해부학의 이해 심화 (뇌 2탄)

1. 발생초기

 

발생 초기의 배아에서는 신경계가 될 세포들은 외배엽의 평평한 지역에 위치한다. 발생이 진행되면 외배엽 부분에 기다란 홈이 파이며, 이 홈을 따라 주위의 신경판 세포들은 배아의 속으로 빨려 들어가며 서로 융합하여 신경관을 형성한다.

배아가 자랄수록 신경관 벽은 점차 두꺼워지는데, 특히 앞쪽 끝부분은 크게 부풀어 오른다. 이 부분을 뇌관이라 한다. 뇌관의 발생에서는 뇌관 벽이 특히 등 쪽이 현저하게 두꺼워지기 때문에 전체가 배 쪽으로 구부러지며 전뇌로·중뇌로·후뇌로라는 세 군데가 명확하게 구별할 수 있을 정도로 불룩해진다.

이 신경관의 내강은 속이 빈 채로 중추신경계의 중심 체강을 이루게 되고, 신경관을 둘러싸고 있는 세포들은 뇌실막 상피세포로 분화하거나 미분화 신경줄기세포로 남아있게 된다. 신경관의 가장 바깥층 세포들은 중추신경계의 뉴런이나 신경교세포가 된다. 신경판의 양쪽 가에서 유래하는 신경능선 세포는 말초신경계의 체성신경계를 이루는 감각뉴런과 운동뉴런을 이루게 된다.

인간 발생에서는 4주까지 신경관의 앞부분이 전뇌와 중뇌와 후뇌로 나뉜다. 후뇌 쪽에 있는 신경관 뒷부분은 척수가 된다. 발생이 계속되면 대뇌의 성장이 급속도로 빨라져 뇌간을 뒤덮는다. 발생 후 6주 정도 되면 중추신경계는 대뇌, 간뇌, 중뇌, 소뇌, 교외, 연수, 척수의 뇌의 7개 주부분을 형성하게 된다. 또한 중심 체강은 속이 빈 뇌실로 확장하기 시작하여 2개의 가쪽뇌실과 2개의 하향 뇌실로 발달하게 된다. 신경관의 중앙당은 척수의 중심관으로 발달한다.

이어서 전뇌로 양쪽에서 크게 부풀어 올라 대뇌 반구가 되며, 남은 원래의 부분이 간뇌가 된다. 중뇌로는 그대로 중뇌가 된다. 후뇌로는 이윽고 앞뒤 두 부분으로 갈라져 앞부분의 배 쪽이 교외, 등 쪽은 눈에 띄게 발달하여 소뇌가 되며, 뒷부분은 연수가 된다. 나머지 신경관 부분에서는 주위의 벽이 거의 같이 발달하여 척수가 된다. 대뇌 반구와 소뇌를 제외한 나머지 부분은 뇌간으로 발생한다.

대뇌는 11주 정도에 다른 부분에 비해 현저하게 확장되며, 출생 시에는 뇌에서 가장 크고 분명한 구조를 이루어 간뇌, 중뇌, 고뇌를 둘러싸게 된다.

이후 청소년 시기에도 뇌의 전두엽 부분이 발달하게 된다. 전두엽 부분의 뉴런들이 수초 화가 이루어지고, 네트워크가 형성되면서 일어나게 된다.

2. 해부학적 구조

뇌는 크게 대뇌, 소뇌, 뇌간의 3 부분으로 구분되며 다시 뇌간은 간뇌, 중뇌, 교외, 연수의 4 부분으로 구분된다.

대뇌
대뇌는 감각과 수의 운동의 중추일 뿐만 아니라 기억이나 판단 등 정신활동의 중추이다. 대뇌는 뇌량으로 연결된 2개의 대뇌반구로 이루어져 있으며 뇌량에 의한 연결은 두 대뇌 반구의 신호전달과 상호작용에 중요한 역할을 한다.

회백질은 대뇌피질, 기저핵, 변연계를 포함하고 있다. 기저핵은 운동기능의 조절과 관련이 있고 변연계는 대뇌에서 가장 원시적인 부분으로 공포와 같은 감정반응을 담당하며 편도체, 띠랑, 해마 등을 포함한다. 대뇌피질은 위치에 따라 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽의 네 개의 옆으로 구성되어 있다.

대뇌의 바깥층은 뉴런의 신경세포체가 모여 회색을 띠고 있어 회백질이라 불리고 안쪽 층은 신경섬유가 모여 있고 흰색을 띠고 있어 백질이라 불린다.

전두엽
전두엽은 대뇌반구의 전방에 있는 부분으로 전전두엽 관련 영역에서 기억력·사고력 등의 고등행동을 관장하며 다른 연합영역으로부터의 정보를 조정하고 행동을 조절한다.

측두엽
측두엽은 대뇌반구의 양쪽 가에 있는 부분으로 청각연합영역과 청각피질이 있어 청각 정보의 처리를 담당한다. 이외에도 일차 시각피질에서 유래한 정보가 도달해 색, 모양 등이 인지되며, 얼굴에 특이하게 인식하는 세포가 존재한다. 내측두엽 부분은 해마와 함께 기억 형성에 주요한 역할을 수행한다.

두정엽
두정엽은 마루엽이라고도 하며 중심고랑과 두정후두고랑 사이, 바깥쪽 틈새 상부에 있어 기관에 운동 명령을 내리는 운동중추가 있다. 체감 각 피질과 감각 연합영역이 있어 촉각, 압각, 통증 등의 체감 각의 처리에 관여하며 피부, 근골격계, 내장, 미뢰로부터의 감각 신호를 담당한다.

후두엽
후두엽은 뒤통수엽이라고도 하며 바깥쪽 표면에서 두정후두고랑 위쪽 끝부분과 후두던 패임을 잇는 가상스러운 선의 뒤쪽 부분이고, 안쪽 표면에서는 두정후두고랑의 뒤쪽 부분이다. 시각연합영역과 시각피질이라고 하는 시각중추가 있어 시각 정보의 처리를 담당한다. 눈으로 들어온 시각 정보가 시각피질에 도착하면 사물의 위치, 모양, 운동 상태를 분석한다. 여기에 장애가 생기면 눈의 다른 부위에 이상이 없더라도 볼 수 없게 된다.

해마
해마는 장기기억 전환에 중요한 역할을 수행하는 기관이다. 또한 대뇌 피질에 저장된 기억의 인출을 담당하며 해마 앞에 있는 편도체는 감정적 기억 형성에 주된 역할을 수행한다. 해마와 함께 주변에 있는 비피질 영역들은 해마와 함께 기억 형성을 담당한다. 또한 해마는 파페치 회로라고 알려진 기억회로의 일부를 담당하고 있다.

소뇌
소뇌는 감각 인지의 통합과 운동 근육의 조정과 제어에서 중요한 역할을 담당하는 뇌의 부분으로 교외 등 쪽의 제4뇌실에 들씌워지듯이 존재하는 큰 구조이며, 가로 10cm, 세로 5cm, 높이 3cm, 무게는 약 150g 정도이다.
소뇌는 근육운동, 평형감각 조절을 한다. 만약에 소뇌가 없다면 땅에 있는 물건을 잡으려고 할 때 손이 엉뚱한 방향으로 가더라도 조절할 수 없고, 다리에 힘이 없어져서 서 있지도 못한다.
소뇌로 들어갈 감각 정보는 몸의 주변부에 있는 본상 수용체와 내이 안에 위치한 반고리관과 전정기관으로부터 보내진다. 또한 소뇌는 대뇌 피질의 뉴런으로부터 오는 운동 정보를 받아 움직임을 조절하게 된다.
소뇌의 주된 작용은 골격근의 활동 조절을 하는 것이다. 어떤 운동을 할지, 그러기 위해서는 몇 가지 근육을 어떻게 사용해야 하는지에 대한 계획은 대뇌 피질의 전두엽에서 세워지는데, 실제로 운동이 시작되고 나서 그 계획대로 여러 활동이 실현되도록 피드백 기구로 관여하는 것은 소뇌이다.