정신장애의 신경생물학

신경계의 구조 및 구성 

 

신경계의 구조적 구분 

 

 신경에는 크게 중추신경계와 말초신경계로 구분된다. 뇌와 척수가 중추신경계이며, 말초신경계는 말초기관의 신경수용체와 말초핵, 그리고 이들을 중추신경계와 연결하는 신경섬유로 구성된다. 뇌는 구조적으로 대뇌, 소뇌, 뇌줄기로 구분되며, 소뇌는 다시 충부와 양측의 측엽으로, 뇌줄기는 중뇌, 교뇌, 연수로 나누어진다. 또한 뇌는 발생학적으로 신경관으로부터의 형성 순서에 따라 후뇌, 중뇌, 전뇌로 구분되는데, 후뇌에는 소뇌, 교뇌, 연수가 포함되고, 전뇌에는 회백질인 대뇌피질, 피질하 백질, 대뇌반구 내 심부 회백질 핵집합체인 기저핵과 기저전뇌 등이 포함되는 종뇌와 시상과 시상하부로 구성된 간뇌가 있다.

 대뇌피질은 발생 순서에 따라 원시피질, 구피질, 신피질로 구분된다. 

원시피질은 가장 오래된 것으로 조직학적으로 3개 층으로 구성되며, 해마복합체가 여기에 해당된다. 구피질은 5개 이하의 층으로 구성되며, 조롱박피질을 포함한 후각피질이 해당된다.

신피질은 가장 늦게 생겨나지만 대뇌피질의 대부분을 차지하며, 일정하게 6개의 층으로 구성된다. 대뇌피질의 층 구조는 신경세포와 신경교세포의 배열 형태에 따라 다양한 유형으로 구분 될 수 있는데, 이러한 유형에 따른 대뇌피질 분류를 세포건축적 구획이라고 하며, 대표적인 예로 브로드만 구획법이 있다. 이는 조직학적 분류이지만, 그 위치에 따라 기능이 상이하므로 기능적 분류와 무관하지 않다. 

대뇌피질은 발생과정에서 제한된 용적에 최대의 표면적이 되도록 주름이 생겨나 표면의 이랑과 골짜기의 고랑 형태로 발전한다. 이러한 이랑과 고랑의 구조양상이 비교적 일정한 양상을 취하므로 그 위치에 따라 명칭이 부여 될 수 있어, 뇌에는 수많은 이름의 이랑과 고랑이 존재한다. 

이러한 지형적 구획은 부분적으로 세포건축적구획과 위치적관련이 있기도 하므로, 이러한 지형적 구획 또한 기능적 분류와 무관하지 않다고 볼 수 있다. 

 

 

신경계의 기능적 구분

 

 뇌는 해부학적, 조직학적 구조와는 별개로 외부 자극을 일차적으로 처리하는 감각계, 정신활동의 결과를 받아 신체 활동을 관장하는 운동계, 감각계와 운동계의 정보처리를 통합하는 연합계 등 세 가지 기능적 단위로 구분할 수 있다. 

감각계는 수많은 외부 자극을 선별하여 수용하는 뇌구조로서 체성감각계, 시각계, 청각계, 후각계, 미각계 등 오감별로 감각피질이 존재한다. 

 체성감각의 경구 촉각, 압각, 통각, 온각, 진동각, 위치각 등 다양한 신체 감각이 뇌에서 처리된다. 

근래 들어서는 뇌영상 기술의 발전으로 연합계를 포함한 모든 뇌영역을 대상으로 단위 정신기능별 뇌기능지도가 수많은 연구들을 통해 제안되고 있다. 주목할 점은 기능 하나에 뇌 영역 하나를 짝짓기보다 기능 하나를 위해 여러 뇌영역들의 신경망이 작동한다는 개념이 일반화되고 있다는 것이다. 이러한 신경망의 예로는 디폴트모드신경망, 돌출정보신경망, 중앙집행신경망, 사회뇌신경망 등이 있다.

 

 

구조적 신경해부학

 

종 뇌

 

대뇌피질

 

전두엽

 대뇌피질 중 가장 큰 부위로 전체 피질 조직의 1/3을 차지한다. 방향 측면에서 등가쪽, 배쪽, 안쪽 등 세 면으로 나누어질 수 있으며, 그 면의 위치에 따라 구조와 기능이 다르다. 

등가쪽 면의 측면에서 전두엽의 뒤쪽 경계는 중앙고랑이며, 이 고랑과 중앙 앞고랑 사이에 위아래로 기다란 중앙앞이랑에 수의적 근육 운동을 관장하는 운동피질이 위치한다. 운동피질은 미세운동, 특히 손가락, 손, 발가락, 발, 혀, 얼굴 등의 움직임을 조절한다. 중앙앞고랑 바로 앞쪽에 운동피질과 나란히 위치하면서 근육의 협응 운동을 관장하는 전운동피질이 있다. 

전운동피질의 가장 큰 역할은 적절한 운동 순서를 선택하는 일이다. 전운동피질의 중간전두이랑 부위가 안구운동을 조절하는 전두눈영역이다. 또한 전두엽 안쪽에서 중심앞고랑의 바로 앞쪽을 특별히 보조운동영역이라 부르며, 자세 및 행위순서 조절 등의 기능을 한다. 

 구조적으로 보면 중앙앞고랑 앞쪽은 앞뒤로 기다란 위전두이랑, 중간전두이랑, 아래전두이랑으로 구성된다. 다른 한편으로 전운동피질의 앞쪽을 총칭하며, 전전두피질이라 부르는데, 다양한 정보를 통합 처리하는 연합피질로 정신기능과 관련하여 주요한 관심 부위이다. 특히 중간전두이랑 가운데 부분을 좁은 의미의 등가쪽 전전두피질로 부르는데, 정보의 통합과 조정, 짧은 기간의 기억, 계획 수립, 문제 해결등 등의 집행기능에 핵심적 역할을 한다. 

언어생성에 중요한 브로카 영역은 우세반구의 아래전두이랑에 위치한다. 배쪽면은 안와에 접해 있어 안와전두피질이라고 불리며, 정서 및 행동 조절에 중요한 역할을 한다. 

 전두엽 안쪽의 피질은 구조적으로는 위전두이랑에 해당하지만 기능적으로 특별하여 안쪽 전전두피질이라고 부르며, 타인의 마음을 읽을 때 혹은 자기관련처리를 할 때 핵심적 역할을 수행한다. 또 배쪽 면의 안쪽과 안쪽 면의 아래쪽을 총칭하여 배안쪽 전전두피빌이라 부르는데, 이 부위는 의사결정과 행동억제를 관장한다. 이밖에 띠이랑의 전반부인 앞띠이랑도 전두엽의 안쪽 부분을 구성하며, 갈등정보의 처리 및 오류감지가 이 구조의 대표적 기능이다. 

 일반적으로 종양이나 외상, 수술적 처치의 결과로 전전두피질이 손상된 사람들은 내부적 정보와 환경적 단서를 통합하는 목적 지향적인 행동 능력의 결함을 나타낸다. 그래서 아이처럼 미숙하고, 대인관계가 부적절해지며, 무책임한 양상으로 성격이 변화하는 경향을 보인다. 이들에 있어 지능 저하는 뚜렷하지 않으나 의욕, 계획력, 사회적 판단력 등의 손상이 두드러지는데, 이와 같은 현상을 가리켜 흔히 "전두엽 증후군"이라 부른다. 전두엽은 위치별로 다른 기능 특성을 갖고 있어서, 전두엽 증후군도 손상 부위에 따라 증상이 다른 경향이 있다. 등가쪽 병변은 빈한한 정서, 운동 저하, 집중 저하, 욕구 및 활동시작의 감소, 언어 결핍, 가성 우울, 추상력 결여, 운동성 보속증 등의 증상으로 이어진다. 이에 비해 배안쪽 병변은 경조증적 정서, 과잉활동, 산만, 감정적 천박함, 유치한 유머, 반사회적 행동, 성적 욕구의 탈억제 등을 나타낸다.