마음은 어디에 있는 걸까요? 마음의 작동 원리를 탐구하고자, 과학자들은 정신활동이 일어나는 생물학적 기반인 ‘뇌’를 연구합니다.
마음의 생물학적 기반 : 마음은 어디에 있는가
마음은 정신 활동이 일어나는 ‘뇌’에 있다는 생각을 기반으로 합니다. 뇌의 ‘뉴런’
● 마음은 뇌에 있다
마음이 뭘까요? 마음은 어디에 있을까요?
옛날 사람들은 마음이 심장에 있다고 생각하기도 했습니다(고대 이집트)
오늘날 과학자들은 뇌가 마음의 기반이라는 것, 즉 정신 활동은 뇌에서 일어난다는 것을 알고 있습니다.
심리학은 인간 마음의 작동 원리를 탐구하는 학문입니다.
그래서 ‘뇌’를 아는 것은 곧 마음을 아는데 도움이 됩니다.
● 뉴런
뉴런(neuron) : 신경세포, 전기화학적 신호를 전달하는 기능을 함.
인간의 뇌에는 1,000억 개 정도의 뉴런이 있습니다.
‘가지돌기‘로부터 신호를 받아 ‘축삭돌기‘를 통해 신호를 보냅니다.
뉴런과 뉴런 사이를 ‘시냅스‘라고 하며,
신호를 보내는 뉴런의 축삭말단에서 나온 신경전달물질이
신호를 받는 뉴런의 신경전달물질 수용체에 달라붙음으로써 신호가 전달됩니다.
축삭돌기를 감싸고 있는 수초는 일종의 절연체 역할을 하며 전기 신호가 훨씬 빠르게 전달되도록 합니다.
신경전달물질이 과도하거나 부족하면 신경 기능에 이상이 발생하고 정신질환이 생길 수 있습니다.
| 신경전달물질 | 주 기능 | 관련장애 |
| 아세틸콜린 | 운동, 학습, 기억 | 노인성 치매 |
| 감마 아미노뷰티르산 | 억제기능, 스트레스 해소 | 간질, 불안장애 |
| 도파민 | 운동조절, 성취감 | 파킨슨병, 조현병 |
| 세로토닌 | 수면, 기분 | 불면증, 우울증 |
| 노르에피네프린 | 각성의 통제 | 우울증 |
● 대뇌
대뇌는 크게 전두엽, 측두엽, 후두엽, 두정엽으로 나뉩니다.
뉴런은 이 대뇌의 표면, 즉 대뇌피질에 집중적으로 분포돼 있습니다.
사람은 대뇌가 가장 발달한 종입니다.
소뇌나 연수 등이 생존을 위해 신체 기능을 조절하는 일을 한다면,
대뇌는 사고 기능을 주로 담당합니다.
대뇌의 운동피질과 감각피질이 담당하는 각 신체 부위의 면적은 실제의 신체면적과 비례하지 않습니다.
손과 얼굴처럼 더욱 정교한 처리가 필요한 부위는
대뇌피질에서 더 넓은 면적을 차지합니다.
● 브로카 영역과 베르니케 영역
언어를 담당하는 뇌 영역 : 브로카(Broca) 영역, 베르니케(Wernicke) 영역
뇌 손상 환자를 연구하고 사후 부검을 통해 노의 어떤 부위가 무슨 기능을 담당하는지 알아냈습니다.
- 브로카(Broca) 영역 : ‘언어 발화(소리를 내어 말을 하는 언어행위)‘ 담당
1865년 프랑스의 의사 폴 브로카가 발견
남의 말을 이해하는 데는 문제가 없지만, 스스로 말을 하는데 어려움이 있는 환자
- 베르니케(Wernicke) 영역 : ‘언어 이해‘ 담당, 1874년 독일의 카를 베르니케가 발견
발화는 문제가 없지만 말의 내용에 문제(조리에 맞지 않는 등)가 있는 환자
● 뇌영상기법과 fMRI
CT : 엑스레이(X-ray)를 이용하여 정교하게 찍는 촬영기술
EEG : 두피에 전극을 붙여서 뇌의 전기적인 활동을 측정하는 기법
MEG : 뇌 표면의 전기적 활동을 자기장을 통해 측정하는 기법
PET : 방사성동위원소를 혈관에 주입한 뒤 그 물질이 방출하는 양전자를 통해 뇌를 관찰하는 기법
fMRI : 강한 자기장의 형성과 소거 과정에서 방출되는 파장을 통해 뇌활동을 측정하는 기법
MRI(자기공명영상) 기술은 현대 뇌신경과학의 발전에 큰 기여를 했습니다.
MRI 기계는 거대한 자기장 형성 장치인데, 강한 자기장을 형성했다 풀었다 하는 작용 반복으로 우리 몸속의 수소원자핵이 자기장을 따라 정력되었다 풀어지는 과정에서 특정한 패턴의 자기공명신호가 발생합니다.
이 신호를 측정해 몸의 구조를 찍는 것입니다. 다른 영상기법들에 비해 굉장히 고해상도라는 장점이 있습니다.
‘해부학적 MRI‘ : 병원의 진단과 검사를 위해 사용하는 방식, 자기공명신로를 측정해 몸의 구조를 찍는 것
‘기능적 MRI'(=fMRI) : 뇌의 혈류 변화를 감지하여 뇌활동 측정하는 방식,
혈액의 헤모글로빈(산소 운반)과 산소의 비율에 따라 반응하는 자기장 측정(뇌의 어디서 산소가 든 혈액을 활발히 소모하는지 알수있음)
● 뇌 연구와 심리학의 미래
- 오늘날의 뇌연구
뇌의 부위별 기능, 퇴의 각 영역들이 어떻게 상호작용하는지,
그런 작용들이 정신활동의 어떤 특성과 관련이 있는지까지 확장되고 있음
- 의식
의식은 뇌의 어디에서 어떻게 발생하는 것일까?
위치보다 어떻게 얼마나 활성화되는지가 중요한걸까?
수수께기 같은 의식은 뇌 연구의 최전선 입니다.
주요학자
- 폴 브로카(Paul Broca, 1824-1880)
프랑스의 의사이자 해부학자, 인류학자. 실어증 환자를 연구하고 부검해 좌뇌 전두엽의 특정 부위가 발화 능력과 관련이 있다는 것을 발견했으며, 이 부위에 브로카 영역이란 이름이 붙었다. 기능과 뇌 부위를 연관 지을 수 있는 최초의 해부학적 증거를 제시한 사례로서 뇌 연구에 크게 기여했다.
- 카를 베르니케(Carl Wernicke, 1848-1905)
독일의 의사이자 해부학자이다. 뇌의 이상에 따른 병리 현상을 연구했으며, 대뇌의 상측두회가 언어를 이해하는 기능과 관련이 있다는 것을 발견했다. 이 부위에 베르니케 영역이라는 이름이 붙었다. 브로카 영역의 발견과 함께 뇌 기능 연구에 있어 선구적인 사례로 평가된다.
「더 알아보기」 의식 연구는 왜 중요한가
무의식은 의식의 관여 없이 많은 일을 처리합니다(감각기관 등).
무의식적 처리가 더 빠르고 자원 소모가 적은데 왜 사람은 의식을 갖게 되었을까요?
의식을 한 정보에 대해서는 더 정교한 처리를 할 수 있기 때문입니다.
즉, 의식은 심사숙고해서 정확한 판단을 하고, 계획적으로 수행하는 데 도움이 됩니다.
의식이 뇌의 어느 부위에서 어떤 작용에 의해 발생하는지는 아직 확실히 밝혀지지 않았습니다. 의식이 정보를 얼마나 깊이 있게 처리하느냐와 관련이 있다고 본다면, 뇌의 특정 부위보다는 뇌의 활성화 정도를 살펴야 할 수도 있습니다.
자의식은 어떻게 나타나게 됐을까요? 자의식이 있다는 건 무슨 의미일까요?
이렇게 의식은 흥미로운 질문들을 던지고 있지만 아직까지 충분히 만족할 만한 대답이 나오지 않은, ‘과학의 최전선’입니다.