두뇌의 중심축

입력 2011-11-14 11:50 수정 2011-11-13 16:20




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인간의 모든 생각과 행동은

신경세포의 작용입니다. 그러나 개별 신경세포를 아무리 들여봐도 생각과 행동은 보이질 않습니다. 생각과 행동은 개별신경세포의 작용에서 나오는게 아니라, 신경세포들의

연결망(network) 에서 나옵기 때문입니다. 두뇌의 작용을

제대로 이해하기 위해서는 신경세포들이 어떻게 서로 연결돼 있는지 이해하는게 필요합니다.



비교적 많이 알려져 있는

기능성 자기공명영상장치로는 신경세포들의 연결망을 제대로 파악하기 어렵습니다. 기능성자기공명영상장치는

개별 신경세포의 산소소모량을 측정할 뿐이지, 연결망을 측정하는게 아니기 때문입니다. 물론, 어떤 신경세포들이 함께 활성화하는지를 측정해 간접적으로 연결망을

추론할수는 있습니다.




보다 직접적으로 신경세포들의

연결망을 측정하는 장비가 확산텐서영상(DTI: Diffusion Tensor Imaging)이라는 영상장비입니다. DTI는 신경세포를 통해 확산(diffusion)되는 물분자의 궤적을

측정합니다. 신경세포는 몸체와 수상돌기, 축색돌기 등으로

이뤄져 있습니다 (위의 사진 참조). 몸체는 말 그대로 신경세포의 본체(soma)입니다. 수상돌기(樹狀突起: denrite)는

말 그대로 나뭇가지처럼 뻗어나온 돌기입니다. 나뭇가지의 잎이 햇볕을 받는 역할을 하듯, 신경세포의 수상돌기도 신호를 수신합니다. 축색돌기(軸索突起: axon)은 축처럼 길게 뻗어 나온 돌기입니다.

수상돌기와는 반대로 신호를 전달하는 역할을 합니다. 다른 신경세포에 신호를

전달해야 하기에, 길게 뻗어나왔습니다. 아주 가늘지만, 길게 뻗어 나갑니다. 1m가 넘는 것도 있습니다. 뇌에서 신경망이 온 몸으로 뻗어나가는 모습을 생각해보세요. DTI는

바로 축색을 통해 확산(diffusion)되는 물분자의 움직임을 추적,

신경세포의 연결망을 파악할 수 있는 기술입니다. (아래 사진은 DTI로 뇌를 옆에서 찍은 영상입니다. 가는 선이 신경세포의 연결상태가 보입니다. 왼쪽이 두뇌의 앞입니다.) .




최근 신경과학지(Journal of Neuroscience) 31권 44호에 “인간 연결부의 풍부한-클럽 조직(Rich-Club

Organization of the Human Connectome)”이란 제목의 논문에서 DTI를

이용해 신경세포의 연결망을 구성하려는 노력의 한 성과가 발표됐습니다.




이 논문에서 “Rich-club”은 사람들의 연결망에 비유한 표현입니다. 인간사회를

보면 아는 사람이 아주 많아 인간관계의 중심축(hub)역할을 하는 사람들이 있습니다. 신경세포도 마찬가지로 연결망이 풍부해, 두뇌작용의 중추적인 역할을

하는 중심축 신경세포들이 있습니다. 연구진을 이를 “Rich-club”이라고

비유적으로 표현했습니다.



연구진은 시상(thalamus) 조가비핵(putamen), 해마질(hippocamus), 쐐기앞소엽(precuneus), 윗쪽 두정엽(suprior parietal cortex), 윗쪽 전두엽(superior

frontal cortex) 등으로 구성된 12개의 중심축을 찾았습니다. (아래 그림이 그 연결망입니다.)




시상이 신경세포 연결망의

중심축 역할은 자연스런 현상입니다. 그게 시상의 역할이니까요. 시상은

감각과 운동신호를 전달하고, 의식, 수면 등을 조절하는 역할을

합니다. 기저핵 등쪽에 있는 조가비핵 역시 중심축 역할을 할만 합니다.

움직임을 조절하는 역할을 합니다. 해마질 역시 중심축 역할을 해야 합니다. 해마질은 기억을 통합 정리하니까요. 해마질에 정보가 저장되는게 아니라, 뇌 곳곳에 저장돼 있는 정보를 통합하는 역할을 합니다. 쐐기앞소엽은

두정엽 뒷쪽에 있는데 시공간기억, 일화적 기억, 자아 및

의식에 관련된 정보를 처리합니다. 자아의 의식 등의 역할을 보면 역시 중심축 역할을 해야하는 이유가 나옵니다.



신경과학은 인간 두뇌에 대한

파편적 이해에서 보다 종합적인 이해로 다가가고 있습니다.



 




서울대 동양사학과를 졸업하고 한국경제신문에서 기자로 사회에 첫 발을 디뎠습니다. 미국 University of Alabama에서 박사 학위(커뮤니케이션 전공)를 받았습니다. 박사 논문 주제는 슬픔과 즐거움의 심리입니다. 주 연구 분야는 미디어 사용이 인지역량, 정신건강 및 의사결정에 미치는 영향입니다.

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