춤추는 뉴런들의 네트워크
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뇌를 연구하는 주체도 뇌
이쯤에서 에드몽 웰즈의 “뇌의 비밀을 밝히기는 어렵다. 우리로 하여금 뇌를 연구하고 뇌의 기능을 개선할 수 있게 하는 유일한 도구가 바로 뇌이기 때문이다”라는 말이 떠오른다. 사람이 어떻게 즐거워하고 화를 내고 슬퍼하고 기뻐하고 기분이 좋아지고 나빠지고 흥분하고 좌절하고 사랑에 빠지고 생각하고 고민하고 창조하는 그런 수많은 일들을 해내는 것일까? 하는 것은 고대 이래로 모든 인류들이 생각해 온 주제일 것이다. 우리는 그런 모든 일들을 뇌를 통해서 이루어 왔으며 바로 이 글을 읽고 있는 이 순간에도 ‘뇌’라는 경로를 통해서 활자를 받아들이고 그 내용이 무엇인지 판단해서 받아들이고 있는 것이다. 이 순간에도 우리의 뇌는 쉬지 않고 활성화되고 있다.
1300그램, 뇌의 겉부분에 신경세포들 집중
겨우 두 근 남짓한 이 기관이 인간의 모든 행동과 마음을 결정한다는 것은 참으로 흥미로운 사실이 아닐 수 없다. 하지만 크기나 무게로 보아서는 우리 몸의 2% 밖에 되지 않는 이 기관이 우리가 사용하는 전체 에너지의 20%를 넘게 사용한다는 것을 생각하면, 우리 몸과 마음의 모든 것을 조정하는 뇌가 얼마나 열심히 활동하고 있는가를 잘 알 수 있다. 뇌는 호도껍질과 같은 두개골로 철저하게 보호받고 있다. 호두알처럼 꼬불꼬불하게 생기고 주름이 많이 잡힌 뇌는 겉에서 보아서는 두부처럼 물컹물컹한 형태를 띄고 있다. 뇌 표면의 주름은 많은 면적을 제한된 공간 속에 집어넣기 위해서 구겨진 것으로 생각하면 되는데, 이렇게 구겨져 들어간 뇌의 겉부분을 피질皮質이라고 한다. 이 피질 약 2.5mm 의 두께 안에 뉴런이라고도 불리우는 신경세포들이 빽빽하게 자리잡고 있다. 뉴런 혹은 신경원이라고 불리우는 이 신경세포가 뇌의 기본단위이다. 이 신경세포는 마치 별 모양의 콩나물 머리같이 생긴 세포체와 콩나물 줄기 같이 생긴 돌기로 이루어져 있다. 핵을 가지고 있는 세포체에서는 유전자 정보를 가지고 있다가 필요할 때 여러 가지 작용을 하는 단백질을 만들어 낸다. 돌기는 여러 신경세포들을 서로 연결해주는 연결선 역할을 한다. 마치 컴퓨터의 본체와 같은 신경세포가 고속 통신망인 돌기를 통해서 서로 복잡하게 연결되어 있는 구조라고 할 수 있다.
10의 11제곱개의 뉴런, 네트워크 만들어 공동작업
게다가 일일이 작업을 해주지 않으면 아무 것도 할 수 없는 쇳덩어리에 지나지 않는 컴퓨터를 필요한 일이 생길 때마다 전 자동으로 쓱쓱 일을 처리하는 신경세포에 비할 수 있으랴? 더 기가 막힌 것은 이러한 신경세포가 따로 작업을 하는 것이 아니라 서로 수천 수만 가닥씩 엮인 네트워크를 통해서 공동작업을 한다는 것이다. 이런 복잡한 연결을 통해서 인간의 놀라운 정신 활동이 이루어지는 것이다. 겉으로 보아서 신경원의 세포체가 주로 모여 있는 곳은 약간 잿빛으로 보이므로, 회백질이라고 불리우고, 마치 전화선 다발처럼 서로 연결하는 신경돌기들이 주로 모여 있는 곳은 겉으로 보아서 비교적 하얗게 보이므로, 백질이라고 부른다. 뇌의 겉 표면은 주로 회백질이고 내부는 주로 백질로 되어 있다. 물론 간혹 뇌의 깊은 안쪽에도 회백질이 존재하기도 한다. 그런데 재미있는 것은 회백질의 각 부분의 기능이 서로 다 다르다는 것이다. 그런 서로 다른 기능을 하는 회백질들끼리 백질을 통해서 연결되어 있어서, 한 쪽이 어떻게 변화를 하면 다른 쪽은 거기에 반응해서 변화를 일으킨다. 과거에는 이러한 기능을 알기 위해서 특별히 그 부분이 손상된 사람이 어떤 기능을 하지 못하느냐 하는 식으로 접근을 했었다. 하지만 최근에는 컴퓨터의 발전에 힘입어 두뇌의 기능을 직접 살펴보는 기술을 이용, 건강한 상태에서도 조사할 수 있게 되었다. 그림 1처럼 손가락을 움직였을 때 뇌에서 전두엽 중의 운동 영역이 활성화되는 것을 보여주는 최신의 기능성 자기공명영상 사진이 그것이다.
생각하는 능력은 전두엽, 공간감각을 느끼는 두정엽…
전두엽은 몸을 움직이게 하는 운동 기능, 생각하고 집중하고 말하고 판단하는 작용을 한다. 물론 각 부위에 따라 다르기는 하지만 예를 들어 전두엽의 운동하는 부분에 혈관이 터지는 뇌출혈이 생기거나, 혈관이 막히는 뇌경색이 생기면 중풍 환자들에서 볼 수 있듯이 팔을 쓰지 못하거나 걷지 못하는 증상이 생기게 된다. 두정엽은 감각을 느끼게 하는 데에 가장 큰 역할을 하는 부위로 이 부분이 손상된 환자는 바늘로 찔러도 아픈 것을 느끼지 못한다. 측두엽의 기능 중 가장 중요한 것은 언어를 듣고 이해하는 기능으로 이 부분이 망가진 사람은 아무리 남의 이야기를 듣더라도 알아듣지 못한다. 후두엽은 시각 기능을 하는 곳으로 이 곳에 손상이 있는 사람은 눈이 멀쩡해도 보지 못한다. 소뇌는 대뇌 뒤에 고랑이 더 얇게 달려 있는 기관으로 몸의 균형을 잡아주는 역할을 하고, 중뇌, 뇌교, 연수로 구성된 간뇌는 호흡, 수면, 식사, 섹스 등과 같은 인간의 가장 기초적인 활동을 조절하는 부위이다. 이처럼 뇌는 거대하고 복잡한 오케스트라와 같다고 할 수 있다. 각 부분의 기능이 다 다르면서 결코 어느 하나도 없어서는 안되는 이 거대한 오케스트라가 어떻게 연주되고 있는가 하는 것이 인간의 가장 큰 신비라고 해도 과언이 아니다. |