신경과학에 관한 주제: 신경계 2

2. 뇌신경

가. 설명

척수에서 나와 신체에 분포하는 척수신경 외에 뇌간에서 직접 뻗어 나온 12쌍의 뇌신경(cranial nerve)은 대부분 머리에 분포한다. 각각의 뇌신경에는 명칭 외에도 번호가 붙어 있다.(처음에는 1800년 전에 갈렌이 앞쪽에서부터 뒤쪽의 순서로 번호를 붙였다.) 일부 뇌신경은 중추신경계의 일부이지만 일부는 체성말초신경계에 손하며 일부는 내장말초신경계에 속한다. 뇌신경은 서로 다른 기능을 수행하는 신경섬유 다발들이 혼합되어 형성된 경우가 많다. 뇌신경들과 이들의 기능을 알아보자.

나. 뇌척수막

두개골과 척주 내에 들어 있는 중추신경계는 직접 뼈와 닿아 있지 않다. 이들 구조는 그리스어의 덮개(covering)에서 파생된 단어인 뇌척수막(menings, 단수는 meninx)이라고 하는 세 종류의 막에 의해 덮여 보호되고 있다. 이 세 막은 경막, 거미막, 연막이다. '딱딱한 어머니'라는 의미의 라틴어에서 유래된 경막(경질막, dura mater)은 가장 바깥쪽 막으로 가죽과 같은 질감을 갖고 있다. 경막은 뇌와 척수를 싸고 있는 탄성이 없는 질긴 막이다. 경막 바로 밑에는 거미막(지주막, arachnoid membrane)은 그 형태나 질감이 거미줄과 비슷하다. 정상적으로 경막과 거미막 사이에는 공간이 없으나 경막을 지나가는 혈관이 파열된 경우 혈액이 이 두 층 사이에 모여 경막하혈종(subdural hematoma)이 나타날 수 있다. 경막하공간(subdural space)에 체액이 모이면 중추신경계의 구조를 압박하여 그 기능에 장애가 나타날 수 있다. 이러한 장애는 두개골을 천공한 후 혈액을 배출하여 치료한다. 연막(연질막 pia mater)은 '부드러운 어머니'를 의미하며 뇌의 표면과 밀착되어 있는 막이다. 연막을 따라 혈관들이 주행하며 뇌 속으로 들어간다. 연막은 액체로 채워진 공간인 거미막하공간(subarachnoid space)에 의해 거미막과 분리되어있다. 거미막하공간은 전해질들이 들어 있는 투명한 액체인 뇌척수액(cerebrospinal fluid; CSF)으로 채워졌다. 따라서 뇌는 CSF 내에서 둥둥 떠 있는 상태에 있다고 말할 수 있다.

3. 뇌실계

가. 설명

뇌실계(venrticular system)은 액체로 채워진 공간(cavern)이나 관(canal)이다. 이 속을 채우는 액체가 거미막하강에 있는 CSF이다. CSF는 대뇌반구의 뇌실에 있는 특수한 조직인 맥락총(choroid plexus)에서 생성된다. CSF는 대뇌 양쪽의 외측뇌실에서 시작되어 뇌간 중앙부의 제3, 제4의 뇌실로 이들을 이어주는 관을 통해 흘러들어간다. 뇌실계에서 CSF는 소뇌와 뇌간이 만나는 부위에 위치한 구멍을 통해 거미막하강으로 들어간다. 거미막하강의 CSF는 지주막융모(arachnoid villi)라는 특수한 구조에 있는 혈관으로 흡수된다.(CSF의 정상적 흐름에 문제가 생기면 뇌가 손상될 수 있다.)

4. 대뇌피질

가. 설명

사람의 뇌에서 대뇌피질은 워낙 두드러지게 발달했기 때문에 좀 더 자세하게 다루어져야 한다. 이곳에서는 감각의 처리, 지가, 수의적 운동, 학습, 언어, 인지 등이 모두 이루어진다.

나. 유형

모든 척수동물(vertebrate)의 대뇌피질에는 몇 가지 공통점이 있다.
- 피질 뉴런의 세포체는 항상 층으로 배열되어 있고 이 층들은 뇌표면에 평행하여 놓여 있다.
- 표면에서 가장 가까운 층은 뉴런이 거의 없는 층인 분자층 또는 제 1층(layer 1)에 의해 연막(piamater)과 분리되어 있다.
- 적어도 하나의 세포층에는 피라미드 세포(추체세포 pyramidal cell)가 있다. 이 세포에는 커다란 첨단수상돌기(apical dendrite)가 나와 제1층까지 올라가며 이 층에서 여러 개의 가지들을 형성한다.

다. 구성

해마(hippocampus)는 외측뇌실을 내측(medial)에 특이한 형태로 안으로 구부러진 한 조각의 피질이다. 특이하게 구부러진 형태임에도 불구하고 한 층의 세포 층만으로 이뤄져 있다.(해마는 그리스어로, 물고기 이름에서 나왔다.) 해마의 복측 외측으로는 두 층의 세포층으로 구성된 피질이 연결되어 있다. 이 피질은 훨씬 더 앞쪽에 있는 후각구(olfactory bulb)와 연결되어 있기 때문에 후각피질(olfactory cortex)이라고 한다. 후각피질은 후각틈새(후열 rhinal fissure)라고 부르는 고랑에 의해 더 여러 층으로 구성된 보다 정교한 피질과 분리되어 있다. 해마와 후각피질을 제외한 나머지 여러 세포층으로 구성된 피질을 신피질(neocortex)이라고 한다. 해마와 후각피질과는 달리 신피질은 오직 포유류에게만 있다. 뇌의 진화에 피질이 커졌다고 하는 것은 바로 신피질이 커졌다는 의미이다. 이와 마찬가지로 시상이 피질의 관문이라고 할 때 피질 역시 신피질을 의미한다. 대부분의 신경과학자는 이러한 대뇌피질 광신주의자들로 일반적으로 피질(cortex)이라 함은 대뇌신피질(cerebral neocortex)을 의미한다.