뇌가 두 개?

 

뇌는 한 개 또는 두 개? One Brain...or Two?

여러분은 몇 개의 뇌를 가지고 있나요? 사실 이건 아주 대답하기 쉽습니다. 여러분은 뇌가 하나밖에 없습니다. 그러나 뇌 반구는 정 가운데에서부터right down the middle 오른쪽 대뇌 반구와 왼쪽 대뇌 반구로 나누어집니다. 각 반구는 특정한 행동을 하도록 특수화 되어있는 것 같습니다. 각 반구들은 뇌량(corpus callosum)이라고 하는 2억-2억5천만 개의 신경 섬유로 된 두꺼운 밴드를 통해 서로 정보를 주고받습니다. (전교련(anterior commissure)라고 하는 더 작은 신경섬유의 밴드도 두 대뇌 반구의 부분들을 연결합니다.)

잘 쓰는 손 Handedness

당신은 오른손잡이입니까 아니면 왼손잡이입니까? 아시다시피, 대부분의 사람들은 (인구의 약 90퍼센트)오른손잡이입니다. - 그들은 글씨를 쓰고 먹고 공을 던지는 일에 오른손을 사용하는 것을 선호합니다. 오른손을 사용하는 사람을 일컫는 다른 방법은 오른손이 ‘우세하다(dominant)’고하는 것입니다. 자연히 인구의 나머지 10 %의 대부분은 왼손잡이,즉 ‘왼쪽 손이 우세’하겠지요. 소수의 사람들은 양손을 동등하게 사용합니다. 그들을 “양손잡이(ambidextrous)”라고 합니다. (대부분의 사람들의 눈과 귀는 한쪽이 더 우세합니다. 당신의 경향을 여기서 시험해보세요test your "sidedness" here.)

사람들이 오른손잡이 또는 왼손잡이가 되는지의 정확한 이유는 미스터리 중의 하나입니다. 닥터 윌리엄 캘빈Dr. William Calvin이 잘 쓰는 손의 기원에 대해 흥미로운 이론을 개발했고, ‘팔매질하는 마돈나The Throwing Madonna’ 라는 논문을 써서 설명했습니다.

왼쪽 – 오른쪽 Right Side - Left Side

뇌의 오른쪽은 몸의 왼쪽에 있는 근육들을 제어하고, 뇌의 왼쪽은 몸의 오른쪽에 있는 근육들을 제어합니다. 또한 일반적으로 몸의 왼쪽부분에서 오는 감각정보는 뇌의 오른쪽 부분으로 가고, 뇌의 오른쪽 부분에서 오는 감각정보는 뇌의 왼쪽 부분으로 갑니다. 따라서, 두뇌의 한쪽에 손상을 받으면 신체에는 그 반대편에 영향을 미칠 것입니다.

오른손잡이의 95 %에서 왼쪽 뇌는 언어에 대해 우세합니다. 심지어는 왼손잡이의 60-70%에서도 왼쪽 뇌는 언어에 사용됩니다. 1860 년대와 1870 년대로 거슬러 올라가서, 두 신경과학자 (폴 브로카Paul Broca 와 칼 베르니케Karl Wernicke)는 뇌의 왼쪽에 있는 특정 영역에 손상을 입은 사람들은 말하기와 언어에 문제를 겪었다는 것을 관찰해 냈습니다. 오른쪽 뇌의 같은 부분에 손상을 입은 사람들은 아무런 언어적 문제를 겪지 않았습니다. 언어능력에 중요한 뇌의 두 언어 영역은 현재 각각의 이름을 가지게 되었습니다. 브로카(Broca’s) 영역과 베르니케(Wernicke’s) 영역이지요.

Broca's Area	Wernicke's Area
Images courtesy of Slice of Life.

대뇌의 우세성 Cerebral Dominance

뇌의 각 반구는 각기 다른 행동들을 지배합니다. 예를 들어, 오른쪽 뇌는 공간 능력, 얼굴 인식, 시각적인 이미지와 음악에 대해 우세한 것으로 보입니다. 왼쪽 뇌는 계산, 수학, 논리적인 능력에 대해 더욱 우세합니다. 물론 이것은 일반화한 것이고, 정상인에서는 두 개의 반구가 함께 일하고 있으며, 서로 연결되어있고, 뇌량을 통해 정보를 공유합니다. 우리가 오른쪽과 왼쪽의 대뇌 반구에 대해 알고 있는 것의 대부분은 뇌량이 분리된 사람들에 대한 연구에서 알게 된 것들입니다. 이 수술은 오른쪽 반구의 대부분을 왼쪽 반구로부터 분리시키는 것이었습니다. 이러한 수술은 간질epilepsy을 앓고 있는 환자들에게 시행됩니다. 간질 발작이 하나의 반구에서 다른 반구로 퍼지는 것을 막기 위해서 뇌량을 자릅니다.

우세한 기능들 Dominant Functions

• 왼쪽 반구
  • 언어
  • 수학
  • 논리
• 오른쪽 반구
  • 공간적 능력
  • 얼굴 인식
  • 시각 이미지
  • 음악

분할뇌 실험 Split-Brain Experiments

Roger Sperry(1981 년 노벨상 수상자)와 Michael Gazzaniga는 뇌량을 자르는 수술을 한 환자들을 연구한 두 신경과학자들입니다. 이러한 연구를 “분할 뇌 실험(Split-Brain Experiments)“이라고 합니다. 수술 후, 이 사람들은 아주 “정상적”으로 보였습니다. – 그들은 걷고, 읽고, 이야기하고, 운동을 하고, 수술 전에 했던 모든 일상적인 일들을 할 수 있었습니다. 정보가 한쪽 반구에 도달하지 못하도록 고립시키는 조심스러운 실험을 한 뒤에야 수술의 실제 효과가 확인될 수 있었습니다.

Sperry 박사는 시각 정보가 한쪽 반구에서 다른 쪽 반구로 가는 것을 막기 위해서 순간노출기(tachistoscope)를 사용했습니다. 순간노출기 사용을 위해 사람들은 자신의 시야의 중심 부분에 초점을 맞추어야 합니다. 시야의 각 반쪽은 각각 반대쪽 뇌의 부위로 투영되기 때문에, (시신경교차(optic chiasm)를 건넘visual path), 그림의 영상을 오른쪽 반구 또는 왼쪽 반구에 투영하는 것이 가능합니다.

자, “전형적인”(언어 영역이 왼쪽 반구에 있는) 분할 뇌 환자가 앉아있고, 앞쪽을 똑바로 보며 스크린의 중앙에 있는 점에 초점을 맞추고 있다고 가정해봅시다. 그 다음 숟가락의 영상이 점의 오른쪽으로 투사됩니다. 숟가락의 시각정보는 시신경교차에서 교차하여 결국 왼쪽 반구에 도달합니다. 그 그림이 무엇이었냐고 물으면, 그 사람은 숟가락을 알아보고 “숟가락”이라고 말하는데 아무런 문제를 겪지 않습니다. 그러나, 만일 숟가락이 점의 왼쪽으로 투사되었다면(그림을 보시오), 시각 이미지는 오른쪽 반구로 갔을 것입니다. 이제 그 사람에게 그 그림이 무엇이었냐고 물어본다면 아무것도 보이지 않았다고 말할 것입니다!! 하지만, 이 사람에게 왼손만을 사용해서 물체를 고르라고 한다면 이 사람은 숟가락을 올바로 고를 것입니다. 이것은 왼손으로부터의 촉각 정보가 숟가락을 “보았던” 오른쪽 반구 쪽으로 교차하기 때문입니다. 그러나 만약 그 사람에게 다시 그 물체가 무엇이냐고 물으면, 그 물체가 그 사람의 손에 있더라도 그 사람은 그것이 무엇인지를 말할 수가 없을 것입니다. 왜냐하면 오른쪽 반구는 “말할” 수가 없기 때문입니다. 자, 오른쪽 반구가 멍청한 것이 아닙니다. 단지 언어적 능력이 거의 없을 뿐입니다. 오른쪽 반구가 가지고 있는 것은 “비언어적”인 능력입니다.

뇌 분리 환자의 또 다른 실험에서는 오른쪽과 같은 키메릭(chimeric) 그림을 사용합니다. 이 그림에서, 왼쪽 얼굴은 여자이고 오른쪽 얼굴은 남자입니다. 따라서, 만약 환자가 이마의 중앙에 있는 점에 초점을 맞춘다면, 여자의 얼굴에 대한 시각 이미지는 오른쪽 대뇌 반구로 갈 것이고, 남자 얼굴에 대한 정보는 왼쪽 반구로 갈 것입니다. 분할 뇌 환자에게 방금 보았던 것을 정상적인 전체 얼굴 그림에서 고르라고 하면 보통 여자의 그림을 고를 것입니다.(기억하세요, 여자 얼굴에 대한 정보는 오른쪽 대뇌 반구로 갔습니다.)그러나, 만약 그 환자에게 그 그림이 여자였는지 남자였는지 물으면 남자 그림이었다고 말할 것입니다. 그러므로, 환자가 무엇을 요구 받느냐에 따라, 오른쪽 반구가 우세하게 작용할 수도 있고, 왼쪽 반구가 우세하게 작용할 수도 있을 것입니다. 이 경우에는, 말하기를 시키지 않을 때는 오른쪽 반구가 얼굴 인식에 우세하게 사용될 것입니다.

여러 가지 뇌 수술을 하기 전에, 어느 쪽 대뇌 반구가 언어에 대해 우세한지를 파악해서 신경외과의사가 말하기 영역의 손상을 피할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 어느 쪽 반구가 언어에 대해 우세한지를 시험해보는 한가지 방법은 와다 테스트(Wada Test)를 하는 것입니다. 이 실험에서, 빠르게 작용하는 소듐 아미탈(아모바르비탈,amobarbital)이라는 마취제가 오른쪽이나 왼쪽 경동맥에 주입됩니다. 오른쪽 동맥은 오른쪽 대뇌 반구에 혈액을 공급하고, 왼쪽 동맥은 왼쪽 대뇌 반구에 혈액을 공급합니다. 그래서 오른쪽, 왼쪽 반구 모두 일시적으로 잠들게 할 수 있습니다. 만약 왼쪽 반구에 언어 능력을 가지고 있는 사람들에게 왼쪽 반구를 잠들게 한다면, 말하기를 시켰을 때 말을 할 수가 없습니다. 그러나, 만약 오른쪽 반구가 잠들게 되면, 이 사람들은 말을 할 수 있고 질문에 대답할 수도 있을 것입니다. (오른쪽 반구는 왼쪽의 근육들을 제어하기 때문에, 사람들은 몸의 왼쪽 부분을 움직일 수 없을 것이라는 사실을 기억하세요.)

뇌의 언어 표현을 테스트하기 위해 또 다른 방법은 전기로 대뇌 피질을 자극하는 것입니다. 신경 외과 의사가 수술 중 깨어있는 환자의 노출된 뇌의 여러 영역에 전극을 꽂습니다. 환자는 자기가 느끼고 생각하는 것을 말할 수 있습니다. 뇌는 통증에 대한 수용체가 없기 때문에 전극을 뇌에 꽂는 것은 아프지 않습니다. 언어에 대해 왼쪽 우세성을 가진 사람들에서 왼쪽 대뇌 반구의 여러 부분을 자극하는 것은 말하기를 방해할 것입니다.

추가 정보 :

• 분할 뇌 실험 Split-brain experiments
• 손잡이와 뇌 편재화(lateralization) Handedness and brain lateralization.
• Nobelprize.org 에서 제공하는 분할 뇌 실험 게임 Split Brain Experiments Game 을 해보시오.
• 당신은 왼손잡이입니까? 만약 그렇다면 당신은 빌 클린턴, 지미 코너스, 안젤리나 졸리, 로널드 레이건, 커트 코베인, 마릴린 먼로와 같은 일부 유명한 사람 some famous people 들과 공통점을 가지고 있군요.

---

 

---

심재인 번역, 석경호 감수

 

 

청소년을 위한 신경과학 (tistory.com)

청소년을 위한 신경과학