 앞부분인 전두엽, 옆부분인 측두엽, 뒷부분인 후두엽과 정수리 부분인 두정엽으로 나뉘고 각 부위에 따라 작용이 다르다는 사실이 확인됐습니다. 인간 두뇌는 대뇌피질을 기준으로 볼 때 전두엽부터 후두엽으로 이동하면서 발달합니다.

따라서 뇌 전문가들은 언어 기능을 담당하는 측두엽의 발달 시기가 6세 이후인 만큼 너무 빨리 한글이나 영어교육을 하는 것은 아이들의 흥미를 반감시킬 수 있다고 경고합니다. 또 수학, 물리학적 기능을 담당하는 두정엽은 초등학교 시절부터 집중적으로 발달하므로 이 시기에 퍼즐게임이나 도형맞추기, 숫자나 언어맞추기 등 입체적ㆍ공간적인 훈련을 많이 하는 것이 좋습니다.

이밖에 대뇌 안쪽에는 심장박동과 호흡, 소화 등을 맡고 있는 연수가 있습니다. 중뇌는 눈에 관련한 기능과 호르몬 분비, 체온 조절, 식욕 조절을 담당합니다. 대뇌와 소뇌 사이에 위치한 간뇌는 감각의 대기실 같은 역할을 합니다. 모든 감각 정보가 이곳에 모였다가 대뇌의 감각 중추로 올라가게 됩니다.

뇌의 맨 아랫부분에 위치한 척수는 뇌에서 자극을 전달받거나 뇌로 자극을 전달하는 신경섬유로 이루어져 있습니다. 뇌와 부속기관, 몸체 신경 사이의 교류 기능을 합니다. 한 쌍의 척수신경은 척수에서 일정한 간격으로 나 있으며 각 척추골의 측부에 있는 구멍을 통해 밖으로 나갑니다.

외부ㆍ내부 환경에 관한 정보는 신경세포를 따라 위로 올라가서 뇌에서 걸러진 후 다시 신경 충격이 신경다발을 타고 내려와 운동신경을 자극해 적절한 반응을 일으키거나 샘 분비를 시작합니다.

◆ 정보 전달의 귀재 뉴런

= 뇌가 수많은 정보를 받아들이고 또 판단할 수 있는 근본에는 뉴런이라는 신경세포가 있습니다. 그런데 뇌에는 약 1000억개 뉴런이 있는 것으로 알려져 있고 이들은 쉴 새 없이 정보를 주고받는 두뇌활동을 하고 있지요.

사실 뉴런이라는 말은 그리스어로 힘줄 또는 밧줄이 유래입니다. 뉴런은 머릿속 힘줄이라기보다는 컴퓨터 내지 네트워크라는 표현이 더 정확할지 모르겠습니다.

뉴런이라는 말이 나온 것은 인간의 세포를 들여다볼 수 있는 현미경의 발달로 가능해졌습니다.

1873년에 이탈리아 신경학자 카밀리오 골지는 황산으로 세포를 염색해 뉴런을 자세히 관찰하는 방법을 알아냈습니다. 또 몸의 조직을 연구하던 스페인의 라몬 이 카할은 뉴런의 구조를 현미경으로 조사해 골지와 함께 1906년 노벨 생리의학상을 받기도 했습니다.

뉴런의 세포에는 '축색'과 '수상돌기'라는 돌기가 뻗어 있습니다. 이런 돌기를 매개로 뉴런과 뉴런은 서로 정보를 주고받습니다. 그리고 이런 정보를 주고받도록 도와주는 물질을 신경전달물질이라고 합니다.

지금까지 과학자들은 뇌에는 아드레날린, 도파민, 세로토닌, 아세틸콜린 등 50가지가 넘는 신경전달물질이 있다는 사실을 밝혔습니다.

신경세포들이 정보를 전달하는 체계를 자세히 살펴보면 정말 신기합니다.

A라는 신경세포가 '축삭'이라는 긴 가지를 뻗어 B신경세포의 작은 가지인 '수상돌기'에 접근합니다. 하지만 둘 사이에는 아주 미세한 틈인 '시냅스'가 존재하지요. 시냅스의 간격은 2000만분의 1ｍ일 정도로 인간이 상상할 수 없을 만큼 작은 공간입니다. 그리고 시냅스 사이는 신경전달물질의 화학작용을 통해 정보가 건너가게 됩니다.


하지만 신경세포 내에서 정보는 전기적 흐름으로 전해집니다.

◆ 무궁무진한 뇌 연구

= 신경세포는 절연 물질로 둘러싸여 있습니다. 밖으로 전기신호가 새어 나가면서 정보전달 속도가 느려지거나 섞일 가능성이 원천봉쇄된 셈입니다.

신경세포를 둘러싼 이런 절연 물질은 '수초'라고 불립니다. 수초 중간에는 '랑비에 결절'이라는 빈틈이 있는데 수초가 있는 신경세포에서는 전기적인 신호가 이 결절을 따라 빠른 속도로 이동합니다. 실제로 신경세포의 전기신호는 지금 이 순간에도 초속 수십 ｍ의 빠른 속도로 우리 몸속을 누비고 있지요.

말 그대로 뇌와 관련된 연구 분야는 무궁무진합니다. 하지만 뉴런의 기능과 신비를 이해하는 것은 뇌를 이해하는 기초가 된다는 점에는 변함이 없습니다.

이밖에 많은 과학자들이 신경전달물질이나 뇌 메커니즘 분야에서 획기적인 성과를 거두고 있습니다. 과거에는 과학의 영역이라고 생각할 수 없었던 기억의 형성 과정이나 망각, 공포심, 공격성 등 감정이나 사고 과정과 메커니즘을 밝혀내고 있습니다.

유전자 조작 쥐를 이용해 뇌 기능을 연구하고 있는 '1호 국가과학자' 신희섭 KIST 신경과학센터장, 뇌 연구와 치료에 필수적인 최첨단 PET(양전자방사단층촬영기), MRI(자기공명단층촬영장치) 등 장비를 개발한 조장희 가천의대 뇌과학연구소장, 뇌의 기억 재구성 메커니즘을 밝혀낸 강봉균 서울대 생명공학부 교수 등은 이 분야 연구를 주도하고 있습니다. [자료 = 서유헌 서울대 의대 교수]

[김은표 기자]

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