우리의 뇌—경이로울 정도로 복잡한 기관
“인간의 뇌는 도무지 풀리지 않는 수수께끼이다. 날달걀 정도의 점도를 지닌 조직 덩어리가 어떻게 우리의 ‘정신’, 생각, 개성, 기억, 느낌, 심지어 우리의 실제 의식까지 관장할 수 있단 말인가?”—수전 A. 그린필드 교수 저(著) 「인간의 정신에 대한 설명」(The Human Mind Explained).
우리의 뇌는 신체 기능을 조절합니다. 뇌는 우리가 새로운 개념은 물론 새로운 언어까지 익힐 수 있게 해 주며, 평생에 걸쳐 기억을 저장하고 떠올리게 해 줍니다. 하지만 신경 생물학자인 제임스 바우어는 “우리는 뇌가 어떤 기관인지 전혀 모르고 있다”고 시인합니다. 신경 과학자인 리처드 F. 톰프슨도 “우리가 지금 알고 있는 것보다 배워야 할 것이 훨씬 더 많다”고 말함으로 그 말에 동의합니다. 미국 의회는 뇌의 신비를 밝혀 내는 일에 지대한 관심을 가진 나머지 90년대를 ‘뇌를 위한 십년’으로 선포하였습니다.
머리 속을 잠시 들여다본 광경
가장 놀라운 특징을 갖춘 부위는 대뇌 피질의 울퉁불퉁한 엽(葉) 즉 뇌의 바깥층입니다. (4면 그림과 8면 네모 참조) 뇌에 있는 100억에서 1000억 개가량의 뉴런(신경 세포) 가운데 약 75퍼센트는, 몇 밀리미터 두께의 주름진 층으로 이루어져 있는 이 회백색 물질에 들어 있습니다. 하지만 어떤 과학자들은 심지어 그 엄청난 양으로도 뇌의 복잡성을 충분히 설명할 수 없다고 말합니다.
많은 뉴런은 축색돌기라고 하는, 꼬리처럼 생긴 기다란 구조를 가지고 있습니다. 뉴런에서 뻗어 나가 있는 또 다른 섬유는 미세한 수상돌기로서, 마치 싹이 트고 있는 나뭇가지와 유사하게 생겼습니다. 일반적으로 뉴런은 수상돌기를 통해 다른 뉴런과 수많은 가닥으로 연결되어 있습니다. 뉴런들이 실제로 맞닿아 있는 경우는 전혀 없습니다. 중간에 있는 시냅스라고 하는 틈 사이로 아주 적은 양의 화학 물질이 흐름으로, 전체 구조의 복잡성은 새로운 양상을 띠게 됩니다.
뇌에 있는 “시냅스 연결의 조합 가능한 수”는 “현재 알려져 있는 우주를 구성하는 원자 입자의 총수보다도 많다”고, 한 전문가는 추산합니다.
뇌에서 가장 잘 알려져 있는 부분은 아마도 뉴런으로 가득 차 있는 대뇌 피질일 것입니다. 그러면 그 아래에 자리잡고 있는 부위는 어떠합니까? 예를 들어, 뇌량은 대뇌의 좌우 반구를 연결해 주는 매우 중요한 부분입니다. 그 근처에는 뇌가 받아들이는 정보의 대부분이 통과하게 되는 시상(시상에 해당하는 영어 단어 thalamus는 ‘안에 있는 방’을 의미하는 그리스어에서 유래)과, 그와 관련이 있으면서 혈압과 체온 조절을 돕는 시상하부(시상하부에 해당하는 영어 단어 hypothalamus는 ‘안에 있는 방 아래’를 의미하는 그리스어에서 유래), 그리고 조그맣게 돌출되어 나온 뇌하수체라고 하는 부분이 있습니다. 뇌하수체는 인체의 다른 모든 선(腺)에서 생산하는 물질에 영향을 미치는, 호르몬이라고 하는 화학 물질을 분비함으로 내분비계를 조절합니다. 또한 우리가 하는 동작에 관한 정보를 처리하는 뇌교와 호흡, 순환, 심장 박동, 소화 등을 조절하는 척수가 있습니다. 이런 부위들이 그 모든 일을 처리하고 있는데도, 우리는 그 존재조차 느끼지 못합니다!
그토록 다양한 부분으로 이루어져 있는 뇌는 어떻게 기능을 발휘합니까? 당신은 어떻게 뇌를 가장 훌륭한 방법으로 사용할 수 있습니까? 이어지는 두 기사에서 가능성 있는 몇 가지 대답을 제시해 줄 것입니다.
[4면 네모]
머리가 더 크지 않아도 되는 이유
“인간의 뇌에 있는 대뇌 피질이 주름져 있지 않고 평평하게 펴 있다면, 뇌는 두 주먹을 붙인 것만한 크기가 아니라 농구공만해야 할 것이다.”—수전 A. 그린필드 교수
[4, 5면 도해]
(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)
뇌의 여러 부위
실물 크기의 삽화
대뇌 피질
각 대뇌 반구의 겉을 둘러싸고 있는 비교적 얇은 층
대뇌
뇌의 크고 둥근 부위. 두개골의 대부분을 차지한다
시각 피질
소뇌
문자 그대로 “작은 뇌.” 전체 뇌 중 뒤쪽 아래에 있는 부위
뇌교
척수
안쪽 중심부
뇌량
대뇌 반구를 연결하는 신경 섬유 다발
시상
시상하부
자율 신경의 영향을 받는 특정 인체 기능을 조절
뇌하수체
[자료 제공]
수전 A. 그린필드 교수 저 1996년판 「인간의 정신에 대한 설명」에 근거