신기한 뇌의 세계, 비밀 밝히는 '뇌 과학' 연구 활발해져

 

 

1843년 9월 13일, 미국 버몬트주의 한 철도 공사 현장 감독관으로 일하고 있던 25살의 피니어스 게이지(Phineas Gage, 1823~1860)는 보통 때와 같이 다이너마이트를 이용해서 큰 바위를 제거하기 위한 작업을 하고 있었습니다.

 

철로가 설치될 위치에 큰 바위와 같은 장애물이 있으면 그 곳에 깊은 구멍을 내고, 소세지같이 생긴 다이너마이트 주머니를 구멍 깊숙히 넣은 후, 폭발시켜 장애물을 제거하는 작업이지요  게이지는 그 날도 쇠막대기를 이용하여 다이너마이트를 구멍 안쪽으로 밀어넣는 작업을 담당했습니다.

 

그런데 이날, 실수로 다이너마이트가 폭발하는 바람에 쇠막대기가 튕겨져 나와 게이지의 왼쪽 볼을 뚫고 들어가 눈 뒤쪽 부분의 뇌를 지나 이마 위쪽의 머리 중앙 두개골을 뚫고 관통해 버리는 엄청난 사고를 당하게 됩니다.

 

쇠막대기는 두개골에 지름이 10 센티미터나 되는 커다란 구멍을 내고, 왼쪽 눈 뒷부분에서부터 이마 안쪽에 이르는 상당 부분의 뇌를 손상시켰습니다.

 

대부분의 사람들은 게이지가 이 사고로 사망할 것이라고 예상했지만, 놀랍게도 게이지는 쇠막대를 머리에서 제거한 이후 일상 생활 뿐만 아니라, 다시 자신의 직업을 정상적으로 계속할 수 있을 만큼 회복될 수 있었습니다.

 

하지만, 사고 전에는 마을 사람들이 모두 인정하는 효자이며, 일터에서도 착하고 성실했던 게이지는 사고 이후 성격이 180도로 바뀌어 쉽게 화를 내고, 침착하게 집중해서 일을 하는 것이 불가능해졌고, 이유없이 심한 욕을 하는 등 성격적 결함을 보이기 시작했습니다.

 

그의 증상을 계속적으로 관찰한 결과 담당의였던 할로우 박사(Dr. John Martyn Harlow)는 게이지가 손상을 입은 뇌의 앞부분이 사람의 감정을 제어하는 일을 담당하는 부분이라는 것을 주장하게 되었습니다.

 

이것이 처음으로 뇌가 전체적으로 유기적인 제어활동을 하는 것이 아니라 특정 부위에서 정해진 기능을 나누어 담당하고 있다는 사실을 알게 된 계기가 되었던 것입니다.

 

뇌에 대한 연구의 역사는 고대 이집트 시대로 거슬러 올라갑니다. 전해지는 문헌에 따르면, 이집트 시대에 두개골 내부의 압력을 낮추기 위해서 두개골에 구멍을 내는 시술을 했던 것으로 알려집니다.

 

하지만, 그 당시에는 인지 능력의 근원은 심장이라고 생각을 했고, 뇌는 두개골 내부를 채우고 있는 어떤 물질일 뿐인 것으로 생각했다고 합니다.

 

이후에도 지속적으로 뇌에 관련된 연구는 문헌에 나오고 있지만, 1800년대 말까지는 크게 발전되지 못하다가 1800년대 이후 해부에 의해 뇌를 연구하는 것이 가능해지면서 뇌 과학분야의 연구성과는 비약적인 발전을 하게 됩니다.

 

이 때부터 뇌를 부분으로 나누어 이해하기 시작하며, 각부분과 정신질환과의 연관관계를 찾아냄으로써 정신질환의 근원적 치료를 하려는 노력은 현재까지도 계속되고 있습니다.

 

뇌는 크게 전두엽(Frontal lobe), 측두엽(Temporal lobe), 두정엽(Parietal lobe), 후정엽(Occipital lobe), 그리고 소뇌(Cerebellum)로 구분합니다.

 

전두엽은 앞서 말씀드린 게이지가 사고로 다쳤던 부분으로 이마 부분에 손바닥만한 위치에 해당하는 부분입니다.

 

측두엽은 귀와 그 상단부 안쪽에 위치해 있고, 두정엽은 정수리에서 뒤통수 부분에 해당하며, 후정엽은 흔히 우리가 '뒷 골이 땡낀다'라고 표현할 때의 뒷골 위치입니다. 그리고 소뇌는 뒷골 아래쪽, 목과 뒷머리가 만나는 부분에 자리하고 있습니다.

 

전두엽에는 생각, 운동 등에 관련된 몇가지 하부 조직들이 있습니다. 운동피질(motor cortex)은 몸의 운동을 관여하는데, 좌뇌와 우뇌의 운동피질이 각각 반대쪽 몸의 운동을 관여하는 것으로 알려져 있습니다.

 

좌뇌, 혹은 우뇌의 운동피질 부분에서 뇌졸증 (Brain Stroke) 혹은 어른들이 말씀하시는 중풍이 발생하게 되면 우측 혹은 좌측에 마비가 오는 것도 혈관 파열로 인해 운동피질이 기능을 더이상 할 수 없게 되기 때문입니다.  

 

이 밖에 보조 운동피질(supplementary motor cortex)은 안구의 운동과 머리를 회전시키는 운동을 제어하고 브로카 영역(Broca’s area)라고 불리는 부분에서는 말을 하는 표현을 담당하며, 전두엽의 가장 앞쪽에 위치한 prefrontal cortex 부분이 바로 인격, 감정표현 등을 제어하는 부분입니다.  

 

두정엽부분은 일반적으로 전두엽에서 내린 판단에 따라 몸의 세부적인 움직임을 제어하는 역할을 담당하며, 후두엽의 중요역할은 시각처리입니다.  

 

측두엽은 귀 바로 옆에 있는 곳이니 당연하게 청각을 담당하는 부분을 갖고 있으며, 또한 후각, 미각 등을 제어하고 판단하는 역할도 측두엽에 위치하고 있습니다.

 

측두엽에 있는 베르니케 영역(Wernike’s area)부분은 말로 표현하는 것과 글로 표현하는 것을 제어한다고 알려져 있습니다.

 

뇌의 발달은 앞부분에서 뒤쪽으로 넘어가면서 진행된다고 알려져 있습니다. 3~6세사이에는 전두엽의 발달이 진행되기 때문에 지식보다는 인성, 도덕성에 대한 교육을 받는 것이 중요하다고 알려져 있습니다.

 

6세이후에는 언어능력을 담당하는 측두엽의 발달이 시작되기 때문에, 이때가 언어를 습득하기 좋은 시기라고 하며, 수학, 과학능력을 담당하는 두정엽은 일반적으로 초등학생 시기에 발달이 되기 때문에 이 시기에 퍼즐 게임이나 숫자, 도형 맞추기 등으로 입체적, 공간적 인식 훈련을 시켜주는게 좋다고 뇌 과학 연구자들은 이야기합니다.

 

‘세살 버릇이 여든까지 간다’라는 한국의 오랜 속담이 인성을 담당하는 전두엽 발달시기와 맞아들어가는 것은 어쩌면 우연이 아니라, 선조들의 오랜 경험에서 나온 과학적 표현일 수도 있겠다는 생각을 하게 됩니다.  

 

석준영