세계적인 뇌석학인 루돌프 이나스 박사는 “생각은 진화적으로 내면화된 움직임”이라고 말한 것처럼, ‘움직임motion’은 세포의 가장 근본적인 기능이다. 60조개의 세포로 구성된 인체도 결국 움직임이 만들어내는 고차원적 움직임의 결과로 나타난다. 이번호 ‘뇌과학 스터디’에서는 ‘움직임’이란 키워드를 중심으로 몸과 뇌를 연결하는 척수와 소뇌, 두정엽 등을 중점적으로 다룬다.
[3] 두정엽, 몸과 소통하는 뇌
두정엽은 대뇌피질의 중심 고랑 바로 뒤편에 위치한다. 촉각, 공간 감각 등을 지각하며 시각에서 대상의 움직임에 반응하는 부위다.
두정엽은 6세 이후에 본격적으로 발달해 이 시기부터 수학 학습이 가능하다고 알려져 있다. 아인슈타인의 뇌가 일반적인 뇌와 다른 양상을 보인 부위가 바로 두정엽이다. 아인슈타인의 뇌는 두정엽의 하단 부위가 평균보다 15% 더 크고 신경세포가 조밀한 것으로 나타났다. 최근 연구에서 영재를 구분할 수 있는 뇌 부위로 두정엽의 후두정피질posterior parietal cortex이 보고되기도 했다.
■ 일차체감각피질Primary Somatosensory Cortex
중심 고랑 뒷부분에 있는 일차체감각피질은 체감각 자극에 반응하는 곳이다. 이를 다시 세분하면 중심 고랑에 가까운 부분부터 3a, 3b, 1, 2로 나뉜다(이는 브로드만이 나눈 방식으로 브로드만 1, 2, 3영역이 일차체감각피질이다). 이렇게 나뉜 부분은 제각각의 역할을 한다. 3a 영역은 시상에서 올라오는 정보를 받는데, 이 부위는 몸의 위치와 자세에 대한 감각에 관여한다. 3b 영역은 시상에서 정보를 받으며 체감각 자극에 민감하게 반응한다. 1 영역과 2 영역은 3b 영역으로부터 정보를 받는데, 1 영역에서는 주로 질감에 대한 정보, 2 영역에서는 모양에 대한 정보를 담당한다.
■ 이차체감각피질Secondary Somatosensory Cortex
이차체감각피질은 측두엽 위쪽에 자리하고 있다. 신체 반대쪽에서 올라오는 감각 정보만 받는 일차체감각피질과는 달리 양쪽 정보를 모두 받는다.
■ 후두정피질Posterior Parietal Cortex
일차체감각 영역과 후두엽(시각 피질) 사이에 있는 부분이다. 후두정피질의 상측부는 주로 체감각 영역이며, 하측부는 언어 영역에 속한 부위다. 상측부가 손상되면 인지 불능agnosia 상태에 빠지고, 하측부가 손상되면 언어 장애가 나타난다. 후두정피질은 신체 이미지를 관장하는 부분이기 때문에 이 부분이 손상되면 자신의 신체 일부를 무시하는 피질 무관심 증후군cortical neglect이 나타날 수 있다.
후두정피질이 지능의 차이를 좌우하는 열쇠라는 연구 결과도 있다. 복잡한 문제를 풀 때 활성화하는 뇌 영역을 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 촬영한 결과, 전전두피질 부위와 후두정피질이 활성을 보였다. 특히 영재 집단에서 지능이 높을수록 후두정피질의 활성 범위와 정도가 큰 것으로 나타났다. 이 같은 결과를 통해 지능은 뇌의 구조적 차이가 아니라 뇌를 효율적으로 쓰는 기능적 차이에 의해 달라지는 것임을 알 수 있다.
■ 두정엽과 명상
펜실베이니아대학교의 신경과학자 앤드루 뉴버그 교수는 뇌 영상 기술을 사용해 명상에 빠진 티베트 불교 신자와 기도에 몰두하는 가톨릭 수녀가 아주 강렬한 종교적 체험에 이르는 순간의 뇌를 촬영했다.
그 결과 명상이나 기도가 절정에 이르렀을 때 두정엽 일부에서 기능이 크게 저하되고, 전두엽 오른쪽 부위의 활동이 증가되는 것을 관찰했다. 두정엽의 기능이 저하되면 외부에서 들어오는 체감각 정보 입력이 중단되고, 그에 따라 피부를 통해 분리됐던 나와 내가 아닌 것들의 구분이 사라지게 된다. 또한 자신의 몸에 대한 정보 입력이 중지되면서 나라는 존재감도 사라진다. 명상을 통해 얻고자 하는 무아의 상태로 들어가는 것이다.
■ 펜필드의 뇌 지도
1930년대부터 1950년대까지 캐나다 맥길대학에서 근무한 신경외과의사인 와일더 펜필드Wilder Penfield는 뇌수술 환자의 피질을 전기적으로 자극하면서 체감각피질 부위와 반응하는 신체 부위를 관찰해 신체 지도를 만들었다.
중심 고랑을 기준으로 바로 뒷부분이 일차체감각피질이고, 앞부분은 일차운동피질이다. 신체 지도에서 두드러진 특징은 뇌의 피질에 신체가 순서대로 배치되지 않는다는 점과 해당 피질 부위가 신체 크기에 비례하지도 않는다는 점이다. 몸에서 특히 많이 사용하는 손, 입술, 혀 등의 부위가 다른 신체 부위에 비해 감각피질에서 큰 부분을 차지하고 있다.
글. 브레인 편집부 | 자료= 한국뇌과학연구원 www.kibs.re.kr