[504정신질환상담] 중추신경계의 구조와 기능

 

뇌(Brain)
뇌의 구조는 대뇌, 뇌간, 소뇌로 나누어 진다. 각각은 다음과 같은 기능을 한다.

 
1) 대뇌(Cerebrum)
 (1) 신피질
    - 대뇌피질(회백질) -- 신경세포,운동령,지각령,종합중추
    - 대뇌수질(백질) -- 신경 섬유
 (2) 고피질 & 구피질
    * 대뇌 연변계(Limbic system)
     - 구피질(이상엽,편도핵) 고피질(해마,중격핵) 으로 구성되며 뇌실 주위 부위에 존재
     - 분노,공표,식욕,성욕 등의 본능적 감정 조절하며 dopamine 과잉시 정신 병을 초래한다.
    * 기저핵(대뇌핵,뇌저신경졀, Lbasal ganglia)
     - 선조채(striatum), 렌즈핵이 이에 해당하며 신경 세가 대뇌수질중에 존재하는 부위
     - dopamine 결핍시 추제외로 장해를 초래한다.
2) 뇌간(brain stem) -- 대뇌와 처굿의 신경 전도로
  (1) 간뇌(diencephalon)
     - 시상(thalamus): 통각,지각신경 교대, 온도 등의 감각 조절하는 기능
     - 시상하부(Hypothalamus): 식이(섭식중추,포만중추), 체온(온열중추,한냉중추)
                                            자율 신경계 및 내분비계의 조절
  (2) 중뇌(mid brain): 신체의 평형, 자세의 반사 중추)
  (3) 뇌교(pons)
  (4) 연수(medulla oblongata): 반사 기전, 호흡,혈관운동,심장조절,구토,해소중추 등 생명 중추임
 3) 소뇌(cerebellum):신체의 평형 및 운동
 
이중 정신 병과 크게 관련이 있는 부위는 연변계로 다음 그림의 보라색 부분이다.

연변계는  일반적으로 동기와 감정에 관계한다. 쥐를 이용한 Brain self-stimulation 실험(쥐의 뇌에 전극을 꼽고 레버를  누르면 전기 충격을 가함)에서 뇌의 어떤 부분이 보상과 불쾌, 쾌감을 유발하는지 Jim Olds에 의해서 실험이 되었다.  보상  회로라고 알려진 이 부분은 시상하부와 중격의 영역들로 한시간에 2000번까지 엄청나게 높은 속도의 자극을 스스로 주게 되는  부분이다.

전극에 의한 쾌감과 분노(불쾌감)에 대한 실험은 로버트 히스에 의해서 실제 환자들에게 수행되었다. 로버트  히스는 어떤 환자의 경우 중격 자극에 대한 쾌감을 느끼는게 밣혀졌고 중격 부분보다는 다소 깊은 괴간의 부분에 전극을 이식하고  자극을 주었을 경우 분노를 일으키는 경우도 있다는 것을 보고하였다.  약 1,2밀리미터 정도의 이동에 의해서 쾌락이 고통으로  바뀌게 되는데, 이는 고통과 쾌락이 같은 신경 회로를 쓰고 있다는 것을 의미할수 있다.

보상과  동기에 관련된 이 시스템은 Norepinephrine과 Dopamine이 화학적 매개체로 작용한다. 따라서 이 신경 회로에  synaptic activity를 증가시키는 약물(amphetamine)의 경우 쾌감을 주며 chlorpromazine같은 경우  진정 작용을 일으키게 된다. 뿐만 아니라 Morphone과 Enkephalin 역시 동기에 관여가 되는데, 위 두 화학적 매개채와  Enkephalin은 Learning에 관련된다. 뭐..보상과 처벌이 배움과 밀접한 관계가 있다는 것은 새로운 일은 아닐것이다.

연변계의 각 부분은 다음과 같은 역활을 한다.
 

Septum은 주로 세포의 억제, 행동 억제, 그리고 즐거움의 경험에 관여한다.이 구조의 지역이 전기적 자극을 받을 때, 동물은 수동적, 철회적이 되며 그리고 상당히 보상적인 즐거운 감정을 경험할 수 있다. 어떤 동물들은 그들의 Septum이 자극 받는 것을 너무 좋아하기 때문에 Septum의 자극을 추구하기 위하여 그들은 다른 활동을 진행하며 먹고 마시며 몸치장하고 짝을 사귀는 것과 같은 본능을 무시한다.

 

아미그다라(amygdala)는 흥분의 지역이며 흥분감, 고통, 그리고 불안을 형성한다. 그것은 공격성 및 방어적 행동과 관련되어있다. 아미그다라의 어떤 영역이 자극을 받으면, 동물들은 의사 분노(sham rage)를 표출한다; 어떤 자극이나 외부적인 위협이 없을 지라도 고통이 표현되며, 분노 및 공격성과 관련된 느낌의 상태나 행동을 표출한다. 따라서 아미그다라의 이러한 영역에 자극을 접수한 쥐는 그 결과에 대하여 다시 한 번 생각함이 없이 고양이 심지어는 연구자를 포함한 더 큰 동물을 공격하기도 한다.
 해마상융기(hippocampus)는 주로 흥분의 지역이며, 기억 과정과 공간의 인지에 관여한다. 이 구조의 다른 영역이 다양한 감정 상태에 관여하는 것에 반하여, 단기간의 정보가 장기간의 기억 저장소로의 전환하는 것이 주로 해마상융기에서 이루어진다고 믿어진다. 해마상융기의 손상은 오래된 기억이 아직 손상되지 않았다 할지라도 새로운 기억을 유지하는 것을 불가능하게 하는 결과를 초래한다. 최근의 증거에 의하면 마리화나는 기억을 유지하는 해마상융기의 능력을 변화시킨다.
 뉴크리우스 어컴벤스(nucleus accumbens)은 변연계 시스템 내에 깊이 위치한 보상지역이며, 화학물질이 풍부하다. 이 지역이 자극을 받게 되면 심오한 즐거움의 느낌을 유도한다. 동물에 있어서 이 지역의 손상은 일반적으로 남용되는 약물의 강화 효과를 최소한 감소시키거나 혹은 제거하는 결과로 나타난다.

 

로커스 셀루리우스(locus ceruleus)내의 활동은 수면과 기상 주기를 조절한다.

 

미디얼 포브레인 번들(medial forebrain bundle)은 시상하부를 중뇌의 구조물과 연결하며, 전뇌(forebrain)와 뇌간의 일부 영역으로 긍정적인 강화 메시지를 전달하는 역할을 한다.

 

 베이절 갱그리아(다양한 구조들을 포함한다)는 운동 조절과 정서적 행동과 관련되어있다 서브스텐시아 니그라(substantia nigra)는 태그멘텀(tegmentum)으로부터 시상하부까지 확장된 신경세포들의 층(plate)으로 구성되어 있다.
 이러한 변연계의 모든 구조물과 보상 가치를 소유하며 동기화 하는 영향을 가지는 것과 경계를 같이하는 것들이 전기 자극과 중독성 약물의 자기복용을 담당한다. 이러한 영역의 많은 부분의 최초의 목적은 먹고, 마시는 활동 그리고 성적 반응, 신체조직 그리고 궁극적으로는 종족의 유지에 필수적인 행동을 조절하는 것이다. 일련의 약물이 이 지역을 더욱 강렬하게 그리고 더욱 집중된 방법으로 자극한다는 것의 발견은 부분적이나마 자연적이며 주요한 본능을 남용하는 약물로 대체하는 경향을 설명한다.

 

즐거움의 센터는 우리의 생존을 확인하도록 설계되어있다; 자연적인 수단에 의하여 얻을 수 있는 것보다 더욱 강렬한 자극에 노출되면, 약물에 대한 추구는 추구 자체 혹은 자동적으로 주요 충동(primary drive)이 될 수 있다.
 일반적으로, 변연계 시스템이 손상될 때, 두 가지 결과중의 하나가 가능하다: 기능의 억제 혹은 기능의 자극이다. 변연계 구조에 대한 효과가 억제적이라면, 이러한 구조는 하이포(hypo) 기능적이라고 간주된다. 환경자극에 대한 반작용은 늦어지거나 연기될 수 있다. 다른 뇌의 지역을 억제하지 않으며 변연계 구조의 활동을 억제하는 약물은 개인을 진정시키거나 완화시킴으로써 그들이 불안을 느끼지 않도록 한다. 이것이 발리움(Valium) 혹은 다른 진정제 그리고 불안 감소 매개자(anxiety-reducing agent)의 전형적인 효과이다.
 연계 구조에 대한 효과가 일반적으로 자극적이라면 이는 과다기능(hyper-functioning)이라고 불리어진다. 암페타민과 코케인은 뇌의 흥분을 증가시키며 사용자들은 자주 자극과민(irritability), 동요(agitation), 조증(mania), 과잉활동, 극적인 기분 변화, 혹은 비정상적인 들뜬 상태(elation)을 나타낸다.
 변연계 구조에 대한 손상 및 장애의 효과는 이 구조에 의하여 특별히 조절되는 그러한 행동들과 신체적 과정에 국한된다. 변연계 구조의 장애가 존재할 때, 높은 지적 기능이 현저하게 손상되지 않는 것이 가능하다. 실제로 행동이 변연계 구조의 역기능에 의하여 강력하게 영향을 받을 때 행동은 잘 생각되어서 나타나며 개인의 통제하에 있는 것처럼 보인다. 이러한 예는 우울증 혹은 이유가 없는 조절할 수 없는 공격성(unprovoked and uncontrollable aggression)이다. 반사회적 행동의 기초가 되며 때로는 숨겨진 그러한 원인들이 종종 그러한 행동에 대한 법정 피고인의 책임을 결정하는 것을 복잡하게 한다. 피고인의 행동은 감형 조건에 관하여 관측할 수 있는 증거가 없는 경우에는 이성적이며 미리 생각된 것으로 인지된다. 실제로 손상, 불균형, 혹은 약물 사용으로 인한 변연계 구조의 장애를 가진 개인은 쾌락 센터에 의하여 발생된 정서적 충동에 의하여 압도당하며 합리적인 대뇌피질에 의하여 충분히 억제되지 않는다. 이러한 시나리오는 약물 남용의 경우에도 적용되는 데, 이는 향정신성 약물이 변연계 구조를 과다하게 자극함에 따라, 대뇌피질로부터의 압도적인(overwhelming) 신호는 더욱 이성적이 되며 억제적이 된다.

 

뇌(Brain)
뇌의 구조는 대뇌, 뇌간, 소뇌로 나누어 진다. 각각은 다음과 같은 기능을 한다.

 
1) 대뇌(Cerebrum)
 (1) 신피질
    - 대뇌피질(회백질) -- 신경세포,운동령,지각령,종합중추
    - 대뇌수질(백질) -- 신경 섬유
 (2) 고피질 & 구피질
    * 대뇌 연변계(Limbic system)
     - 구피질(이상엽,편도핵) 고피질(해마,중격핵) 으로 구성되며 뇌실 주위 부위에 존재
     - 분노,공표,식욕,성욕 등의 본능적 감정 조절하며 dopamine 과잉시 정신 병을 초래한다.
    * 기저핵(대뇌핵,뇌저신경졀, Lbasal ganglia)
     - 선조채(striatum), 렌즈핵이 이에 해당하며 신경 세가 대뇌수질중에 존재하는 부위
     - dopamine 결핍시 추제외로 장해를 초래한다.
2) 뇌간(brain stem) -- 대뇌와 처굿의 신경 전도로
  (1) 간뇌(diencephalon)
     - 시상(thalamus): 통각,지각신경 교대, 온도 등의 감각 조절하는 기능
     - 시상하부(Hypothalamus): 식이(섭식중추,포만중추), 체온(온열중추,한냉중추)
                                            자율 신경계 및 내분비계의 조절
  (2) 중뇌(mid brain): 신체의 평형, 자세의 반사 중추)
  (3) 뇌교(pons)
  (4) 연수(medulla oblongata): 반사 기전, 호흡,혈관운동,심장조절,구토,해소중추 등 생명 중추임
 3) 소뇌(cerebellum):신체의 평형 및 운동
 
이중 정신 병과 크게 관련이 있는 부위는 연변계로 다음 그림의 보라색 부분이다.

연변계는  일반적으로 동기와 감정에 관계한다. 쥐를 이용한 Brain self-stimulation 실험(쥐의 뇌에 전극을 꼽고 레버를  누르면 전기 충격을 가함)에서 뇌의 어떤 부분이 보상과 불쾌, 쾌감을 유발하는지 Jim Olds에 의해서 실험이 되었다.  보상  회로라고 알려진 이 부분은 시상하부와 중격의 영역들로 한시간에 2000번까지 엄청나게 높은 속도의 자극을 스스로 주게 되는  부분이다.

전극에 의한 쾌감과 분노(불쾌감)에 대한 실험은 로버트 히스에 의해서 실제 환자들에게 수행되었다. 로버트  히스는 어떤 환자의 경우 중격 자극에 대한 쾌감을 느끼는게 밣혀졌고 중격 부분보다는 다소 깊은 괴간의 부분에 전극을 이식하고  자극을 주었을 경우 분노를 일으키는 경우도 있다는 것을 보고하였다.  약 1,2밀리미터 정도의 이동에 의해서 쾌락이 고통으로  바뀌게 되는데, 이는 고통과 쾌락이 같은 신경 회로를 쓰고 있다는 것을 의미할수 있다.

보상과  동기에 관련된 이 시스템은 Norepinephrine과 Dopamine이 화학적 매개체로 작용한다. 따라서 이 신경 회로에  synaptic activity를 증가시키는 약물(amphetamine)의 경우 쾌감을 주며 chlorpromazine같은 경우  진정 작용을 일으키게 된다. 뿐만 아니라 Morphone과 Enkephalin 역시 동기에 관여가 되는데, 위 두 화학적 매개채와  Enkephalin은 Learning에 관련된다. 뭐..보상과 처벌이 배움과 밀접한 관계가 있다는 것은 새로운 일은 아닐것이다.

연변계의 각 부분은 다음과 같은 역활을 한다.
 

Septum은 주로 세포의 억제, 행동 억제, 그리고 즐거움의 경험에 관여한다.이 구조의 지역이 전기적 자극을 받을 때, 동물은 수동적, 철회적이 되며 그리고 상당히 보상적인 즐거운 감정을 경험할 수 있다. 어떤 동물들은 그들의 Septum이 자극 받는 것을 너무 좋아하기 때문에 Septum의 자극을 추구하기 위하여 그들은 다른 활동을 진행하며 먹고 마시며 몸치장하고 짝을 사귀는 것과 같은 본능을 무시한다.

 

아미그다라(amygdala)는 흥분의 지역이며 흥분감, 고통, 그리고 불안을 형성한다. 그것은 공격성 및 방어적 행동과 관련되어있다. 아미그다라의 어떤 영역이 자극을 받으면, 동물들은 의사 분노(sham rage)를 표출한다; 어떤 자극이나 외부적인 위협이 없을 지라도 고통이 표현되며, 분노 및 공격성과 관련된 느낌의 상태나 행동을 표출한다. 따라서 아미그다라의 이러한 영역에 자극을 접수한 쥐는 그 결과에 대하여 다시 한 번 생각함이 없이 고양이 심지어는 연구자를 포함한 더 큰 동물을 공격하기도 한다.
 해마상융기(hippocampus)는 주로 흥분의 지역이며, 기억 과정과 공간의 인지에 관여한다. 이 구조의 다른 영역이 다양한 감정 상태에 관여하는 것에 반하여, 단기간의 정보가 장기간의 기억 저장소로의 전환하는 것이 주로 해마상융기에서 이루어진다고 믿어진다. 해마상융기의 손상은 오래된 기억이 아직 손상되지 않았다 할지라도 새로운 기억을 유지하는 것을 불가능하게 하는 결과를 초래한다. 최근의 증거에 의하면 마리화나는 기억을 유지하는 해마상융기의 능력을 변화시킨다.
 뉴크리우스 어컴벤스(nucleus accumbens)은 변연계 시스템 내에 깊이 위치한 보상지역이며, 화학물질이 풍부하다. 이 지역이 자극을 받게 되면 심오한 즐거움의 느낌을 유도한다. 동물에 있어서 이 지역의 손상은 일반적으로 남용되는 약물의 강화 효과를 최소한 감소시키거나 혹은 제거하는 결과로 나타난다.

 

로커스 셀루리우스(locus ceruleus)내의 활동은 수면과 기상 주기를 조절한다.

 

미디얼 포브레인 번들(medial forebrain bundle)은 시상하부를 중뇌의 구조물과 연결하며, 전뇌(forebrain)와 뇌간의 일부 영역으로 긍정적인 강화 메시지를 전달하는 역할을 한다.

 

 베이절 갱그리아(다양한 구조들을 포함한다)는 운동 조절과 정서적 행동과 관련되어있다 서브스텐시아 니그라(substantia nigra)는 태그멘텀(tegmentum)으로부터 시상하부까지 확장된 신경세포들의 층(plate)으로 구성되어 있다.
 이러한 변연계의 모든 구조물과 보상 가치를 소유하며 동기화 하는 영향을 가지는 것과 경계를 같이하는 것들이 전기 자극과 중독성 약물의 자기복용을 담당한다. 이러한 영역의 많은 부분의 최초의 목적은 먹고, 마시는 활동 그리고 성적 반응, 신체조직 그리고 궁극적으로는 종족의 유지에 필수적인 행동을 조절하는 것이다. 일련의 약물이 이 지역을 더욱 강렬하게 그리고 더욱 집중된 방법으로 자극한다는 것의 발견은 부분적이나마 자연적이며 주요한 본능을 남용하는 약물로 대체하는 경향을 설명한다.

 

즐거움의 센터는 우리의 생존을 확인하도록 설계되어있다; 자연적인 수단에 의하여 얻을 수 있는 것보다 더욱 강렬한 자극에 노출되면, 약물에 대한 추구는 추구 자체 혹은 자동적으로 주요 충동(primary drive)이 될 수 있다.
 일반적으로, 변연계 시스템이 손상될 때, 두 가지 결과중의 하나가 가능하다: 기능의 억제 혹은 기능의 자극이다. 변연계 구조에 대한 효과가 억제적이라면, 이러한 구조는 하이포(hypo) 기능적이라고 간주된다. 환경자극에 대한 반작용은 늦어지거나 연기될 수 있다. 다른 뇌의 지역을 억제하지 않으며 변연계 구조의 활동을 억제하는 약물은 개인을 진정시키거나 완화시킴으로써 그들이 불안을 느끼지 않도록 한다. 이것이 발리움(Valium) 혹은 다른 진정제 그리고 불안 감소 매개자(anxiety-reducing agent)의 전형적인 효과이다.
 연계 구조에 대한 효과가 일반적으로 자극적이라면 이는 과다기능(hyper-functioning)이라고 불리어진다. 암페타민과 코케인은 뇌의 흥분을 증가시키며 사용자들은 자주 자극과민(irritability), 동요(agitation), 조증(mania), 과잉활동, 극적인 기분 변화, 혹은 비정상적인 들뜬 상태(elation)을 나타낸다.
 변연계 구조에 대한 손상 및 장애의 효과는 이 구조에 의하여 특별히 조절되는 그러한 행동들과 신체적 과정에 국한된다. 변연계 구조의 장애가 존재할 때, 높은 지적 기능이 현저하게 손상되지 않는 것이 가능하다. 실제로 행동이 변연계 구조의 역기능에 의하여 강력하게 영향을 받을 때 행동은 잘 생각되어서 나타나며 개인의 통제하에 있는 것처럼 보인다. 이러한 예는 우울증 혹은 이유가 없는 조절할 수 없는 공격성(unprovoked and uncontrollable aggression)이다. 반사회적 행동의 기초가 되며 때로는 숨겨진 그러한 원인들이 종종 그러한 행동에 대한 법정 피고인의 책임을 결정하는 것을 복잡하게 한다. 피고인의 행동은 감형 조건에 관하여 관측할 수 있는 증거가 없는 경우에는 이성적이며 미리 생각된 것으로 인지된다. 실제로 손상, 불균형, 혹은 약물 사용으로 인한 변연계 구조의 장애를 가진 개인은 쾌락 센터에 의하여 발생된 정서적 충동에 의하여 압도당하며 합리적인 대뇌피질에 의하여 충분히 억제되지 않는다. 이러한 시나리오는 약물 남용의 경우에도 적용되는 데, 이는 향정신성 약물이 변연계 구조를 과다하게 자극함에 따라, 대뇌피질로부터의 압도적인(overwhelming) 신호는 더욱 이성적이 되며 억제적이 된다.