두정엽 Parietal Lobe
두정엽은 대뇌피질의 중심고랑 바로 뒤편에 위치한다. 촉각, 공간감각 등을 지각하며 시각에서 대상의 움직임에 반응하는 부위다. 두정엽은 6세 이후에 본격적으로 발달하여 이 시기부터 수학학습이 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 후두정피질(posterior parietal cortex)이 보고되기도 했다.

일차체감각피질 Primary Somatosensory Cortex
중심고랑 뒷부분에 있는 일차체감각피질은 체감각 자극에 반응하는 곳이다. 이를 다시 세분하면 중심고랑에 가까운 부분부터 3a, 3b, 1, 2로 나뉜다(이는 브로드만이 나눈 방식으로 브로드만 1, 2, 3영역이 일차체감각피질이다). 이렇게 나뉜 부분은 제각각의 역할을 한다.

3a영역은 시상에서 올라오는 정보를 받는데, 이 부위는 몸의 위치와 자세에 대한 감각에 관여한다. 3b영역도 시상에서 정보를 받으며 체감각 자극에 민감하게 반응한다.

1영역과 2영역은 3b영역으로부터 정보를 받는데, 1영역에서는 주로 질감에 대한 정보, 2영역에서는 모양에 대한 정보를 담당한다.

이차체감각피질 Secondary Somatosensory Cortex
이차체감각피질은 측두엽 위쪽에 자리하고 있다. 신체 반대쪽에서 올라오는 감각정보만 받는 일차체감각피질과는 달리 양쪽 정보를 모두 받는다.

후두정피질 Posterior Parietal Cortex
일차체감각영역과 후두엽(시각피질) 사이에 있는 부분이다. 후두정피질의 상측부는 주로 체감각영역이며, 하측부는 언어영역에 속한 부위다.

상측부가 손상되면 인지불능(agnosia) 상태에 빠지고, 하측부가 손상되면 언어장애가 나타난다. 후두정피질은 신체 이미지를 관장하는 부분이기 때문에 이 부분이 손상되면 자신의 신체 일부를 무시하는 피질 무관심 증후군(cortical neglect)이 나타날 수 있다.

후두정피질이 지능의 차이를 좌우하는 열쇠라는 연구결과도 있다. 복잡한 문제를 풀 때 활성화하는 뇌 영역을 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 촬영한 결과, 전전두피질 부위와 후두정피질이 활성을 보였다.

특히 영재집단에서 지능이 높을수록 후두정피질의 활성범위와 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 사용하여 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 체감각정보 입력이 중단되고, 그에 따라 피부를 통해 분리되었던 나와 내가 아닌 것들의 구분이 사라지게 된다. 또한 자신의 몸에 대한 정보입력이 중지되면서 나라는 존재감도 사라진다. 명상을 통해 얻고자 하는 무아의 상태로 들어가는 것이다.

펜필드의 뇌지도
1930년대부터 1950년대까지 캐나다 맥길대학에서 일했던 신경외과의사인 와일더 펜필드Wilder Penfield는 뇌수술 환자의 피질을 전기적으로 자극하면서 체감각피질의 부위와 반응하는 신체부위를 관찰하여 신체지도를 만들었다.

중심고랑을 기준으로 바로 뒷부분이 일차체감각피질이고, 앞부분은 일차운동피질이다. 신체지도에서 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 신체부위에 비해 감각피질에서 큰 부분을 차지하고 있다.
 

후두엽 Occipital Lobe
후두엽은 대뇌피질의 가장 뒤쪽에 위치하며, 영역도 가장 작다. 기능의 대부분은 눈에서 들어오는 시각정보를 처리하는 것이다. 후두엽의 시각중추를 일차시각피질(primary visual cortex)이라고 한다. 후두엽에서 처리된 시각정보는 두정엽과 측두엽 두 갈래의 경로로 나뉘어 전달된다.

두정엽으로 가는 배측(dorsal) 경로에서는 물체의 위치, 빠르기, 거리 등 움직이는 것에 대한 시각적인 정보와 그에 대한 눈의 움직임이나 몸의 움직임에 관한 정보를 처리한다. 측두엽으로 가는 복측(ventral)경로에서는 보고 있는 물체의 색과 형태를 기존의 영상과 비교하면서 판단하는 기능을 담당하며, 시각에 관한 기억의 장기 저장에 관여한다.

시각피질 Visual Cortex
눈을 통해서 들어온 시각정보가 뇌 후두엽의 시각피질에 이르는 과정을 따라가보자.

빛이 눈에서 동공을 통해 망막으로 들어온다. 망막에서 시각수용체가 빛의 자극을 받아 전기신호로 바뀌면 맹점으로 모여서 시신경다발로 나간다. 이어서 시상하부 바로 아래에서 시교차(optic chiasm)를 통과하여 절반은 반대편 뇌로, 다른 절반은 같은 편의 뇌로 연결된다.

시교차에 의해 왼쪽 눈의 정보를 오른쪽 뇌에서 처리하는 단순한 교차가 아닌, 양쪽 눈의 좌측 시야는 우뇌에서, 양쪽 눈의 우측 시야는 좌뇌에서 처리하게 된다. 시교차를 통과한 시신경은 신경다발을 통해 시상의 외측슬상핵(lateral genculate nuclei)에 연결된다.

외측슬생핵에서 시신경 방사를 통해 같은 쪽 일차시각피질에 도달한다. 시교차 후 일부 시신경은 중뇌의 상구(superior colliculus)로 연결된다. 상구는 자극이 있는 곳으로 안구를 움직이거나 고개를 돌리는 반응에 관여한다.

글·강윤정 chiw55@brainmedia.co.k
일러스트레이션·이부영
도움받은 책 ·《의학신경해부학》 이원택 외, 《인지신경과학과 신경심리학》 마리 배니치