재미있는 뇌 이야기
1. 하루에 다섯번 교체되는 뇌 척수액
2. 지능은 유전의 결과인가, 환경의 산물인가
3. 생명유지에 긴요한 미각과 후각
4. 글 읽으며 고개 돌려도 시선은 고정
5. 오른쪽 뇌를 발달 시키려면
6. 아인쉬타인의 뇌를 현미경으로 보았더니
7. 기분 좋으면 두뇌 훈련 빨라져
8. 화를 자주내는 것은 동물이 되는길
9. 의식을 유지시키는 노르에피네프린
10. 스트레스 대항 호르몬, 에피네프린
11. 환각제와 같은 구조를 지닌 세로토닌
12. 정보를 받아들이는 수용체
13. A, B, C 신경계
14. 도파민은 인간 정신 그 자체
15. 인구의 1-5%가 우울병 환자
16. 기분 좋아지려면 쌀밥 먹어라
17. 인간을 노예로 만드는 물질
18. 뇌졸증은 뇌신경세포가 죽는 질병
19. 노화의 비밀
20. 추억없는 사람은 꿈이없는 사람
21. 생체리듬 깨뜨리면 수면 장애 초래
22. 최고 컴퓨터 100만대도 뇌 하나에 못 미쳐
23. 인조인간 제조의 꿈
24. 만리장성 넘어가는 환각제
25. 뇌가 할 일이 많아지면 멀미가 생겨
26. 거미줄처럼 얽혀 있는 신경 그물
27. 뇌의 죽음이 인간의 죽음이다
28. 뇌를 눈으로 직접 보는 영상기법
29. 인간 게놈과 유전자 치료법
30. 대마초, 잘쓰면 명약
31. 뇌속의 모르핀, 엔드로핀
32. 본드와 부탄가스는 한번만 마셔도 뇌 망가뜨려
33. 넓고 무한한 소우주
34. 움직이기 위해서는 뇌가 있어야
35. 뇌가 곧 나며 내가 곧 뇌다
36. 정신세계를 조절하는 물질
37. 화약은 세게 친다고 크게 폭발하지는 않아
38. 뇌 속에 있는 생체리듬 시계
39. 여자는 생각할 때 왼쪽 뇌와 오른쪽 뇌를 함께 사용해
40. 키스할 때 눈을 감는 이유
41. 도사는 억제성 신경계가 발달한 사람
42. 조미료를 많이 먹으면 머리가 좋아지는가
43. 기억과 망각의 신비
44. 인체의 최고사령부
45. 시각을 통한 뇌의 외부세계와의 대화
1. 하루에 다섯 번 교체되는 뇌척수액
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신경계(nervous system) 는 중추신경계와 말초신경계로 이루어져 있다. 인체의 모든 조직과 기관들은 중추신경계에 의해 기능이 조절되고 통괄됨으로써 하나의 통일된 개체로 활동할 수 있다. 중추신경계 에 있는 신경세포의 긴 가지 들이 신체 각 부분으로 뻗어서 말초 신경계를 구성하고 있다.
포유동물의 중추신경계는 원래 관 모양의 관상구조로부터 발 달하여 뇌와 척수(spinal cord) 가 되었다. 관 모양의 구조는 뇌에서는 뇌실이 되고 척수 (spinal cord)에서는 중심관이 되었다. 이 속에는 뇌척수액이라는 물로 차 있으며 이 척수액은 뇌실에 있는 맥락 총(뇌실 안쪽을 싸고 있는 포도송이처럼 생긴 조직으로서 뇌척수 액을 분비한다.)에서 생산되어 뇌실계를 돌아 뇌간에서 표면으로 나와 뇌를 감싸돈 뒤 정맥으로 흡수된다. 이 뇌척수액은 뇌를 감싸 중추신경계를 떠있게 함으로써 뇌에 대한 외부로부터의 기계적인 충격을 완충해주며 뇌에서 생산된 대사물을 제거해준 다. 뇌 속을 관류하고 있는 뇌척수액은 약 100cc정도 되며 하루 에 약 500cc생산되고 있기때문에 하루에 다섯 번 정도 교체되 고 있다.
뇌는 앞쪽에 있는 전뇌, 중간부위에 있는 중뇌와 뒤쪽에 있는 후뇌로 구성되어 있다. 전뇌는 뇌의 가장 바깥껍질을 형성하고 있는 대뇌피질(Cerebral cortex) 과 변연계 로 구성되어 있다. 후뇌에는 생명중추(혈압중추, 호흡중추 등)가 있는 뇌의 밑뿌리에 위치하고 있는 연수 (Medulla)와 뇌교(pons) 그리고 평형과 운동을 주관하고 있는 소뇌(cerebellum) 가 속해있다.
변연계는 뇌의 중심부 아래에 자리하며 계통발생상 뇌에서 비교적 일찍 생긴 부분으로서 고피질이라고 하며 늦게 발달한 신피질인 대뇌피질에 의해 완전히 둘러싸여 있 다. 대뇌피질은 외부환경과의 교신을 통하여 이를 입체적으로 인식하는 능력을 가지며 목적지향성 이성행동을 주재한다. 즉 고도의 사색기능, 판단기능, 창조적 정신기능 등의 고등 정신 활동을 하는 곳이며 운동과 감각을 주재하는 곳이다. 이에비하 여 변연계는 본능행동과 정서감정을 주재하는 기구로서 행동의 의욕, 학습, 기억과정에도 깊이 관여한다. 대뇌피질은 표면은 신경세포체가 밀집되어 있기 때문에 회색 으로 보이는 회백질 부위와 속부분은 흰 신경섬유로 이루어져 있기 때문에 희게 보이는 백질부로 구성되어 있다. 대뇌를 외관 상 보면 꼬불꼬불한 고랑과 둑이 많이 보인다. 휘어진 고랑을 구 , 깊은 고랑을 열, 둑을 회전이라고 부른다. 좌우 대뇌반구 는 앞쪽의 전두엽, 위쪽의 두정엽, 뒤쪽의 후두엽, 옆쪽을 측두엽,뇌 가운데 있는 변연엽의 다섯 엽으로 나뉜다. 대뇌피 질은 기능과 구조적 특징에 따라서 브로드만이 1 - 52번의 번호 를 붙여서 세분하였다.
2. 지능은 유전의 결과인가, 환경의 산물인가
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금방 태어난 아기의 뇌는 약 400 - 500g으로 성인 뇌 무게의 30% 정도밖에 안 된다. 그러나 신경세포(neuron : 뉴런)의 수는 어른이나 마찬가지다. 단지 성장함에 따라 신경세포가 커지고 신경세포에서 뻗어나와 다른 신경세포와 신호전달을 하는 시냅스(synapse) 가지가 훨씬 복잡해지고 많아질 뿐이다. 이 시냅스 네트워크의 복잡성과 정교성이 지능으로 나타난다고 할 수 있다. 즉 시냅스 가지가 덜 발달되어 있으면 지능이 낮고 잘 발달되어 있으면 지능이 일반적으로 높다고 볼 수 있다.
그러면 이 시냅스 네트워크의 복잡성을 좌우하는 것은 유전인가 환경인가. 지능이 높은 가계가 많이 알려져 있기 때문에 지능은 유전된다는 학설이 19세기 말부터 주장되어왔다. 그러나 일란성 및 이란성 쌍둥이의 지능차이, 백인과 흑인간의 지능차이 등에 대한 지금까지의 연구에서 유전설을 확실히 뒷받침하는 결정적인 단서는 아직 없다.
지능검사라는 형태로 지능을 측정하려는 시도는 프랑스의 비네가 처음 시작했다. 1904년 그는 교육으로 지적 장애를 개선할 수 있다는 전제 아래 지적 장애아들을 찾아내기 위해 정신과 의사인 시몬과 함께 지능검사를 고안해냈다.
그뒤 독일의 슈테른이 <지능검사의 심리학적 방법>(1911년)에서 '정신연령과 실제연령의 비'를 제창했고, 그것을 미국 스텐퍼드대학 심리학자인 터먼이 계승하여 저서 <지능의 측정>(1916년)에서 '지능지수', 즉 IQ를 등장시켰다. 이 IQ는 양적인 측면이 강조되었고 평생 변하지 않는다고 여겨졌다.
한편 환경에 의해 지능이 결정된다는 주장도 많이 나오고 있다. 12년간 방 안에 갇혀 자라난 미국 소녀 는 말을 할 수도, 두 다리로 걸을 수도 없엇으며 지능지수를 검사할 수조차 없었다. 쥐를 이용한 실험에서도 놀이기구가 많은 환경에서 자라난 쥐가 미로학습의 성적이 높다는 결과가 나와 있다.
결국 뇌의 구조는 유전자로 결정되지만, 시냅스 수나 정보전달의 종류는 환경의 영향을 받는다고 할 수 있다. 중요한 하드웨어는 유전자에 의해 만들어지지만 미세한 구조와 기능은 교육과 환경에 의해 좌우 된다는 말이다.
이처럼 우리의 지능은 유전과 환경의 상호작용에 의해 형성되는 것이다.
3. 생명유지에 긴요한 미각과 후각
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미각과 후각을 화학감각이라 한다. 체내에 는 화학물질의 농도변화를 감지하는 많은 화학감수기가 있다. 일상생활에서 미각과 후각은 맛있는 것, 향기나는 것 등 향락과 연관지어 생각하기 쉽지만 원래 후각과 미각은 동물의 생존과 결부된 본질적으로 중요한 감각으로서 먹이의 탐색과 검색을 위해필요하고 방어활동과 성행동과도 관련이 깊다.
이들 화학감수기는 단백질 수용체(recepter)로 되어 있으며 화학물질과 반응하여 미각과 후각을 일으킨다. 미각과 후각 감수기 세포는 감각하는 화학물질의 종류가 다르고 감수성도 다르다. 미각과 후각이 다른 감각과 다른 점은 고도의 적응능력을 가지는 점과 자극의 질을 식별하는 능력, 즉 특정 자극에 대한 감수성이 고도로 분화되어 있는 점이다. 그리고 양적으로 분석할 수 있는 자극강도의 범위가 좁아 예민하게 구별 못하는 경우도 많다.
미자극을 받아들이는 감각기를 맛봉오리라 하며, 약 2000개 정도 있다. 미각 은 네 가지 기본 감각,즉 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛 등으로 구분된다.
맛봉오리의 흥분은 안면신경과 설인신경에 의해 뇌중추인 대뇌피질의 감각중추에 있는 외측 미각영역으로 전달된다. 이 미각중추가 망가지면 맛을 구별할 수 없다. 우리 코는 수천 가지 냄새를 식별한다. 콧속에 있는후각감수 기의 수효는 1000만 개 정도 된다. 여기에서 후각로를 따라 뇌의 이상엽, 해마를 포함한 변연계에 도달되어 최종적으로냄새를 구별한다. 인간은 후각이 다른 동물보다 조금 퇴화되어 있기때문에 후각기능이 아주 예민하지는 않다.
후각신호가 변연계에 생긴다. 좋은 향수냄새를 맡으면 강한 무드가 유발되며, 불유쾌한 냄새를 맡으면 재채기 등 방어반사가 일어나고, 암모니아 냄새를 맡으면 반사적으로 호흡이 멈추어진다. 사향의 향기는 원래 10리 밖의 암사슴을 불러 유혹하는 수사슴의 복부에 있는 향낭이라는 주머니 에서 분비하는 분비물의 냄새다. 이 향기는 암사슴이 수사슴을 찾게 하고, 암사슴을 성적으로 크게 충동하는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 미각과 후각은 생명유지에 기본적인감각일 뿐만 아니라 더욱 나은 맛과 향기를 가진 향료나 음식개발을 위한 음식문화 창조에 필수적인 감각이다.
4. 글 읽으며 고개 돌려도 시선은 고정
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평형감각은 내이(청각세포와 평형을 조절하는 기관이 있는 속에 있는 귀)에 있는 두 감각기인 평형반(평형으로 생긴 기관으로 속에 림프액이 돌고 있으며 평형을 조절한다)과 반고리관(반원고리형 관으로역시 평형을 조절 한다)에서 느껴지는 감각이다. 인간을 포함한 거의 모든 동물이 생명유지를 위해 가지고 있는 가장 기본적인 감각중의 하나다. 가령 개를 들어 뒤집어 떨어뜨리면, 개는 먼저 고개를 돌려 땅을 보면서 시선을 고정시키고 자세를 바로잡아 네 발로 사뿐히 내려선다. 글을 읽으며 고개를 좌우로 기울여도 시선은 글에 고정되어 있다. 이는 모두 평형감각의 장애를 보상하는 반응 으로 내이 감각기로부터 시작하는 반응이다.
내이 미로에는 달팽이관과 평형반, 타원낭(타원형 주머니로 평형조절기관임), 반고리관이 자리잡고 있으며 이들은 청신경과 연결되어 있다. 이들은 정지된 상태에서 지구인력에 대한 머리와 몸통의 위치, 평형감각을 담당하고 있다. 이들 기관에서의 자극은 최고위중추인 대뇌피질의 중앙고랑 바로 뒤쪽에 있는 감각중추에 이르게 되고 이 부위에서 정보를 분석하여 평형과 방위를 인식하며 운동신경에 명령을 내려 자세를 유지하게 된다는 것이다.
회전운동 감각의 착각으로 정지해 있는 몸이 마치 돌고 있는 것처럼 느끼거나, 외계가 돌아가는 것처럼 느끼는 경우를 현기증이라 한다. 이때는 몸의 평형을 유지할 수 없어 넘어진다. 자동차 멀미, 비행기 멀미는 직진운동 감각의 착각에 의하 여 일어난다. 미로장애 때에는 현기증 외에 구토, 발한 등 자율신경계의 증상도 볼 수있다.
이와 같은 평형감각을 유지하는 기관과 뇌가 없다면 인간은 땅 위에서 두 발로 서서 똑바로 걸을 수가 없을 것이며, 두 손으로 오늘날과 같은 문명창조를 하지 못했을 것이다.
5.오른쪽 뇌를 발달시키려면
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측두엽 위쪽 부위는 감각을 연합하고 통합하는 영역이다. 이 영역은 여러 감각을 종합적으로 해석하는부위이기 때문에 해석영역, 인식영역이라 부르고 있으며 베르니케영역 이라고도 한다. 해석영역은 오른손잡이의 경우 왼쪽 뇌에 발달해 있으며 고도의 뇌기능을 수행한다. 열 사람 중 아홉 사람은 왼쪽 뇌가 우성 뇌이며 약 50%의 신생아는 태어날 때부터 왼쪽 베르니케영역이 더 크다. 왜 왼쪽 뇌가 우성 뇌이며 오른손잡이가 많은가를 이를 통해 알 수 있다.
어떤 원인으로 우성 반구에 있는 베르니케영역이 손상되면 반대쪽 뇌가 우성 반구로 발달된다. 자랄 때부터 크고 빈번히 사용하게 되므로 이 영역으로 신경전도파가 집중되어 더욱 발달하게 된다. 학습과 기억도 우성 뇌부위에서 시작하므로 반대쪽보다 일찍 발달하는 것 같다. 인위적으로 자꾸 반대쪽을 사용하게 되면 반대쪽 뇌도 동시에 발달시킬 수 있다. 즉 어느 정도 오른쪽 뇌도 왼쪽 뇌처럼 발달시킬 수 있다.
또 왼쪽 뇌는 문자나 숫자를 이해하고 계산하는 이성적이고 논리적인 데 반해 오른쪽뇌는 음악이나 그림을 감상하고 비언어적 이고 감정적이다. 그러나 이러한 차이점보다는 오른쪽 뇌와 왼쪽 뇌는 앞에서 설명한 바와 같이 운동과 감각을 조절하는 뇌중추가 같이 위치하고 있다는 점에서 같은 점이 훨씬 많다 고 하겠다.
이와 같이 우리는 끊임없이 노력과 각고의 인내로 양쪽 뇌 깊숙이 잠재하고 있는 뇌기능을 수면 위로 떠올려 효과적으로 활용할 수 있다. 이를 통해 우리들은 생활의 효율성을 극대화시키킬 수 있다.
6. 아인슈타인의 뇌를 현미경으로 보았더니
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입시철을 맞이할 때마다 우리들은 그 어느 때보다도 우수한 두뇌의 중요성을 절감한다. 뛰어난 두뇌는 선천적으로 타고나는가, 아니면 후천적인 노력과 훈련으로 좋은 머리를 만들 수 있는가. 머리가 좋다는 것은 과학적으로 어떻게 설명될수 있는가. 이것은 인간이 오랫동안 간직한 물음이지만 과학이 발달한 오늘날까지도 확실한 해답을 얻지 못하고 있다.
지금부터 약 40년전 천재 과학자인 아인슈타인이 죽었을 때 과연 아인슈타인의 뇌가 어떻게 생겼길래 천재성을 발휘했는가하는 의문을 풀기 위해 그의 뇌의 조직표본을 현미경으로 자세히 관찰한 적이 있다. 그러나 광학현미경으로는 어떤 구조적인 차이점을 발견할 수 없었다. 미세한 구조적인 차이점이 있는데도 광학현미경으로는 발견할 수가 없었는지, 정말로 정상인의 뇌와 구조적인 차이점이 없었는지 확실히 알 수는 없었다.
그러나 현재는 적어도 현미경으로 볼수 있는 구조적인 차이점은 없지만 시냅스(synapse, 두 뉴런이 접합하고 있는 부위로서 이곳을 통해 흥분이 전달됨)회로의 기능적인 차이는 있지 않나 생각하고 있다. 고도의 사고기능을 가지고 있는 인간의 뇌신경세포와 하등동물의 뇌신경세포는 근본적로 신경세포(뉴런)하나 하나의 구조와 기능은 같지만 신경세포수와 세포간의 시냅스 회로의 다양성과 복잡성이 다르다고 생각하고 있다.
천재와 보통사람의 두뇌는 적어도 신경세포 수에서 차이가 있다고 보지는 않는다. 우리가 흔히 머리가 좋다고 이야기하는 것은 다른 사람보다 지식을 효율적으로 터득하고 오랫동안 그 내용을 기억하는 경우를 일컫는다. 그러면 학습과 기억은 무엇인가. 학습을 하면 뇌신경세포간의 시냅스회로가 활성화되며, 반복학습을 계속할수록 이 회로는 더욱 활성화되어 학습의 효과가 한번 수행할 때보다 더욱 강화된다. 다시 말해 학습을 연속해서 반복하면 신경세포간의 시냅스회로가 활성화 되어 학습의 효과는 더욱 높아지게 되지만, 쓰지 않으면 회로가 막히고 녹이 슬게 되는 것이다.
이시냅스 회로의 활성화가 일어날때 시냅스 전 뉴런(접합하고 있는 두 뉴런 중에서 앞에 있는 뉴런)에서 시냅스 회로 내로 신경전달 물질, 특히 글루탐산의 유리(뉴런 속에 있는 글루탐산이 자극에 의해 떨어져 나와 다음 뉴런을 흥분시킴)가 증가되어 글루탐산 신경계가 활성화된다. 이어 시냅스 후 뉴런(접합하고 있는 뉴런 중 뒷쪽에 있는것)의 세포막을 통한 칼슘이온(Ca )의 이동이 증가된다. 일련의 세포 내 화학반응에 의해 유전자에서 시냅스회로를 이루고 있는 단백질에 의해 시냅스 회로의 구조적인 변화가 동반된다. 즉 시냅스부는 더욱 넓어지고 두터워지며 시냅스 가지를 내어 정보전달과 저장이 용이하게 된다. 우수한 두뇌는 이런 시냅스 회로가 발달되어 있다. 그러나 보통사람이라도 끊임없는 노력으로 반복학습과 깊은 사고를 하면 시냅스 회로가 더욱 다양하게 연결되어 활성화된다. 치밀한 전기회로는 간단한 회로보다 더 많은 일을 할 수 있는 것과 같다. 즉 좋은 머리를 어느 정도는 만들수 있다는 말이다.
7. 기분좋으면 두뇌 회전 빨라져
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합리적 사고와 이성에 몰두해 있던 프란시스 베이컨의 시대에는 인간의 감정은 도외시되었다. 그때는 문제를 인지하고 합리적인 판단을 통해 해결하는 이성의 논리성을 규명하는 것이 곧 인간의본질을 파악하는 중심적 과제였다. 따라서 감정에서 파생되는 기쁨과 슬픔, 공포와 불안, 혐오감 같은 것은 과학자들의 연구영역에서 사소하고 별것 아닌 것들로 여겨졌다.
그러나 동기를 유발시키고 구체적인 행동 및 삶의 양식을 꾸려나가는 주요 원천이 합리적 이성에만 있지 않다는 사실이 밝혀지면서 인간의 감정이 중심적인 연구대상으로 자리잡게 되었다. 감정은 인간정신의 사소한 파생물이 아니라 기억과 판단, 학습등 고도의 이성적 사고와 관련되어 있다는 것이다. 이성과 더불어 인간본질을 구성하는 양축의 하나로 새롭게 주목받게 된 감정에 대한 연구는 감정이란 정신현상이 인체의 어느 부분과 관련되어 있는가 하는 문제에 초점이 모아졌다.
20세기에 들어와서 과학자들은 뇌의 특정부위를 연구함으로써 감정의 진원지를 알 수 있는 것으로 보게 되었다. 오랜 연구 결과 대뇌피질 안쪽의 오래된 뇌인 변연계(대뇌피질 중 뇌의 한가운데 있으며 시상을 둘어싸고 있다고 해서 변연계로 불림)라는 조직이 감정과 관련된 정보를 받아들이고 신체적 반응까지도 조절한다는 사실이 밝혀졌다. 인간의 생체조직과 감정의 연관성을 다루는 문제에서 중요한 것은 뇌의 좌우반구가 각기 다른 감정적 반응을 담당하고 있다는 사실이다. 예를 들면 왼쪽 뇌가 손상된 경우 웃는 표정을 짓지 못한다고 한다.
공포나 혐오와 같은 부정적인 감정표현이 요구될 때는 오른쪽 뇌의 활동이 활발해지고, 유쾌하고 행복한 기분에 젖어들 때는 왼쪽 뇌의 작용이 왕성해진다는 것이다. 한편 손톱크기만한 편도핵(변연계의 일부로서 복숭아 씨처럼 생겼다고 편도핵이라 함)이 뇌의 각 부분과 작용하면서 감정을 주관하는 일종의 센터가 아닐까 하는 연구도 있다. 이미 1930년대에 원숭이를 대상으로 한 연구에서 편도핵이 손상되면 외부의 자극에 대한 반응을 망각하게 돼 위험을 전혀 알지 못하고, 보통 놀랄 만한 상황에서도 전혀 감정표현을 하지 못하는 경우가 발견되었다.
숲속을 걸으면서 무슨 소리를 들었을 때 총소리로 생각해서 불안과 공포를 느낄것인지, 나무 부러지는 소리이기 때문에 아무 동요를 느끼지 않을 것인지에 대해 편도핵이 먼저 반응을 한다. 이것은 감각정보가 뇌로 먼저 전달된 후 하부 신경계통으로 반응명령을 내린다는 과거의 과학자들 생각과는 다른 내용이다. 실제로 대뇌피질 등이 파괴되어도 불안, 공포와 같은 원초적 감정표현은 편도핵을 통한 긴급회로에 의해서도 이루어질 수 있다는 것이다. 이런 사실은 감정처리가 논리적 판단 이전에 무의식적으로 일어난다는 견해에 대한 생물학적 근거를 제시한다. 즉 감정은 사고보다 원초적인 기능이라고 할 수 있다. 고등동물의 경우 고차원적인 감정은 고도의 사고기능과 밀접하게 연결되어 있지만 본능적인 공포나 놀람과 같은 원시적인 감정은 고도의 사고기능과 밀접하게 연결되어 있지만 본능적인 공포나 놀람과 같은 원시적인 감정은 대뇌피질까지 연결되지 않고 하부뇌에서 반사적으로 이루어 진다.
명랑하면 우울할 때보다 두뇌능력이 우수해진다. 어떤 문제를 풀기 위해 감각을 기록하고 이를 활용하는 기억작용이 얼마나 잘 발휘되는가는 그 사람의 기분에 따라 크게 좌우되기 때문이다. 특히 복잡한 과제의 해결에서는 명랑한 사람이 우울한 사람보다 훨씬 탁월한 능력을 보인다. 이같은 사실은 최근 독일 괴팅겐 대학 심리학과 게르트 뤼에 교수의 실험연구를 통해서 확인됐다. 실험 대상자들을 명랑한 그룹과 우울한 그룹으로 나누어 자연과학 학술도서를 읽게 하였다. 책을 읽은 후 내용을 그대로 반복해 옮기기와 그 내용을 응용해 어떤 문제를 푸는 두 가지 과제가 주어졌다. 그 결과 읽은 것을 그대로 옮기는 단순과제에서는 두 그룹 사이에 의미있는 차이가 발견되지 않았으나 좀더 복잡한 두 번째 과제에서는 명랑한 기분의 그룹이 훨씬 우수한 처리능력을 과시했다. 뤼에박사는 이에 대해 "우리의 지식은 마치 그물과 같은 형태로 기억 속에 기록이 되며 한개 한개의 단위지식(그물의 매듭)은 서로 복잡하게 연결된다"고 밝혔다. 기분이 좋을때는 이러한 제어 관리의 막힘이 없이 문제처리를 위해 개인의 기억 속에 보유한 모든 처리능력을 동원할 수 있지만 기분이 나쁜 상태에서는 매듭들의 일부가 우울한 기분을 극복하는 데 쓰이기 때문에 그만큼 해결능력이 떨어지게 된다는 것이다.
다시 말해 명랑할 때는 신경세포를 연결해주는 시냅스에서의 신경전달물질의 유리가 원활하게이루어져 신경전도가 억제됨이 없이 순조롭게 이루어지지만 우울할 때는 시냅스에서의 전도가 더디게 일어나는 것이다. 따라서 즐겁고 명랑한 기분으로 공부하는 것이 마지 못해 우울한 기분으로 공부하는 것보다 훨씬 학습효과가 높다.
8. 화를 자주내는 것은 동물이 되는 길
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하등동물은 뇌가 없는 대신 척수가 발달하여 몸 안팎으로부터 자극을 받아들이고 이에 대해 판에 박은 듯한 단순한 반응이나 반사활동을 일으키는 본능적인 생명보존 활동을 한다. 그러나 동물이 진화 발달하게 되면 눈, 코, 귀와 같은 특수 감각기를 통해 감각정보를 받아들이고 이를 종합하여 과거의 기억과 견주어 적절한 대응을 하는 높은 수준의 활동이 필요하게 된다. 이에 따라 척수 윗부분의 중추신경계가 크게 발달하여 대뇌를 이루게 된다.
대뇌는 대뇌피질과 변연계로 이루어져 있다. 변연계는 뇌의 중심부 아래에 자리하며 계통발생상 뇌에서 비교적 일찍 생긴 부분으로서 늦게 발달한 신피질에 의해 완전히 둘러싸여 있다. 대뇌피질은 외부환경과의 교신을 통하여 이를 입체적으로 인식하는 능력을 가져 목적지향성 이성행동을 주재한다. 구체적으로 말하면 고도의 사색기능, 판단기능, 창조적 정신기능 등의 고등 정신활동을 하며 운동과 감각을 주재한다. 이에 비하여 오래된 변연계는 본능행동과 정서 감정을 주재하는 기구로서 행동의 의욕, 학습, 기억과정에도 깊이 관여한다.
고등동물일수록 본능과 감정기능 등은 대뇌의 하부 변연계에 남고 시각, 청각, 등 정밀한 감각기능과 세밀한 운동기능은 점차 뇌의 아랫부분에서 윗부분인 대뇌피질부로 이관되어 대뇌피질부가 크게 발달한다. 이런 현상을 대뇌화라 한다. 높은 수준의 대뇌피질부는 변연계나 척수와 같은 낮은 수준의 중추 신경계 기능을 촉진 또는 억제하는 등의 조정역할을 한다. 따라서 대뇌부위가 손상되거나 기능이 약화되면 그 결손증상과 함께 대뇌부의 조절 통제하에 있던 하위뇌부위의 기능이 해방되어 동물화 현상이 촉진된다. 이를 백치가 되며 본능과 식물기능만 남아 식물인간이 되고 만다.
인간을 인간답게 라는 것은 고귀한 정신이며 정신활동의 극대화로 창조가 이루어진다. 끊임없는 창조활동으로 오늘날과 같은 인류문화가 발전된 것은 의심의 여지가 없다. 소크라테스는 인간이란 정신이 있는 신체를 사용하는 존재라고 하였으며, 플라톤은 정신은 지, 정, 의의 세 부분으로 구성되어 있으며 이 세가지가 잘 조화된 정신이 이상적이라 하였다. 중국에서는 만물을 만물이 되게 하는 도의 근원이 정신이라 하였다. 이러한 정신 가운데서 창조야말로 인간을 인간답게 만드는 근본이며, 인류문명 발달의 핵심이다.
앞에서 언급한 바와 같이 가장 높은 정신현상인 창조는 우리 뇌의 가장 높은 곳에 있으며 진화상 최근에 발달한 대뇌피질에서 나오지만, 본능이나 폭력과 같은 원초적인 감정은 오래 전에 형성된 변연계와 같은 하부뇌에서 나온다. 말하자면 인간을 인간답게 만드는 인간성은 상부뇌인 대뇌피질에서 나오며 동물성 기능은 하부뇌만으로도 충분하다고 할 수 있다. 오늘날 우리 사회는 건전한 정신, 창조적 혼이 깃들어 있는 인간성이 충만한 이성적 사회인가. 즉흥적 본능적 행위가 풍미하는 동물적 사회인가. 매일매일 접하는 수많은 자극이나 정보들을 받아들여 인류문화 발달에 유익한 방향으로 창조하기 위해서는 대뇌 신경회로의 발달과 활성화가 필요하다.
외부의 자극이 들어와서 이성적이고 창조적인 활동으로 연결되기 위해서는 맨 위에 있는 대뇌피질까지 회로가 열려 있어야 한다. 그래야만 모든 정보를 종합 분석함으로써 적절하고 사려깊은 행동이 나온다. 즉각적인 감정의 표출이나 폭력은 동물뇌인 하부뇌(변연계, 척수)까지만 회로가 열려 있어 대뇌까지 올라가지 못해 생기는 것이다. 흥분전도가 활발히 일어나는 신경회로는 발달되고 강화된다.
다시 말해 신경전도가 활성화될수록 회로를 형성하고 잇는 신경세포의 가지가 많이 돋아나며 회로가 튼튼해지고 넓어진다. 반대로 쓰지 않는 회로는 없어지고 막혀버린다. 이처럼 머리는 쓸수록 발달되고 좋아진다. 따라서 다른 사람의 말이 비위에 거슬린다고 별 생각 없이 즉각적인 폭력을 행사하는 것과 같은 사려깊지 못한 행위가 반복될수록 대뇌화는 위축되고 상부뇌보다 하부뇌가 커지는 동물화현상이 일어난다. 이러한 현상을 피하기 위해서는 외부에서 들어온 자극을 시간을 두고 깊이 생각하고 한 단계늦추어 행동으로 옮겨야만 한다.
강인한 정신력은 대뇌 신경회로의 강화에 신선한 활력소가 되며 우리의 삶에 창조적인 에너지를 제공해 준다. 인간의 뇌는 무한한 발전성을 가지고 있다. 이 때문에 오늘날 인간 뇌의 정신기능과 창조적 기능은 훗날에는 마치 네안데르탈인의 뇌처럼 원시적인 뇌로 생각될지도 모른다.
7. 기분좋으면 두뇌 회전 빨라져
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합리적 사고와 이성에 몰두해 있던 프란시스 베이컨의 시대에는 인간의 감정은 도외시되었다. 그때는 문제를 인지하고 합리적인 판단을 통해 해결하는 이성의 논리성을 규명하는 것이 곧 인간의본질을 파악하는 중심적 과제였다. 따라서 감정에서 파생되는 기쁨과 슬픔, 공포와 불안, 혐오감 같은 것은 과학자들의 연구영역에서 사소하고 별것 아닌 것들로 여겨졌다.
그러나 동기를 유발시키고 구체적인 행동 및 삶의 양식을 꾸려나가는 주요 원천이 합리적 이성에만 있지 않다는 사실이 밝혀지면서 인간의 감정이 중심적인 연구대상으로 자리잡게 되었다. 감정은 인간정신의 사소한 파생물이 아니라 기억과 판단, 학습등 고도의 이성적 사고와 관련되어 있다는 것이다. 이성과 더불어 인간본질을 구성하는 양축의 하나로 새롭게 주목받게 된 감정에 대한 연구는 감정이란 정신현상이 인체의 어느 부분과 관련되어 있는가 하는 문제에 초점이 모아졌다.
20세기에 들어와서 과학자들은 뇌의 특정부위를 연구함으로써 감정의 진원지를 알 수 있는 것으로 보게 되었다. 오랜 연구 결과 대뇌피질 안쪽의 오래된 뇌인 변연계(대뇌피질 중 뇌의 한가운데 있으며 시상을 둘어싸고 있다고 해서 변연계로 불림)라는 조직이 감정과 관련된 정보를 받아들이고 신체적 반응까지도 조절한다는 사실이 밝혀졌다. 인간의 생체조직과 감정의 연관성을 다루는 문제에서 중요한 것은 뇌의 좌우반구가 각기 다른 감정적 반응을 담당하고 있다는 사실이다. 예를 들면 왼쪽 뇌가 손상된 경우 웃는 표정을 짓지 못한다고 한다.
공포나 혐오와 같은 부정적인 감정표현이 요구될 때는 오른쪽 뇌의 활동이 활발해지고, 유쾌하고 행복한 기분에 젖어들 때는 왼쪽 뇌의 작용이 왕성해진다는 것이다. 한편 손톱크기만한 편도핵(변연계의 일부로서 복숭아 씨처럼 생겼다고 편도핵이라 함)이 뇌의 각 부분과 작용하면서 감정을 주관하는 일종의 센터가 아닐까 하는 연구도 있다. 이미 1930년대에 원숭이를 대상으로 한 연구에서 편도핵이 손상되면 외부의 자극에 대한 반응을 망각하게 돼 위험을 전혀 알지 못하고, 보통 놀랄 만한 상황에서도 전혀 감정표현을 하지 못하는 경우가 발견되었다.
숲속을 걸으면서 무슨 소리를 들었을 때 총소리로 생각해서 불안과 공포를 느낄것인지, 나무 부러지는 소리이기 때문에 아무 동요를 느끼지 않을 것인지에 대해 편도핵이 먼저 반응을 한다. 이것은 감각정보가 뇌로 먼저 전달된 후 하부 신경계통으로 반응명령을 내린다는 과거의 과학자들 생각과는 다른 내용이다. 실제로 대뇌피질 등이 파괴되어도 불안, 공포와 같은 원초적 감정표현은 편도핵을 통한 긴급회로에 의해서도 이루어질 수 있다는 것이다. 이런 사실은 감정처리가 논리적 판단 이전에 무의식적으로 일어난다는 견해에 대한 생물학적 근거를 제시한다. 즉 감정은 사고보다 원초적인 기능이라고 할 수 있다. 고등동물의 경우 고차원적인 감정은 고도의 사고기능과 밀접하게 연결되어 있지만 본능적인 공포나 놀람과 같은 원시적인 감정은 고도의 사고기능과 밀접하게 연결되어 있지만 본능적인 공포나 놀람과 같은 원시적인 감정은 대뇌피질까지 연결되지 않고 하부뇌에서 반사적으로 이루어 진다.
명랑하면 우울할 때보다 두뇌능력이 우수해진다. 어떤 문제를 풀기 위해 감각을 기록하고 이를 활용하는 기억작용이 얼마나 잘 발휘되는가는 그 사람의 기분에 따라 크게 좌우되기 때문이다. 특히 복잡한 과제의 해결에서는 명랑한 사람이 우울한 사람보다 훨씬 탁월한 능력을 보인다. 이같은 사실은 최근 독일 괴팅겐 대학 심리학과 게르트 뤼에 교수의 실험연구를 통해서 확인됐다. 실험 대상자들을 명랑한 그룹과 우울한 그룹으로 나누어 자연과학 학술도서를 읽게 하였다. 책을 읽은 후 내용을 그대로 반복해 옮기기와 그 내용을 응용해 어떤 문제를 푸는 두 가지 과제가 주어졌다. 그 결과 읽은 것을 그대로 옮기는 단순과제에서는 두 그룹 사이에 의미있는 차이가 발견되지 않았으나 좀더 복잡한 두 번째 과제에서는 명랑한 기분의 그룹이 훨씬 우수한 처리능력을 과시했다. 뤼에박사는 이에 대해 "우리의 지식은 마치 그물과 같은 형태로 기억 속에 기록이 되며 한개 한개의 단위지식(그물의 매듭)은 서로 복잡하게 연결된다"고 밝혔다. 기분이 좋을때는 이러한 제어 관리의 막힘이 없이 문제처리를 위해 개인의 기억 속에 보유한 모든 처리능력을 동원할 수 있지만 기분이 나쁜 상태에서는 매듭들의 일부가 우울한 기분을 극복하는 데 쓰이기 때문에 그만큼 해결능력이 떨어지게 된다는 것이다.
다시 말해 명랑할 때는 신경세포를 연결해주는 시냅스에서의 신경전달물질의 유리가 원활하게이루어져 신경전도가 억제됨이 없이 순조롭게 이루어지지만 우울할 때는 시냅스에서의 전도가 더디게 일어나는 것이다. 따라서 즐겁고 명랑한 기분으로 공부하는 것이 마지 못해 우울한 기분으로 공부하는 것보다 훨씬 학습효과가 높다.
8. 화를 자주내는 것은 동물이 되는 길
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하등동물은 뇌가 없는 대신 척수가 발달하여 몸 안팎으로부터 자극을 받아들이고 이에 대해 판에 박은 듯한 단순한 반응이나 반사활동을 일으키는 본능적인 생명보존 활동을 한다. 그러나 동물이 진화 발달하게 되면 눈, 코, 귀와 같은 특수 감각기를 통해 감각정보를 받아들이고 이를 종합하여 과거의 기억과 견주어 적절한 대응을 하는 높은 수준의 활동이 필요하게 된다. 이에 따라 척수 윗부분의 중추신경계가 크게 발달하여 대뇌를 이루게 된다.
대뇌는 대뇌피질과 변연계로 이루어져 있다. 변연계는 뇌의 중심부 아래에 자리하며 계통발생상 뇌에서 비교적 일찍 생긴 부분으로서 늦게 발달한 신피질에 의해 완전히 둘러싸여 있다. 대뇌피질은 외부환경과의 교신을 통하여 이를 입체적으로 인식하는 능력을 가져 목적지향성 이성행동을 주재한다. 구체적으로 말하면 고도의 사색기능, 판단기능, 창조적 정신기능 등의 고등 정신활동을 하며 운동과 감각을 주재한다. 이에 비하여 오래된 변연계는 본능행동과 정서 감정을 주재하는 기구로서 행동의 의욕, 학습, 기억과정에도 깊이 관여한다.
고등동물일수록 본능과 감정기능 등은 대뇌의 하부 변연계에 남고 시각, 청각, 등 정밀한 감각기능과 세밀한 운동기능은 점차 뇌의 아랫부분에서 윗부분인 대뇌피질부로 이관되어 대뇌피질부가 크게 발달한다. 이런 현상을 대뇌화라 한다. 높은 수준의 대뇌피질부는 변연계나 척수와 같은 낮은 수준의 중추 신경계 기능을 촉진 또는 억제하는 등의 조정역할을 한다. 따라서 대뇌부위가 손상되거나 기능이 약화되면 그 결손증상과 함께 대뇌부의 조절 통제하에 있던 하위뇌부위의 기능이 해방되어 동물화 현상이 촉진된다. 이를 백치가 되며 본능과 식물기능만 남아 식물인간이 되고 만다.
인간을 인간답게 라는 것은 고귀한 정신이며 정신활동의 극대화로 창조가 이루어진다. 끊임없는 창조활동으로 오늘날과 같은 인류문화가 발전된 것은 의심의 여지가 없다. 소크라테스는 인간이란 정신이 있는 신체를 사용하는 존재라고 하였으며, 플라톤은 정신은 지, 정, 의의 세 부분으로 구성되어 있으며 이 세가지가 잘 조화된 정신이 이상적이라 하였다. 중국에서는 만물을 만물이 되게 하는 도의 근원이 정신이라 하였다. 이러한 정신 가운데서 창조야말로 인간을 인간답게 만드는 근본이며, 인류문명 발달의 핵심이다.
앞에서 언급한 바와 같이 가장 높은 정신현상인 창조는 우리 뇌의 가장 높은 곳에 있으며 진화상 최근에 발달한 대뇌피질에서 나오지만, 본능이나 폭력과 같은 원초적인 감정은 오래 전에 형성된 변연계와 같은 하부뇌에서 나온다. 말하자면 인간을 인간답게 만드는 인간성은 상부뇌인 대뇌피질에서 나오며 동물성 기능은 하부뇌만으로도 충분하다고 할 수 있다. 오늘날 우리 사회는 건전한 정신, 창조적 혼이 깃들어 있는 인간성이 충만한 이성적 사회인가. 즉흥적 본능적 행위가 풍미하는 동물적 사회인가. 매일매일 접하는 수많은 자극이나 정보들을 받아들여 인류문화 발달에 유익한 방향으로 창조하기 위해서는 대뇌 신경회로의 발달과 활성화가 필요하다.
외부의 자극이 들어와서 이성적이고 창조적인 활동으로 연결되기 위해서는 맨 위에 있는 대뇌피질까지 회로가 열려 있어야 한다. 그래야만 모든 정보를 종합 분석함으로써 적절하고 사려깊은 행동이 나온다. 즉각적인 감정의 표출이나 폭력은 동물뇌인 하부뇌(변연계, 척수)까지만 회로가 열려 있어 대뇌까지 올라가지 못해 생기는 것이다. 흥분전도가 활발히 일어나는 신경회로는 발달되고 강화된다.
다시 말해 신경전도가 활성화될수록 회로를 형성하고 잇는 신경세포의 가지가 많이 돋아나며 회로가 튼튼해지고 넓어진다. 반대로 쓰지 않는 회로는 없어지고 막혀버린다. 이처럼 머리는 쓸수록 발달되고 좋아진다. 따라서 다른 사람의 말이 비위에 거슬린다고 별 생각 없이 즉각적인 폭력을 행사하는 것과 같은 사려깊지 못한 행위가 반복될수록 대뇌화는 위축되고 상부뇌보다 하부뇌가 커지는 동물화현상이 일어난다. 이러한 현상을 피하기 위해서는 외부에서 들어온 자극을 시간을 두고 깊이 생각하고 한 단계늦추어 행동으로 옮겨야만 한다.
강인한 정신력은 대뇌 신경회로의 강화에 신선한 활력소가 되며 우리의 삶에 창조적인 에너지를 제공해 준다. 인간의 뇌는 무한한 발전성을 가지고 있다. 이 때문에 오늘날 인간 뇌의 정신기능과 창조적 기능은 훗날에는 마치 네안데르탈인의 뇌처럼 원시적인 뇌로 생각될지도 모른다.
9. 의식을 유지시키는 노르에피네프린
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복잡다단한 매일매일의 활동에서 우리의 의식을 명료하게 해주며, 우리 몸을 적당히 긴장시켜 외계의 스트레스에 대항하여 일을 효율적으로 수행케 해주며 외부의 자극에 대한 감정적인 대응을 적절하게 할 수 있게 해주는 일을 맡고 있는 신경전달물질이 노르에피네프린(노르아드네날린)이다.
이 노르에피네프린은 고도의 정신활동에 가장 중요한 신경전달물질인 도파민이 산화되어 형성되며(옥시도파민), 도파민, 에피네프린(아드레날린)과 더불어 벤젠핵에 두 개의 수산기가 붙어 카테콜핵을 가지고 있기 때문에 카테콜아민계라고 한다. 노르에피네프린은 뇌에서는 A신경계 중 아래에 있는 A1 신경핵에서 A7 신경핵까지 분포하고 있으며, 말초에서는 교감신경 말단에서 유리되는 신경전달물질로 작용하고 있다.
이 가운데서도 뇌에서는 푸른 색을 띠고 있기 때문에 청반핵이라는 A6 신경핵이 가장 큰 노르에피네프린 신경핵으로 대뇌 피질,소뇌, 척수부위로 광범위하게 신경가지를 뻗어 각성, 희로애락의 감정, 진통, 학습과 기억, 혈관조절, 호르몬계 조절, 체온유지 등의 중요한기능을 한다. 또한 뇌간의 중앙부에는 신경섬유가 그물망처럼 분포된 망상체가 있는데, 이 부위는 인간의 대뇌활동을 조절하여 의식을 유지하는 데 필수적인 것이다.노르에피네프린은 이 망상체의 기능을 조절하는 데 중요한 신경전달물질이다.
정신과 의식이 항상 깨끗하게 유지되지 못하면 인간은 어떠한 창조적인 일도 할 수 없을 것이다. 또한 인간의 생활은 사고와 실수의 연속으로 엉망이 될 것이며, 인류문화는 퇴보를 거듭하게 될 것이다.이와 같이 노르에피네프린은 끊임없이 대뇌피질로 각성전파를 발사하여 항상 깨끗하고 명료한 의식을 유지하게 해준다.
의식을 적절히 유지히는 일이 너르에피네프린의 주역할이지만 일종의 의식이 없는 상태인 수면, 특히 급속한 안구운동 응이 나타나는 렘(REM)수면(속파수면;빠른 안구운동이 나타나는 수면;Rapid eye movement의 약어)을 일으키는 데도 노르에피네프린이 중요한 역할을 한다. 꿈의 75%는 수면의 20-30%를 차지하고 있는 렘수면기에 주로 나타나며, 노르에피네프린 신경계의 장애가 있을 때는 렘수면이 나타나지 않게 된다. 이때는 미래의 꿈을 빼앗긴 것처럼 우울, 불안, 초조와 과식 등이 나타나게 된다. 이와 같이 노르에피네프린에 의해 조절되는 렘수면은 인간에게 밝은 꿈을 선사해주는 청량제이다.
노르에피네프린의 또 하나 중요한 기능은 희로애락의 감정을 조절하는 기능이다. 자연계가 봄 여름 가을 겨울의 4계절로 구성되어 있는 것처럼 우리의 생활도 기쁘고 즐겨울 때와 화나고 슬플 때가 교차되어 있다. 이러한 희로애락의 감정이 이유도 없이 어느 한 방향으로만 지나치게 치우치면 우울병이 되고나 병적 즐거움과 우울이 교대로 나타나는 조울병이 된다.
슬픈 일을 겪을 때 우울한 것은 정상적인 정서반응이다. 그러나 합리적인 이유도 없이 깊은 우울의 늪에 빠져 헤어나오지 못하는 것이 바로 우울병이다. 이 우울병은 희로애락의 감정으 빚어내는 A신경계인 노르에피네프린 신경계와 B신경계인 세로토닌 신경계의 기는감소가 주요 원인의 하나가 되는 것으로 생각되고 있다. 현재 사용하고 있는 우울병 치료제는 이들 신경계의 기능을 증강시켜 정상화해주는 약제다.
이와 같이 노르에피네프린 신경계의 적절한 기능유지는 인간 감정의 조화를 유지하는 게 필수적이다. A10신경의 주체인 도파민이 인간정신과 창조의 원천인 데 비해 A6신경의 주체인 노르에피네프린 은 강력한 각성과 주면 조절작용을 가진 인간의식, 생명의 원천이라고 할 수 있다.
10.스트레스 대항 호르몬, 에피네프린
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아침에 일어나 활동을 시작할 때 풀어진 근육의 긴장도를 적당히 높여주고, 근육이 계속 활동할 수 있도록 에너지원인 포도당을 제공해주고, 활동에 필요한 혈액과 산소공급을 높여주기 위하여 심장박동을 증가시켜 혈압을 적절히 유지해주는 호르몬이 신장위에 붙어 있는 콩알만한 부신에서 나오는 아드레날린 호르몬이다. 이 호르몬은 처음에는 부신에서 나오는 호르몬이라는 뜻에서 아드레날린이라고 불렀으나 최근에는 뇌에서 발견되는 중요한 신경전달물질의 하나인 것으로 밝혀졌기 때문에 에피네프린이라고 부르고 있다.
에피네프린은 혈압을 조절해주는 뇌간의 혈압조절중추에서 주인공 역할을 하고 있는 신경전달물질이다. 외계의 다양한 정신적, 신체적 스트레스가 뇌신경세포에 입력이 되면 뇌 신경세포들을 통하여 말조 부신에 정보가 전달되어 에피네프린이 다량으로 혈액 내로 유리된다. 유리된 에피네프린은 외계의 각종 스트레스에 대항하여 신체를 적절히 보호하기 위하여 심장과 혈관 및 근육에 작용하여 근육의 긴장도를 증가시켜 외부로부터의 위험에 효과적으로 대처하게 해주며 외부상황에 대항하여 근육이 효과적으로 일을 하는 데 필요한 에너지원인 포도당의 공급량을 증가시켜준다.
스트레스가 장기간 지속될 때는 에피네프린이 너무 많이 분비되어 혈액 내의 포도당이 많아져서 당뇨병이 나타날 수 있다. 다시 말해서 과도한 스트레스가 오래 지속될 때는 아드레날린분비뿐만 아니라 스트레스에 관련되어 있는 스테로이드 호르몬과 엔도르핀도 분비가 증가되어 당뇨병이발생할 수 있으므로 유해한 스트레스를 우리 몸에 이로은 방행으로 전환시킬 수 있는 노력과 지혜가 필요하다. 각종 스트레스에 많이 노출되어 있는 중년 이후에 당뇨병이 흔히 발생하는 것을 우리는 볼 수 있다.
에피네프린은 도파민이 산화되어 형성된 노르에피네프린 신경전달불질에 메틸기(-CH3)가 붙어서 형성된다. 세 가지 각각 다른 카테콜아민 신경전달물질인 도파민, 노르에피네프린, 에피네프린은 연속해서 만들어지는 신경전달물질이나 서로 다른 신경세포에 자리잡고 있느며 서로 다른 신경계를 형성하고 있다. 즉 A1-A7신경핵은 노르에피네프린, A8-A20은 도파민 신경계이며, 에피네프린은 C신경핵에 속한다. 부신에서는 최종적으로 에피네프린이 주로 형성되고 10%정도가 노르에피네프린으로 유리된다.
도파민과 노르에피네르린이 속한 A신경계와 에피네프린이 속한 C신경계는 모두 인간을 각성시켜 정신과 의식을 명료하게 유지하게 해주며 인간생활을 쾌적하게 유지해주는 중요한 신경전달물질이다. 도파민, 노르에피네프린, 에피네프린과 같은 카테콜아민과 새로토닌은 그 분자구조 중에 한 개의 아민기(-NH2)를 가지고 있기 때문에 단가아민 신경전달물질이라고도 하며 이들은 모두 MAO(monoamine oxidase, 단가아민 산화효소) 효소에 의해 대사가 이루어진다.
즉 이들 신경전달물질들의 신경세포 내 함량은 이 효소의 작용으로 조절된다. 이 효소가 억제되면 단가아민 신경전달물질들의 뇌함량이 올라가서 이들 신경계가 활성화되어 여러 가지 뇌신경 작용이 나타난다. 이러한 MAO효소의 억제거 여러 가지 정신병,자살, 알코올 의존증과 같은 질병의 원인과 밀접하게 연관되어있는 것으로 알려지고 있다. 또한 노르에피네프린과 세로토닌 신경계의 기능감소가 우울병의 중요한 원인의 하나로 지목되고 있기 때문에 MAO효소를 억제할 수 있는 약물을 투여하면 이들의 대사가 억제되어 노르에피네프린과 세로토닌의 뇌함량이 증가되어 우울병의 증세가 호전된다. 이 MAO효소는 인간의 정신과 감정조절에 아주 중요한 역할을 담당하고 있기 때문에 흔히 중국 모택동의 성인 MAO에 비유되어 이야기될 정도로 많은 사람들의 주목을 받고 있다.
11.환각제와 같은 구조를 지닌 세로토닌
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외부의 감각자극이 없는데도 뇌에서 실제로 있는 것처럼 인식하는 환각은 상황에 맞지 않는 비합리적이고 초현식적인 감각이다. 현실감을 상실한 채 실제로 들리거나 보이는 세계가 없는데도 있다고 인식하는 환각은 보통 정신병의 중요한 증세 가운대 하나로 나타난다.
기계적이고 이기적인 사고가 지배하는 메마른 현대사회에서 사람들은 오랫동안 노력과 땀을 통한 마음과 육체의 기쁨보다 손쉽게 얻을 수 있는 순간적이고 이상한 쾌감에 쇱게 빠져드는 경향이 많다. 이런 경향의 하나로 환각제나 마약의 남용이 현재 크나큰 사회적인 문제를 일으키고 있다. 입시의 과중한 부담에 짓눌려 지내는 청소년들이나 스트레스에 파묻혀 지내야만하는 직장인들은 정상적인 욕구분출이 막혀 있기 때문에 현실 세계에서 맛볼 수 없는 이상한고 신비한 환각세계에 쉽게 젖어 든다.
환각이 어떤 신경계의 이상작용으로 나타나는지 완전히 규명되어 있지는 않지만, 많은 신경전달물질계 중에서 세로토닌 신경전달물질가 가장 밀접하게 연관되어 있다는 사실에는 의심의 여지가 없다. 19세기 중엽부터 과학자들은 혈청 내에 평활근(平滑筋)을 강력하게 수축시킬 수 있는 물질이 있다는 사실은 알았으나 100년이 자난 후에야 이 물질을 분리하는 데 성공했다. 그래서 혈액(세로)으로부터 분리한 활성물질(토닌)이라는 의미에서 이 물질을 세로토닌이라 명명하였다.
이 물질은 혈액 속에 있을 뿐만 아니라 뇌에서는 중요한 신경전달물질로 작용하고 있다. 도파민, 노르에피네프린과 같은 카테콜아민이 A신경계를 형성하고 있는데 비해 세로토닌은 B신경계를 형성하고 있다. 이 세로토닌은 인돌환(5각형의 고리구조)구조를 가지고 있는데 LDS를 포함한 많은 환각제들도 인돌환 구조를 가지고 있다. 이런 구조적인 유사성 때문에 여러 종류의 환각제들이 세로토닌만이 결합하는 수용체에 결합할 수 있게 되며 그 결과 환각작용을 나타낸다고 생각하고 있다.
여러 환각제들은 실제로 세로토닌 신경세포의 기능을 억제함으로써 환각작용을 나타낸다. 가장 대표적인 환각제인 LDS는 200 정도의 아주 적은 양으로도 강력한 환각작용을 나타내기 때문에 '마이크'라는 별명을 갖고 있다.세로토닌은 환각을 일으킬 수 있는 신비한 신경전달물질계인 것이다. 세로토닌 신경세포는 뇌의 밑뿌리이며 척수 바로 위에 있는 뇌간에 판상(板狀)으로 배열되어 있기 때문에 이 부위를 봉선(縫線)핵이라 부른다. 이 봉선핵에서 많은 신경가지를 내어서 뇌의 여러 부의, 특히 고차원의 신비한 정신기능을 나타내는 대뇌피질 부위로 광범위하게 흥분전파를 발사한다. 고도의 정신 기능과 의식을 맑게 유지해주는 각성기능 및 생명기능, 감정을 조절해주는 정서기능 등은 A신경계인 도파민과 노르에피네프린, B신경계인 세로토닌 신경계의 조절에 의해 이루어진다.
어떤 이유로 A신경계와 B신경계의 이러한 조화로운 조절기능이 상실될 때 여러 가지 정신병이 발생할 수 있다. B신경계인 세로토닌 신경계의 기능에 이상이 와서 이러한 조화가 깨질때 나타나는 가장 대표적인 현상이 환각인 것이다. 또한 ,A계 도파민 신경계의 기능과다가 나타나면 정신분열병이 생길 수 있고 A계 노르에피네프린 신경계와 B계 세로토닌 신경계의 기능약화가 나타나면 우울병이 발생할 수 있다고 여겨진다. 현재 사용하고 있는 대대수의 우울병 치료제는 이들 신경계의 기능을 상승시켜주는 약이다.
또한 세로토닌은 뇌간 망상체의 기능을 조절함으로써 수면의 20-30%를 차지하고 있는 깊은 잠을 이루는 단계인 서파수면(느린 뇌파가 나타나는 수면;slow wave sleep)을 일으키게 한다. 이 세로토닌 신경계의 장애로 매일의 생활에 심각한 지장을 주는 수면장애가 나타날 수 있다.
12. 정보를 받아들이는 수용체
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인간의 모든 정신작용과 갖가지 활동은 신경전달물질이라는 화학물질에 의해이루어진다. 말초조직에 작용하는 많은 호르몬도 뇌신경세포에 존재하며 이 호르몬도 뇌에서는 신경전달물질로 작용한다. 신경전달물질에 의해 정보전달이 이루어지는 신경세포와 신경세포의 접합부위를 시냅스라고 하는데, 이 시냅스는 전깃줄처럼 이어져 있는 것이 아니라 일정한 간격을 가지고 있다. 이 시냅스 간격을 뛰어넘는 정보를 전달해주는 메신저 물질인 바로 신경전달물질인 것이다.
신경전달물질(호르몬 포함)은 신경섬유 말단부의 조그마한 주머니인 소포체에 저장되어 있다가 신경정보가 전기적 신호로 신경섬유막을 통해 말단부로 전파돼 오면 이주머니가 신경세포막과 접합한 후 터져서 신경전달물질이 시냅스 간격에 유리된다. 유리된 전달물질은 2만 분의 1mm 정되의 짧은 간격을 흘러서 다음 신경 세포막에 도달되며 세포막에 있는 특수한 구조와 결합함으로써 흥분이 전달된다.
이 특수한 구조는 정보를 받아들이는 물질이라는 의미에서 수용체라고 하며 단백질로 구성되어 있다. 말하자면 신경전달물질은 일종의 열쇠며 이를 받아들이는 수용체는 열쇠구멍에 해당되기 때문에 전달물질이라고 하는 열쇠가 수용체라고 하는 열쇠구멍에 맞게 결합함으로써 다음 신경 세포막에 잇는 대문이 열려 정보가 전달될 수 있는 것이다. 신경전달물질은 각자 특유의 수용체 분자하고만 결합하여 특정정보를 전달한다. 신경정보를 가지고 있는 신경전달물질이라고 하는 화학분자와 그 정보를 받아들이는 수용체(Receptor for Neurotransmitter)라고 하는 특수 단백질 분자의 상호결합으로 고도의 정신기능에서부터 행동,감정에 이르기까지 모든 것이 결정되는 것이다.
유리된 신경전달물질이 신경 세포막에 있는 수용체 단백질과 결합하면 수용체 분자옆에 있는 이온통로(이온채널)가 활성화되어 나트륨이온, 칼슘이온과 같은 양이온, 염소이온(Cl-)과 같은 음이온의 세포 내로의 이동이 증가된다. 평상시 세포 내는 -60 - -90mV의 음전하를 띠고 있지만 양이온 이동의 증가로 양전하를 띠게 되면 신겨세포는 흥분발사를 하게 된다. 이때 염소이온과 같은 음이온이 세포내로 들어오게 되면 세포내의 음전하는 더욱 커지게 되어 신경세포의 흥분은 억제되는 것이다. 신경세포를 흥분시키는 전달물질로는 글루탐산[glutamate]이,억제시키는 전달물질로는 GABA (감마 아미노 뷰티르산,r-aminobutyric acid)가 대표적이다.
신경전달물질이 적절히 유리된다고 하더라도 이와 결합하는 수용체가 적절한 기능을 하지 못하면 신경정보는 효율적으로 전달되지 못한다. 이런 의미에서 전달물질과 수용체는 뇌에서 활동하는 남녀(男女) 주역인 것이다. 어떤 이유로 전달물질의 유리가 적어지면 수용체 수는 중가하며 반대로 유리가 너무 많아지면 수용체 수는 줄어들어 우리 뇌의 기능이 일정하게 항상성을 유지하게 되는 것이다. 이러한 항상성이 깨질 때 여러 가지 신경정신질환이 발생한다.대표적인 예를 둘면 도파민 신경전달물질이 유리되어 나오는 신경세포가 망가지면, 수용체는 정상이나 수용체와 결합하는 도파민 전달물질이 없기 때문에 도파민이 매개하는 운동기능이 상실됨으로써 파킨슨병이 생기고 반대로 도파민 수용체가 과도한 활동을 하면 정신분열병이 생기는 것으로 생각하고 있다. 따라서 파킨슨병을 치료하는 방법은 도파민 신경전달물질의 합성을 중가시키는 약제를 사용하는 것이며, 정신분열병을 치료하는 방법은 도파민 수용체의 기능을 차단하는 약물을 사용하는 것이다.
앞으로 뇌의 두 주역인 신경전달물질과 수용체의 특성에 관한 연구가 과학의 첨단연구가 될 것이며, 이 두 주역의 정체 해명으로 인간정신의 해명,나아가 생명의 수수께기를 풀 수 있는 거보를 내딛게 될 것이다.
13. A, B, C 신경계
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뇌의 가장 밑바닥에 위치하고 있는 뇌간(腦幹)은 생명중추가 있는 부위다. 이 부위에는 생명을 유지하는 데 필수적인 호흡중추, 혈압중추, 체온중추, 섭식중추 등이 자리잡고 있으며 교통사고, 스키사고와 같은 각종 사고로 이 부위가 다치게 되면 생명을 잃을 수도 있다. 이 뇌부위는 생명을 유지하는 데 가장 기본적인 중추이기 때문에 다른 동물에서도 똑같이 발견되며 절연피복을 가지고 있지 않는 원시적인 무수신경을로 구성되어 있다. 이 무수신경세포가 수천-수만 개씩 모여서 신경세포들의 집단이 신경핵군을 이루고 있다.
이 뇌간부위에는 크게 볼때 아래위로 나열되어 있는 세 가지의 신경핵군이 발견되고 있는데 가장 바깥쪽에 한 줄로 나열되어 있는 신경핵을 A신경계, 가장 안쪽에 나열되어 있는 것을 B신경계, 그 사이에 나열되어 있는 가장 작은 신경핵을 C신경계로 명명하였다. 그리고 밑에 있는 신경핵에서부터 차례로 1,2,3,4...로 번호를 붙였으며 이 A,B,C신경계는 뇌 전체에 그물처럼 신경섬유 가지들을 분포시키고 있다. A1-A7의 신경핵은 노르에피네프린 신경핵에 속하고 A8-A20은 도파민 신경핵, B는 세로토닌 신경핵, C는 에피네프린 신경핵에 속한다.
이 중에서 색깔을 띤 것이 있다. A6신경핵은 푸른 색을 띠고 있어서 청반핵(靑班核), 가장 큰 도파민 신경핵인 A10신경핵은 검은 색을 띠고 있어서 흑질(黑質)이라 한다. A6신경핵은 노르에피네프린 신경핵 중 가장 큰 핵이며 뇌에 널리 분포되어 있는 최대의 신경으로서 강력한 각성신경이다. A10신경핵은 가장 큰 도파민 신경핵이며 대뇌피질, 변연계, 시상하부, 선조체(線條體) 부위에 신경가지를 내고 있으며 정신기능과 밀접한 관련을 맺고 잇다. 세로토닌 신경핵인 B신경핵은 감정, 환각 작용과 관련이 있으며 C1,2에피네프린 신경계는 혈압조절과 깊은 관련을 가지고 있다.
14. 도파민은 인간 정신 그 자체
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다른 동물에 비해 특별히 인간의 뇌에서 많이 유리되고 활동을 왕성히 하여 고도의 정신기능과 창조성을 발휘하도록 하는 신경전달물질 중에서 가장 대표적인 것이 도파민이다.
인간의 몸 속에는 20종류의 필수 아미노산이 있다. 그 중에서 페닐알라닌이라는 벤젠고리가 있는 아미노산이 있는데 여기에 수산기(-OH)가 붙으면 티로신 아미노산이 된다. 바로 이 티로신 아미노산에서 복잡한 인간정신 및 감정의 조절물질인 도파민, 노르에피네프린(노르아드레날린), 에피네프린(아드레날린)과 같은 세 가지 카테콜아민 신경전달물질이 만들어진다. 벤젠고리에 2개의 수산기가 있는 물질을 카테콜이라 하는데, 이들은 공통으로 이런 카테콜 구조를 가지고 있기 때문에 카테콜라민이라 한다.
도파민은 고도의 정신기능, 창조기능을 주로 담당하며, 노르에피네프린은 각성, 수면, 감정조절과 교감신경계 조절을, 에피네프린은 혈압 및 혈관조절, 스트레스 반응을 맡고 있다. 앞에서 말한 A,B,C 신경계에서 A와 C는 카테콜아민 신경계, B는 세로토닌 신경계에 해당된다. 아래에서부터 위로 순차적으로 1,2,3.... 번호를 붙이고 있으며 A신경핵의 1번(A1)에서 7번 신경핵(A7)까지는 카테콜아민중 노르에피네프린 신경계, 8번(A8)에서 20번(A20)까지는 도파민 신경계, C는 에피네프린 신경계에 속하고 있다. 이와 같이 우리 뇌에서 A,B,C 신경계가 뇌의 기능을 나타내는 데 가장 중요한 신경계다.
도파민은 검은 색을 띠고 있기 때문에 흑질이라고 하는 A10 신경세포들은 중뇌에 있으며 여기서 수많은 신경가지들이 나와 여러 뇌부위로 퍼져 잇어 도파민은 각종 정보를 전달한다. 이것은 크게 네 가지 뇌부위로 퍼진다. 첫째는 원시적인 욕망의 뇌며 호르몬 조절 뇌인 시상하부로 간다. 따라서 이 도파민계가 이상이 생기면, 호르몬 분비의 이상이 초래될 수 있다.
둘째는 오랜 기원을 가진 본능의 뇌, 동물의 뇌인 변연계로 퍼진다. 이 도파민계는 분노 ,공포와 같은 감정과 기억, 학습에 관계되기 때문에 이 부위의 이상으로 정서장애, 기억장애 등이 나타날 수 있다.
셋째는 운동조절에 관계되는 선조체 부위로 퍼진다. 도파민은 미세한 운동조절을 하기 때문에 기능이 파괴되면 말도 잘 못라고 운동도 원활하게 하지 못하는 파킨슨병이 생기며 기능이 상승되면 춤추는 무도병이 생기게 된다. 무하마드 알리와 같은 과거 많은 유명한 운동선수들이 이 도파계의 손상으로 파킨슨병을 앓고 있다.
넷째는 가장 중요한 인간의 정신과 지식을 총괄하는 대뇌피질부로 퍼져 올라간다. 대뇌피질 중에서도 뇌의 가장 앞쪽에 있는 전두연합령은 인간의 창조와 지식에 가장 중요한 뇌부위다. 어떤 이유로 이 도파민 신경계의 활동이 과다하게 되면 사고와 창조력은 조화롭게 절제되지 못하고 시간과 장소와 상황에 맞지 않는 병적인 사고와 언행, 환각 등이 나타나는 정신분열병이 생기는 것이다.
현재 우리 사회에 큰 문제를 일으키고 잇는 필로폰 마약의 구조가 도파민 신경전달물질의 구조를 그대로 닮고 있기 때문에 뇌에 들어오면 도파민계를 과도하게 자극하여 환각과 정신분열병을 일으키게 되는 것이다.
이와 같이 도파민은 인류 문화창조에 핵심인 정신기능과 창조력을 담당할 뿐만 아니라 인간의 본능, 감정, 호르몬 및 운동조절에도 없어서는 안 될 중요한 물질이다. 즉 도파민은 인간 정신 그 자체라고 해도 과언이 아니기 때문에 앞으로 도파민 신경계의 정체가 확실히 밝혀진다면 아직도 잘 모르는 신비한 정신 세계가 하나하나 베일을 벗을 것이다.
15. 인구의 1-5%가 우울병 환자
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우울증은 가장 흔한 정신과적 질환으로 인구의 1-5%정도가 전문적인 도움을 받아야 할 우울증을 갖고 있다고 한다. 우울증은 저조한 기분상태를 말하며, 기 분이란 외적 자극과 관계없이 자신의 내적인 요인에 의해 지배되는 인간의 정동상태를 말한다. 일반적으로 외적인 어떤 자극 때문에 생기는 일시적인 우울증은 극히 정상적인 것이다. 여기서 말하는 우울병은 특별한 이유없이 생기는 상황에 맞지 않는 정신병적 우울증을 의미한다.
우울증의 가장 특징적인 증상으로는 우울증서를 들 수 있다.이는 환자의 90% 이상에서 나타나는데, 일상적인 관심과 흥미가 상실되고 식욕이 감퇴되며 열등감, 절망감에 사로잡혀 자살 충동까지 느끼게 된다. 또한 인지기능의 장애 및 사고의 장애가 나타나며 자신감 결여, 장래에 대한 걱정, 사회적 지위에 대한 절망감, 이유 없는 죄책감, 망상 등도 나타난다.
우울증이 심해지면 사고흐름의 장애, 행동 장애, 판단력 장애, 사회 대처 능력의 감소, 집중력 감소와 아울러 자살시도를 하게 된다. 일반적으로 우울증 환자 5명 중 4명은 자살을 생각하며 6명 중 한명이 실제로 자살을 시도한다.
정신분열증의 경우와 마찬가지로 우울증의 근본적인 원인은 아직 충분히 밝혀내지 못하고 있지만 유전적 요인, 신경생화학적 요인, 심리적 및 환경적 요인이 복합적으로 관여하는 것으로 알려지고 있다. 그러나 최근 신경과학의 발달로 우울병의 원인규명이 많이 이루어지고 있다.
지금까지 연구된 바에 의하면 우울병은 노르에피네프린 신경계와 세로토닌 신경계의 기능부조 때문에 생기는 것으로 알려지고 있다. 이 두 신경계 중 어떤 이유로 어느 한 신경계의 기능이 삼소되면 내인성 우울증이 생기고, 그 신경계의 기능을 올려주면 우울병이 완화될 수 있다는 것이다. 실제 이 신경계의 기능을 증강시켜주는 삼환계(三環系, 연결되어 있는 3개의 고리구조) 약물이나 단가아민 산화효소 억제제를 투여해주면 우울병의 근본 증세는 좋아진다.
또한 우울병의 일부는 유전적인 원인, 즉 11번 염색체나 X염색체의 이상으로 생길 수 있는 것으로 추축되고 있다. 앞으로 인간 유전자 연구가 자세히 이루어진다면 우울병 치료의 근본대책이 유전자 차원에서 나올 수도 있을 것이다.
16. 기분 좋아지려면 쌀밥 먹어라
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쌀밥이나 콘플레이크와 같은 탄수화물 음식은 사람의 기분에 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려지고 있다. 우울증에 빠져있는 경우에도 탄수화물 음식이 도움이 된다. 탄수화물이 풍부하고 단백질이 적게 함유되어 있는 음식은 췌장으로부터 인슐린 호르몬 분비를 촉진시킨다.
이 인슐린 호르몬은 간이나 근육의 아미노산을 혈액으로 내보내게 되는데, 이때 나오는 트립토판 이라는 아미노산은 뇌혈관 장벽을 통과하여 뇌 신경세포에 들어가서 세로토닌이라고 하는 신경전달물질을 만드는 원료로 사용된다. 세로토닌은 감정과 행동을 조절하는 중요한 신경전달물질이기 때문에 이것이 부족하게 되면 우울증이 발생하며 과할 때는 환각과 기분의 상승, 쾌락 및 진통효과가 나타나는 것으로 알려지고 있다. 또한 월경시의 통증과 긴장으로 고생하는 여성에게도 이런 탄수화물 음식은 우울, 통증, 긴장이나 화를 줄여주는 데 효과가 있다고 한다.
반면 단백질이 많은 음식을 섭취하게 되면 여기에서 생긴 많은 아미노산들이 트립토판의 뇌세포막을 통한 흡수에 경쟁적으로 작용하여 트립토판의 신경세포 속으로의 흡수량을 줄여주게 된다. 따라서 세로토닌이 적게 만들어져 기분상승 효과가 적어진다. 탄수화물 음식으로 쌀, 말린 과일, 과일주스, 콘플레이크, 마카로니 등이 있다. 따라서 우리들은 음식 섭취를 현명하고 균형있게 조절함으로써 매일의 생활을 더욱 즐겁고 의미있게 만들 수 있다.
담배를 즐기던 골초가 담배를 끊거나, 하루에도 여러 잔의 커피를 즐기던 사람이 커피를 중단하면 불안해지고 일이 손에 잡히지 않는 등의 금단현상이 나타난다. 이와 같은 금단현상은 권력의 자리에 오래 앉아 있던 사람이 갑자기 그 자리를 내놓고 야인으로 돌아갈 때도 생긴다. 대통령, 총리, 장관 등의 최고권력을 누리던 사람들이 보통 퇴임 후에 우울증을 앓게 되는 경우가 많으며 심한 경우에는 자살 등의 극단적인 행동도 생각한다고 한다. 권력의 자리에서 내려오면 평상의 신분으로 복귀하기 위한 정신적 적응과정이 필요한데 이들은 이 과정을 뛰어넘지 못하고 스스로 낮은 신분에 혐오감을 가지게 되어 참을 수 없는 상황에 빠지게 된다.
얼마 전 프랑스 총리를 지냈던 베레고부아는 자신의 머리를 권총으로 쏴 자살하였다. 그는 철도수리공 출신으로 온갖 어려움을 물리치고 총리가 되었을 때 인간승리의 주인공으로 찬사를 한몸에 받았다. 그러나 퇴임 후에는 권력이라는 최고의 마약이 갑자기 사라지게 됨으로써, 약을 갑자기 끊었을 때 나타나는 금단증세가 나타났던 것이다. 권력의 화려함과 권력의 화려함과 권력으로부터 얻었던 명예가 사라지게 되고 다시 젊었을 때의 비참한 신분으로 돌아갈지도 모른다는 생각이 금단현상을 도욱 악화시켜 자살의 길을 택한 것으로 볼 수 있다. 실제로 그는 자살하기 얼마 전부터 심한 우울증세를 보였다고 한다.
외형적인 신분의 높낮음에 최고의 가치를 부여했던 사람들은 급격한 신분의 변동에 크나큰 스트레스를 받아 쉽게 우울증에 빠질 수 있다. 따라서 우리들은 외면의 가치를 추구하기보다 내면의 가치를 더 존중하는 사고방식을 가질 필요가 있다. 외면에 드러나는 화려함과 가치에 쉽게 흥분하는 것보다 은은한 내면세계의 가치개발에 주력하는 것이 더욱 중요하다. 외면가치에 대한 말초적 반응은 뇌의 중간부위에 위치한 감정중추(변연계)에서 일어나는데 내면가치에 대한 반응과 사려깊은 행동은 뇌의 최고중추인 연상피질(연합영역)에서 일어나기 때문에 이 연상피질을 원할히 자극할 수 있는 사려깊은 행동과 강인한 적응력을 갖추도록 훈련하는 것이 무엇보다도 중요하다.
17. 인간을 노예로 만드는 물질
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기계문명이 고도로 발달한 현대 산업사회에서 인간관계는 더욱 메마르게 되고 인간성의 상실이 뚜렷해지면서 인간의 비인간화가 촉진되고 있다. 이에 따라 사람들은 오랫동안의 노력과 땀을 통해서 즐거움을 얻기보다는 쉽게 얻을 수 있는 찰나적인 쾌락에 더욱 탐닉하게 되는 것 같다.
최근 큰 문제가 되고 있는 약물남용, 특히 정신적, 육체적인 비정상적 쾌락과 감각을 일으키는 환각제의 남용이 이런 경향을 잘 보여주고 있다. 우리 사회에서 존경받는 명사들, 특히 예술에 종사하고 있는 사람들이 이런 환각제 복용으로 가끔 물의를 일으키고 있다. 예술에 더욱 깊게 몰입하기 위해서 쿤 죄의식 없이 환각제를 복용했다는 변명과 일부의 이해도 있으나, 영혼을 구해주고 만인의 심금을 울려주는 예술은 약물에 의해서 나타나는 비정상적인 것보다는 피땀 흘리는 노력과 영혼과의 외로운 투쟁에서 나오는 정상적인 것이어야 한다는 것은 너무나 당연하다. 쾌락위주의 약물이 남용되는 사회는 멸망의 길로 간다는 사실은 로마와 폼페이의 교훈에서도 쉽게 찾을 수 있다.
환각제는 뇌에서 신경흥분을 전달해주는 신경전달물질의 구조를 그대로 닮고 있다. 즉 환각제는 세로토닌과 도파민 신경전달물질계의 이상 자극을 통해서 환각과 여러 가지 정신병 작용을 나타낸다. 유명한 LSD와 마리화나(대마초), 시로신 환각제는 세로토닌 신경계를 통해서, 필로폰 과 메스카린, 코카인 환각제는 도파민 신경계를 통해서 환각작용이 나타난다. LSD와 대마초를 복용하면 환각작용 이외에 혈압상승 작용, 근육의 경련, 시력의 감퇴가 나타날 뿐만 아니라 면역기능의 하강과 뇌하수체 호르몬 기능의 감소가 나타나서 감염과 불임을 초래할 수도 있다.
이러한 현상은 우리 사회에서 가장 많이 남용되고 있는 필로폰 환각제에서 가장 뚜렷하게 볼 수 있다. 필로폰 환각제가 더욱 무섭고 나쁜 것은 다른 환각제에서는 찾아볼 수 없는 망상형 정신분열병이 초래된다는 사실이다. 평소 경험해보지 못했던 환시와 환청이 나타나는 것은 물론이고 전신 교감신경계가 흥분되고, 주의집중과 판단 장애에 이어 정신분열병이 나타나서 본인과 사회에 파멸적인 영향을 나타낼 수 있다는 것이다.
이와 같이 뇌신경세포에 작용하는 환각제들은 인류가 이루어놓은 찬란한 문명을 지옥의 나락으로 떨어뜨리게 할 뿐만 아니라 우리의 인격을 철저히 파괴하여 비인간화를 초래하며 인간을 약물의 노예로 전략하게 만드는 무서운 약물이다. 건전한 육체에 깃든 맑고 깨끗한 정신과 마음으로 노력과 땀을 통해 얻은 즐거움과 보람이야말로 무엇과도 바꿀 수 없는 고귀한 인간만이 누릴 수 있는 소중한 자산이다.
16. 기분 좋아지려면 쌀밥 먹어라
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쌀밥이나 콘플레이크와 같은 탄수화물 음식은 사람의 기분에 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려지고 있다. 우울증에 빠져있는 경우에도 탄수화물 음식이 도움이 된다. 탄수화물이 풍부하고 단백질이 적게 함유되어 있는 음식은 췌장으로부터 인슐린 호르몬 분비를 촉진시킨다.
이 인슐린 호르몬은 간이나 근육의 아미노산을 혈액으로 내보내게 되는데, 이때 나오는 트립토판 이라는 아미노산은 뇌혈관 장벽을 통과하여 뇌 신경세포에 들어가서 세로토닌이라고 하는 신경전달물질을 만드는 원료로 사용된다. 세로토닌은 감정과 행동을 조절하는 중요한 신경전달물질이기 때문에 이것이 부족하게 되면 우울증이 발생하며 과할 때는 환각과 기분의 상승, 쾌락 및 진통효과가 나타나는 것으로 알려지고 있다. 또한 월경시의 통증과 긴장으로 고생하는 여성에게도 이런 탄수화물 음식은 우울, 통증, 긴장이나 화를 줄여주는 데 효과가 있다고 한다.
반면 단백질이 많은 음식을 섭취하게 되면 여기에서 생긴 많은 아미노산들이 트립토판의 뇌세포막을 통한 흡수에 경쟁적으로 작용하여 트립토판의 신경세포 속으로의 흡수량을 줄여주게 된다. 따라서 세로토닌이 적게 만들어져 기분상승 효과가 적어진다. 탄수화물 음식으로 쌀, 말린 과일, 과일주스, 콘플레이크, 마카로니 등이 있다. 따라서 우리들은 음식 섭취를 현명하고 균형있게 조절함으로써 매일의 생활을 더욱 즐겁고 의미있게 만들 수 있다.
담배를 즐기던 골초가 담배를 끊거나, 하루에도 여러 잔의 커피를 즐기던 사람이 커피를 중단하면 불안해지고 일이 손에 잡히지 않는 등의 금단현상이 나타난다. 이와 같은 금단현상은 권력의 자리에 오래 앉아 있던 사람이 갑자기 그 자리를 내놓고 야인으로 돌아갈 때도 생긴다. 대통령, 총리, 장관 등의 최고권력을 누리던 사람들이 보통 퇴임 후에 우울증을 앓게 되는 경우가 많으며 심한 경우에는 자살 등의 극단적인 행동도 생각한다고 한다. 권력의 자리에서 내려오면 평상의 신분으로 복귀하기 위한 정신적 적응과정이 필요한데 이들은 이 과정을 뛰어넘지 못하고 스스로 낮은 신분에 혐오감을 가지게 되어 참을 수 없는 상황에 빠지게 된다.
얼마 전 프랑스 총리를 지냈던 베레고부아는 자신의 머리를 권총으로 쏴 자살하였다. 그는 철도수리공 출신으로 온갖 어려움을 물리치고 총리가 되었을 때 인간승리의 주인공으로 찬사를 한몸에 받았다. 그러나 퇴임 후에는 권력이라는 최고의 마약이 갑자기 사라지게 됨으로써, 약을 갑자기 끊었을 때 나타나는 금단증세가 나타났던 것이다. 권력의 화려함과 권력의 화려함과 권력으로부터 얻었던 명예가 사라지게 되고 다시 젊었을 때의 비참한 신분으로 돌아갈지도 모른다는 생각이 금단현상을 도욱 악화시켜 자살의 길을 택한 것으로 볼 수 있다. 실제로 그는 자살하기 얼마 전부터 심한 우울증세를 보였다고 한다.
외형적인 신분의 높낮음에 최고의 가치를 부여했던 사람들은 급격한 신분의 변동에 크나큰 스트레스를 받아 쉽게 우울증에 빠질 수 있다. 따라서 우리들은 외면의 가치를 추구하기보다 내면의 가치를 더 존중하는 사고방식을 가질 필요가 있다. 외면에 드러나는 화려함과 가치에 쉽게 흥분하는 것보다 은은한 내면세계의 가치개발에 주력하는 것이 더욱 중요하다. 외면가치에 대한 말초적 반응은 뇌의 중간부위에 위치한 감정중추(변연계)에서 일어나는데 내면가치에 대한 반응과 사려깊은 행동은 뇌의 최고중추인 연상피질(연합영역)에서 일어나기 때문에 이 연상피질을 원할히 자극할 수 있는 사려깊은 행동과 강인한 적응력을 갖추도록 훈련하는 것이 무엇보다도 중요하다.
17. 인간을 노예로 만드는 물질
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기계문명이 고도로 발달한 현대 산업사회에서 인간관계는 더욱 메마르게 되고 인간성의 상실이 뚜렷해지면서 인간의 비인간화가 촉진되고 있다. 이에 따라 사람들은 오랫동안의 노력과 땀을 통해서 즐거움을 얻기보다는 쉽게 얻을 수 있는 찰나적인 쾌락에 더욱 탐닉하게 되는 것 같다.
최근 큰 문제가 되고 있는 약물남용, 특히 정신적, 육체적인 비정상적 쾌락과 감각을 일으키는 환각제의 남용이 이런 경향을 잘 보여주고 있다. 우리 사회에서 존경받는 명사들, 특히 예술에 종사하고 있는 사람들이 이런 환각제 복용으로 가끔 물의를 일으키고 있다. 예술에 더욱 깊게 몰입하기 위해서 쿤 죄의식 없이 환각제를 복용했다는 변명과 일부의 이해도 있으나, 영혼을 구해주고 만인의 심금을 울려주는 예술은 약물에 의해서 나타나는 비정상적인 것보다는 피땀 흘리는 노력과 영혼과의 외로운 투쟁에서 나오는 정상적인 것이어야 한다는 것은 너무나 당연하다. 쾌락위주의 약물이 남용되는 사회는 멸망의 길로 간다는 사실은 로마와 폼페이의 교훈에서도 쉽게 찾을 수 있다.
환각제는 뇌에서 신경흥분을 전달해주는 신경전달물질의 구조를 그대로 닮고 있다. 즉 환각제는 세로토닌과 도파민 신경전달물질계의 이상 자극을 통해서 환각과 여러 가지 정신병 작용을 나타낸다. 유명한 LSD와 마리화나(대마초), 시로신 환각제는 세로토닌 신경계를 통해서, 필로폰 과 메스카린, 코카인 환각제는 도파민 신경계를 통해서 환각작용이 나타난다. LSD와 대마초를 복용하면 환각작용 이외에 혈압상승 작용, 근육의 경련, 시력의 감퇴가 나타날 뿐만 아니라 면역기능의 하강과 뇌하수체 호르몬 기능의 감소가 나타나서 감염과 불임을 초래할 수도 있다.
이러한 현상은 우리 사회에서 가장 많이 남용되고 있는 필로폰 환각제에서 가장 뚜렷하게 볼 수 있다. 필로폰 환각제가 더욱 무섭고 나쁜 것은 다른 환각제에서는 찾아볼 수 없는 망상형 정신분열병이 초래된다는 사실이다. 평소 경험해보지 못했던 환시와 환청이 나타나는 것은 물론이고 전신 교감신경계가 흥분되고, 주의집중과 판단 장애에 이어 정신분열병이 나타나서 본인과 사회에 파멸적인 영향을 나타낼 수 있다는 것이다.
이와 같이 뇌신경세포에 작용하는 환각제들은 인류가 이루어놓은 찬란한 문명을 지옥의 나락으로 떨어뜨리게 할 뿐만 아니라 우리의 인격을 철저히 파괴하여 비인간화를 초래하며 인간을 약물의 노예로 전략하게 만드는 무서운 약물이다. 건전한 육체에 깃든 맑고 깨끗한 정신과 마음으로 노력과 땀을 통해 얻은 즐거움과 보람이야말로 무엇과도 바꿀 수 없는 고귀한 인간만이 누릴 수 있는 소중한 자산이다.
18. 뇌졸증은 뇌신경세포가 죽는 질병
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우리나라에서 사망원인 1위를 차지하는 것이 흔히 중풍이라고 하는 뇌졸증 이다.매년 약 20만명의 한국인이 뇌졸증으로 사망하고 있으며,선진국에서도 2,3위의 사망원인으로 나타나고 있다.
보통사람들은 뇌졸중을 뇌졸증으로 잘못 표기하는 경우가 많은데 뇌졸중은 뇌혈관 장애로 인한 질환 및 사고의 총칭이다.일반적으로는 갑자기 뇌혈관에 순환장애가 일어나 의식이 없어지고 신체가 마비되는 뇌혈관 질환을 말한다. 뇌졸중은 원인으로 보아 뇌혈관이 막혀서 생기는 경우(뇌경색)와 뇌혈관이 터져서 생기는 경우(뇌출혈)로 크게 나뉜다.뇌경색은 뇌혈관자체가 오랜 시 간에 걸쳐서 막히게 되는 뇌혈전과 뇌혈관 자체에는 큰 이상이 없지만 다른 혈관에서 혈액 덩어리인 전색이 흘러 들어와 뇌혈관을 막아 버리는 뇌전색으 로 나뉜다.반면 뇌출혈은 피가 뇌속에서 터져서 번지는 뇌출혈과 뇌밖의 뇌 척수액이 돌아 다니는 지주막하강으로 출혈이 되는 지주 막하 출혈로 크게 나뉜다.이 밖에도 뇌의 혈압이 갑자기 높아지는 고혈압성 뇌증과 일종의 뇌 전색 전구증상이되는 일과성 뇌허혈발작증도 있다.
뇌출혈의 대표적인 것은 뇌조직세포(뇌실질) 내로의 출혈이다.일반적으로 정 상적인 뇌의 혈관벽은 1500mmhg라는 높은 혈앞에도 견디는 탄력성과 유연성 을 갖고 있다.그러나 혈관이 이미 괴사되어 있는 뇌혈관 부위에는 200mmhg의 혈압에도 쉽게 파열된다.따라서 뇌출혈은 고혈압과 혈관괴사가 동시에 존재 할때 잘 일어난다.대개 활동시간인 낮에 주로 일어나는데,혈압이 높은 나이 많은 사람이 무리를 하고 일상생활에 피로가 겹치거나 심한 스트레스나 충격 을 받았을때 일어나는 수가 많다. 뇌출혈이 일어나면 어지럽다,머리가 아프다고 하며 갑자기 쓰러지고 토하며 몸의 일부가 말을 잘 듣지 않게 된다.발병직후 깊은 혼수상태에 빠져 하루 안에 사망하는 경우가 많은데 의식장애가 그리 깊지 않으면 생존 가능성도 높다. 대개 24시간 안에 깨어나지 못하면 위험하며, 이와 같은 혼수 상태에 서 반수 이상이 사망하게 된다.
출혈이 소규모 일때는 실신이나 졸도하는 일없이 손발이 마비 되거나 입이 뒤틀리거나 한다.이때 출혈하는 뇌부위에 따라 마비되는 부위가 앞에서 설명 한 바와 같이 달라진다.뇌피질 상부가 마비되면 손은 움직일수 있으나 발과 다리는 움직일수 없게 된다. 지주막하출혈은 주로 젊은 사람들에게서 볼수 있는데 선천적으로 뇌혈관에 기형이 있어 꽈리 모양으로 뇌동맥이 부풀어 있는 경우 그것이 터져서 생기 는 경우가 대부분이다.의식장애가 오는 경우는 드물고,심한 두통으로 머리가 터질 듯이 아프고 구역질,구토가 심한 것이 특징이다.
지주막하출혈은 변비가 심한 사람이 힘주어 변을 본다든가,격렬한 성교를 한 다든가,무거운 짐을 드는 등 갑자기 혈압이나 복압을 올리는 잘 생기므로 그 러것을 피하도록 주의해야 한다. 뇌혈전은 보통 나이가 들면서 노화와 함께 높은 콜레스테롤값,운동부족,담배 비만,스트레스가 누적되어 뇌동맥의 경화가 심해질때 잘생기며, 여기에 고혈 압까지 가세하여 동맥경화가 악화되면 동맥 내부가 더욱 좁아져서 막히기 때 문에 잘 생긴다.저혈압인 사람도 뇌혈전이 일어날 수 있다.발작도 뇌출혈 처 럼 갑자기 일어나지 않고 의식을 잠시 잃고 혼수에 빠지는 경우도 있다. 뇌혈전은 밤에 자다가 발생하는 경우가 많으나 낮에 발생하기도 하는데,이때 는 수분을 많이 잃어버려 탈수 되었을 경우다.피임약을 상용하거나 당뇨병, 심장병이 동반될 때 잘생긴다.
뇌전색은 뇌혈관이 아닌 다른 혈관에서 흘러 들어온 작은 혈액 덩어리인 전 색이 뇌혈관을 막아서 생기는 것이다.전색의 출처는 주로 심장이다. 이 때문 에 류마티스성 심장질환.승모판 협착증과 같은 판막증,심내막염,부정맥이나 호흡기 질환등 신체의 다른 곳에 있는 원인 질환을 먼저 찾아내야 한다. 뇌혈전은 40대 이후에 잘 생기는 데 반해 뇌전색은 심장병이나 외상,그 밖의 전색의 원인이 몸 안에 있으면 어떤 연령층에서도 생길 수 있기 때문에 어린 이에게서도 드물지 않게 보인다.뇌출혈과 비슷하게 갑자기 발병하지만 마비 같은 증상이 시간이 경과함에 따라서 막힌 부위가 일부 뚫릴 수 있기 때문에 빨리 좋아지는 경향이 있다.
뇌졸증은 해마다 많은 사람들의 생명을 앗아가는 질환일 뿐만 아니라 다행히 살아남는다고 해도 평생을 불구로 보내야 하는 무서운 병이다.뇌신경 세포는 산소가 없으면 3분 이내에 죽기 시작한다.뇌졸중은 뇌로 피를 운반하는 혈관 이 핏덩이에 의해서 막히거나 혈관이 고혈압 때문에 터져서 산소의 공급이 차단될 때 일어난다.일단 혈관이 막히거나 터져서 산소공급이 중단되면 뇌신 경세포의 손상을 막는 것은 거의 불가능하다. 산소를 공급받지 못한 신경세포는 흥분성 신경전달물질인 글루탐산을 방출하 게 되고 이 글루탐산은 다른 신경 세포막에 있는 수용체에 찰싹 달라붙게 된 다.그 결과 칼슘통로가 활짝열려 칼슘이 새포내로 들어 오게 되는데,이 칼슘 은 뇌세포 내부에서 무서은 파괴행동을 저지르게 된다.효소를 활성화시켜 세 포의 구조를 바꾸고 에너지 공장에 파업을 일으키며 신경세포를 부추겨서 더 많은 글루탐산을 방출시켜 세포의 파괴가 지속적으로 일어나게 된다.
앞에서 이야기한 것처럼 여기서 글루탐산이 수용체에 결합하지 못하게 하거 나 칼슘통로를 열지 못하도록 억제한다면 신경 세포의 파괴가 상당히 줄어들 수 있다는 것을 독자들은 쉽게 알수 있을 것이다.현재 여러 종류의 글루탐산 수용체 억제제와 칼슘통로 억제제가 개발되어 시험중에 있다.이런 약들이 성 공적으로 개발된다면 멀지 않은 장래에 우리들은 수명이 다하여 죽는 순간 까지 뇌졸증과 같이 우리들은 물론 가족까지도 고통의 나락에 빠지게 하는 질병에서 해방될 수 있을 것이다.
글루탐산이 적절히 유리되어 나올 때는 기억이 증가 되지만 일시에 쏟아져나 오면 신경세포에 흥분독으로 작용하게 되어 신경세포가 죽게 된다.여기에서 도 우리는 양면의 얼굴을 가진 글루탐산을 보게 된다.즉 도가 지나치면 명약 이 독약이 된다는 평범한 진리를 다시 느끼게 된다.
19. 노화의 비밀
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2000여넌 전 중국의 진시황은 사람을 늙지 않게 만드는 불로초를 찾으려고 수많은 선남선녀들을 세상의 구석구석으로 보냈지만 현재 까지도 이러한 영약은 발견되지 않고 있다.그러면 이러한 불로초는 영원히 발견되지 않을 것인가.어느 누구도 없다고 확실하게 말할수는 없다.만약 그 런것이 있다면,확실한 것은 우리 인간 두뇌의 노력에 의해서만 과학적으로 발견되리라는 것이다.
구약성서 창세기에 등장하는 많은 인물들은 900세 이상의 장수를 누렸다고 기록되어 있다.그당시에는 정말900세 이상을 살았다는 말인가.그렇다면 지금 인간의 수명은 이보다 왜 800년이나 짧아졌는가.성서적인 해석은 거듭된 인 간의 죄악에 여호와가 분노하여 인간의 최고수명을 120년으로 제한했다고 한 다.그러면 앞으로 인간의 선한 노력에 의해서 800년을 다시 되찾을 수 있을 지도 모르는 일이 아닌가.
세포가 늙어간다는 현상이 생물학적으로 무엇인가.어떤 메커니즘에 의해 생명 체는 점차 늙어서 기능이 상실되는가,어떻게 하면 생명체의 노화과정을 지연 시키거나 방지할 수 있겠는가 하는,인류가 오랫동안 품어온 기본적인 의문들 에 대한 연구가 노화연구의 핵심을 이루고 있다.생명이 잉태되어 태어난 순간 부터 세포는 발육과 노화라는 서로 상반되는 양면성을 가지고 성장해나간다. 그러면 어떤 이유로 세포가 늙어 죽어가는가를 현재까지 제시된 학설을 중심 으로 살펴보기로 하자. 최근 유전공학의 혁신적인 발전으로 노화를 일으키는 여러 요인들이 점차 밝 혀지고 있다.노화의 메카니즘에 대한 주요 가설들은 대부분 분자생물학에서 나왔다.수명프로그램,착오설,교차결합설,신경생물학적 학설,내분비학설 등이 그것이다.
노화나 죽음도 발새분화와 마찬가지로 유전자의 어느 부위에 짜넣어진 프로그 램에 따라서 일어난다고 보는 것이 프로그램하설이다.말하자면 발생,성장,노 화,사망이 일정한 순서로 일어나게 정해져 있다는 학설이다. 이 설의 증거로는 유전적으로 빨리늙는 유전적 조로병이 있다.이 조로병에는 프로게리아와 위너증후군이 있으며 생쥐에서는 유전적인 노화촉진 생쥐가 있 다.조로병 환자로부터 추출한 세포를 배양해보면 그수명이 정상세포의 절반 이하다.또한 세포는 일정한 수명을 가지고 있다.아무리 좋은 환경에서도 정 상적인 세포는 50번 정도 분열과 증식을 하면 더 분화를 못하고 죽게 된다. 이것은 유전자 속에는 수명이나 노화를 결정하는 수명시계인 노화유전자가 있다는 사실을 암시하고 있다.
노화가 유전자속의 프로그램에 의해서 결정된다는 학설에 대립하는 설로서 착오설이 있다.이것은 노화나 수명은 짜넣어진 유전정보 프로그램에 따라 결 정되는 것이 아니고 세포가 분열을 계속하는 동안 유전자가 여러 종류의 손상 을 입거나 유전자로부터 단백질이 만들어지는 과정(복제나 전사)에 과오가 일어나서 이상단백질이 만들어짐으로써 세포가 늙어 죽는다는 학설이다. 이 학설에는 두가지가 있다.하나는 진정한 착오설로서 유전자가 복제될때 유 전자에서 정보가 잘못 전달되어 아미노산의 배열순서가 틀린 이상 단백질이 만들어진다는 설이다.책을 인쇄할때 범하기 쉬운 미스프린트 같은 것이다.세 포속에서 유전자나 단백질을 만드는 과정은 매우 복잡하기 때문에 오류가 가 끔 발생할 수 있다.오류에 의해 만들어진 이상단백질이 오랜 기간 세포에 축 적되면 세포의 정상기능이 손상을 받게 되며 그 결과 노화가 일어난다는 것 이다.
다른 하나는 유전자의 손상으로 착오가 발생한다는 설이다.방사선이나 자외선 을 유전자에 쪼이면 유전자에 상처가 생기거나 사슬이 절단되는 것을 볼수 있 다.또한 세포의 대사에서 산소는 과산화물을 형성하는데,이러한 과산화물울 만드는 활성산소유리기는 세포막을 침범하여 지방과 단백질을 공격할 뿐만 아 니라 유전자도 훼손할 수 있다.세포가 젊을 때는 유전자에 일어난 상처를 스 스로 치유할 수 있는 수복(회복)효소가 있지만 나이를 먹으면서 이 효소의 활 성이 저하되어 노화가 일어난다는 것이다.수명이 긴 동물일수록 수복력이 강 하고 수명이 짧은 동물일수록 수복력이 약하다는 것이 발견되었다.
신체 각 부위의 장기는 중추신경계에 의해 기능이 조절 통제되고 있기 때문에 중추신경계의 노화는 중추조절통제 기능의 약화를 초래하게 되며 필연적으로 말초장기들의 기능약화를 초래해서 노화에 이르게 된다는 신경생물학적 학설 이 많은 학자들의 인정을 받고 있다.사람뇌의 신경세포는 20세가 지나면서 매 일 5만개씩 죽어 가는 것으로 추정되고 있으며 노화질환인 노인성치매 환자의 뇌에서는 훨씬 많은 수의 신경세포가 빠른 속도로 죽어가고 있다.왜 많은 신 경세포가 빠른 속도로 죽어가고 있는가. 최근에 획기적으로 발전하고 있는 분 자생물학의 덕택으로 많은 의문점들이 밝혀지고 있다.
20. 추억없는 사람은 꿈이없는 사람
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동물은 수면과 각성상태를 주기적으로 되풀이하는 생체 리듬을 갖고 있다. 동물을 계속 못자게 하면 며칠 후에는 죽는다는 사실에서 수면이 생명에 필수적이라는 사실을 알 수 있다. 수면 은 의식 수준이 저하된 상태로서 의식은 없어지지만 뇌 혈류량 이나 산소 소모량은 각성 때에 비해 크게 저하되지 않으며 피질 신경세포의 활동도 감소 돼지 않는다. 즉 잘 때도 신경세포는 계속 활동을 하기 때문에 뇌파가 나타나게 된다. 수면은 높은 속파수면으로 나뉜다. 또한 속파수면때 는 눈의 빠른 움직임이 나타나기 때문에 빠른 눈움직임 수면이 라고 부른다.
꿈의 80%는 속파수면기에 나타나며 이때 목과 그 밖의 근육긴장이 완전히 사라지지는 않는다. 한편 두 눈의 빠른 운동이자주 나타나면 사지근육이 돌발적으로 수축하기도 한다. 외부에서 자극을 해도 잘 반응을 하지 않는다. 서면 수면 중에는 일반적으로 교감신경계 활동은 저하되나 부교감계 활동은 우세해진다. 그리하여 동공이 수축되고 심박동 수가 감소하며 말초혈관이 확장되어 혈압이 떨어진다. 또한 신 진대사도 느려져서 기초대사율이 20% 정도 낮아지지만 위장운 동, 소화기능은 유지된다.
잠자는 동안 서파수면과 속파수면이 교대로 나타나며 젖먹이에서는 속파수면이 총수면시간의 반을 차지하고 어른에서는 약 20%를 차지 한다. 세로토닌신경전달물질이 서파수면을, 느르 에피네프린 전달물질이 속파수면을 조절하는 것으로 알려지고 있다. 세로토닌계가 파괴되면 서파수면이 나타나지 않으며 깊 은 잠을 못 자기 때문에 자살충동을 느끼게 된다고 한다. 반면 노르에피네프린계가 손상이 되면 속파수면이 없어지므로 꿈을 잘 꾸지 않게 되기 때문에 불안과 초조, 불만과 같은 꿈을 상실 한 사람의 행위가 잘 나타나다고 한다.
수면은 생명을 유지하는 중요한 요소이기 때문에 오랜 옛날부터 고문의 수단으로 악용돼 왔다. 이렇듯 세로토닌과 노르에 피네프린계는 각성상태와 표리관계에 있는 수면을 조절하는 생 명의 원천수라 할 수 있다. 심리학자 프로이트는 꿈을 무의식의 표현이라고 보았지만 과 학적인 근거를 제시하지는 못했다. 그후 많은 생물학자들이 과 학적 실험을 통해 꿈의 의미를 해석하기 위해 노력해왔으며 그 결과 꿈의 신비가 하나둘씩 벗겨지고 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 수면은 안구가 빠르게 움직이는 REM 수면(속파수면)과 비 REM 수면기 (예: 서파수면)으로 나뉜다. 꿈의 80% 이상은 REM 수면기에 나타나며 이때 세타파라고 하는뇌파가 나타난다.
동물이 생존을 위해 중요한 일을 할 때는 대뇌피질에서 세타 파가 발생하여 주기억 저장장소인 해마에 전달된다. 이 세타파 는 해마의 신경세포에 저장되어 세타파를 발생기켰던 상황을 오랫동안 기억하게 된다. 즉 세타파가 해마에 도달되면 신경 세포 말단에서 기억전달물질인 글루탐산이 유리되어 나와 다 음 신경세포막에 있는 수용체에 결합한다. 그 결과 신경세포 내로 양성이온인 나트륨이온과 칼륨이온이 많이 유입되어 음 전위를 띤 신경세포 내가 양전위로 바뀌게 되어 신경세포의 흥분성이 증가하게 된다. 이러한 방법으로 기억이 오래 지속 되는 것이다.
REM 수면 동안에 세타파가 발생한다는 것을 근거로 꿈이란 과거에 기억되어 있던 것을 자는 동안에 다시 한번 기억 시키는 과정이라는 설명이 제시되고 있다. 즉 꿈이란 동물이 생존에 필 요한 행동을 더욱 잘 기억하기 위한 무의식적인 과정이라는 말 이다 특히 갓난아기의 경우는 성인보다 REM 수면기가 훨씬 긴데 이것은 의식이 제대로 형성되지 않은 상태에서 아이의 시 야 속에 들어 있는 세계를 더욱 빨리 기억시키는데 필요하다는 설명이다 .
이와 같이 꿈과 기억은 같은 발생원리를 가지고 있기 때문에 과거에 대한 기억이나 추억이 없는 사람은 극단적으로 꿈이 없 는 사람이라고 이야기할 수 있을 것이다. 다시 말해서 꿈은 인 간이 살아가는데 필요한 지식을 무의식 속에서 반복 기억시켜 주는 소중한 장치라고 이야기할 수 있을 것이다.
21. 생체리듬 깨뜨리면 수면 장애 초래
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잠자리를 편안하게 하기 위해서 몸을 뒤척이거나 다리를 꼬 면 오히려 더욱 잠들기 힘든 상태가 된다. 몸을 자주 뒤척이면 긴장이 풀어지는 대신 심장의 박동이 활발해 지고 온몸의 근육 이 경련을 일으키게 되기 때문이다. 그러다 보면 시계를 자주 쳐다보게 되고 심지어는 밤이 오는 것을 두려워하게 된다. 오늘날 많은 사람들이 불면증으로 고생하고 있는데, 그 원인 은 대개 정신적인 요인이다. 비활동적인 사람들이 보통 불면증 을 갖고 있으며, 특이하게도 저녁나절 너무 많은 운동을 하는 경우에도 불면증이 나타나기도 한다. 이들은 공통적으로 일을 어렵게 생각하고 사는 것이 힘들다고 느끼며 극도로 긴장되어 있는 경우가 많다. 또한 잠이 드는 데도 보통사람보다 오래 걸 린다.
불면증을 해소 하기 위해서는 먼저 비교적 비활동적인 그들의 생체리듬을 바꾸어 줄 필요가 있다 주말이면 늦게 잠자리에 들 가는 사람들이 많으데. 이러한 잠버릇이 생체리듬을 깨뜨리는 첫번째 원흉이다 가능한 일찍 자는 것이 바람직하지만 부득 이 늦게 잠자리에 들었을 때에는 다음날 일정한 시간에 일어나 야 한다. 그리고 적당한 운동을 가급적이면 오전에 하는 것이 좋다. 오후에 하는 운동은 잠자기 직전까지 심장을 흥분시키므 로 쉽게 잠들지 못한게 한다. 불면증으로 시달리는 사람들 가운데 수면제에 의지하려는 사 람들이 많은데 이는 좋지 않다. 왜냐 하면 수면제를 복용하면 처음에는 잠을 잘 이룰 수 있을지 몰라도 며칠 후부터는 수면을 돕는 신경 전달물질인 뇌 속 노르에피네프린 의 생성을 억제 하므 로 오히려 불면을 일으키기 때문이다.
한편 잠자리에 들기 전 우유나 치즈같은 음식을 먹는 것이 도 움이 되는데, 이것은 수면유도물질인 세로토닌을 만들 수 있는 원료인 트립토판이라는 아미노산이 풍부하게 들어 있는 까닭이 다. 앞에서 설명한 바와 같이 세로토닌 신경전달물질은 깊은 수 면인 서파수면을 일으키는 중요한 신경전달물질이다. 이상의 몇 가지 사항을 잘 지켜나간다면 피로하기만 하던 잠 자리가 편해짐을 느낄 수 있을 것이다. 수면장애는 양상에 따라 불면증, 수면과다증 수면각성 주기 장애, 초수면의 네 가지로 크게 나뉜다. 일상생활에서 겪는 여 러 가지 심리적 갈등이 가장 흔한 원인이지만 스포츠와 같은 취 미생활을 밤늦게까지 즐기다가 수면리듬이 깨져 생기는 경우도 있고, 육체적 고통 때문에 생기는 불면증도 흔하다. 불면증 환 자의 고통은 매우 심각할 뿐만 아니라 이차적인 정서장애, 약물 남용 등의 심각한 문제도 일어날 수 있으며 심하면 자살하는 경 우도 있다.
수면 과다증이란 보통사람들과 달리 자고 나도 졸립거나 잠을 자서는 안 될 시간이나 장소에서 갑자기 발작적으로 잠에 빠지 는 경우를 말한다. 수면과다증의 일종인 기면병에서는 수면발 작이 특징적으로 나타나며 회의중이거나 동료와 이야기하는 도 중, 심하면 걸어가는 도중에도 갑자기 잠에 빠진다. 도로에서 운전중 졸다가 사고를 내기도 한다. 기면병의 동반증사으로 갑자기 힘이 빠져 버리는 탈력발작이 있다. 이는 매우 극단적인 증상으로 아주 즐겁거나 화가 나는 정서적으로 흥분된 상태에서 잘 일어난다. 운동시합중에 흥분 해 의도와는 달리 무릎에 힘이 빠져넘어지거나, 갑자기 반가운 사람을 만나면 몸에 힘이 빠져 휘청거리며, 재미있고 흥분되는 텔레비젼 만화영화를 보다가 힘이 빠져 쓰러지는 아이들도 있 다.
몽류병은 이름과 달리 렘수면이 아닌 서파수면에서 부분적으 로 깨어나면서 나타난다. 잠자리에 일어나 걷고 냉장고에서 먹을 것을 찾아먹는 등의 아주 정교한 행동도 곧잘 한다. 사실 은 상황에 따라 매우 위험한 병으로 실제 겨울철 집 밖에 나가 동사한 경우와 고층 아파트의 창문으로 뛰어내려 사망한 경우 등이 보고된 바 있다. 렘수면 행동장애란 최근 알려지기 시작한 매우 흥미로운 병 이다. 렘수면에서는 우리 몸의 근육들이 풀려 힘을 쓸 수가 없 다. 따라서 아무리 쫓기고 쫓는 꿈을 꾸어도 안전하게 그 내용 만을 즐길 수 있다 그러나 렘수면 행동장애가 있는 환자들은 꿈을 꾸는 동안 근육의 힘이 아직 남아 있어 꿈의 내용을 행동 으로 옮긴다. 이런 남편과 같이 자는 부인은 얻어맞기 일쑤이 고, 본인도 쫓기는 꿈 속에서 도망하느라 잠자리에서 벌떡 일어 나 벽을 들이받고 다치기도 한다.
22. 최고 컴퓨터 100만대도 뇌 하나에 못 미쳐
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사람의 뇌신경 세포는 미엘린이라는 옷을 입고 있는 유수 신경과 옷이 없는 무수 신경으로 나뉜다. 그런데 전열 피복이 없는 무수신경보다 전열피복을 가진 유수신경의 흥분전달 속도가 100배 이상 빠르다. 본능과 욕망의 중추인 시상하부나 감정중추인 변연계는 무수신경으로 이루어져 있고 고위 정신기능을 담당하고 있는 대뇌피질부는 유수신경으로 이울어져 있다. 즉 무수신경이 진화되어 유수신경이 된 것이다.
유수신경세포로 구성된 대뇌피질부는 가장 바깥쪽에 위치하고 있는 비교적 최근에 형성된 부위지만 본능과 욕망의 중추나 감정중추는 오래 전에 형성된 고피질 부위다. 결국 사람의 뇌는 고피질부에서 동물적, 본능적 행동을 조절하고, 신피질부에서 인간적, 이성적 행동을 조절한다. 인간이 사는 것만을 위해서는 오래된 고피질만으로 가능하다. 이것은 태어나면서부터 정보가 뇌에 입력되어 있다. 배고프면 젖을 빨고, 아프면 울고 하는 것은 가르쳐 주지 않아도 안다. 이와같이 고피질이 하는 일은 이미 사람이 태어날 때 프로그램이 다 되어 있으나 인간뇌의 85% 이상을 차지하는 신피질 기능은 아무 프로그램도 되어 있지 않다. 다시 말하면 신피질은 프로그램 되어 있지 않은 초대형 신경컴퓨터인 것이다. 무수신경은 주로 아날로그형 컴퓨터이고, 더욱 진화된 유수신경은 디지털형 컴퓨터와 비슷하기 때문에 뇌는 복합형 컴퓨터에 해당된다고 할 수 있다.
아기는 부모가 걷는 모습을 보고 걷는 방법을 신피질에 기억한다. 약 100여년 전 인도의 밀림지대에서 발견되 늑대소녀는 네 발로 달리고 야생고기를 먹고 살았다. 많은 노력에도 불구하고 이 소녀는 인간사회에 적응하지 못하고 일찍 죽고 말았다. 인간사회에서 살 수 있는 프로그램이 입력되어 있지 않고 늑대로서 살아가는 방법만이 입력되어 있었기 때문에 정상적인 인간생활이 이 소녀에게는 큰 스트레스가 되었던 것이다. 공부 등의 정신적인 일로 신피질에만 정보입력을 계속하면 스트레스가 쌓이게 되기 때문에 적절하게 본능과 감정을 조절하는 고피질도 균형 있게 자극하여 본능적 충족감을 느끼게 할 필요가 있다.
사람의 뇌는 무한한 능력을 가지고 있다고 하는데 도대체 어느정도의 능력을 가지고 있는가. 가장 큰 능력을 지닌 컴퓨터의 가능한 기억용량은 10 비트라고 한다. 그런데 인간의 뇌가 지니고 있는 모든 정보기억의 총량은 대략 10 - 비트로 추정되고 있다. 이처럼 뇌와 컴퓨터의 차이는 10 - 10 , 즉 10만-100만배에 이르는 것으로 알려져 있다. 다시 말해서 인간의 뇌에 해당하는 능력을 컴퓨터가 가지려면 최고의 기술로 만든 컴퓨터 10만 - 100만대가 필요한 것이다.
사람의 대뇌 신경세포 수는 정확히는 모르지만 대략 수백억개로 추정되고 있어서 그 정보처리 능력의 뛰어남은 상상을 초월한다 하겠다. 사람은 별 생각 없이 물건을 만지거나 걷고 달리지만 이것을 컴퓨터에게 시키려면 대단한 양의 정보를 입력시켜야 하기 때무에 아주 어렵다. 사람에게 뜨거운 물을 따라 주는 일을 하려면, 컴퓨터는 물잔의 위치, 뜨거운 정도를 확인하고 물을 따르는 속도와 물의 양을 조절해야 한다. 사람은 이런 작업을 자연스럽게 하지만 현재와 같은 직렬연결의 컴퓨터로서는 할 수가 없다.
신경컴퓨터(뉴러컴퓨터)는 인간의 뇌를 형성하는 신경세포와 흡사하게 설계되어 시행착오를 통해 인간의 학습 기능을 모방할 수 있는 미래형 인공지능 컴퓨터다. 이 컴퓨터는 어느 정도 인간과 같이 학습이나 경험을 통해서 스스로 판단할 수 있다. 대전 엑스포에서 선보인 신경컴퓨터를 이용한 쇼가 가장 대표적인 예다. 즉 신경컴퓨터가 로봇 팔을 수직으로 세우는 방법을 몇 차례의 시행착오를 통해 스스로 학습하여 물건을 올려놓아도 쓰러지지 않는 수직상태를 유지하는 능력을 보여주었던 것이다. 이처럼 움직이는 동작은 어느 정도 흉내낼수 있지만 인간의 뇌가 가지고 있는 고도의 정신활동을 컴퓨터가 하는것은 불가능한 일이다. 정신활동의 정확한 메커니즘이 밝혀지는 것은 조만간은 불가능하기 때문이다. 아마 영원히 불가능할지도 모른다. 앞으로는신경세포의 기능을 닮은 신경컴퓨터와 지능을 가진 로봇의 개발이 산업사회를 주도할 것이다.
23. 인조인간 제조의 꿈
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로봇이라는 말은 1921년 체코의 카렐 차페크가(로섬의 만능로봇)이라는 희곡에서 처음으로 사용하였다. 그러나 옛날부터 인간은 자동으로 움직이는 자동로봇이나 인조인간 제조의 꿈을 키워왔다. 고대 그리스 신화에도 천재 조각가인 피그말리온이 상아로 아름다운 여자를 만들고 그 여자를 사랑하기에 이르렀는데 사랑의 여신 아프로디테가 그의 간절한 소망을 듣고 그 여신상에 생명을 불어넣어 진짜 인간으로 만들어주어 결혼하게 되었다는 이야기가 있다. 유태인의 탈무드에도 율법박사들이 먼지를 반죽하여 만든 인조인간인 골렘 이야기가 나온다.
18세기 이후에는 생명체의 행동을 흉내내는 자동기계가 많이 나왔다. 그 중에서도 프랑스의 보캉송이 만든 기계오리와 스위스의 드로즈가 만든 자동인형, 그리고 빈의 파베르교수가 만든 유포니아 인조인간이 가장 성능이 우수한 자동기계였다. 기계오리는 실제 오리처럼 물을 마시고 소리내어 울며 물 위를 헤엄쳐 돌아 다녔으며, 자동인형은 펜으로 잉크를 찍어서 글씨를 쓰거나 그림을 그렸으며, 인조인간은 사람과 비슷한 목소리로 이야기하거나 노래를 불렀다고 한다. 그러나 이러한 자동기계들은 정밀한 시계처럼 기계적으로 수많은 부속품들을 끼어 맞추어 만들었지 현재와 같은 컴퓨터나 인공지능을 이용하여 만든 것은 아니었다. 1950년대 이후부터 로봇연구가 본격화되어 사람 대신 자동차 부품을 용접, 도장, 조립 할 수 있게 됨으로써 공장자동화에 큰 공헌을 할 수 있게 되었다.
물건을 옮기는 단순기능밖에 못하는 제1세대 로봇에서 출발하여 좀더 정교한 운동을 할 수 있으나 외부환경을 감지할 수 있는 능력이 없는 제2세대 로봇을 거쳐 1980년대부터는 스스로 환경변화에 적응하여 의사결정을 어느 정도할 수 있는 제3세대 로봇시대가 출현했다. 그러나 제3세대 로봇은 여전히 사람처럼 복잡한 환경에 적응하여 자율적으로 행동하는 능력은 갖추지 못하고 있다. 현재의 인공지능 기술은 많은 난관에 봉착하고 있다. 움직일 때마다 위치와 장애물을 확인하기 위해서는 방대한 양의 정보를 입력해야 하기 때문에 인공지능 기술로 로봇을 개발하는데는 한계가 있다. 앞으로 인간의 뇌를 닮은 신경컴퓨터가 개발된다면 이러한 문제는 많이 해결될 것이며 제2의 산업혁명이 도래하게 될것이다.
인공 생명이란 인간이 설계한 컴퓨터 프로그램으로 만든 인공생명체로 스스로 성장, 번식, 진화한다는 점에서는 자연적 생명을 지닌 유기체와 다를 바 없다. 공상과학 영화에서나 볼수 있는 꿈같은 이야기가 현실로 나타나고 있다. 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 식물이 싹을 틔우고 꽃봉오리를 맺는다. 컴퓨터에서 자라는 인공식물은 영양분 대신에 정보를 먹이로 번식, 진화한다. 생명체는 동화작용, 생식작용 및 갖가지 반응을 하는 각종 단백질과 같은 수많은 분자들의 집합체다. 인공생명 연구자들은 이 생명체들의 성장, 번식, 진화과정을 분석해 보면 컴퓨터 내부에서 프로그램이 진행되는 과정과 매우 닮은것을 발견할 수 있다고 한다. 실제로 인공생명을 이용하면 컴퓨터 계산법을 생물학에 적용시킬 수 있을 뿐만 아니라 생물학적인 아이디어를 컴퓨터 계산에 활용할 수도 있다.
걸어다니는 로봇을 만들때 인공지능을 이용할 경우 수시로 직면하는모든 상황을 수천개의 명령으로 입력해야 할 지 모른다. 그러나 인공생명 프로그램을 가진 로봇은 돌발적인 상황에도 적절히 대처한다. 건물 내부를 돌아다닐 수 있는 로봇을 인공지능 기술로 개발하고자 할 때는 먼저 로봇의 머릿속에 건물의 자세한 지도를 입력해야 하며, 장애물이 있을 때는이를 인식하여 피할수 있는 방법까지 세세하게 입력하지 않으면 안 된다. 더욱 복잡한 거물일 경우에는 그만큼 더 방대한 자료를 주어야 하기 때문에 인공지능 기법으로 개발하는 데는 한계가 있을 수 밖에 없다. 따라서 머릿속에 방대한 지도를 기억시킬 필요가 없는 인공생명 기법 혹은 곤충로봇 기법이 주목을 받게 되었다.
이것은 곤충이 복잡한 환경과 상호작용을 하면서 단순행동을 나타내며 그러한 행동의 결과가 다음의 행동을 순차적으로 유발시킨다는 동물생리학을 로봇공학에 적용한 것이다. 낮은 수준의 행동에서 출발하여 시간에 따라, 변화하는 환경에 따라 더 높은 수준의 행동으로 옮겨갈 때 한 가지 행동의 결과가 다른 행동을 유발하도록 설계한다. 예를 들어 인공생명체는 장애물이 없으면 전진하고 장애물이 나타나면 반사적으로 멈추게 된다. 즉 그런 행동의 결과를 포섭하여 다음 수준의 로봇 행동이 제어되도록 한 것이다. 이런 원리로 설계한 대표적인 곤충로봇이 징기스와 아틸라다. 유럽을 침공한 몽고의 칭기즈칸과 융노족의 아틸라 이름을 따서 붙인 이름이다. 이들은 곤충처럼 여섯개의 다리와 눈을 가진 걸어다니는 로봇이다. 인공지능 기술로 개발되어 있는 로봇보다 이들은 훨씬 작고 효용성이 높다. 미국 MIT대학의 징기스는 장애물을 피해가는 방법을 스스로 알아서 기어오르거나 발을 들고 건너가는 지혜를 발휘한다.
그러나 이러한 인공생명을 만들수 있는 컴퓨터의 개발은 인간의 뇌를 가장 가깝게 모방할 수 있을 때에만 가능할 것이다.
24. 만리장성 넘어가는 환각제
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뇌는 인간의 고귀한 정신과 마음이 있는 곳이며 사람을 사람답게 유지해주는 곳이다. 따라서 외부에서 몸에 들어온 해로운 물질이나 약물이 쉽게 뇌신경세포 속으로 들어가서 나쁜 영향을 준다면 심각한 일이 아닐 수 없다. 다행히 우리 뇌에는 몸에 들어온 물질이 쉽게 뇌에 들어오지 못하도록 막아주는 장벽이 있다.
다른 어느 부위에도 이런 장벽이 있는 곳은 없다. 옛날 진시황이 북쪽 변방지역 이민족의 침입을 막기 위해 축조했던 높고 견고한 만리장성과 같은 장벽이 뇌 속에 없었다면 오늘날과 같은 높은 지능과 찬란한 문화를 가진 인류가 이 지구상에 존재할 수 없었을 것이다. 왜냐 하면 외부에서 들어온 여러 가지 독성물질에 의해서 인간의 뇌는 쉽게 망가지고 손상을 받았을 것이기 때문이다.
뇌에 있는 이같은 장벽을 우리는 '혈관 뇌장벽'이라고 한다. 이것은 혈관가 신경세포 사이에 있는 2중장벽으로서, 간격 없이 치밀하게 붙어 있는 혈간내피세포가 바깥장벽을, 신경교세포가 견고한 안쪽장벽을 구성하고 있다. 작은 단백질은 근육의 모세혈관을 쉽게 통과한다. 그러나 뇌에는 모세혈관 내피세포가 간격없이 계속 연결되어 있기 때문에(구멍이 없다.)쉽게 통과할 수 없다. 또 하나 특이한 사실은 대뇌피질의 모세혈관 상피세포에는 탐식소세체(외부 물질을 잡아먹어 저장하는 곳)가 없기 때문에 어렵다. 이 탐식소포체는 외부물질이 혈관벽을 넘어서 운반되는 데 필요한 구조다. 뇌에는 신경세포(글리아, 그리스어의 아교라는 뜻)가 있는데, 이 신경교세포 중에서 성상교세포(별처럼 생긴 신경교세포)가 신경세포를 막처럼 둘러싸서 보호장벽을 만들고 있는 것이다. 즉 혈관 속으로 들어온 물질이 신경세포 속으로 들어가기 위해서는 이 성상신경교세포를 통과해야만 한다.
이러한 보호장벽은 뇌 전체로 볼때 약 90%의 부위에 존재한다. 호르몬중추인 뇌하수체와 시상하부의 내용기부위나 뇌척수액이 통과하는 주위의 뇌부위에는 이런 장벽이 없기 때문에 약물이나 이물질이 쉽게 들어와서 여러가지 부작용을 나타낸다. 이런 부위 중에서도 오심과 구토를 일으키는 중추는 약물과 같은 화학물질에 매우 예민하기 때문에 약물복용 후에 흔히 오심과 구토증세를 느끼게 되는 것이다. 이런 오심과 구토증세는 일종의 경고장치로 작용하여 외부의 물질이나 약물의 계속 섭취를 막아 우리 몸을 보호해주는 것이다.
이런 뇌혈관장벽은 신경교세포의 세포막으로 주로 이루어져 있기 때문에 세포막을 잘 통과하는 지질용해도가 높은 물질은 만리장성을 쉽게 뛰어넘을 수 있다. 즉, 마취제, 알코올, 마약과 본드를 포함한 각종 환각제 등은 지질용해도가 높기 때문에 세포막으로 이루어진 장벽을 쉽게 통과하여 여러 가지 효과를 나타내는 것이다. 다시 말해서 뇌혈관장벽은 높기는 하지만 약물의 성질에 따라서 얼마든지 넘을 수 있기 때문에 각종 약물 특히, 현재 사회적으로 큰 문제가 되고 있는 마약, 환각제들의 복용에 조심하지 않으면 안된다. 이런 약물을 자주 복용하면 우리의 고귀한 정신과 마음은 심한 손상을 입어 인간성이 상실되고 동물수준으로 떨어지게 되는 것이다.
25. 뇌가 할 일이 많아지면 멀미가 생겨
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심하게 요동을 치는 매나 버스를 타고 갈 때 적응이 잘 안 된 사람들은 멀미나 구토를 하게 된다. 특히 어린이나 노약자, 심신이 약한 사람들에게 이런 현상이 쉽게 일어난다.
멀미는 눈과 귀, 코를 통해 일어난다. 몸이 심하게 움직이면 귀 안에 있는 평형감각기관이 이를 감지하여 뇌에 균형을 잘 유지해달라는 요구를 하게 된다. 동시에 눈은 한 곳에 시선을 집중하기가 힘들기 때문에 뇌로 연락하여 집중할 수 있도록 해달라고 요구 한다. 또한 배나 버스를 자주 타지 않는 사람들은 기름과 같은 고약한 냄새 때문에 코의 감각세포가 뇌로 연락하여 이상한 냄새를 이겨내게 해달라고 요구한다.
사람의 뇌는 이와 같은 세 가지 요구를 한꺼번에 들어주기가 힘이 든다. 그래서 세 가지 기관에서 올라온 복잡한 자극은 뇌의 구토중추를 자극하게 된다. 뇌의 구토중추는 연수부위의 제 4뇌실 밑바닥에 있는데 이것이 자극을 받으면 도파민 신경전달 물질이 유리되어 나온다. 이 도파민이 부교감신경중추를 자극하고 이 자극이 부교감신경을 타고 내려와 위를 자극하여 구토를 일으키게 되는 것이다.
따라서 멀미를 예방하려면 운동을 통하여 적절히 훈련시킬 필요가 있으며 밀폐된 실내공간을 신선한 외부공기로 환기시켜 코로부터의 자극을 줄여주는 것이 도움이 된다. 또한 구토를 일으키도록 자극하는 도파민 신경계나 흥분된 부교감신경계를 억제해주는 약제를 사용하면 된다. 그러나 도파민 길항제나 부교감신경 차단제(항콜린계 약물)를 복용하면 갈증을 느끼거나 시야가 흐려지며 특히 졸리는 부작용이 흔히 나타난다. 따라서 운전을 직접 하는 사람이나 수험생, 세밀한 작업을 하는 사람, 위험한 일에 종사하고 있는 사람들은 멀미약 사용에 주의해야 한다.
26. 거미줄처럼 얽혀 있는 신경 그물
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신경세포는 그것이 가지고 있는 세포질 돌기(신경세포가지)의 수에 따라서 분류된다. 가장 간단한 경우는 세포질이 축삭(가장 긴 가지)이라는 한 개의 돌기만 있는 단극 신경세포다. 좋은 예는 비척수동물의 신경세포와 척수동물 등뼈 속의 척수에 있는 배근신경절(척수신경세포가 등쪽에 모여 있는 곳)에 존재하는 감각 신경세포다.
두 번째는 두 개의 돌기(축삭과 수상)가 있는 세포, 즉 양극 신경세포다. 망막과 후각점막에 있는 감각수용체 신경세포와 청각 신경세포, 조그만한 과립세포(과립처럼 생긴 신경세포)가 여기에 속한다. 세 번째는 한 개의 축삭돌기와 한개 이상의 수상돌기가 있는 다극 신경세포다. 대부분의 척추동물 신경세포는 여기에 속한다.
신경세포 축삭돌기의 형태를 유지하는 데는 부수요소인 신경교세포( 글리아세포)가 깊이 관여하고 있다. 이 세포의 이름은 그리스어의 아교라는 말에서 비롯된다. 신경교세포에는 성상세포(성상세포, 아스트로사이트)와 올리고덴드로사이트가 속한 대(대)글리아세포와 외부에서 들오온 이물질을 잡아먹는 소(소)글리아세포가 있다.
이 중에서 가장 중요한 두 가지의 대글리아세포를 보면 첫째는 성상세포인데 광학현미경으로 보면 별 모양으로 보이기 때문에 이렇게 부른다. 이세포는 축삭돌기와 수상돌기가 있는 부위에 존재하며, 혈관벽을 싸고 있다. 이 세포의 구조적 특징으로 볼 때 신경 전도면 사이에서 절연작용을 나타내며, 신경말단과 수상돌기의 기능적 단위를 둘러싸서 분리시키는 작용을 하는 것 같다.
두 번째 세포형태는 올리고덴드로사이트다. 이 세포는 신경세포체 주위에 있으며, 말초신경계에서는 스완세포 주위에 붙어 있기 때문에, 이런 부위에서는 위성세포라 한다. 올리고덴드로사이트의 세포질은 거친 내형질 망상체 (내형질 망상체)를 가지고 있으며, 가장 뚜렷한 특징은 축삭도기 주위를 세포막으로 동심원 형태로 감싸고 있다는 것이다. 이 동심운층이 간격이 없이 매우 가깝게 감싸고 있기 때문에 세포질이 완전히 빠져나가, 처음에 싸고 있던 막들이 서로 합쳐져서 완전히 반지 모양의 미엘린 초(myelin sheath, 신경세포 가지를 싸고 있는 막으로써 전기줄의 피복에 해당)를 이루고 있다. 수cm길이를 뻗어나가는 축삭돌기를 따라서 많은 올리고덴드로사이트 세포들이 미엘린 초를 형성하여 유수신경 (막으로 싸여 있는 신경)을 형성하고 있다. 축삭돌기를 감싸고 있는 사이사이에는 감싸지 않은 부분이 존재하고 있는데, 이 부위를 랑비에르절이라 한다.
많은 중추신경계 축삭돌기와 말초 자율신경계의 어떤 부위에는 미엘린 초가 없다. 이 신경을 무수신경 (미엘린 피막이 없는 신경)이라 한다. 축삭돌기와 올리고덴드로사이트는 신경세포의 성장에 기여하고 있는 것 같다. 그러나 신경교세포는 외상이나 수술에 의한 손상으로 신경세포체에서 축삭돌기가 잘려나갈 때 이 축삭돌기를 지지해주지 못하고 있다. 뇌손상 후 축삭돌기가 변성되어 나가는 것을 염색하여 볼수 있는데, 이 염색방법으로 신경교세포가 축삭돌기를 지지해주지 못한다는 사실이 발견되었다.
중추신경계에는 글리아세포가 신경세포보다 10-50배 이상 많다. 이 글리아 세포는 모양이 독특하여 신경세포와 달리 전기적 신호를 전파하지 못한다. 신경세포체와 축삭돌기 사이에 위치하고 있으며 다음과 같은 여섯가지 기능을 하는 것으로 알려지고 있다.
(1)글리아는 아교라는 뜻의 그리스어에서 유래한 것처럼 뇌의 구조를 지지해주는 세포다. 즉 다른 조긱에서 보는 결체조직의 역활을 한다. 또한 같은 기능을 하는 신경세포들의 집단을 분리해주거나 신경세포를 절연시켜주는 역활도 수행한다.
(2)어떤 글리아세포는 손상으로 인하여 죽는 신경세포들을 제거해주는 역활도 한다.
(3)어떤 글리아세포는 축삭을 둘러싸서 절연효과를 나타내는 미엘린을 생산한다.
(4)글리아세포들은 세포외액의 칼률이온 농도의 급격한 변화를 완충시켜주며 흥분에 의해서 신경세포에서 유리된 신경전달물질을 제거해주는 역할도 한다.
(5)성장기에는 어떤 종류의 글리아세포는 신경세포의 성장과 이동을 안내하고 도와준다.
(6)어떤 글리아세포는 신경세포에 영양을 공급해준다.
27. 뇌의 죽음이 인간의 죽음이다
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우리 신체의 어느 기관이 죽었을 때 인간은 실제로 죽는 것일까. 최근 뇌사자의 장기 이식문제 때문에 죽음의 정의에 대한 논란이 다시 일어나고 있다. 논쟁의 핵심은 어느 시점을 사람의 죽음으로 볼 것인가 하는 점이다. 뇌사는 일반적으로 뇌의 모든 기능이 불가역적 상실상태에 빠진 경우다. 1968년 제 22회 세계의학협회 총회에서 채택된 <시드니선언>이 뇌사를 사망으로 인정한 이후 거의 대부분의 국가들이 의학적으로 뇌사를 사망으로 인정하고 있다.
기존의 법관행과 사회통념은 심장이 멎는 순간을 죽음으로 인정해왔다. 그러나 교통사고나 여러 가지 뇌질환 등으로 뇌의 모든 기능,특히 생명중추가 있는 뇌의 밑뿌리에 해당하는 뇌간 부위까지 파괴되어 호흡, 혈압, 맥박, 체온 등 네 가지 생명기능을 유지시킬 수 있다. 그러나이런 모든 의학적 노력을 다한다 하더라도 며칠 후에는 결국 심장사에 이르러 죽게 된다. 이런 상태를 뇌사라고 한다. 사람을 특징짓는 가장 중요한 것은 사고하는 것이고, 그 사고에 의하여 행동하는 데 있다. 그렇기 때문에 사고와 행동을 관장하고 통제하는 기관인 뇌가 죽는다면 곧 개체가 죽는 것이라는 논리는 아주 합리적이다. 뇌사가 곧 심장사인 것이다. 이에 비해 식물인간의 경우는 생명중추가 있는 뇌간은 망가지지 않고 그대로 있고 고위 정신기능을 담당하고 있는 대뇌부가 주로 파괴되었기 때문에 생명유지에는 지장이 없다. 그러나 인간만이 지니고 있는 고도의 사고, 학습,기억기능 등이 상실되어 식물과 같은 상태에 머물러 있기 때문에 식물인간이라 부르고 있다.
심장사를 죽음으로 인정할 때는 각막이식밖에 할 수 없지만 뇌사를 죽음으로 인정할 때는 심장, 간, 신장, 폐 등의 이식수술이 가능하게 된다. 어차피 죽을 사람이라면 뇌사를 죽음으로 인정해 뇌사에 빠진 사람에게서 장기를 떼어내 죽어가는 사람에게 이식해서 생명을 구하는 것이 더욱 인도주의적을 것이다. 그런데 뇌사 및 장기이식과 관련해 논란이 되고 있는 주요문제는 심장사는 쉽게 객관적으로 확인할 수 있지만 뇌사는 의학적 판정에 의해서 어렵게 이루어지며 이 판정에 의해 한 인간 생명의 종말이 결정된다는 점이다.
따라서 가장 중요한 것은 뇌가 죽었다는 판정을 정확하게 해야 한다는 점이다. 만의 하나 실수로 뇌사라고 잘못 판단하게 되면 귀중한 목숨이 끊어지게 되기 때문이다. 각국에서 시행하고 있는 중요한 판정기준을 보면 깊은 혼수, 자발호흡 소실, 양안 동공 확대, 광반사 소실, 뇌간 반사 소실, 무호흡, 뇌파검사상 평탄뇌파 증명 등으로 2,3명 이상의 의사가 뇌사판정에 참여해야 한다. 대개 뇌사판정 시간은 6-12시간 정도다. 여기서 또 한 가지 간과해서 안 될 것은 장기이식이 생명존중의 취지로 시행되어야지 자칫 상업적 매매수단으로 시행되어서는 안 된다는 점이다.
지난 1967년 남아프리카공화국의 외과의사 버너드박사가 세계 최초로뇌사자의 심장을 떼어내 심장질환자에게 이식한 이래 현재 16개국가와 미국 45개 주에서 뇌사를 법으로 인정하고 있다. 아시아권에서도 대만이 1987년 인체 장기이식 조례를 제정한 이후 필리핀, 싱가포르 등도 잇달아 뇌사를 인정하고 있다. 일본에서는 1990년 임시뇌사 및 장기이식 조사위원회를 설치하여 수많은 조사와 공청회 등을 거쳐 1992년 1월 뇌사를 인정해야 한다는 최종 결론을 내리고 이를 총리에게 건의하였다.
이제는 많은 나라에서 '뇌의 죽음이 인간의 죽음이다.'하는 것을 인정하고 있다. '나는 곧 뇌다'라는 생물학적 명제가 이제는 철학적 명제가 되고 있다. 이와 같이 뇌사설이 타당하다 하더라도 죽음의 정의로 제대로 인정받기 위해서는 일반국민의 관념과 감정이 이를 받아들일 수 있어야 한다. 따라서 인내를 가지고 중지를 모아야 하며 생명의 존엄성이 널리 퍼질 수 있도록 노력해야 한다.
28. 뇌를 눈으로 직접 보는 영상기법
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1970년경만 해도 뇌의 연구는 의학에서는 전위적인 영역이었다. 그러나 이제 컴퓨터와 생화학 분야의 눈부신 발전으로 등장한 정교한 장비들은 뇌의 연구에 새로운 문을 열고 있다. 의사들은 자기공명영상(MRI)을 이용하여 정신분열증 환자와 자폐증 어린이 그리고 조울병 환자의 뇌에서 비정상적인 구조를 가려 내고 있다. 또 자기뢴트촬영법(MEG)은 뇌가 오감을 감지하는 비밀을 밝혀내기 시작했다. 그러나 신경과학의 첨단장비 중 가장 강력한 영상장비는 양전자방출단층촬영기(PET)이다. 의사들은 우선 방사성 동위원소를 환자의 혈관 속에 주입하는데, 이것은 뇌의 연료인 포도당분자에 첨가된다. 피가 순환할 때 뉴런은 포도당과 동위원소는 더욱 많이 집중되며 광석검파기가 이 방사선을 기록한다. 방사능은 곧 사라지지만 저장된 데이터는 컬러로 된 뇌활동의 단면도를 생생하게 보여준다.
예컨대 음악을 들을 경우 훈련된 음악인이 분석적으로 들을 때는 PET 스캔은 왼쪽 뇌반구의 한 점이 밝아지는 그림을 보여 주고, 훈련을 받지 않은 사람이 감상적으로 들을 때는 오른쪽 뇌반구의 한 점이 밝아진다. 그런데 사람은 대개 왼쪽 반구에는 분석적인 이성기능이 자리하고 오른쪽 반구에서는 감정을 다룬다. PET스캔은 머릿속에서 생각이 발생할 때 곧 추적할 수 있다. 그래서 현재 말의 테스트법을 개발하여 실독증이나 뇌졸증에서 흔히 생기는 언어장애를 치료하는 길을 모색하고 있다. 또한 PET를 이영하여 코카인의 효과를 연구하기도 한다. 코카인은 뇌의 기본적은 화학물인 도파민의 수준을 높여 도취감을 일으키는 것으로 알려졌다. PET영상은 코카인을 복용하면 며칠 뒤 환자의 도파민 관련활동이 뚜렷하게 줄어든다는 것을 생생하게 보여준다.
여러 병원의 신경정신과 의사들은 PET를 정신병의 병리현상을 연구하는 데 이용하고 있을 뿐만 아니라 직접 환자치료에도 응용하기 시작했다. 정신분열병 환자의 뇌를 PET로 찍어보면 도파민 수용체의 기능이 높아져 있음을 실제로 볼 수 있다. 시험관 내에서 정신병 환자 뇌의 도파민 수용체 기능이 올라가 있다는 것은 간접적은 방법으로 오래 전부터 알고 있었으나 PET가 나온 뒤에야 비로소 실제 도파민 기능이 높아져 있다는 것이 밝혀졌다. 앞으로는 특정 뇌부위의 기능이 조금이라도 이상이 생기면 즉각적으로 영상을 통하여 알아낼 수 있을 것이고, 이상기능의 교정이 가능하게 될 것이다.
29. 인간 게놈과 유전자 치료법
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20세기 중반까지는 뇌의 연구가 주로 형태 및 해부학적 관점에서 거시적으로 연구되었으나, 1960년대에는 뇌의 기능적인 측면이 강조되어 생리학, 생화학 및 약리학에서 뇌기능 연구가 이루어져 인간의 모든 정신작용과 갖가지 활동은 신경전달물질을 포함한 조그마한 호학물질에 의해 이루어지고 있다는 사실이 밝혀졌다. 최근에는 분자 차원에서 미시적으로 뇌의 구조와 기능을 연구하는 분자생물학이 발전하여 고차적 정신기능의 해명에 큰 공헌을 하고 있으며 화학과 물리학의 발전에 힘입어서 뇌의 형태나 기능까지도 영상으로 볼 수 있는 양전자방출단층촬영술이 개발되어 뇌의 고차적 기능 일부를 눈으로 직접 볼 수 있는 영상시대가 돌하고 있다.
1970년 초반부터 발달하고 있는 분자생물학 분야 중에서 생명현산 연구에 가장 혁신적인 기여를 하고 있는 기법이 잘 알려진 유전자기법이다. 이 기법에 의해 지금까지 구조와 기능이 두터운 신비의 베일에 가려져 있던 수많은 생체 활성물질들의 유전자 구조가 밝혀졌을 뿐만 아니라, 과거에는 미지로 남아 있던 많은 질병의 발병원인이 유전자 차원에서 이해가 가능하게 되었다. 현재까지의 연구결과 맣은 신경정신계 질환이 암과 같이 유전자 차원에서 문제가 있는 유전자, 우울병은 11번 염색체, 노인성치매는 21번 염색체, 헌팅턴 무도병은 4번 염색체에 이상이 있는 것으로 알려지고 있으며, 현재 그 원인이 되는 유전자를 찾으려고 많은 과학자들이 노력하고 있다.
멀지 않은 미래에 질병 관련 유전자가 밝혀지게 되면 유전자 차원에서 확실한 치료법이 나올 것이다. 최근 과학자들은 앞으로 최소 15년의 세월과 30억달러 이상이 소요되는 인간 유전자 지도 작성계획(인간 게놈사업)에 심혈을 기울이고 있다. 수많은 인간 유전자가 염색체 위에서 해독이 되어 그 정확한 위치가 지도로 작성된다면, 복잡한 뇌기능을 담당하고 있는 유전자들을 알 수가 있으며 신경정신 질한을 일으키는 데 관여하고 있는 병든 유전자를 찾아내어 이를 제거하여 교정해주는 유전자 치료법이 미래 의학에서 각광을 받게 될 것이다. 또한 신경과학자들은 언젠가는 유전자를 직접 특정 뇌신경세포 속으로 넣어서 우수한 뇌기능을 창출해내는 공상과학소설에서나 볼 수 있는 일을 실현시킬 수도 있을 것이다.
1992년에 병든 효소유전자 때문에 림프구의 기능이 약화되어 선천적으로 면역시능이 떨어져 있는 선천성면역결핍증 환자의 림프구에 정상 효소유전자를 넣어주는 시술을 사상 최초로 시행하여 정상 효소유전자를 넣어주는 시술을 사상 최초로 시행하야 큰 효과를 보았으며,도파민 신경세포가 파괴되어 도파민이 나오지 않기 때문에 생긴 파킨슨병에서 도파민 합성효소 유전자를 말초세포에 삽입시켜 도파민 유리세포를 시럼관에서 만든 후 이세포를 노에 이식하였을 때 파킨슨병 증세가 호전된다는 사실이 보고되었다. 최근의 이러한 고무적인 진전은 파킨슨병뿐만 아니라 노인성치매를 해결할 수 있는 새로은 과학시대의 도래를 예고하고 있다.
많은 과학자들은 현재 진행되고 있는 인간 게놈사업처럼 뇌를 포괄적으로 이해하려면 거미줄처럼 연결되어 있는 뇌 속의 수 많은 구성요소들의 위치와 기능을 정확히 파악해야 하기 때문에 뇌의 지도작성이 필수적이라고 생각하고 있다. 현재 미국립정신건강연구소, 미국립과학재단, 미국립의약품남용연구소 등이 이 뇌지도 작성을 계획하고 있으며 앞으로 20여년간에 걸쳐서 복잡한 뇌의 기본구조와 각종 신경전달물질들, 그들의 수용체 위치, 뇌 속에 약물이 결합하는 부위, 특정 기능을 하는 뇌 부위의 정확한 위치 작성은 물론 정신질환때문에 이상이 나타난 뇌부위를 지도로 작성하고자 계획하고 있다.
현재 인간 유전자 지도 작성사업의 데이터베이스 작업 책임을 맡고 있는 피어슨박사는 인간 게놈사업의 정보과학은 뇌지도 작성사업에 비하면 대수롭지 않다고 말하고 있다. 실제 이 뇌지도 작성계획에는 각종 영상기술을 망라한 정교한 첨단 전자공학기술이 모두 동원되어야 가능하다. 언젠가는 고차원적인 정신기능을 담당하고 있는 유전자와 뇌부위가 밝혀질 것이며, 우수한 뇌기능을 가진 터미네이터와 같은 인조인간의 창조가 영화 속에서만 가능한 것이 아닐 것이다.
30. 대마초, 잘쓰면 명약
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대마초는 수천 년 동안 환각제 또는 치료제로 널리 이용되어 왔다. 마리화나라는 이름으로 더 잘 알려진 대마초의 많은 성분중에서 테트라하이드로칸나비놀(THC)이 환각을 일으키는 주범으로 알려지고 있다.이따금씩 이 마리화나 때문에 연예인을 포 함한 많은 사람들이 아까운 장래를 망치기도 한다.
최근의 연구 결과 놀랍게도 인간의 뇌에는 대마초의주성분인 테트라하이드로칸나빈놀 이 결합하는 부위(수용체)가 있음이 밝혀지고 있다.말하자면 우리 뇌에 대마초와 비숫 한 환각물질이 존재하고 있다는 이야기다. 우리 뇌에 존재하고 있는 환각물질의 정체가 무엇인지는 아직 밝혀지지 않고 있다. 그러나 얼마 전에 돼지의 뇌에서 대마초를 피웠을 때와 비슷한 작용을 하는 것으로 보이는 새로운 화학물질이 발견되었다. 이 화학물질은 '아난다이드'로 명명되었는데 이 이름은 '행복'이라는 뜻의 산스크리트어인 '아난다'에서 따온 것이다. 이것은 인간의 뇌에 대마초 수용체로 이루어진 어떤 신경체계가 있다는 증거가 되고 있다.
가끔 우리는 실제로 존재하고 있지 않는 이상한 세계,아름다운 세계를 눈에 그릴 때가 있 다.이때 인간은 고난의 현실세계를 벗어나 평소에 경험해 보지 않았던 이상감각, 이상세계 휘황찬란한 세계를 꿈으로써 무한정의 창조적 생각에 빠질 수도 있다. 어떤 의미에서는 이 런 생각은 삶의 산뜻한 청량제가 된다. 그러나 이러한 초현실적인 이상감각이 자주, 뚜렷이 나타날 때는 병적인 환각이 될 수 있는 것이다. 이와 같은 환각이 뇌에 존재하고 있는 대마 초와 미슷한 신경계에 의해서 이루어 질 수 있다는 것을 독자들은 쉽게 이해할 수 있을 것 이다.
대마초는 이런 환각제 말고도 치료제로 사용된 오랜 역사를 지니고 있다. 그 시기는 중국 의 고대에까지 거슬러 올라간다. 영국에서는 빅토리아 여와의 주치의가 대마초를 가리켜 ' 가장 귀중한 명약 중의 하나'라면서 여왕의 생리통 완화제로 처방했다는 기록이 있다. 대마초는 또 화학요법 때 나타나는 구토를 멈추게 하고 후천성면역결핍증(AIDS) 환자에게 식욕을 되찾게 하며 다발성경화증의 경련을 진정시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다.
이밖에 녹내장 환자의 안압을 감소시키는 효과도 있다고 한다. 미국과 유럽에서는 일부 의사들이 통증을 완화시키기 위해 환자에게 은밀히 대마초를 피 우게 하는 경우도 있는 것으로 알려지고 있다. 하버드의과대학 정신과 교수로 대마초의 효과 에 관한 저서를 펴낸 레스터 그린스푼박사는 전반적으로 의학계가 귀중한 치료제로 쓸 수 있 는 대마초를 너무 무시하고 있다고 지적한다.
대마초를 피우면 약60가지의 향정신성 물질을 흡입하게 되며 이 물질들은 뇌에서 각종 화학 반응을 일으킨다. 만약 인간의 뇌가 대마초와 비슷한 물질인 아난다이드를 어떻게 만드록 이 용하는가를 규명한다면 장차 대마초를 이용한 신약이 개발될 수 있을 것으로 예상되고 있다. 이처럼 우리 정신과 신체에 백해무익하다고 알려진 대마초가 한편으로는 질병치료의 귀중한 명약이 될 수 있는 것이다. 이 세상에는 잘못 쓰면 독약이 되고 잘 쓰면 명약이 될 수 있는 약이 허다하다. 인간사에서도 이런 진리가 널리 통용될 수 있다는 것을 다시 한번 느낄 수 있으리라 생각된다. 우리가 노력과 수양에 의해서 뇌에 있는 환각체계를 적절히 이용한다면 분명 자기 자신의 발전은 물론 역사 창조에도 유익하게 공헌할 수 있겠지만, 잘못 샤용한다면 무서운 정신병에 빠져 헤어나기가 어려운 것이다.
31. 뇌속의 모르핀, 엔드로핀
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우리몸에 모르핀과 같은 작용을 하는 마약이 있는가, 정신적 수양을 오래 한 옛날 도시들은 뜨거운 불 속에서도 아픔을 느끼지 않고 바늘로 찔러도 통증을 느끼지 않는데, 이를 과학적으 로 설명할 수 있는가. 모든 통증 가운데서 분만의 고통이 가장 큰데 어째서 어떤 임산부들은 무통분만을 하는가. 침에 의해 뽑아내는 아편의 주성분인 모르핀 등의 마약은 어떤 통증이든 즉각 없애주는 진통작용과 아울러 쾌감작용을 하는 묘약이다. 그렇기 때문에 최고의 진통제 로서 지금까지 사용되고 있는데, 이 모르핀이 어떻게 통증을 없애주며, 사람에게 쾌감을 주 는가에 대해서 1970년대 초에 많은 학자들이 연구를 하였다.
그 결과 1973년 뇌에는 모르핀이 결합하는 특별한 단백질(수용체)이 있음이 발견되었다. 이 결합 단백질이 뇌 속에 존재하고 있다는 말은 뇌 속에 이 수용체 단백질과 결합할 수 있는 물질이 있다는 말이다. 이 때문에 많은 학자들이 내인성 마약물질을 찾기 위한 연구를 집중적 으로 하였다. 마침내 1975년 우리 뇌에는 모르핀보다 100배 정도 강력한 힘을 지닌 마약이 있는 것이 발견되었다. 이 물질을 내인성 모르핀이라는 의미로 엔도르핀이라 부르게 되었다.
이 엔도르핀은 모르피노가 구조가 전혀 다른 31개의 아미노산으로 구성된 펩디드인데 수용 체와 결합하는 부위의 입체구조는 모르핀과 비슷하다. 이 엔도르핀 펩티드는 POMC라는 마약- 멜라닌-부신피질 호르몬 전구단백질의 C단(오른쪽 끝)의 31개 아미노산 부위가 잘려 형성된 다. 부신피질 자극호르몬인 ACTH와 멜라니세포 자극호르몬인 MSH, 엔도르핀 호르몬이 전구 단백질의 각각 다른 부위에서 잘려져 형성된다. 즉 엔도르핀과 부신피질 자극호르몬, 멜라닌 세포 자극호르몬은 큰 분자량의 같은 단백질 분자 속에 포함되어 있다가 필요시에 각각 잘라 져서 독립된 호르몬으로 작용한다. 즉 우리의 뇌는 한 개의 유전자로 서로 다른 기능을 가진 세 개의 호르몬을 동시에 만들어낼 수 있는 것이다.
특히 엔도르핀과 ACTH 호르몬은 스트레스가 있을 때 스트레스에 대항하기 위하여 같이 유리 되는 스트레스 호르몬으로 스트레스시에 나타나는 통증, 불안 등을 경감시켜 즐거움과 진통 효과를 나타나게 하는 아주 고마운 물질이다. 다시 말해서 스트레스를 받을 때는 유리가 증 가되지만 즐거울 때는 유리가 억제된다. 예를 들어 통증자극이 가해질 때나 임신중 산통이 시작 될 때 엔도르핀 유리가 최고도에 달하여 위급상황에 대처하게 되는 것이다.
그러나 장기간 지속되는 심한 스트레스에 의해서 엔드르핀이 과도하게 유리될 때는 면역기 능을 담당하고 있는 림프구의 기능이 억제되어 감염이나 암발생이 증가될 수 있을 뿐만 아 니라 마약중독과 같은 정신증세도 나타날 수 있다. 즉 엔도르핀이 항상 좋은 방향으로만 작 용하는 것은 아니다. 엔드르핀을 구성하고 있는 31개의 아미노산 중N단(왼쪽 끝)의 5개 아미노산으로 구성된 펩 티드도 내인성 모르핀 작용을 가지고 있다. 이 펩티드를 엔케팔린이라 명명하였으며 다섯번 째 아미노산이 류신이면 류신 엔케팔린, 메티오닌이면 메티오닌 엔케팔린이라 부른다. 이외 에도 류신 엔케팔린이 오른쪽으로 길어져서 13-17개 정도의 아미노산으로 구성된 것을 디노 르핀 이라 부른다.
엔드르핀 함유 신경세포는 주로 뇌재에 존재하지만 엔케팔린이나 디노르핀 신경세포는 척수 에 주로 존재하고 있으면서 진통효과를 나타낸다. 즉 통각자극이 있을 때 세 가지의 내인성 마약물질인 엔도르핀은 뇌에서, 엔케팔린과 디노르핀은 척수에서 유리되어 통각을 차단해주 는 것이다. 마약과 뇌 속에 있는 세 가지 내인성 마약은 모두 마약 수용체라는 특이 단백질 분자와 결 합함으로써 진통과 쾌감작용을 나타내다. 이 마약 수용체는 뇌 속에 널리 분포되어 있지만 소화관 계통에도 분포되어 있다. 따라서 마약을 계속 복용할 때는 정신적 의존성과 더불어 심한 신체적 의존성이 나타나서 끊기가 더욱더 힘들어진다. 마약을 끓게 될 때는 불안, 초조 와 같은 정신증세는 물론 복통, 설사, 구토, 근욕통, 경련같은 무서운 신체적 금단증상이 나 타난다.
어떤 심리학자는 인류의 문화에는 쾌감과 즐거움을 추구하는 엔도르핀 지향문화와 각성과 창조를 추구하는 도파민 지향문화의 두 가지 유형이 있다고 주장한다. 우리 사회는 어느 문 화 유형에 속하는지 단정할 수 없으나 이 두가지 유형의 문화가 적절히 조화롭게 발전할 때 그 사회의 문화는 바람직하레 발전할 것이다.
32. 본드와 부탄가스는 한번만 마셔도 뇌 망가뜨려
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청소년들이 값싸게 사서 흡입하는 본드나 부탄가스도 뇌세포를 파괴하는 등 필로폰, 코카인, 대마초와 같은 환각제 못지않게 해악이 심하다. 최근 전국 11개 소년원에 수용된 1618명의 소 년원생 중 393명을 표본추출해 환각제 복용 및 흡입에 대해 조사한 결과, 전체 웅답자의 절반 정도(56.2%)가 본드를 흡입한 경험이 있고 , 부탄가스 흡입도 36.2%로 나타났으며, 흡입 평균 연령은 14,15세인 중 2,3년생으로 밝혀져 충격을 주고 있다.
마약과 환각제 이용의 증가는 범죄의 증가로 이어질 가능성이 높으며 자신의 파멸롸 함께 사회를 불행하게 한다는 데 문제의 심각성이 있다. 복용 및 흡입연령이 점차 낮아지고 있는 있는 마약 및 환각제에 왜 빠지게 되면 그 후유증은 무엇인가를 살펴보기로 하자.
환각제는 앞에서 이야기한 바와 같이 환청, 환시 등 환각현상을 일으키는 물질로 본드 및 대마초, LSD, 필로폰, 코카인 등을 말한다. 이 중 각성효과를 가지고 있는 환각제는 정신을 번쩍 나게 하고 감각이 예민해지도록 하는 약리 작용이 있는데, 필로폰 및 코카인이 이에 속한다. 이 물질들을 복용하거나 흡입하면 심한 스트레스도 말끔히 사라지고 가만히 있어도 몸이 춤추는 것같은 평소 느끼지 못하는 즐겨움을 경험하게 되는 등 쾌감을 주기 때문에 빠져들게 된다.
또 이들 환각제를 복용하면 통증이 없어지곡 휘황찬란한 세계가 보이거나 아름다운 선 율이 들리는 등 화시, 환청현상이 나타나고 높은 건물에서 아래를 내려다볼 때 사뿐히 날아서 뛰어내리고 싶은 욕구도 느끼게 돼 미국에서는 환각제 복용 후 건물에서 뛰어내 려 죽거나 다치는 사람이 적지 않다.
필로폰이 각성작용을 하는 이유는 체내에서 고도의 정신작용을 하는 신경전달물질이 도파민과 비슷한 구조를 갖고 있기 때문이다. 필로폰을 복용하게 되면, 뇌는 정신기능을 담당하고 있는 도파민을 과도하게 유리시켜 도파민 신경계를 자극시킬 뿐만 아니라, 이 물질을 마치 체내에서 자극을 받아 생성된 신경전달물질고 오인해 정보를 수용한다. 그러나 앞에서 이야기한 바와 같이 도파민 신경계가 과도하게 자극되면 제어되지 않 는 비합리적인 사고와 행동이 나타나서 정신분열병이 생기게 된다. 따라서 필로폰 복 용은 자신은 물론 사회에 크나큰 해독을 끼치는 일이다. 이런 의미에서 우리나라에서 애용되고 있는 필로폰 환각제는 사회를 파멸시킬 수 있는 가장 나쁜 환각제라고 말할 수 있다.
대마초를 피우면 의식이 몽롱해지면서 시각과 청각 등의 감각이 환각상태에 들어가 갖가지 기묘한 분위기를 경험하게 된다. 본드와 부탄가스도 환각현상을 일으킨다는 점 에서 대마초와 유사하지만 그 독성이 치명적이어서 뇌조직을 파괴하고, 정신을 황폐화 시킨다. 본드와 부탄가스 등은 다른 물질은 녹이는 유기용매로 작용하기 때문에 필로폰이나 대마초같은 일반 환각제와 달리 뇌혈 관장벽을 쉽게 통과한다. 이 때문에 뇌를 망가뜨 려 중추신경을 파괴하는 것은 물론 독성감념, 골수파괴로 인한 재생불량성 빈혈, 청각 및 시각장애, 납중독 등 신체의 모든 장기에 손상을 가져오는 무서운 독극물의 하나다. 특히 본드나 부탄가스 등 유기용매는 단1회의 흡입으로도 뇌가 망가지거나 생명을 잃 을 수 있는 물질이므로 독약으로 생각하는 것이 좋다.
필로폰 등 환각제나 본드, 부탄가스 등을 장기흡입하면 중독증이 나타나는데 약효가 없어지면 몸이 처지고 피해망상이나 과잉공격 등에 사로잡히는 등의 금단현상도 생길 수 있다. 중독증이 심화대 망상형 정신분열증이나 반사회적이고 비윤리적이고 포악한 동물같은 행동이 나타나면 거의 완치가 불가능한 폐인으로 전락한다. 건전한 정신으로 상황을 판단할 수 있는 능력이나 사회나 가정 속에서의 자신의 위치 를 판단할 수 있는 능력, 집중력과 새로운 세계에 혼신의 힘을 다해 도전하고 싶은 욕 구를 상실케 하는 것이 환각제가 청소년에게 미치는 가장 큰 해독일 것이다.
환각제 근절의 근복적 처방은 사회문제의 해결에 있다. 건설적인 올바른 가치관이 사 회 전체에 확립돼야지, 부동산 투기로 졸부가 되는 등 가치 있고 건전한 노력 없이 쉽 게 보답을 얻게되는 사회에서는 환각제 복용이 성행할 가능성이 크다. 단기적 대책인 마약단속 외에 학교나 사회단체에서 약물교육을 구체적으로 실시하여 환각제가 주는 정 신적, 신체적인 폐해를 구체적으로 이해시키는 것이 중요하다.
32. 본드와 부탄가스는 한번만 마셔도 뇌 망가뜨려
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청소년들이 값싸게 사서 흡입하는 본드나 부탄가스도 뇌세포를 파괴하는 등 필로폰, 코카인, 대마초와 같은 환각제 못지않게 해악이 심하다. 최근 전국 11개 소년원에 수용된 1618명의 소 년원생 중 393명을 표본추출해 환각제 복용 및 흡입에 대해 조사한 결과, 전체 웅답자의 절반 정도(56.2%)가 본드를 흡입한 경험이 있고 , 부탄가스 흡입도 36.2%로 나타났으며, 흡입 평균 연령은 14,15세인 중 2,3년생으로 밝혀져 충격을 주고 있다.
마약과 환각제 이용의 증가는 범죄의 증가로 이어질 가능성이 높으며 자신의 파멸롸 함께 사회를 불행하게 한다는 데 문제의 심각성이 있다. 복용 및 흡입연령이 점차 낮아지고 있는 있는 마약 및 환각제에 왜 빠지게 되면 그 후유증은 무엇인가를 살펴보기로 하자.
환각제는 앞에서 이야기한 바와 같이 환청, 환시 등 환각현상을 일으키는 물질로 본드 및 대마초, LSD, 필로폰, 코카인 등을 말한다. 이 중 각성효과를 가지고 있는 환각제는 정신을 번쩍 나게 하고 감각이 예민해지도록 하는 약리 작용이 있는데, 필로폰 및 코카인이 이에 속한다. 이 물질들을 복용하거나 흡입하면 심한 스트레스도 말끔히 사라지고 가만히 있어도 몸이 춤추는 것같은 평소 느끼지 못하는 즐겨움을 경험하게 되는 등 쾌감을 주기 때문에 빠져들게 된다.
또 이들 환각제를 복용하면 통증이 없어지곡 휘황찬란한 세계가 보이거나 아름다운 선 율이 들리는 등 화시, 환청현상이 나타나고 높은 건물에서 아래를 내려다볼 때 사뿐히 날아서 뛰어내리고 싶은 욕구도 느끼게 돼 미국에서는 환각제 복용 후 건물에서 뛰어내 려 죽거나 다치는 사람이 적지 않다.
필로폰이 각성작용을 하는 이유는 체내에서 고도의 정신작용을 하는 신경전달물질이 도파민과 비슷한 구조를 갖고 있기 때문이다. 필로폰을 복용하게 되면, 뇌는 정신기능을 담당하고 있는 도파민을 과도하게 유리시켜 도파민 신경계를 자극시킬 뿐만 아니라, 이 물질을 마치 체내에서 자극을 받아 생성된 신경전달물질고 오인해 정보를 수용한다. 그러나 앞에서 이야기한 바와 같이 도파민 신경계가 과도하게 자극되면 제어되지 않 는 비합리적인 사고와 행동이 나타나서 정신분열병이 생기게 된다. 따라서 필로폰 복 용은 자신은 물론 사회에 크나큰 해독을 끼치는 일이다. 이런 의미에서 우리나라에서 애용되고 있는 필로폰 환각제는 사회를 파멸시킬 수 있는 가장 나쁜 환각제라고 말할 수 있다.
대마초를 피우면 의식이 몽롱해지면서 시각과 청각 등의 감각이 환각상태에 들어가 갖가지 기묘한 분위기를 경험하게 된다. 본드와 부탄가스도 환각현상을 일으킨다는 점 에서 대마초와 유사하지만 그 독성이 치명적이어서 뇌조직을 파괴하고, 정신을 황폐화 시킨다. 본드와 부탄가스 등은 다른 물질은 녹이는 유기용매로 작용하기 때문에 필로폰이나 대마초같은 일반 환각제와 달리 뇌혈 관장벽을 쉽게 통과한다. 이 때문에 뇌를 망가뜨 려 중추신경을 파괴하는 것은 물론 독성감념, 골수파괴로 인한 재생불량성 빈혈, 청각 및 시각장애, 납중독 등 신체의 모든 장기에 손상을 가져오는 무서운 독극물의 하나다. 특히 본드나 부탄가스 등 유기용매는 단1회의 흡입으로도 뇌가 망가지거나 생명을 잃 을 수 있는 물질이므로 독약으로 생각하는 것이 좋다.
필로폰 등 환각제나 본드, 부탄가스 등을 장기흡입하면 중독증이 나타나는데 약효가 없어지면 몸이 처지고 피해망상이나 과잉공격 등에 사로잡히는 등의 금단현상도 생길 수 있다. 중독증이 심화대 망상형 정신분열증이나 반사회적이고 비윤리적이고 포악한 동물같은 행동이 나타나면 거의 완치가 불가능한 폐인으로 전락한다. 건전한 정신으로 상황을 판단할 수 있는 능력이나 사회나 가정 속에서의 자신의 위치 를 판단할 수 있는 능력, 집중력과 새로운 세계에 혼신의 힘을 다해 도전하고 싶은 욕 구를 상실케 하는 것이 환각제가 청소년에게 미치는 가장 큰 해독일 것이다.
환각제 근절의 근복적 처방은 사회문제의 해결에 있다. 건설적인 올바른 가치관이 사 회 전체에 확립돼야지, 부동산 투기로 졸부가 되는 등 가치 있고 건전한 노력 없이 쉽 게 보답을 얻게되는 사회에서는 환각제 복용이 성행할 가능성이 크다. 단기적 대책인 마약단속 외에 학교나 사회단체에서 약물교육을 구체적으로 실시하여 환각제가 주는 정 신적, 신체적인 폐해를 구체적으로 이해시키는 것이 중요하다.
33. 넓고 무한한 소우주
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20세기 과학은 상상을 초월할 만큼 획기적으로 발전했다. 상상과 만화 속에서만 꿈꾸어오던 달나라에 인간은 처음으로 발을 내딛게 되었다. 인간의 사고는 이제 본격적으로 지구를 벗어나 무한한 우주를 향해 끝없는 항해를 하게 되었으며, 더욱 다양한 창조적인 생각을 할 수 있게 되었다.
창조는 인간만이 지니고 있는 고유한 기능이며, 인간이 만물의 영장으로서 다른 동물과 확실히 구별되는 점이다. 끝없이 펼쳐 져 있는 우주를 포용할 수 있는 이런 창조적 정신기능은 바로 인간의 뇌에서 나온다. 뇌는 인간활동의 전영역을 관찰하는 통제 센 터로서 인식, 사고, 판단 등의 의식활동과 감정, 행동 그리고 더 나아가 고차적 정신세계까지도 담당한다. 이성, 지성, 인격의 주체는 누구인가. 나아가서 무엇이 인간을 인간답게 만드는가. 이와 같은 근본적인 물음에 대한 대답은 사람마다 다를 수 있겠지만 분명한 것은 인간의 신체 가운데서 뇌가 인간의 특성을 결정한다는 사실이다. 뇌 없이 인간의 고귀한 사상과 마음이 있을 수 있겠는가.
뇌는 우리 몸무게의 2∼2.5%, 신문지 한 장 정도의 표면적과 한 되 정도의 부피밖에 차지하고 있지 못하지만 무궁무진한 창조 력과 상상력은 능히 우주보다 넓고 광대하다고 할 수 있다. 흔히 표현되고 있듯이 마음이 결코 가슴이나 심장에 있지 않다는 것 은 누구나 알고 있는 사실이다. 눈이나 귀, 코, 손은 외계의 정보를 받아들이는 입구일 뿐이다.
신경세포와 신경섬유로 구성된 '생물학적 존재' 이면서 고도의 정신활동까지 총괄하는 뇌는 소우주라고 할 정도로 복잡하다. 따라서 뇌의 연구는 우주연구에 비길 정도로 어렵고 끝이없다. 앞으로의 세기에는 크게 두 가지 문제가 과학적 과제로 대두할 것 으로 생각된다. 그 하나는 우주의 신비를 밝히는 것이고, 다른 하나는 바로 내우주(內宇宙)인 인간 뇌의 신비를 밝히는 것이다.
최근 과학계에서 일어나고 있는 여러 움직임 가운데 가장 주목할 만한 것 중의 하나는 미국 상하양원 101차 합동회의에서 199 0∼2000년을 '뇌의 10년'으로 정하는 법안이 통과되고 부시 대통령이 서명함으로써 뇌연구에 역사적인 전환점이 마련되었다는 사 실이다. 전체 과학분야에서 '10년'으로 명명되는 법안이 통과된 것은 뇌가 처음이다.
또한 1987년 베네치아에서 열린 서방 선진 7개국 정상회담에서 '인간 첨단과학 프로그램'이 채택되어 1990년부터 막대한 연구 비가 투입되어 연구가 진행되고 있는데, 이 프로그램 역시 뇌의 신비를 밝히는 것이 주목적이다. 광활한 우주의 신비를 밝히려는 우주연구와 우주 전체보다 더 넓고 무한한 창조력을 가진 뇌의 신비를 밝히려는 뇌연구는 생 명의 신비를 밝히는 일뿐만 아니라 미래의 산업혁명을 일으킬 신경컴퓨터, 인간로봇 개발 등에 중요한 공헌을 하기 때문에 선진 국에서는 21세기를 대비한 이러한 움직임이 태동되고 있다. 뇌를 정복하는 날 인간정체(identity)의 전모가 밝혀질 것이다.
34. 움직이기 위해서는 뇌가 있어야
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뇌의 무게는 고래가 8000g, 코끼리가 5000g, 공룡이 70g, 인간은 1500g 가량된다. 체중과의 비율은 고래와 코끼리는 2000분의 1, 유인원은 100분의 1, 공룡은 2만분의 1인데 비해 인간은 약 40분의 1로 모든 동물 가운데 인간의 뇌가 전체 체중에서 차지하 는 비중이 가장 높다. 바닷속에 살고 있는 원시적인 동물인 산호에는 신경과 근육이 거의 없으며, 해삼 해파리같은 강장동물에는 움직이는 기구인 근 육 바로 옆에 이를 제어 조절하는 원시적 신경이 나타난다. 더욱더 복잡한 운동을 필요로 하는 낙지 오징어 조개같은 연체동 물과 절족동물 등의 무척추동물에는 신경이 움직이는 근육 사이에 거미줄처럼 연결되어 몸의 여러 곳에 수만 개씩 모여서 신경절 이라 는 신경세포의 집합체(작은 뇌)를 형성한다. 다시 말해서 머리 꼭대기에 뇌가 있는 것이 아니라 몸의 여기저기에 흩어져 있 다.
척추동물에 이르러서 몸의 여러 곳에 흩어져 있던 신경절이 등과 머리 쪽으로 모여서 일사불란한 중추조절기관인 뇌를 형성하 게 된다. 고도의 운동과 감각기능을 적절하게 조절하고 제어하기 위해서는 조절센터가 몸의 여러 곳에 분산되어서는 효과적이지 못하기 때문에 머리부위 한 곳으로 모이게 된 것이다. 이것이 바로 뇌다. 이와 같이 뇌는 척추동물처럼 진화가 상당히 고등한 단계에 도달했을 때에서야 생겨났고, 진화가 진행될수록 더 커지게 되었 다. 다시 말해서 우리 신체기관 중에서 가장 멋없게 큰 부위를 차지하고 있는 것이 뇌이며, 이렇게 큰 인간의 두뇌는 생존을 위 한 운동, 감각의 제어와 조절이라는 원래의 역할 이외에 사람을 사람답게 하는 정신, 마음, 인식이라는 고도의 정신기능을 창출 하게 되었다.
신체의 곳곳에 흩어져 있던 신경세포의 집단(신경절)이 등쪽 척추뼈 속에 모여 척수라고 하는 긴 꼬리 모양의 중추신경계를 형성한다. 이 척수의 가장 앞부분과 윗부분이 더욱 커지고 팽창하여 본격적인 뇌를 형성하게 된다. 어류의 노는 아주 작고 척수 가 크다. 어류는 척수의 발달 덕분에 바다를 제패하게 되었다. 뭍과 물의 양쪽에서 모두 살 수 있는 양서류나 파충류로 올라감에 따라 척수보다 뇌가 더욱 발달한다. 땅에서만 사는 척추동물에서는 뇌중 가장 앞쪽과 위쪽 부분의 뇌인 대뇌가 더욱 커지고 발 달하게 되며, 사람에 이르러서는 이 대뇌부위가 극도로 커져서 찬란한 문화를 창조하게 되고 결국 지구를 제패하게 되었다.
다른 동물과 인간을 구분짓는 결정적인 것은 오로지 대뇌의 발달이다. 우리들의 선조인 유인원은 식량을 구하기 위해 숲속생 활에서 벗어나 서서히 들판과 숲을 왕래하게 되었다. 들판으로 나온 유인원은 나무를 타고 이동하는 것이 불가능해졌기 때문에 두 다리를 이용하여 걸어야만 했다. 하지만 직립보행을 하게 된 덕분에 손이 놀게 되자 다른 곳에 사용할 수 있게 되었다. 물건 을 쥐는 따위의 섬세한 동작은 뇌에 자극을 주어 뇌를 발달시켰다. 뇌가 발달하자 사고를 하거나 도구를 만들어 사용 할 수 있게 되었다. 이것이 더욱 뇌를 크게 만들었다. 그 결과 우리들 선조의 뇌는 더욱 복잡해지고 쾌감을 느끼는 정도도 더욱 발달되었다.
인간의 대뇌가 공룡 정도밖에 되지 않았다면 다른 동물이 인간 위에서 이 세상을 지배했을 것이다. 즉 대뇌부위의 발달이 세 계의 재패와 문화발달의 정도를 결정한 것이다. 호모사피엔스(Homo Sapiens, 이성적 동물), 호모로켄스(Homo Loquens, 언어적 동물), 호모포리티쿠스(Homo Politicus, 정치적 동물)라는 말도 인간의 대뇌기능 때문에 붙여진 이름이다.
35. 뇌가 곧 나며 내가 곧 뇌다
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매일 우리와는 별개로 일어나고 있는 거의 모든 현실은 우리가 그 실체를 제대로 인식하고 파악할 때에만 참모습으로 다가온 다 . 이러한 현실세계의 실체를 인식하고 파악하는 것은 전적으로 뇌의 기능에 속한다. 뇌가 살아서 작동하는 한 우리는 이 우주 의 모든 것을 제대로 인식하고 탐구할 수 있다.
그러나 어떤 사람의 노가 비록 현실세계에 존재하는 것이라해도 존재하는 것으로 받아들이지 않으면 그에게 그것은 존재하지 않는 것으로 된다. 또한 어떤 사람의 뇌가 현실세계에 존재하지 않는 것을 존재하는 것으로 받아들일 때 그것은 그에게 존재 의 의가 있게 된다. 사고나 전쟁에서 한쪽 다리를 잃은 사람이 마치 다리가 다시 붙어 있는 것과 같은 감각을 느끼거나 다리에 벌레 가 기어가는 것과 같은 간지러움을 경험하는 일이 있다. 이와 반대로 뇌졸증과 같은 질병을 앓고 있는 사람이 한쪽 다리가 멀쩡 하게 붙어 있는데도 없다고 느끼는 경우도 있다.
이와같이 내가 생생한 현실을 체험하거나 못하거나 하는 것은 나의 뇌 속에서 일어나는 현상에 전적으로 의존하는 것이지 현 실 세계 속의 존재 여부와는 관계가 없다. 그래서 삶의 모든 현상들은 순간순간 뇌에서 일어나고 있는 생물학적 과정에 불과하며 인 간의 정신과 육체는 독립적인 실체가 아니라 하나라고 하는 일원론 또는 유물론이 정신과 육체가 서로 독립되어 다른 존재 양식 을 가지고 있다고 하는 이원론보다 설득력 있게 받아들여지고 있다.
뇌사나 식물인간의 경우에서 보는 것처럼 뇌가 죽으면 인간으로서의 존재가치가 상실되고 어떤 정신기능이나 마음이 창출될 수 없기 때문에 뇌는 생과 사, 인간과 다른 생물을 구분짓는 유일한 가치기준이 되고 있다. 우리의 정신과 마음, 행동, 성격이 뇌로부터 나온다는 것은 모두가 인정하는 사실이다.
뇌신경세포를 다른 사람의 뇌에 이식하면 그 사람의 정신과 마음이 반영될 수 있느가 없는가 하는 문제, 즉 뇌신경세로를 기 증한 사람의 정신과 마음이 그것을 받은 사람의 정신과 마음에 스며들어서 서로 싸우게 되지는 않을까 하는 문제는 간단하지 않 다. 그러나 뇌가 그 사람의 특성을 결정해주는 유일한 장기이기 때문에 이식한 뇌의 특성이 그 사람에게도 상당부분 나타날 수 있을 것으로 여겨진다. 로보캅이라는 영화에서 경관의 뇌를 이식받은 로보캅이 그 경관의 옛날 일을 회상하고 그의 감정 을 어느 정도 표출할 수 있었던 것도 이런 이유 때문이다. 즉 뇌가 곧 나이며, 내가 곧 뇌인 것이다.
정신과 마음은 무엇이며 어떻게 다른가. 정신은 집단의 생명을 유지시켜주는 궁극의 원리로서 집단적이고 객관적인 반면 마음 은 개개의 생명체가 가지고 있는 정서적이고 감정적인 측면에서의 차원높은 원리로서 정서적이고 감정적이며 개인적인면을 말한 다. 마음 따뜻하고 부드럽다고 표현하지는 않는다. 정신은 창조와 고등 정신기능을 관할하는 대뇌 신피질부의 신경세포 활동으 로 나오지만 마음은 이 신피질부의 활동과 감정을 조절하는 고피질부의 활동이 첨가되어 나온다고 할 수 있다.
최근 인식이나 인지(認知)를 연구하는 인지과학 이 새로 태동되어 신경계를 연구하는 신경과학과 같이 발전하고 있다. 신경과 학은 인간의 정신과 마음을 구성하는 하드웨어인 뇌의 구조와 소프트웨어인 화학, 생물학 및 행동특성을 연구하는 반면 인지과학 은 인간의 정신과 마음을 구성하는 기능적 측면인 소프트웨어 쪽만을 주고 연구하는 학문이다.
매일 보고 듣고 느끼는 모든 과정들을 뇌신경세포는 특유한 방식으로 수집하여 중추로 전달하고 중추에서는 이를 신경세포회 로망 속에 새겨넣어 적절한 변형과정을 거친 다음 표상으로 나타낸다. 여기에 병렬연결 방식을 가진 신경컴퓨터를 개발하여 한 단계 위에서 검토하고 판단함으로써 인간과 같은 지적 능력을 가진 인공지능의 실현이 현재 이루어지고 있다.
앞으로 신경과학의 발전으로 인지과학, 신경컴퓨터, 인공지능 분야는 빠른 속도로 발전할 것이며 나아가서 인간을 닮은 인조 인간을 어느정도는 제조할 수 있을 것이다. 인간 뇌의 기능을 가진 인조인간의 개발은 인간의 정체성 및 윤리에 크나큰 변혁을 초래하게 될 것이다. 뇌에 관한 인간의 지식이 깊어질수록 인문사회과학, 자연과학, 나아가서 산업계 전반에 걸쳐 혁명이 일어날 것이다.
36. 정신세계를 조절하는 물질
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무게가 평균 1300-1500ｇ으로 몸무게의 2-2.5%, 펼치면 2300cm로 신문지 한 장 정도의 표면적이지만, 우리 몸의 산소 소모량과 혈류량은 10배인 20%를 차지하고 있는 이 뇌는 인간존재의 본질을 표현하고 있다. 뇌의 극히 작은 부분, 단 몇mm 정도라도 손상된다면 인생이 영원히 바뀌어버릴 수 있다.
뇌의 기능이 심하게 손상된 인간은 식물과 같이 사고와 운동을 할 수 없기 때문에 식물인간이라 불려지며 인간으로서의 존재가치가 근본적으로 의심받게 된다. 이렇 게 놀라운 뇌에 대하여 인간은 그 신비를 밝히기 위해 끊임없이 노력을 해왔다.
우리가 아무리 복잡한 정보체계를 상상한다 해도, 수백억-수천억 개에 이르는 무수한 신경세포가 거미줄처럼 서로 다른 수천 개의 신경세포와 연결되어 교신을 하고 있는 뇌의 복잡성에는 따라가지 못할 것이다.
한 개의 신경세포는 수천 개의 신경세포와 교신을 주고받고 있는데 이러한 교신을 담당하고 있는 본체가 바로 화학물질인 신경전달물질이라는 사실은 금세기에 이루 어진 가장 획기적인 발견 중의 하나이다. 20세기 초까지만 해도 신경세포와 신경세 포 사이에는 세포질이 서로 전깃줄처럼 연결되어 흥분이 전도되는 것으로 생각하 였다. 그러나 현미경으로 자세히 관찰한 결과 신경세포 사이에는 항상 일정한 간격(틈)이 존재한다고 사실이 밝혀졌으며, 이러한 간격을 뛰어넘어서 흥분이 전달 위해서는 어떤 매개물질이 존재가 필요하다는 자연적인 추론이 나오게 되었다.
1921년 오토뢰비박사는 미주신경(심장과 장에 분포하고 있는 부교감신경)이 붙어 있는 개구리 심장과 미주신경을 제거한 개구리 심장을 준비하여 각각 링거액에 담그고 링거액이 서로 통하게 연결시켰다. 첫번째 개구리의 심장에 붙어 있는 미주 신경이 없는 두 번째 개구리의 심장박동도 느려졌다. 오토뢰비박사는 첫번째 개 구리의 심장에 붙어 있는 미주신경을 자극하면 이 신경의 말단에서 어떤 화학물질이 유리되어 나와 링거액을 통해 신경이 없는 두 번째 개구리 심장에 직접 영향을 미친다는 사실을 밝힘으로써 신경전달물질의 존재를 처음으로 증명하였으며, 이 신경전달물질을 미주신경 물질로 명명하였다. 그후 이 물질은 아세틸콜린이 밝혀 졌으며 현재까지 뇌에는 40여 종류가 넘는 신경전달물질이 있다는 것이 발견되었 다.
우리는 흔히 이 세계를 눈에 보이는 물질세계와 보이지 않는 정신세계로 나눈다. 그런데 정신세계를 움직이고 조절하는 것도 물질로 이루어진 화학적 신경전달에 의해서 이루어지고 있다는 사실은 많은 것을 시사해주고 있다. 현재 복잡한 정신세계, 마음의 세계를 눈에 보이는 과학적 개념으로 모두 설명할 수는 없지만 과학이 발달해감에 따라 현재 보이지 않는 세계, 추상적인 세계도 구체적인 현실세계로 볼 수 있을 것이다. 눈에 보이는 세계와 보이지 않는 세계의 정의가 과학적으로 상당히 애매해지고 있는 것이 사실이다. 과거에 존재를 볼 수 없었던 많은 것들이 현재 그 존재를 인정받고 있다.
정신분열병, 우울병, 신경증, 파킨슨병, 무도병, 간질, 자폐증, 수면장애 등과 같은 중요한 신경정신계 질환이 특정 신경전달물질계의 기능 과다 및 감소로 생긴다는 사실이 밝혀지기 있다. 그뿐만 아니라 현재 크나큰 사회적 문제를 야기 하고 있는 필로폰, 코카인, LSD같은 환각제도 신경전달물질계에 영향을 미침으로 써 환각 및 행동의 이상을 보인다고 생각되고 있다. 즉 뇌의 모든 기능은 많은 종류의 신경전달물질에 의해서 이루어진다.
다시 말해서 인간을 인간답게 만들며, 인간활동의 최고 주체이며, 인류문화 창조 의 근원이 신경전달물질이라고 말해도 과언이 아니다. 중요한 역사적 사건의 주체들, 인류에 큰 타격을 주었던 전쟁을 일으켰던 사람들의 생각과 사상, 행동을 이해하기 위해서는 이들의 신경전달물질계가 보통사람들의 것과 어떻게 다른가 하는 연구가 필수적일 것이다.
고도의 정신기능, 감정, 운동 및 감각기능을 위하여 얼마나 많은 신경전달물질이 뇌에 존재하는지 아무도 모른다. 앞으로 과학이 발달함에 따라 서로 다른 기능을 하고 있는 많은 신경전달물질이 끊임없이 발견될 것이다. 이 신경전달물질계의 특성을 밝힘으로써 인간정체의 본질을 규명할 수 있을 것이다.
37. 화약은 세게 친다고 크게 폭발하지는 않아
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신경흥분의 전도, 즉 활동전위가 전파되어 나아가는 것을 가리켜 충격파라 한다. 충격파는 신경이 지니고 있는 본연의 성질에서 비롯된 것이다. 그러므로 충격파가 나아갈 때 신경섬유에서 일어나는 물리화학적 변화의 크기와 속도는 자극의 종류나 강도와 관계없이 언제나 일정하다. 화약을 가볍게 치거나 세게치거나 일단 활약이 터질 때는 그 폭발력이 언제나 같은 법이며, 화약을 세게 친다 하여 더 빠르고 크게 폭발하지 않는 이치와 같다.
복어의 난소와 간에 함유된 복어독(TTX)은 신경섬유가 자극을 받아도 세포막이 나트륨이온에 대한 투과성을 높여 나트륨이온에 대한 문을 활짝 열지 못하게 하는 독약이다. 이른바 나트륨이온의 통로를 막아버리는 약물이다. 그리하여 신경섬유에 활동전위가 발생되지 않게 하며, 신경흥분이 전도되지 않게 된다. 이렇게 충격파가 발생되지 않게 되면 근육이 마비되고, 호흡근 마비로 호흡이 멎어 죽게 된다. 복어 독을 잘못 먹고 죽게 되는 경우 이런 현상이 나타난다.
결국 신경의 흥분성과 전도성은 오직 신경막의 특유한 투과성 그리고 세포 밖의 높은 나트륨이온 농도와 세포 속의 높은 칼륨이온 농도에 유래된 것이다. 여기에 포도당, ATP는 에너지원으로서 나트륨-칼륨펌프를 가동기켜 세포 내외의 특유한 나트륨이온, 칼륨이온의 농도분포를 유지하게 된다.
중추신경계는 수많은 신경세포가 거미줄처럼 얽혀 있는 그물이다. 하나의 신경 세포가 다음 신경세포와 연결되어 있는 부위를 시냅스라 한다. 이 시냅스 부위의 신경세포들은 일정한 간격으로 떨어져 있다. 이것을 시냅스간격이라 한다.
신경섬유를 따라 전도되는 충격파는 다음 신경과 접속하는 축삭돌기 끝에 있는 시냅스 부위에 이르러 없어진다. 이 충격파가 시냅스를 건너 다음 신경세포로 전 도되기 위해서는 어떤 매개물질이 필요한데. 이것이 바로 신경전달물질이다. 이 전달물질이 충격파에 의해서 신경세포 말단에서 떨어져나와 다음 신경 세포막에 있는 수용체에 작용하여 활동전위가 발생됨으로써 신경흥분이 다음 신경세포로 전도되는 것이다.
중추신경계 신경세포의 수효는 무려 수백억 또는 수천억 개에 달할 것으로 추정 된다. 그리고 하나의 신경세포는 약 100개의 신경세포와 연결되며 이것들은 다시 약100개의 다음 시냅스후 신경세포와 연결되어 충격파를 전해준다. 그러므로 중추 신경계 신경세포 사슬조합은 실로 천문학적 숫자에 이른다.
뇌의 모든 기능은 시냅스의 기능이라고 할수 있다. 신경세포가 접속되어 신경 흥분 전도가 이루어지고 있는 시냅스에 흥분을 전달해주는 전달물질의 유리가 발생될 수 있다. 과잉유리는 정신분열병이나 환각을 일으키고, 유리의 감소는 우울병이나 파킨슨병을 일으킬 수 있다. 따라서 시냅스 부위의 적절한 기능 유지는 뇌의 기능 유지에 필수적이다.
38. 뇌 속에 있는 생체리듬 시계
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수백만년 전부터 모든 생물의 체내에서 작동해온 생체시계는 지금까지는 미지의 영역이었으나 과학자들의 연구로 점차 모습을 드러내고 있다. 우리 몸의 생체시 계는 낮과 밤의 주기나 계절의 변화에 맞춰져 있다. 수면과 각성상태, 음식을 섭취하는 일, 모발의 성장, 심장의 박동, 철새의 이동, 근로자의 작업능률등은 이 생체 시계의 영향을 받고 있다. 또한 생체리듬 때문에 약의 효과가 다르게 나타 나기도 하므로 약을 먹을 때는 생체 리듬 시계를 잘 이용하는 것이 좋다.
이와 같은 생체시계를 지배하는 기관은 뇌의 가운데 앞부분에 있는 시신경교차 상핵(상핵, 좌우시신경이 교차하는 부위 바로 위에 있는 핵)인 것으로 밝혀지고 있다. 따라서 시신경교차 상핵이 파괴되면 신체의 리듬도 사라지게 된다. 이와 같이 시신경이 교차하는 뇌부위는 생체의 리듬을 조절하는 중앙통제기관이다. 하루 24시간 동안 인간의 신체는 낮과 밤, 밝고 어두움의 주기에 맞추어 활동과 휴식듬을 되풀이한다. 우리의 사고와 행동, 감정을 조절하는 많은 신경전달물질은 각각의 특유한 생체 리듬을 가지고 있다. 이 때문에 인간의 사고와 행동, 특히 감정은 시간과 계절의 리듬에 따라서 변화한다. 혈액속의 각종 호르몬 양도 시간에 따라 변한다. 혈액 속의 각종 호르몬 양도 시간에 따라 변한다. 성장호르몬과 최유호르몬(프로락틴, 젖을 분비하게 하는 호르몬)은 수면시간에는 늘어나 고 낮에는 줄어드는 경향을 보이지만 스트레스 방어호르몬인 스태로이드나 카테콜아민은 활동하기 직전인 오전중에 가장 높다.
복잡한 현대생활에서 오는 스트레스는 여러 가지 중대한 질병을 초래하고 있다. 과학자들은 이러한 현대의 질병들이 외적 스트레스 때문에 내적 생체리듬이 파괴되어 나타난다고 믿고 있다. 일시적인 생체리듬의 파괴는 장거리 여행 (특히 비행기 여행)을 빠른 시간 내에 계속해서 했을 때 시차에 적응하지 못한 결과로 나타나기도 한다.
야간작업을 하는 사람들, 밤 늦게까지 공부에 몰두하는 학생들, 정신적 고민이 많은 사람들은 수면리듬이 깨져서 수면시간이 불규칙하게 될 뿐만 아니라 감정의 리듬과 균형까지도 영향을 받아서 정서가 불안하게 되는 경우가 많다. 최근에는 여러가지 원인으로 교란된 생체리듬을 정상화시켜주는 바이로리듬 요법으로 질병 을 치료하려는 시도들이 많이 이루어지고 있다. 여기서는 우리 몸의 생체리듬을 총괄하고 있는 시신경교차 상핵부의 기능조절이 아주 중요하다.
39. 여자는 생각할 때 왼쪽 뇌와 오른쪽 뇌를 함께 사용해
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남자와 여자의 차이는 타고나는 것인가, 아니면 후천적으로 길러지는 것인가. 남녀의 차이가 생물학적 차이에서도 비롯된다는 연구가 최근 생명과학의 거의 모든 분야에서 이루어지고 있다. 아직 결론이 난 것은 아니지만 1.4kg의 소우주, 즉 뇌에 관한 탐구에서 흥미있는 발견이 이루어졌다. 예를 들면 갖가지 심리학 테스트의 결과를 보면 남자와 여자는 사물을 인식하는 데 미묘한 차이가 있다는 것이다. 남자는 3차원의 물체를 머릿속에서 회전시키는 데 뛰어나며 여자는 사진 속 인물의 감정을 잘 읽는다는 것이 밝혀졌다. 이런 차이점이 남녀 뇌의 기능적 차이를 반영하는 것 으로 믿는 과학자들이 점점 늘어가고 있다.
남녀의 구별이 우선 염색체의 구성이 다른 데 있음은 이미 잘 알려져있다. 그 러나 염색체의 차이만이 남성다움의 결과를 자동적으로 가져오지는 않는다. 남성 이 남성으로 되기 위해서는 테스토스테론이라는 남성호르몬의 수준이 높아야 한다. 이 성호르몬은 신경체계에도 영향을 미친다. 태어나기 전에 테스토스테론이 너무 많으면 뇌의 오른쪽 반구가 여자아이보다 남자아이 쪽이 높은데 아마 그 때 문에 남자들 쪽이 왼손잡이가 많은지도 모른다. 남녀간의 성차를 명백히 보여주는 또 하나는 뇌의 시상하부다. 동물의 경우 이 기관의 앞부분이 성기능을 관장하고 있으며 암컷보다 수컷 쪽이 약간 크다. 그러 나 같은 성이라도 크기가 반드시 일정한 것은 아니다. 열대어를 대상으로한 스탠퍼스대학의 신경생물학자 러셀 퍼놀드의 연구에 의하면 어느 한 수컷이 한 무 리의 우두머리가 될 때 그 개체의 시상하부 부분이 눈에 띄게 커진다고 한다. 그러나 이 수컷이 지배권을 다른 수컷에 빼앗기게 되면 그 시상하부 역시 쪼그라 든다는 것이다. 많은 과학자들은 인간의 경우도 남녀의 취향차이가 시상하부의 지배를 믿는 것으로 보고 있다.
태어나기 이전부터의 이러한 차이가 남자아이들을 더욱 난폭한 행동으로 몰아갈 가능성이 있다. 미국 인디애나대학 킨제이연구소장 준라이니시는 6-18세의 형제 7쌍과 자매 17쌍을 상대로 호르몬과 공격성간의 복잡한 상호관계를 연구했다. 스트레스가 가해지는 상황에 대한 대응을 상상해보라는 다지선택형 실험에서 남자 아이들이 여자아이들보다 더 공격적인 대답을 했다. 상하부에 대한 연구와는 별도로 일단의 과학자들은 뇌의 또 다른 부분의 남녀 차이에 주목하기 시작했다. 최근 신경과학자들은 뇌의 좌반구와 우반구간의 의사소통을 담당하는 두꺼운 신경망인 뇌량(좌.우 뇌반구를 연결하는 신경섬유다발)이 남자보다 여자 쪽이 더 크다는 사실에 관심을 집중하고 있다. 여기서 여자가 남자보다 사람의 감정을 더 잘 읽는 수수께끼가 풀어질지도 모른다.
이러한 구체적 발견에 힘입은 많은 과학자들은 남녀간 기능의 차이에 대한 연구에도 눈을 돌리기 시작했다. 미국 노스캐롤라이나대학 연구팀에 의하면 남자 와 여자는 단어철자를 묻는 질문에 답할 때 뇌의 서로 다른 부분을 쓴다고 한다. 여자는 철자를 생각하는 데 뇌의 좌우 양쪽 모두를 쓰는 데 비해 남자는 주로 왼 쪽 뇌를 쓴다는 것이다. 뇌의 오른쪽은 감정을 이해하는데 쓰이는 부분이므로 여자들은 철자를 생각하는 데도 더욱 많은자신의 경험을 동원하는 셈이 된다. 과학자들은 여성의 뇌 양쪽간의 통화량이 많은 것이 오히려 여성의 시각적 공간 인식작업의 고도화를 방해하고 있는지도 모른다고 추측하고 있다. 예를들면 지도상의 방향을 일일이 실제로 돌려보지 않고도 상상할 수 있는 능력은 그 상상 과정을 뇌의 우반구에 맡기고 있는 사람이 월등하다는 것이다.
그러나 남녀간의 성차는 적어도 몇몇 정신분야에서는 줄어들고 있다는 연구도 있다. 미국 위스콘신대학의 하이드 교수에 의하면 지난 25년간의 자료를 볼 때 1974년 이후 말하는 기능과 수학적 기능에서 남녀간의 차이는 현저히 줄어들고 있다고 한다. 따라서 남녀의 차이는 어디까지가 자연의 힘에 의한 것이고, 어디서부터가 사회적 양육에 의한 것인가를 구별하기는 불가능하다고 할 것이다. 그러나 노력에 의해서 뇌를 어느 정도 발달시킬 수 있는 것만은 확실하다.
40. 키스할 때 눈을 감는 이유
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아프다고 느끼거나 음식을 먹고 맛있다고 느끼는 것은 피부나 혀의 작용이 아니라 뇌의 작용에 의한 것이다. 피부나 혀는 단순히 감각의 수용기에 지나지 않으며, 이 수용기에서 보내지는 신호가 뇌에 전달됨으로써 맛이나 통증을 느낀다. 생식기의 단순한 자극만으로도 척추동물은 발기할 수 있고 사정도 할 수 있다. 그러나 복잡한 성적 행동이 질서있게 일어나려면 이를 중앙에서 적절하게 제어 통제할 수 있어야 한다. 이와 같이 섹스에서도 뇌 속에 쾌감을 느끼는 중추가 성 적 쾌감을 느끼기도 하고 성행위에 대해 명령하기도 하는 것이다. 성행위는 어디까지나 그 결과에 지나지 않는다.
아직까지 인간의 경우 어느 부분을 자극하면 쾌감이 고조되어 오르가즘을 느낀다고 할 만큼의 확실한 쾌감중추는 밝혀지지 않았다. 하지만 가장 유력한 설로는 1차 중추는 A10신경에 있는 것으로 알려지고 있다. 이 A10신경의 말단은 시상하부와 대뇌 변연계 등 인간의 정신을 담당하는 신경계와 통한다. A10신경이 분비하는 신경전달물질은 도파민이다. 이 물질은 성적인 것뿐만아니 라, 모든 정신활동, 창조 및 쾌감과 관련되어 있기 때문에 일명 '정신 및 창조의 물질' 또는 '쾌감물질'이라고 하며 고도의 정신작용과 쾌감작용 및 각성작용을 한다. 여기서 말하는 쾌감작용은 단순한 육체적 흥분작용이라기보다는 고도의 정신적 성취감, 만족감 또는 희열을 통하여 얻어지는 최고경지의 감정적 흥분작용 을 말한다. 도파민의 분자구조가 각성제와 너무도 흡사하다는 사실로부터도 도파민의 역할을 추정할 수 있다.
정신 및 쾌감중추로 여겨지는 A10신경은 수백억 개에 이르는 인간의 뇌내신경 중 가장 밀접하게 정신계와 관련되어 있다. 바로 이 A10신경이 자극을 받아 도파민이 분비되는 과정이 쾌감의 메커니즘으로 생각되고 있다. 이 A10신경의 말단이 호르몬 조절중추가 있는 것으로 알려진 시상하부와 연결되어 있기 때문에 시상하부는 2차 중추라고 할 수 있다. 시상하부는 성중추, 식중추, 체온조절중추가 있는 중요한 뇌 부위다. 이 성중추에 성욕(성충동)을 주관하는 부위와 성행위를 주관하는 부위가 있다. 따라서 A10신경은 성욕을 불러 일으키는 중추와 성행위를 담당하는 부위와 직접 연결되어 있는 것이다.
시상하부를 파괴하면 바로 밑에 있는 뇌하수체 호르몬계가 차단되어 정자나 난자 생산이 억제될 뿐만 아니라 성선발육도 억제된다. 반면에 이 부위를 자극하 면 성기의 발기, 사정이 촉진된다. 따라서 시상하부 주변부를 성중추라고 한다. 이 성중추에는 성욕을 자극하는 흥분성 신경세포와 성욕을 억제하는 억제성 신경세포가 있다. 성욕을 자극하는 신경세포가 파괴되면 발정호르몬을 넣어주어 도 발정을 못하게 되고, 반대로 성욕을 억제하는 신경세포가 파괴되면 왕성한 성충동이 나타나서 지속적으로 발정하게 된다. 그러나 이러한 신경세포의 활동은 은 더욱 높은 곳에 있는 최고위중추인 대뇌피질에서 통합 조절된다.
즉 A10신경의 말단은 최종적으로 대뇌 신피질에 이른다. 대뇌 신피질은 인간에게 특히 발달된 고도의 정신 및 이성을 담당하고 있다. 여기에 A10신경이 연결되어 있으므로 본능뿐만이 아니라 창조나 깨달음으로도 쾌감을 느끼게 된다. 즉 성적 흥분에서도 본능적인 반사뿐만 아니라 정신적인 면이 아주 중요하다는 것을 알 수 있다. 외부세계로부터의 자극을 받아들이는 것은 시각과 청각, 촉각, 후각,미각이라는 오감이다. 성욕과 성행위를 담당하는 성중추나 정신적 쾌감물질을 분비하는 것으로 보이는 A10신경도 말초에 있는 오감으로부터의 신호 없이는 그 역할을 수행할 수 없다. 즉 오감은 인간이 쾌감을 느끼는 데 필요불가결한 역할을 하고 있는 것이다.
사람들은 키스할 때 대개는 자연히 눈을 감게 된다. 이것은 눈을 통해 들어오 는 불필요한 자극을 차단시킴으로써 사랑의 행위에 집중하기 위해서다. 어떤 일 에 집중하는 인간의 정신활동은 뇌에서 교묘히 조절된다. 다른 감각의 자극이나 흥분이 대뇌피질에 도달하지 못하도록 감각신경로의 시냅스를 통한 전달이 저지된 다. 이 경우 눈을 감음으로써 쾌감이 극대화되는 것이다.
또한 오감은 하나하나가 연상력이 있는 대뇌 신피질에 이어져 있다. 대뇌 신피질은 대뇌 변연계의 성중추를 통제하고 이성에 대한 흥미나 발정의 촉진, 또는 억제를 담당한다. 대뇌 변연계등을 고피질이라 하면서 주로 본능적인 욕구 에 대해 작용하는 '본능의 뇌' '생존의 뇌'인데 비해, 대뇌 신피질은 인간에게만 발달된 '지의 뇌''창조의 뇌'다. 보통때 만지면 간지럽거나 물리면 통증을 느끼지만 어떤 때는 성적 쾌감으로 바뀔 수 있는 것이다. 대뇌 신피질이 흥분하면 피부감각이 예민해져 피부 그 자체가 성기라고도 할 만한 상황으로 바뀐다. 여기에 자극을 가하면 통증이나 간지러움을 느끼면서도 신피질이 성경험 따위와 합해서 이를 증폭시킴으로써 상당한 성적 자극으로 받아들이기 때문이다.
정신병의 일종인 학대성 혹은 피학성 음란증을 가진 사람들은 이러한 피부자극 에 의해 대뇌 신피질이 과도하게 흥분하여 성적 쾌감을 느끼는 것이다 . 반대로 성적 불감증의 대다수는 대뇌 신피질을 억제하는 정신적 심리적 요인에 의해 일어난다. 심한 정신적 스트레스가 지속적으로 있게 되면 성기에서 일어나 는 성적 자극이 성중추로 올라오게 되는데 최고위중추에서 억제성 신경세포를 자극해서 이를 억제하기 때문에 성적행동으로 연결되지 못하는 성적 불감증이 되는 것이다.
이와는 달리 정신적 통제력이 약한 사람은 말초자극이 쉽게 성중추의 흥분성 신경세포를 일방적으로 자극하게 되고 이를 초고위중추에서 제어하지 못하기 때문에 흥분성 성행동을 쉽게 나타내게 되는 것이다. 중앙정부의 통제력이 약한 경우 지방정부의 권한이 강화되는 것과 같다. 더구나 환각제와 같은 약물을 복용하면 말초적인 물리적 자극에 하부위 성중추가 쉽게 흥분되어 흥분성 성행동 을 부끄럼없이 표출하게 된다. 그러나 정신적 수행이 고도로 이루어진 사람은 어떤 말초적 자극에서 쉽게 반응을 나타내기 않는다.
조선시대의 유명한 기생 황진이는 화담 서경덕을 유혹하기 위해서 모든 교태를 다 부려서 자극해 보았지만 화담의 발달된 대뇌피질이 이를 적절히 억제 통제하였기 때문에 결국 실패하고 말았다. 인간은 어떤 경우에는 동물적인 성적 행동을 절제하지 못하고 쉽게 표출해서 동물과 같은 존재로 떨어지기도 하지만 인간만이 가지고 있는 고매한 정신은 인간의 성을 고귀한 것으로 만들기도 한다. 한 마디로 정신적인 대뇌 신피질의 작용 없이 인간적인 사랑의 감정이 충만된 성적 쾌감은 결코 일어날 수가 없다. 말초적인 육체적 흥분에 사랑이 충만된 정신적 흥분이 합해질 때 인간은 지고의 쾌감을 느낄 수 있는 것이다.
41. 도사는 억제성 신경계가 발달한 사람
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인간은 태어나는 순간,외계의 공기를 접촉하면서 생명 탄생의 기쁨을 마음껏 울음으로 나타내지만 따뜻하게 감싸주던 엄마의 품을 벗어나 미지의 세계로 나온 것에 대한 두려움과 스트레스 때문에 몸을 움추리게 되고 일생 내내 못하고 욕구와 감정을 제어하게 된다.이처럼 과도하게 억제된 욕구와 감정을 불안과 초조와 같은 여러 가지 형태의 정신적 문제를 일으키게 되고,이 때문에 진정제나 항불안약들이 널리 사용되고 있다.
대뇌피질은 뇌간에 있는 A, B 신경계 특히, A6 노르에피네프린 신경계와 A10 도파민 신경계에 의해 쾌적하게 조절되어 활력과 각성작용을 나타내며, GABA라고 하는 억제성 신경전달물질계에 의해 활력과 각성작용이 억제된다. 억제성 GABA 신경계가 활성되면 옆에 있는 염소이온 채널이 열려서 음전하를 띤 염소이온이 신경세포 속으로 많이 들어가게 되고, 그 결과 평상시 음전하를 띠던 세포 속은 더 큰 음전하를 가진 나트륨이온이 신경세포 속으로 급속히 들어가면 세포 속이 양전하로 바뀌게 되어 신경세포는 흥분하게 되느데, 이 흥분을 억제하는 신경계가 GABA 신경계다. 불안이나 초조,긴장을 이완시키기 위하여 흔히 사용하는 벤조디아제핀계 진정제(항불안약)나 바비튜르산염계 진정수면제는 이 GABA 신경계를 활성시킴으로써 진정이완 효과를 낸다.
즉 벤조디아제핀계 진정제는 GABA 신경전달물질의 수용체와 결합하여 염소이온 채널을 활성화시킴으로써 진정효과와 항불안효과를 나타낸다. 외부에서 들어온 약물과 같은 작용을 하는 어떤 물질을 찾기 위한 연구가 활발하다. 그 결과 베타-카보린(뇌에서 불안을 일으키는 물질) 계통의 여러 가지 물질이 GABA 수용체에 강하게 결합한다는 사실이 알려지게 되었다. 그러나 이 베타-카보린계 물질은 억제성 GABA 수용체와 강하게 결합은 하지만 진정효과나 항불안효과는 나타내지 않고 오히려 초조나 불안을 나타내는 것으로 알려져 있다. 즉 우리 뇌에는 불안과 초조를 나타내는 물질이 공존하고 있으며, 이 두 물질의 조화 여부에 따라 불안이나 진정효과가 나타나는 것으로 생각된다.
가장 흔한 정신장애 가운데 하나인 불안장애나 불안과 우울, 공포 등을 동반한 공황장애는 이러한 진정, 항불안 신경계의 장애로 일어나는 것으로 생각되기 때문에 이 신경계의 조절을 통해 치료가 가능하리라 여겨지고 있다. 이와 같이 불안이나 초조를 느끼는 마음과 갈등을 벗어나 평온한 마음은 마음먹기에 달려 있는 것 같다. 인생을 달관한 도사들은 진정수면 물질의 효과적인 이용을 통한 억제성 GABA 신경계를 끈임없는 수양과 자기훈련을 통해 잘 활성화시킨 사람들이라고 할 수 있다. 억제성 GABA 신경계가 어떤 이유로 기능이 저하되거나 결핍되면 A계, B계, C계의 단가아민 신경전달물질계나 흥분성 신경전달물질계를 효과적으로 제어, 통제하지 못하게 되어 간질이나 무도병, 운동장애 등이 발생 할 수 있다.
인간의 문화가 바람직한 방향으로 찬란히 발달할 수 있었던 것은 인간이 가진 무한대의 자유의지와 행동을 적절히 제한하고, 억제함으로써 가능했던 것인지도 모른다. 이러한 제한이나 억제, 제어를 효과적으로 수행할 수 있는 주체가 바로 GABA 신경계인 것이다. 이와 같은 우리 뇌에는 앞으로만 나아가려고 자극하는 신경계와 이를 통제하려고 하는 신경계가 공존하면서 조화를 이루기 때문에 마음과 신체의 평화가 유지될 수 있는 것이다.
42. 조미료를 많이 먹으면 머리가 좋아지는가
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신경전달물질 가운데에는 항상 신경세포를 흥분시키는 것과 억제시키는 것 그리고 부위에 따라 흥분시키거나 억제시키는 혼합형이 있다. 말하자면 일을 강력하게 밀고나가려고만 하는 여당형과 이를 견제해서 못하게 억제하는 여당형 그리고 상황에 따라 결정적인 행동을 하는 중도형이 있다는 것이다.
지금까지 알려진 대부분의 신경전달물질들은 부위에 따라 흥분을 나타내기도 하고 억제를 나타내기도 하는 중도형이다. 이와는 달리 신경세포의 흥분을 억제시킴으로써 진정수면 효과를 나타내는 GABA는 대표적인 야당형의 억제성 신경전달물질이다. 그러면 우리 뇌에는 항상 신경세포를 흥분시키는 여당형의 흥분성 신경전달물질이 어느 정도 있는가.
함량으로 따져서 어느 신경전달물질보다도 뇌에 가장 많이 있을 뿐만 아니라 여러 가지 중요한 기능을 하는 것이 흥분성 신경전달물질이다. 여기에는 글루타민산과 아스파르트산이 있다. 이들은 비필수 아미노산으로 혈관뇌장벽을 통과하지 못하기 때문에 뇌 속에서 포도당이나 다른 전구물질로 부터 합성된다. 이 두 아민노산을 뇌에 주입하면 접촉하는 거의 모든 신경세포를 강력히 흥분시킨다.
즉 이 두 신경전달물질계는 외부의 자극이나 위험이 있을 때는 항상 신경세포를 흥분시켜를 흥분시켜 적극적으로 위험이 있을 때는 항상 신경세포를 흥분시켜 적극적으로 신경세포의 활동을 증가시킨다. 그러나 그 정도가 지나치게 되면 억제성 전달물질계가 발동이 되어 제어하게 되어 제어하메 되며, 여기에 중도형이 가세하여 적절한 균형이 유지함으로써 상황에 맞는 적절한 행동이나 반응이 나타나게 된다. 적절한 균형이 깨질 때 나타나는 대표적인 질환이 간질발작이다. 간질은 뇌의 특정 신경세포의 급격한 흥분은 흥분성 신경전달물질계인 글루타민산의 기능이 증가되거나 이와 균형을 이루고 있는 억제성 신경계인 GABA 신경계이 약화될 때 나타날 수 있다. 다시 말해서 흥분성 신경계인 글루타민산계와 억제성 신경계인 GABA계의 균형이 깨질 때 나타나는 질환이 간질인 것이다.
억제성 GABA 신경계를 억제하는 약물은 강력한 경련, 간질효과를 나타내지만 이 억제성 신경계를 자극하는 약물들인 페노바르비탈염, 벤조디아제핀계 약물들은 현재 항견련, 항간질, 진정수면 약으로 많이 사용되고 있다. 반대로 흥분성 글루탐산 신경계를 자극하는 약물들은 경련을 일으키지만, 이 흥분성 신경계를 강력하게 억제하는 약물들은 현재 널리 사용하고 있는 페노바르비탈염이나 벤조디아제핀계 약물보다 더 강력한 항경련, 항간질효괄 나타내고 있기 때문에 현재 항간질약의 개발목표가 되고 있다. 이들은 뇌혈관장벽을 잘 통과하지 못하는 등의 몇 가지 문제점만 개선된다면 새로운 항간질약의 대표주자가 될 가능성이 높다.
또한 흥분성 글루탐산은 학습과 기억을 매개하는 중요한 전달물질로 알려지고 있다. 글루탐산 신경계의 적절한 활동과 강화는 학습과 기억을 원할히 이루어지게 하고 오랫동안 기억을 보존하는 에 중요한 역활을 하고 있다. 그러나 글루탐산이 과도하게 많이 유리되어 나올때는 신경세포가 너무 흥분하여 지쳐서 죽게 된다. 즉 유용한 신경전달물질도 너무 많이 나올 때는 신경세포에 독으로 작용하는 것이다. 조미료의 주성분이 글루탐산나트륨이기 때문에 한때 조미료를 많이 먹으면 글루탐산나트륨이 뇌에 많이 들어가서 머리가 좋아진다는 말도 있었으나 글루탐산나트륨은 혈관뇌장벽을 통과해서 뇌로 들어가기가 힘들 뿐만 아니라 앞에서 말한 것처럼 신경세포에 독으로 작용해서 신경세포에 치명적인 손상을 입힐수도 있다.
뇌졸증과 같은 경우, 뇌혈류가 막히거나 터져서 주위의 신경세포가 죽게 되는데 이 때에도 글루탐산 신경전달물질이 과도하게 유리되어 신경세포에 독작용을 미치는 것으로 여겨지고 있다. 따라서 글루탐산 수용체를 선택적으로 차단할 수 있는 약제를 개발하고자 하는 연구가 집중적으로 이루어지고 있다. 이와 같이 글루탐산 신경전달물질은 지칠 줄 모르는 인간활동의 자그제이자 인류문화 발달의 근본을 이루고 있는 학습과 기억의 본체다.
43. 기억과 망각의 신비
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고도의 사고기능과 학습기능은 기억을 바탕으로 하는 대뇌에서 이루어진다. 기억은 인간의 지적 발달과 인류문명의 창조를 가능케 해주는 가장 중요하고 기본적인 기능이다. 기억이란 어느 시점에서 뇌가 겪은 시간적, 공간적 무늬를 짜엮는 과정을 기억이라고 설명하였다. 그러나 아직도 우리는 기억의 자세한 정체를 모르고 있다.
기억에도 여러 종류가 있다. 몇 초나 몇 분 후에 사라지는 단기기억과 아주 오랫동안 남아 있는 장기기억이 있다. 한 신경세포에 강력한 자극을 반복적으로 가하면 그 신경세포에서 다음번 신경세포로 몇 초에서 몇 시간 동안 흥분전도가 점점 커지게 된다. 강력한 반복자극에 대한 이러한 흥분의 강화가 단기기억의 기초가 된다. 반복자극을 하면 신경세포가 그 자극을 기억해서 흥분반응을 더욱 크게 한다는 것이다. 이러한 현상은 흥분전도가 이루어지는 시냅스 부위에 있는 신경세포막의 이온투과성 증가로 생긴다고 여겨지고 있다. 그러나 흥분이 사라지거나 새로운 흥분파가 이 흥분전도를 방해하면 사라지게 된다.
이를 테면 더욱 큰 소리가 강한 감각경험으로 주의를 돌리게 되면 단기기억은 사라지게 되는 것이다.그러면 오랜 세월 후에도 어떤 일을 회상할 수 있는 장기기억의 원리는 어떤 것인가. 대뇌를 냉각시키거나 전신마취, 저산소증, 국소허혈(뇌혈류량 감소) 등으로 뇌기능이 일시 중단된 후에도 뇌활동이 다시 시작되면 장기기억은 앞에서 설명한 바와 같이 반복자극이 소실되면 없어지는 단기기억으로는 설명할 수가 없다. 장기기억은 어떤 형태로 어떤 곳에 저장이 되어 다시 회상이 되는지 확실히 알려진 바는 없다. 그러나 장기기억의 경우 신경세포나 시냅스에 어떤 구조적 변화 혹은 물리화학적 변화가 오는 것은 확실한 것 같다.
동물이 성장할수록 신경세포의 돌기와 가지 수가 많아지고 대뇌피질도 점차 두터워진다. 한편 대뇌피질 부위가 활발히 활동하면 그 부위의 피질이 두터워지면서 신경전도가 이루어지는 시냅스도 두터워지고 가지 수도 증가하게 된다. 다시 말해서 신경전도가 활발히 일어나고 있는 부위의 시냅스는 두터워질 뿐만 아니라 새로운 가지도 생겨 흥분전도가 훨씬 월활히 일어난다는 말이다. 이 구조적 변화는 마침내 영구화하고 특수 뉴런회로를 활성화시킴으로써 기억의 흔적으로 이용된 회로를 흥분파가 쉽게 건널 수 있게 한다.이러한 방법으로 기억은 더 깊게 시냅수에 고정되어 기억의 흔적으로 아로새겨져 화상하기 쉽게 된다.일단 시냅스가 강화되면 훗날 광범위하게 들어오는 신호에 의해 다시 쉽게 흥분되므로 기억으로 남게 되는 것이다.
자꾸 사용하는 시냅스나 어렸을 때 반복자극을 받은 시냅스는 더욱 활성화되지만 쓰지 않는 회로, 시냅스는 가지도 없어져 점차 변성되어 사라지게 된다. 장기기억은 특수한 물질형태로 존재하기보다는 두터워진 시냅스부에 흔적으로 견고하게 아로새겨져 오랫동안 존재하게 되는 것이다. 따라서 뇌는 자꾸 사용할수록 좋아지며 좋은 기억을 오랫동안 유지시킬 수 있게 된다. 나이가 들어갈수록 뇌세포는 많이 파괴되기 때문에 같은 정도의 기억을 유지하기 위해서는 젊었을 때보다 더 많은 노력과 시간을 투자해서 자극을 자주 주어 시냅스를 강화시켜야 한다.
44. 인체의 최고사령부
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대뇌피질은 대뇌반구 표면의 회백질로, 두께가 평균 2.5 밀리미터, 표면적이 2300 제곱 센티미터 가량으로 신문지 한장 넓이다. 용적은 550 세제곱 센티미터 정도로서 그 속에 들어있는 신경세포 수는 대략 150억개로 추정된다. 대뇌피질은 편의상 전두엽, 두정엽, 후두엽, 측두엽으로 크게 나눈다. 이 밖에 대뇌반구 속에는 먹는 배처럼 생긴 이상엽 그리고 뇌척수액이 돌아다니는 측뇌실의 밑변에는 해마 모양을 한 해마(海馬)등이 있는데, 이들을 통틀어 변연엽이라 한다.
대뇌피질은 여섯 층의 세포로 구성되어 있는데, 계통발생상 오래된 변연엽을 고피질이라 하고, 나머지 대뇌피질은 비교적 늦게 발달되었기 때문에 신피질이라 한다. 신피질에서 볼 수 있는 주요한 신경세포는 원추 모양의 추체세포와 과립 모양의 과립세포이며 그 첨단부에서 피질표면으로 향하여 첨단수상돌기가 나오고, 기저부에서 피질 아래로 축삭돌기가 뻗어 있다.
이와 같이 대뇌피질은 수평으로 나란히 배열된 세포층이 중첩된 구조이지만 신경세포를 연결하는 축삭돌기의 방향은 수직으로 뻗어 있어 수평으로의 신경세포 연결은 제1층 분자층을 제외하면 미약하다. 따라서 왕래는 주로 수직방향이며 수평으로의 흥분전도는 드물다. 그래서 대뇌피질은 수직방향으로 연결된 신경세포 기둥이라 하겠다. 대뇌피질부는 아래에서 올라온 흥분을 최종 집합하여 명령을 수직방향으로 내려보내 적절한 행동을 하게 되어 있다. 우리 몸의 감각을 관할하는 중추부위는 브로드만 영역 1, 2, 3이고, 미각은 영역 43, 시각은 영역 17, 청각은 영역 41, 42이며, 운동을 관할하는 뇌중추부위는 영역 4, 6이며, 언어영역은 44, 45다. 주변부에 있는 연합영역이 이와 같은 고등기능을 보조하고 있다.
운동영역은 전두엽과 두정엽을 분리하는 중앙고리인 중심구의 바로 앞에 있다. 근운동에 영향을 미치는 피질하구조로 뇌의 가운데에 기저핵이 있다. 소뇌는 앞에서 말한 운동피질, 기저핵과 긴밀한 연락을 가지며 근운동의 정밀조정 역할을 한다. 이 영역은 신체의 반대쪽 반신이 표시되어 있으며 신체 상부의 근육은 운동영역 아랫부분이 지배하고 신체 하부의 근육은 운동영역 윗부분이 지배한다. 즉 상하좌우가 뒤바뀌어 있다.
운동피질의 면적은 근육의 크기보다 운동의 정밀도와 복잡성에 따라 결정된다. 즉 몸통보다 손, 입, 혀 등 세밀하고 정교한 운동에 관여하는 부위가 특히 넓은 자리를 차지한다. 이것은 인간이 손을 놀리며 일하고 입으로 말하며 생활하기 때문이다. 인간 생활에서 근운동은 입을 중심으로 하는 말하기와 손을 중심으로 하는 작업이 주이기 때문에 이곳을 지배하는 대뇌피질 면적이 넓어진 것이다. 한쪽의 운동영역이 파괴되면 반대쪽의 근마비가 오게 된다. 감각영역은 운동영역 중앙고랑인 중심구 뒤쪽, 즉 바로 뒤에 있는 후중심회전부위에 있다.
운동영역과 마찬가지로 감각영역도 감각이 정밀한 손, 입 등은 넓게 표시되고 감각이 둔한 몸통부위는 좁게 표시되어 있다. 중풍으로 한쪽 뇌혈관이 파열되거나 뇌혈관이 막히면 반대쪽 근운동이 마비되거나 감각이 마비된다. 양쪽 운동과 감각영역 모두가 침범되면 전신불구가 되며 한쪽이 전부 침범되면 반신불수가 될 수 있는 것이다. 그러나 극히 일부분이 침범되면 마비증세가 미약하여 잘 못 느낄 수도 있다.
청각영역은 측두엽에 위치하고 있다. 한쪽 청각영역의 장애가 있어도 난청이 오지 않는 것은 양쪽 청각영역이 연결되어 있기 때문이다. 시각영역은 머리 뒤쪽의 후두엽에 있다. 망막에서 시작된 시각 구심흥분은 시신경과 시각을 거쳐 몇 차례 뉴런을 교체하여 시각영역에 들어온다. 시각전도로가 파괴되면 시각장애자가 된다. 머리 뒤쪽을 심하게 다치면 물체를 볼 수 있는 전도로는 손상을 받지 않지만 물체를 종합적으로 의식하여 식별할 수 있는 능력이 없어지게 된다.
대뇌피질에는 기이하게도 통각의 느낌과 연관된 영역이 없다. 대뇌피질은 어떤 영역을 자극하거나 절단 혹은 절제하여도 아무런 통증을 느끼지 않는다. 통각은 일차적으로 뇌의 한가운데에 있는 뇌의 미분화된 영역인 시상에서 느껴지며 여기서 다듬어지지 않은 막연한 아픔이 의식에 떠오르면 대뇌피질이 아픔의 소재를 밝혀주는 듯이 보인다.
대뇌피질의 운동영역과 감각영역을 제외한 나머지 넓은 피질영역에서는 인식, 판단, 사고, 기억, 학습 등의 고등 정신기능이 이루어진다. 그러나 대뇌피질의 모든 영역을 이 기능과 결부시켜 말하기는 아직 이르다고 할 수 있다. 운동영역의 신경세포에서 의식적 근운동의 명령이 시발된다고 하여 흔히 운동영역을 운동중추라 한다. 그러나 사실 운동영역만으로 수의운동이 이루어질 수는 없다. 운동영역 신경세포는 아래로부터 흥분을 받아 아래로 흥분을 전달할 뿐 수의운동이 여기서 시작된다고 볼 수는 없다. 즉 수의적 흥분을 아래로 전달하는 1차 운동중추의 구실을 할 뿐이다.
이 관계는 감각영역에서도 마찬가지로 적용된다. 1차 감각영역은 감각을 의식하는 데 직접 관여하지는 않는다. 다만 구심흥분을 더욱 고위 감각중추에 전달하기 위한 중계소 구실을 한다. 그러므로 의식적 지각과 이에 대한 이해, 인식을 담당하는 뇌영역은 따로 있다고 보아야 한다.
바로 이들 수의운동의 구성과 감각의 인식기능을 담당하는 부위가 연합영역에 있으리라 믿어진다. 앞에서 말한 운동영역과 감각영역에 속하는 부분을 제외한 대뇌피질에는 아직도 넓은 영역이 남아 있다. 이 영역이 바로 연합영역으로서 동물이 발달할수록 연합영역 면적이 넓어지게 된다. 연합영역의 발달 정도가 고등 뇌기능의 발달 정도와 비례하며 문화발달 정도를 결정한다고 할 수 있다. 인간보다 연합영역이 더 발달한 동물이 있다면 인간보다 우위에 서서 우주를 지배하게 될 것이다.
45. 시각을 통한 뇌의 외부세계와의 대화
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뇌가 어떻게 바깥세계에 대한 지식을 획득하는가 하는 것은 중요한 문제다. 뇌가 위대한 것은 우리가 보는 물체가 다른 조건에 있다 하더라도 그 대상을 정확히 판별할 수 있다는 점에 있다.
가령 조명조건이 다르면 물체의 표면에서 반사되는 빛의 파장이 변하지만, 뇌는 그것의 색을 정확히 판단할 수 있다. 손짓을 해가면서 말하는 사람 손의 망막상은 순간순간 변하지만 뇌는 일관되게 그 망막상을 손이라고 판단할 수 있다. 거리가 달라지면 물체의 망막상도 달라지지만 뇌는 그 대상의 진짜 크기를 알 수가 있다.
이와 같이 뇌는 쉴새없이 변화하는 시각정보의 홍수 속에서 대상의 보편적인 특징을 추출해내고 동시에 그에 대한 해석도 한다. 해석은 시각과 같은 감각과는 뗄 수 없는 관계를 가진다. 눈앞에 있는 것이 무엇이라는 지식을 얻기 위해서는 뇌는 망막에 비친 대상을 단순히 분석할 뿐 아니라 그 분석에 기초해 시각세계를 뇌 속에 적극적으로 조립해내지 않으면 안 되기 때문이다. 뇌는 이 목적을 위해 정교한 신경기구를 만들어 냈다.
눈은 삼라만상의 모습을 망막에 맺게 하여 앞을 보는 매우 정교한 장기다. 눈을 카메라에 견줄 수는 없겠지만, 눈과 카메라는 광학적으로 유사한 점이 많다. 앞에는 빛의 통로인 각막과 수정체가 있고, 안구의 외벽을 구성하는 공막이 있으며, 공막 안쪽에는 혈관성 맥락막과 망막이 있다. 뇌신경계는 시각을 처리하는 데 분업체계를 갖추고 있다.
즉 대뇌피질이나 하부신경계에는 시각대상을 형태, 색, 운동 등으로 나누어 전문적으로 처리하는 영역이 있다. 머리 뒤쪽 후두엽에 있는 시각피질은 시각을 관할하는 중추이며, 이 부위는 기능에 따라 다섯 개의 영역으로 나뉘는데, 각각 형태, 색깔, 운동성분을 구별한다. 후두엽 바깥쪽 부위는 운동성분을 취급하는 부위로서 여기가 손상을 입으면 물체가 정지해 있을 때는 볼 수 있으나 움직일 때는 볼 수 없다. 후두엽 안쪽은 색과 형태를 구분하는 부분으로 손상을 입으면 색맹이 된다.
이 영역의 신경세포들은 서로 결합하여 대규모 네트워크를 형성하고 있다. 이 네트워크는 각기 따로 처리된 화상신호를 통합하고 외부의 지식을 얻는 데 관여하고 있다. 전에는 '보는' 처리와 '이해하는' 처리를 담당하는 대뇌피질이 다른 위치에 있다고 여겼으나 지금은 복잡하게 상호연결되어 있는 것으로 보고 있다.
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