[심리학 기초] 10_행동의 생물학적 기초 : 신경계의 구조

우리가 하는 행동은 뇌 안에서의 어떤 과정을 거쳐 행동까지 일어나게 되는 걸까요? 저번 포스팅까지는 우리 행동의 생물학적 기초로서 뉴런에 대해서 알아보았습니다.

[심리학 기초] 8_행동의 생물학적 기초 : 뉴런(neuron)이란?

[심리학 기초] 9_행동의 생물학적 기초 : 뉴런의 정보전달과 신경전달물질

이번 포스팅부터는 우리의 행동을 신경계 수준에서 이해해보고자 합니다. 신경계의 구조, 대뇌피질의 구조에 대해 차례대로 알아볼텐데요. 오늘은 먼저 신경계의 구조에 대해 살펴보겠습니다.

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1 ) 신경계의 구조

신경계는 크게 중추신경계(central nervous system)와 말초신경계(peripheral nervous system)로 나누어집니다. 중추신경계는 뇌와 척수로 이루어져 있으며, 말초신경계는 중추신경계를 다른 신체 부위와 연결시켜주는 신경으로 구성되어 있습니다. 말초신경계는 다시 체성신경계(somatic nervous system)와 자율신경계(autonomic nervous system)로 나누어집니다. 또한 중추신경계의 어디에서 시작하는 말초신경인가에 따라 뇌신경과  척수신경으로 나눌 수 있습니다.

 

2 ) 중추신경계 (central nervous system)

2-1. 뇌의 구조

뇌는 위치에 따라 수뇌, 후뇌 ,중뇌, 간뇌, 종뇌로 나누어집니다. 수뇌에는 연수(medulla)가 있으며, 후뇌에는 뒷쪽으로 소뇌(cerebellum)가 있고, 앞쪽에는 교뇌(pons)가 있습니다. 중뇌에는 뒷쪽에 작은 언덕 모양의 구조가 있는데, 그 위에 있는 것이 상구(superior colliculi), 아래에 있는 것이 하구(inferior colliculi)입니다. 간뇌에는 위쪽으로 시상(thalamus), 그의 앞쪽 아래쪽으로 시상하부(hypothalamus)가 있습니다. 종뇌는 표면을 덮고 있는 대뇌피질(cerebral cortex)과 그 내부에 있는 기저핵(basal ganglia)과 변연계(limbic system)로 구성되어 있습니다.

 

연수와 교뇌는 척수가 더 정교해진 부위로 머리과 안면으로부터 감각정보를 받아 운동정보를 보냅니다. 또한 호흡이나 심장박동과 같이 생명과 직결되는 기능을 통제하기 때문에 그 부위의 손상은 치명적입니다. 소뇌는 운동통제, 특히 복잡하고 빠른 운동기술에 관련이 있습니다. 피아노를 친다든지, 공을 드리블하는 운동에서 특히 소뇌가 많은 역할을 합니다. 소뇌가 손상되면 근육의 움직임은 가능하나, 일직선 위를 똑바로 걸어가기가 어렵다든지 말을 더듬거리게 되고 발음도 분명치 않아집니다. 이는 술을 많이 마시면 나타나는 현상이기도 한데, 알코올에 의해서 손상되는 첫번째 뇌부위 중 하나가 소뇌이기 때문입니다. 중뇌에 있는 상구는 시각반사와 관련이 있으며, 하구는 청각계의 중간 부위로 시냅스가 일어나는 곳입니다. 중뇌에는  또한 운동과 관련된 흑질이라는 뇌구조물이 있습니다. 이 흑질이 손상되면 수의적인 운동에 어려움이 생기는 파킨슨병에 걸리게 됩니다. 간뇌에 있는 시상은 두 개의 작은 타원형으로 구성되어 좌우 대뇌반구에 하나씩 있습니다. 시상은 대뇌피질에 투사하는 주요 감각계의 최종 중계소로서 시냅스가 일어나는 곳입니다. 눈, 코, 피부 등에서 오는 구심성 신경이 시상을 거쳐 대뇌피질로 투사되는 것입니다. 시상하부는 매우 작은 구조물이지만 많은 신체 기능을 지배하고 있습니다. 뇌하수체를 통해서 여러 호르몬의 분비를 통제하기도 하고, 정서를 통제하는 중추이기도 합니다. 실험적으로 동물이나 인간의 시상하부의 한 부위에 약하게 전기자극을 주면 극단적인 분노나 공격성을 유발할 수 있으며, 바로 앞에 있는 시상하부 부위를 자극하면 격렬한 쾌락의 감정의 유발됩니다. 또 망상체(reticular formation)라고 하는 연수의 상부에서 시상까지 뻗어있는 몇십 개의 뉴런으로 이루어진 그물조직이 있습니다. 망상체는 흥분이나 각성을 조절하고, 주의집중하는 데 중요한 역할을 합니다. 전뇌의 표면을 이루고 있는 대뇌피질의 구조와 기능에 대해서는 다음 포스팅에서 더 자세히 다루어보겠습니다.

 

2-2. 척수

척수는 신체에서 뇌로 오가는 신경들의 통로 역할을 합니다. 감각신경은 촉각, 통각 등 여러 감각들의 정보를 신체의 말초에서 척수로 운반합니다. 그 정보가 척수에 이르면 여러 유형의 뉴런들을 흥분시킵니다. 그 뉴런 중 일부는 뇌로 정보를 보내 감각으로 의식되고, 척수에 있는 운동뉴런과 직접 연결된 또 다른 뉴런들은 근육으로 신경충동을 보내 척수반사가 일어납니다.

척수는 흔히 교통사고를 포함한 여러 사고나 질병으로 인해 손상이 일어날 수 있습니다. 만약 척수가 완전히 절단되면, 뇌는 절단된 척수의 아랫부분과는 분리되게 됩니다. 그러면 척수의 아랫부분이 지배하는 신체부분의 감각이 상실되고 자발적인 운동통제도 할 수 없게 됩니다. 절단면이 더 높은 곳이라면 더 많은 부위에 대한 통제를 잃게 됩니다. 척수의 거의 꼭대기에서 절단되면 다리 뿐 아니라 팔도 통제할 수 없게 되고, 척수의 단면 상에서 반만 절단이 되면 몸의 좌우 중 한쪽을 통제하지 못하게 됩니다.

 

 

3 ) 말초 신경계 (peripheral nervous system)

3-1. 체성신경계 (somatic nervous system)

체성신경계는 감각신경과 운동신경으로 나누어 생각할 수 있습니다. 감각신경이 피부, 근육, 관절로부터 외부자극에 대한 정보를 중추신경계로 전달함으로써 우리가 통각, 촉각, 압각 및 온도감각을 알게 되는 것입니다. 운동신경은 중추신경계로부터 근육으로 정보를 전달하여 운동을 일으키고 자세와 몸의 균형을 바로잡는 역할을 합니다.

 

3-2. 자율신경계 (autonomic nervous system)

자율신경계는 주로 내적 신체환경을 적절히 유지시키는 기능을 합니다. 자율신경계는 불수의적으로 위장관의 평활근, 심근 및 분비선에 작용하며, 우리는 일반적으로 자율신경계의 활동을 잘 의식하지 않습니다. 자율신경계는 다시 교감신경계와 부교감신경계로 나누어집니다. 자율신경계는 특히 정서와 관련이 깊습니다. 우리가 공포나 분노와 같은 강한 정서 상태에서는 주로 교감신경계의 작용으로 심장박동이 빨라지고 숨이 가빠지고 위가 거북해지기도 하고, 점심을 먹고 평온하게 졸고 있을 때는 특히 부교감신경계가 많이 작용합니다. 아래에서 교감신경계와 부교감신경계에 대해 각각 알아보겠습니다.

• 교감신경계

교감신경계는 유기체가 어떤 위기사태에 처했을 때 주로 작용하여 에너지를 소모합니다. 이 신경계의 지배하에 있는 신체부위들은 전체적으로 동시에 작용하는 경향이 있습니다. 예를 들어, 늦은 밤 골목길에서 누군가 계속 뒤따라오는 소리를 들으면 심장이 빨리 뛰고, 숨이 가빠지고, 다리에는 힘이 들어가게 됩니다. 이는 정서적으로 흥분하게 되면 교감신경계에 의해 심장박동이 빨라지고, 골격근과 심장의 동맥은 확장되고, 피부와 소화기관의 동맥은 수축되고, 발한이 일어나기 때문입니다. 동시에 교감신경계의 작용을 보강하는 호르몬도 분비됩니다.

 

• 부교감신경계

부교감신경계는 우리 몸의 에너지를 생산하고 유지하는 방향으로 작용합니다. 주로 소화활동, 노폐물 제거 등과 같은 신체유지작용을 조정합니다. 교감신경계와 달리 기관에 개별적으로 작용하는 경향이 있습니다. 유기체가 격렬하고 흥분된 활동을 하는 동안 교감신경계가 활발하게 작용하며, 가만히 안정되어 있을 때는 부교감신경계가 활발하게 작용합니다. 교감신경계와 부교감신경계는 보통 서로 길항적으로 작용합니다.

 

3-3. 뇌신경과 척수신경

말초신경은 또한 중추신경계의 어디에서 시작하느냐에 따라 뇌신경과 척수신경으로 나누어지기도 합니다. 뇌와 연결되어 있으면 뇌신경, 척수와 연결되어 있으면 척수신경입니다. 얼굴 및 목의 감각과 운동은 뇌신경으로 들어가고 나오며, 몸통 및 팔, 다리의 운동과 감각은 척수신경으로 들어가고 나옵니다. 

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이렇게 대략적인 신경계의 구조를 살펴보았습니다. 다음 포스팅에서는 뇌의 구조 중 하나인 전뇌의 표면을 이루고 있는 대뇌피질에 대해 좀 더 자세히 알아보겠습니다.