라. 신피질영역
대뇌피질과 종뇌기저부를 구별하거나 신피질과 후각피질을 구분하기 위해서도 세포 구축학적 방법(cytoarchitecture)이 사용되지만 신피질을 여러 영역으로 분류할 경우에도 이 방법이 사용된다. 독일의 저명한 신경해부학자 코르비니안 브로드만(Korbinian Brodmann)은 20세기 초에 신피질의 세포구축학적 지도(cytoarchitecture map)를 만들어 신피질을 정확하게 분류하였다. 이 지도에서 동일한 세포구출학적 구조를 갖고 있는 피질의 각 영역에 번호가 붙혀졌다.
1) 신피질의 구조-기능의 관계
브로드만의 시대로부터 신경과학자들을 매혹시킨 주제의 하나는 신피질(neocortex)이 포유류의 진화과정에서 어떻게 변화해 왔는가에 대한 것이다. 뇌는 부드러운 재질이기 때문에 포유류 선조들의 피질 화석(fossil)이 남아 있지 않아 신피질이 어떻게 진화되어 왔는지 알기 어렵다. 그럼에도 불구하고 현재 생존하는 서로 다른 종의 피질을 비교함으로써 어느 정도의 정보를 얻을 수 있게 됐다. 신피질의 가장 작은 기능적 단위는 직경 0.5mm, 백질에서 피질 표면까지의 높이가 2mm인 실린더형 구조이다. 이 실린더 형태의 구조는 신피질원주(neocortical column)라고 하며 그 안에는 대략 1만개 정도의 뉴런과 1억 개의 시냅스가 존재한다.(대략 1개의 뉴런에 1만 개 정도의 시냅스) 우리는 이러한 뉴런들이 어떻게 서로 연결되어 있는지에 대한 상세한 배선회로도(Wiring diagram), 즉 신피질의 커넥톰(connectome)을 이해하고 싶어한다. 그렇지만 시냅스는 초박절편(두께 50nm) 조직을 이용하여 전자현미경으로 관찰해야만 확실하게 확인할 수 있는 구조이기 때문에 이는 거의 실현 불가능한 목표이다.
브로드만은 신피질이 뇌에 새로운 영역이 삽입되어 확장된 구조일 것이라고 생각했다. 다양한 진화과정을 겪은 여러 종의 현존하는 동물에서 피질의 구조와 기능을 자세하게 비교한 결과 포유류의 공통 선조가 되는 동물의 원시적인 신피질은 세 종류의 피질로 구성되어 있다는 사실이 밝혀졌다.
- 뇌로 올라오는 상행감각로(ascending sensory pathway)에서 직접 정보를 받는 일차감각영역(primary sensory areas)이다. 이를테면 17영역은 망막-시상-피질의 직접 경로를 통해 눈에서 입력을 받아들이기 때문에 일차시각피질(primary visual cortex, VI)이라고 한다.
- 이차감각영역(secondary sensory areas)으로, 일차감각영역과 서로 광범위하게 연결되어 있는 피질이다.
- 운동영역(motor areas)들로 구성되며 수의운동의 제어(control of voluntary movement)와 밀접하게 연관되어 있다. 운동영역은 종뇌기저부(basal telencephalon)와 소뇌에서 중개되는 정보를 받고 뇌간과 척수에 존재하는 운동제어뉴런(motor control neuron)으로 출력을 보낸다.
포유류 진화에서 피질이 점차 확장되는 양상을 보면 확장되어 커진 부분은 이들 일차감각영역과 운동영역 사이에 있는 부분임을 확인할 수 있었다. 일차감각영역과 운동영역 사이에 있는 피질영역의 대부분은 감각정보를 분석하는데 사용되는 여러 이차감각영역(secondary sensory areas)이 확장된 구조이다.
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