제14회 특별한 뇌과학 2강(2022.10.30) 노트(브로드만 맵, 호흡) (2022)

제14회 특별한 뇌과학 2강(2022.10.30) 노트(브로드만 맵, 호흡) (1)

#0

지난 시간의 sulcusgyrus로 나눈 그림을 다시 본다. 모든 공부는 가장 간단한 것을 몸에 안 심으면 2, 3층 짓다가 넘어진다. 뇌를 사람의 히프라고 생각하면 바닥에 앉은 곳은 못 본다. 브레인 모형을 보면 밑에도 이만한 면적이 있다. 5-6년 공부해도 그것이 안 떠오른다. ITG가 옆에 만 있는 것이 아니고 밑에도 있다는 것이다.

TP는 끝단을 말하고, ATL이라고 할 때 lobe는 브레인을 구획 짓는 가장 큰 집단으로 Temporal lobe, occipital lobe, parietal lobe, frontal lobe 4개인데, ATL(Anterior Temporal Lobe) 이라고 쓰느냐? ‘!“ 해야 한다. 트랜드가 바뀌는 것으로 Lobe라고 쓸 정도로 지금 중요한 것이 밝혀지고 있는 중이다. 아직은 구체적으로 잘 모른다. 맵을 그리는 것이 전 세계 브레인 연구소의 핫 이슈이다.

전두엽을 SFG, MFG, IFG로 나누는 것은 잘 안 쓰지만 그렇다고 중요하지 않은 것이 아니다. 전라남북도를 호남지방이라고 부를 줄 알아야 하는 것과 같다. 다양한 계층의 동의어를 많이 아는 것이 어떤 학문분야를 입체적으로 볼 수 있다. 두정엽은 2개로 나누는 데, SMGAG가 뭔지 안 와 닿으면 공부 더 해야 한다. 개념공간이 확립이 안 되어서 그렇다. 개념공간이 확립되면 어떤 형태로 물어도 안 헷갈린다. SPL은 공간지각이다. 넓은 영역인데, 손으로 더듬고 만지고 하는, 손과 눈이 결합되어 있는 곳이다. 브레인 도법은 앞쪽으로 가면 운동 쪽이다. SPL 가운데가 손과 눈이 결합된다면, SPL 뒤쪽은 손과 눈이 결합되기 전에 입체감이 확립되고 대상과 나 사이의 거리를 계산하는 영역이다. 가운데로 가면 손으로 터치한다. 파낸다. 돌린다. 벌린다.’ 등 손으로 하는 갖가지 행동이 국부적으로 다 있다. 대상과 거리를 측정하는 것도 여러 가지가 있다. 언덕에 기차가 지나가는 것은 공간적 파노라마를 계산한다. 주먹이 닿을까 안 닿을까 하는 몸에서 가까운 계산을 하는 영역도 따로 있다.

브레인은 피질이 구체적으로 무엇을 하는가?” 지금까지 밝혀진 것 대충만 알아도 철학책 몇 년 읽는 것 보다 낫다. 호모 사피엔스가 어떤 방식으로 무엇을 중심으로 진화해 왔는가를 금방 안다. 예를 들어주면, 움찔하고 놀라는 것도 여러 가지가 있다. 누가 토해낸 것을 보고 하면 emotional reaction인데, 운동은 크게 동반하지 않는다. 누가 !’ 치면 몸을 피하는데, 이것은 운동 쪽에 완전히 가 있다. 전율하는 것도 2종류인데, 소름끼치는 것과 아름다운 장면에서 전율하는 것이다. 찌릿한 반응은 어디서 일어나는가? 실재로 브레인에서 일어나는 곳이 있다. 전율하는 것은 좋은 것인가? 미묘하다. 미묘한 영역은 브레인에 큰 영역이다. 인간이 영물이 된 것이 미묘한 것을 프로세스하기 때문이다.

오늘 강의에서 핵심은 Body area가 두 군데, Face area가 두 군데, Place area가 세 군데, Eye field area가 다섯 군데가 있다는 것이다. 브레인 반구를 벌리면 안에도 eye field가 있다. 쬐려보는 것이 정서적 반응인데 안에서 한다. 자동차 지나갈 때 물리적으로 피할 때 트레킹 하는 시각적 영역이 다 다르다. 잡다한 책 보지 말고 대뇌피질에서 하는 50개 영역을 하나하나의 미묘한 뉘앙스까지 차이를 알아야 한다. 옛날 같으면 독심술이다. 사람 마음 읽을 수 있다.

오늘 강의하는 브로드만 맵 전체 공부하고, 이것을 지난시간 한 #2의 언어 다이아그램에 하나씩 넣어보면, 언어가 갖는 미묘한, 대단한 것을 느낄 것이다. #3는 실용편이다. 고장난 것을 보면 된다. 고장난 차를 보면 분해할 수 있다. #2는 작동하는 차라 더 어렵다. 고장난 것을 알면 부분이 무슨 역할을 하는지 드러난다. 브레인 연구는 정신병 연구하다가 많이 밝혀졌다. 종양을 제거하는 과정에서 전기침을 찔러서 뇌가 하는 영역이 서서히 밝혀지기 시작했다.

오늘 최근 업그레드된 브로드만 맵(Brodmann map)을 할 것이다. 그림 2개로 승부 보아야 한다. 브로드만 맵은 100년 된 버전이다. 대뇌피질 50개 영역을 현미경적으로 연구한 것이다. 브레인을 안다는 것은 피질 각 영역에서 무엇을 하는지 아는 것인데 어려운 문제이다. 그래서 먼저 알게 된 것이 평생 탄탄탄소리 밖에 못한 사람의 두개골을 꺼내서 보았더니 구멍이 났는데 그 영역을 의사 이름 브로카를 붙여서 브로카 영역이라고 한 것이다. 발음이 어둔하니 발음과 관계있다를 알게 된 것이다. 두 번째는 베르니케 영역이 언어영역에서 밝혀졌다. 그리고 앞쪽에 Primary motor 영역은 1990년대 이후로 명확해졌다. 전기침을 찍어보니 분명한 운동이 나간다. 확실한 운동이라 하여 ‘1차 운동영역이라고 하였다. 1차 영역은 많은 사람이 동의하고 있는 것, 연합영역은 잘 모르겠다이다. 감각 1차는 시각, 청각, 촉각이다. 1차 영역은 80억 인구가 다 비슷하다. 그래서 호문쿨루스가 있다. 그러나 2차 영역은 사람마다 다르다. 감각에도 2, 운동에도 2차 영역(연합영역)이 있는데, 복합적이다. 우리의 기억들은 2차 영역에 저장된다. 우리가 배웠던 많은 사실, 이미지, 소리 등은 감각연합영역에 있다. 그래서 연합영역은 사람마다 다르다. 공부를 많이 하면 연합영역이 커진다. 감각연합영역에는 우리가 배웠던, 기억했던, 감각성 기억들이 들어간다. 운동기억이란 말은 잘 안 쓴다. 운동은 프로그램이라고 한다. 그것도 기억이다. 하나의 행동을 만드는 움직임의 연결이다.

지난시간의 PMmovement lexicon이다. SMGphonological lexicon이다. VWFA는 문자의 시각을 저장하는 visual image lexicon이다. 어떤 현상이든 시각성인지, 청각성인지 촉각성인지를 구분해야 한다. 시각이미지 렉시콘은 사람이 있다면 눈으로 보고 사람이라는 단어와 사람의 형태를 결합한다. 사람의 형태와 사람의 단어는 모두 시각이다. SMG사람이라는 발음을 하면 음파를 기억한다. 그래서 음성학적 렉시콘이다. PM은 움직임 렉시콘이다. 음성이나 시각 렉시콘에는 단어가 들어가 있다. STG에서 주파수를 분석하고, STS에서 눈동자 움직임, 입술 움직임을 따로 분석한다. 오토바이 소리, 바람소리는 tone(소리)이라고 한다. tone 중 사람이 발음하는 소리가 phoneme(음운)이다. ‘박문호라는 소리에서 --..’ 하나 하나가 phoneme이다. ‘사랑이라는 단어를 언어학에서는 형태소라고 한다. SMG에서 저장하는 것은 단어의 음가이다. PM에서 저장하는 것은 운동이다. 악수를 한다고 할 때 분해하면, 일어서야 하고, 몸을 굽혀야 하는데 SMA가 만들어 준다. SMA는 우리가 하는 수천가지 동작을 할 수 있도록 몸의 기본자세를 만들어준다. 모든 행위는 몸의 자세가 먼저 결정이 되어야 한다. 손을 내민다. 상대가 오는 것을 시각으로 보고, 손을 잡는다. 몇 초 잡는가는 사람마다 다 다르다. 시간은 누가 결정해 주는가? 시간은 FP에서 해준다. 가장 중요한 팩터는 감정이다. 감정은 그냥 불러와 지는가? 이 친구와 악수할 때 이 친구와의 경험이 짧은 시간에 불러와 지는데 그 루트가 SPL <> SMA 루트이다. 운동의 단위벡터를 다 모으는데, PM에서는 단위벡터 하나하나를 다 저장한다. 그런데 단위벡터를 어떻게 결합할까?”는 저장이 안 되었다. 모아서 어떻게 결합할건가는 앞쪽에서 보내준다. 단위벡터를 불러와서 하나의 행동이 나온다. PMd는 몸통과 팔 다리 운동, PMv는 입술, , 혀로 언어의 핵심인 발음이다.

이런 식으로 상세히 들어가 브레인 전체를 알고서 사람의 행동을 보면 보인다. 우리가 몸동작을 보면 못 속인다. 감정을 흉내내보면 거기에 맞는 몸동작이 나온다. 말은 이렇게 해도 몸동작을 보면 저 사람 머릿속에는 무엇이 있다가 보인다. 둘이 대화하는데 눈동자를 위로 굴리면 기억을 더듬는 것이다.

브로드만 맵은 엄밀할 수밖에 없는 것이, 처음에 기능을 다 알았던 것이 아니다. 브로드만이라는 독일 의사가 평생 브레인을 적출하여 현미경을 들여다보면서 비슷한 세포들이 있는 영역끼리 표시를 한 것이다. 그래서 맞을 수밖에 없다. 주민들이 다르기 때문이다. 점진적인 전이가 일어난다. 과립세포가 많거나 적거나 없거나, 피라밋세포 등 세포형질학적으로 50개 영역이 다르다는 것을 밝혀낸 것이다.

3년 전에 가장 최신의 노다지를 찾았다. 언어학적으로 한 전문가의 사이트가 있다. 사이트는 안 가르쳐준다. 찾는 것이 실력이다. 브레인이 어떻게 기능하는가를 평생 알고 싶었고 평생 논문을 사이트로 만들었다. 가장 최근에 업그레이드 된 자료이다. 박자세 식으로 대칭원리를 이용해서 변형하였다. 피카소가 다 되어간다. 사각형으로 브레인을 그린다. 언제든지 사용할 수 있는 지식이 목표이다. 곡선은 공부의 원수이다.

제14회 특별한 뇌과학 2강(2022.10.30) 노트(브로드만 맵, 호흡) (2)

#1

두개골 표면을 먼저 그린다. 측두엽은 살짝 들어가서 그리고, 수평의 sylvian sulcus와 수직의 central sulcus를 그어준다. 항상 순서의 법칙에 올인한다. 후두엽부터 먼저 그린다. V1, V2, V3를 그린다. 다음은 측두엽의 ATL(anteror temporal lobe)을 그리는데, Lobe라고 할 만큼 넓은 영역으로 MTG(medial temporal gyrus)의 영역을 많이 차지한다. 브레인 대원칙이 면적이 크면 무지 중요한 기능을 한다는 것이다. 면적이 클수록 의식레벨에 오른다. 언어레벨에 오른 것은 시각과 청각이다. 촉각, 후각은 언어레벨로 올라가지 못했다. 촉각은 문턱까지는 왔다. 훈련받으면 읽을 수 있지만 인류보편적이 아니다. 무엇에 비례할까? 면적이다. 감각이 경합이 붙으면 심판관은 시각이다. ‘百聞不如一見이다. 많은 상황이 생겼을 때 영장류부터는 시각중심으로 판단한다. “증거를 내보라할 때 증거는 대부분 시각적으로 보여 달라는 것이다. 시각피질이 넓기 때문에 인간의 놀라운 능력 중 하나가 보면 할 수 있다는 것이다. 지식도 컨닝해서 얻는다. 시각피질이 무지하게 많기 때문이다. 본다는 행위가 피질에 5군데도 넘는다.

측두엽 아래에 ITL(inferior temporal lobe)을 그린다. 그리고 옆에 두 영역이 LOC(lateral occipital cortex)V4이다. LOC는 우리가 보는 모든 사물의 시각적 이미지가 들어 있다. 책상, 비행기, 자동차 등 주로 고정된 사물이다. V4는 색깔 일부이다. 뒤쪽으로 들어가면 색채항등성이라고 하는 VO라고 하는 영역이 또 있다. ITL에는 2개의 서브영역이 있는데, VWFA(visual word form area)FBA(fusiform body area)이다. FBA는 측두엽 밑면에 있다.

측두엽 위쪽 영역에는 a-STG(anterior-Superior temporal gyrus), a-STS(anterior- Superior temporal sulcus),가 있다. 끝 쪽에는 S2(somatic association)가 있다. S2 밑에는 P-STG(posterior-superior temporal gyrus)이다. 가운데에는 A1(auditory primary)로 주파수 분석하는 곳이다. A1 밑에는 m-STG(middle- superior temporal gyrus)이다. p-STS(posterior- superior temporal sulcus)는 입술모양, 눈동자 돌아가는 것으로 간난애기가 엄마한테 말 배울 때 중요한 영역이다.

측두엽 가운데 영역은 sulcus가 없다. 넓은 면적의 p-MTG(posterior- middle temporal gyrus)이다. ATLp-MTGsemantic lexicon(의미사전)이다.

강아지가 어떤 사람에게 걸어온다면, 보고도 뭔지 모르는 것이 visual agnosia이다. 털이 복슬거리고 컹컹 짓는 것도 아는데, 얘가 뭔지는 모른다. 총알이 관통해서 두정엽이 다 날아간 사람은 뱃속이 가득 찼는데도 볼일을 어떻게 보아야 할지를 모른다. 우리가 안다는 행위를 하나씩 분리해 보아야 한다. 강아지라는 발음하나 들어서는 모르는 경우가 있다. 또 강아지라고 발음을 할 수 있는데 개가 뭔지 모르는 사람이 있다. 우유라는 글자도 알고 마시기도 하는데 유유가 뭔지 모르는 사람이 있다. 실을 알고 바늘을 아는데, 실과 바늘을 꿴다는 것을 모르는 사람이 있다.

그래서 브레인은 구성적이다. 구성해서 만드는 것이다. 시각에 모듈이 30개이다. 0.1초 만에 다 연결이 된다. 초등학생이 피카소 그림을 봤을 때와 30년 미술전공한 사람이 피카소 그림 봤을 때 어떤 상황이 벌어질까? 미술전공자는 단순한 연결을 넘어서 위쪽의 숭고한 미묘한 아름다움까지 다 연결이 된다. 얼마나 천차만별인가? 파아노 소리를 들어도 소음으로 들리는 사람이 있고 어떤 사람은 눈물을 흘린다.

ATLP-MTG가 큰 이유는 우리가 쓰는 단어, 단어의 의미를 넘어서 다층적으로 되어 있다는 것이다. 우리가 예술이나 문학을 하는 것은 ATLP-MTG가 발달한 것이다. 탁 보면 느낌이 생기는 사람은 의미사전이 크기 때문이다. 탁 보았을 때 사전 넘겨보아도 몇 단어 안 되면 소용없다. 그래서 뻔한 이야기 하는 사람이 된다. ATL에는 사회적 정서, 감정까지 들어간다. 이쪽 사전 키우려면 초등학교 때부터 시를 읽히고 아름다운 경치를 보여주어야 한다. 그러면 ATL에 온갖 미묘한 느낌이 다 들어간다. 어릴 때 여름방학 되면 조용하게 통통배 타고 남해안 전기 안 들어오는 섬에 가서 놀라운 자연을 보여주거나 몽골 고비사막을 가야한다.

다음은 LOC 위에 EBA(extrastriate body area)로 내 몸이 항상 있다는 것을 지각하는 영역이다.

두정엽은 5개로 영역을 나누면 기억이 된다. IPL(inferior parietal lobe)SPL(superior parietal lobe)사이의 깊게 들어가 있는 sulcus를 끄집어내면 거대한 밴드가 나온다. 앞쪽을 AIP(anterior Intraparietal), LIP(lateral intraparietal), CIP(caudal Intraparietal)로 나눈다. 오바마 대통령이 외국정상과 대담하는데 파리 한 마리가 날아가니 휙 하고 잡는다. 모기 한 마리만 있어도 탁 치는 것은 무의식적으로 한다. 눈앞에 뭔가 지나가면 손이 움직인다. 그래서 이 영역은 +시각이다. 결국 인간은 손가락과 움직임, 입술하고 움직임, 눈동자와 움직임이 대뇌피질 반을 차지한다. 감정이 들어가면 오버해서 움직인다. 수행 많이 하면 눈동자가 차분하게 잘 안 움직인다. 부드럽게 움직이고 전일적으로 움직인다. 그런 사람과 있으면 1시간 얘기해도 편안하다.

펼쳐진 sulcus의 앞쪽이 AIP이고, 가운데가 LIP인데 엄청 큰 영역이다. 뒤쪽은 CIP이다. LIP의 별칭이 PEF(Parietal eye field)주의집중하는 곳이다. 시선을 어디에 두는가? 그 사람을 알고 싶으면 그 사람이 시선을 어디에 두는가를 알면 된다. 오늘도 산책하다 보면 20대 젊은 사람들은 스마트폰만 하루 종일 본다. 산책 하는데 왜 스마트폰을 들고 다니는가? 헬스장에서도 운동하다가 스마트폰 보기를 반복한다. 노상 스마트폰에 시선을 고정시키면 어떤 상황이 벌어질까 궁금해진다. 오늘 Eye field가 몇 개 나오는지 세어보라. 우리 브레인에 시선에 관한 영역이 5군데라는 것을 알고 나면 눈을 조심해야 한다.

아래쪽에 2V(Vestibular association)로 자세안정을 조절하는 영역이다. 다음에 SMG(supramarginal gyrus)phonological lexicon이다. 다음이 AG(angular gyrus)로 동의어는 TPJ(temporo parietal junction)이다. 다음이 TOS(transverse occipital sulcus) 영역으로 후두엽에서 두정엽으로 올라가는 고랑을 펼쳐낸 것으로, 동의어가 OPA(occipital place area)이다. 브레인에서 본다는 현상과 장소가 3군데 나온다. 그만큼 우리는 공간에 민감하다.

다음 아래 영역은 a-SMA(anterior-supramarginal gyrus)는 인간진화적 영역으로, 인간이 도구를 쥐고서 사지의 위치와의 거리감이다. 또한 도구를 쓸 때 자세가 흐트러지는 것을 동적으로 균형자세를 복원시켜 주는 곳이 2V이다. 다음이 Spt(sylvian parietotemporal)로 소리 음향대로 입술과 턱을 움직여 모방(mimicry)하는 영역이다. 다음이 VPS(visual posterior sylvian)으로 나도 움직이고 대상도 움직일 때 시각을 고정시킨다. 다음으로 두 영역이 붙어 있는데, MST(medial superior temporal)MT(middle temporal)이다. MT의 다른 말이 V5로 깜깜한데 반딧불을 금방 찾는 능력이다. 왜 우리는 점광원, 빨간 포인트 움직임을 금방 알까? 그래서 우리는 불꽃놀이를 즐긴다. 100m 바깥의 조그만 불빛 하나도 금방 안다. 호랑이 등 맹수는 망막 뒤에 들어오는 빛을 모으기 위한 반사막이 있어서 밤에 눈이 이글거린다. 이것이 점광원이다. 전등 나온 지 얼마 안 된다. 강원도에 지금도 호분이 있다. 호랑이에게 잡혀먹은 무덤이다. 일제 강점기 지리산 마당에 쌓아놓은 것이 곰 사냥한 것이다. 서울에 궁궐까지 호랑이가 내려왔다. 일제와 백두산 포수에 의해 맹수가 사라졌다. 밤에 다니면 죽는다. 밤에 멀리서 이글거리는 불빛이 보이면 도망가야 한다. MST는 다르게 부르는 이름이 TEF(temporal eye field)로 맹수가 덮칠 때 갑자기 깜깜해지는 것을 측정한다. 이 두 영역을 보면 우리가 피식자로 호랑이에게 무지하게 잡혀먹었음을 알 수 있다. 마지막이 KO(kinetic occipital)V5와 같이 점광원이 움직이는 것이다. 인간이 희미한 빛이라도 움직이면 아무리 멀리 떨어져 있어도 금방 안다. 우리가 야생환경에 살았던 수백만 년 동안 흔적이 그대로 남아 있다.

맨 위쪽으로 가서, SSA(Somatic sensory association)가 있고, 다음으로 왕창 큰 영역이 PRR(parietal reach region)인데, 손으로 탐색하는 영역으로 MIP(middle intra parietal) 영역에 있는 것이다. AIP, LIP, MIP, CIP는 모두 접혀 들어가 있는 sulcus 영역이다. 두정엽은 전체로 입체를 보는 것이다. 다음이 V6AV6, V3A 영역이 있는데, 손하고 시각적 대상을 링크해준다. 그래서 두정엽은 한마디로 +이다. 뒤로 갈수록 눈에 가깝고 앞으로 갈수록 손에 가깝다.

측두엽에서 위는 소리의 재인, 아래는 시각의 재인, 가운데는 의미이다. 이것만 알면 우리가 공부했던 모든 의미를 기억하는 곳은 ATLp-MTG의 사전이다. 나는 알파벳 단어와 한자를 아는데 하면 그 기억은 VWFA이다. 나는 독일어 발음을 아는데 하면 그 기억은 SMG이다. 그것이 다 기억이다. 교육에서 기억을 폄하하면 안된다.

다음은 전두엽의 운동이다. 감각은 물결이 밑에서부터 올라오면서 위로 갈수록 고급화 되고 정보처리가 복잡해진다. 순수감각은 올라오면서 가운데로 가면 상징이 되고 더 올라가면 운동으로 넘어간다. 운동은 앞쪽이 고급이다. 운동은 운동계획이 핵심이다. 운동계획은 앞쪽에 있다. 뒤로 가면 운동 방아쇠이다.

전두엽 뒤쪽에 밴드를 3(S1-3, S1-1, S1-2) 그려준다. S1(primary somatosensory)이다. 다음이 M1(primary motor)이다. 다음의 화룡정점이 FEF(frontal eye field)으로 인간을 가장 인간답게 만든 것이다. 모든 피질에 eye field가 있다. “눈동자를 스마트폰에 빠트리지 마라는 것이다. 장기적으로 느낌이 손상된다. FEF를 중심으로 PMd(premotor-dorsal)PMv(premotor-ventral)가 나뉘는데 운동사전이 들어있다. dorsal은 팔, 다리이고, ventral은 목, 입술의 보컬이다. 또 위쪽에 SEF(supplemental eye field)가 있다. SMA(supplemental motor area)는 여기서 보이지 않는다. 다음 그림에서 나온다. SMA는 좌우를 벌리면 안쪽에 있다. 바깥 면에는 최근에 주목받고 있는 pre-SMASMA 앞쪽에 있는 피질인데 우리가 물을 마시러 냉장고 갔다가 전화 오면 다시 돌아가는 등, 행위를 하다가 순간적으로 스위칭 할 수 있게 해주는 영역이다. 누구 만나러 갈려고 하다가 더 중요한 일이 있으면 빠져 나간다. 다음으로 왕 중 왕이 나오는데, DL-PFC(dorso lateral- prefrontal cortex)이다. DL-PFC에는 FEF에 정보를 주는 pre-FEF도 상정을 한다. 다음 영역이 브로드만 44, 45번 영역으로 IFG(inferior frontal gyrus)에 해당되는 VL-PFC(ventro lateral-prefrontal cortex)이다. 이 영역에 문자를 쓰는 것이 5000년 밖에 안된’ EA(exner’s area)가 있다. 또 발음을 하는 B(broca) 영역이 있다. 문자를 쓰고 발음하는 것은 운동이다. 또 한 영역이 OFC(orbitofrontal cortex)할까? 말까?’ 행위를 저울질하고, 타인의 의도를 간파한다. 우리가 어떤 행동을 하는 것은 다른 사람을 대상으로 하기에 그 사람이 나를 어떻게 생각하는가를 모니터링해야 한다. 가장 앞쪽의 영역이 FP(frontal pole)<생각은 어떻게 행동이 되는가?>로 가장 최근에 연구되고 있다.

제14회 특별한 뇌과학 2강(2022.10.30) 노트(브로드만 맵, 호흡) (3)

#2

이제 벌렸을 때 안쪽 면을 그려준다. 똑같이 그리면 된다. 자 대고 그리면 안 된다. 나이 들면 잘 안 된다. 훈련 안하면 입체 인지능력이 줄어든다. 도형 그림은 70대가 되면 초등학교 1,2학년 수준으로 돌아간다. 손으로 그려봐야 느낌이 온다.

나머지는 겉면과 동일한데, 후두엽 영역이 다르다. 뒷골을 벌리면 안에 들어가 있는 영역으로 V1, V2, V3이다. 그려놓고 보면 조금 더 들어가면 좋겠다는 느낌을 갖는 것이 균형이다. 10년 정도 그려보면 브레인이 정확한 균형에 점점 접근하다. 이것이 인간이 갖는 지능 중에 가장 중요하다.

측두엽은 겉면과 거의 비슷하다. ATL, ITL, LOC, V4그대로 있고, ITL의 바닥쪽에 OFA(Occipital face area)FFA(Fusiform face area)가 있다. OFA큰바위얼굴을 처리한다. 바위를 보고 사람 얼굴을 떠 올린다. 얼굴 형태 비슷한 것만 자연에 있어도 찾아낸다. FFA는 구체적인 사람 얼굴이다. 그래서 인간은 사람얼굴에 그렇게 민감하다. 얼굴 안 보여주면 뇌 과학적으로는 웬수가 되는 것이다. 얼굴을 가리면 안 된다. 화가 난다. 얼굴 보여주고 눈을 보여주는 것은 인간의 정표이다.

가운데에 뇌량(Corpus callosum)을 집어넣는다. 앞쪽은 genu, 가운데는 body, 뒤쪽은 splenium이다. 해마(Hippocampus)는 놔량 밑에 앉힌다. EC(entorhinal cortex)가 해마 옆에 붙어 있다. 다음은 PRC(perirhinal cortex)가 감싸면서 붙어 있다. PRC는 친밀감을 프로세스 한다. 낯가림이 일어나는 곳이다. 낯설지 않게 되면 의미를 형성하는데 ATL에 의미를 저장하고, ITL에는 얼굴을 알아본다. 아래쪽에 PHC(Parahippocampal cortex)가 방방하게 붙는다. PHC에는 PPA(parahippocampal place area)가 있다. 호모 사피엔스는 장소에 민감하다. 법당에 들어가면 마음이 경건해진다. 장소에 따라 인간의 행동이 바뀐다. 또 후두엽의 선조구조 앞쪽에 있는 PRS(prostriata)가 있다.

뇌량 주위 피질이 ACC(anterior cingulate cortex)PCC(posterior cingulate cortex)이다. 뇌량의 splenium 뒤쪽으로 감아 돌아간 RSC(retro splenium cortex)가 있는데, 바깥 환경의 맵을 그린다. 바깥의 랜드마크 중심으로 기술할 때 좌표를 설정한다. 내 중심으로 기술할 때는 해마로 좌표가 변환된다. RSC 옆에는 랜드마크가 있는 배경장소에 대한 정보를 처리하는 MPA(medial place area)가 있다. 우리 인간이 뭘 하는 종인가? 지난 600만 년 간 무엇을 해왔는지가 이 속에 들어 있다. 장소에 민감하다. 몽골초원 가서 길을 잃어봐야 안다. 사막에 들어가면 그 언덕이 그 언덕 같다. 낮에도 길을 잃는다. 잘 못 들어가면 생존을 보장 못한다. 그 바위가 그 바위 같다. 그런 환경에서 수백만 년을 살은 선조들에게 장소가 얼마나 중요하겠는가? 장소 구별 못하면 죽는다.

ACC 위의 3개 영역이 있다. CZ(cingulate zone)인데, 앞쪽이 RCZ(rostral-), 뒤쪽이 CCZ(caudal-)이다. CCZ이 전율을 만들어 주는 곳이다. 전율은 감동의 극치로 감정이다. 가운데가 CEF(cingulate eye field)이다. 이렇게 했는데도 얼굴 안보여주면 안 된다. 눈동자를 보고 싶어서 속에도 eye field가 있다. emotional eye field로 쬐려보는 것인지 사랑스럽게 보는 것인지 눈동자 보면 탁 안다. 그거야 말로 인간이 가진 놀라운 능력이다.

놔량의 genu아래에는 sACC(subgenual ACC)가 들어온다. 여기서 오케스트라 지휘를 하는데 내부장기에서 들어오는 모든 신호를 종합하여 생리적 욕망을 조절한다.

1차운동영역(M1)이 바깥쪽에서 안쪽으로 들어가 있는 영역이 있다. 옆에는 SSA가 있고, 다음이 주목해야할 PC(precuneus)영역이 있다. Cuneus는 시각영역의 쐐기를 말하는데, Pre-는 그 앞에 있다는 뜻이다. 뒤쪽에는 V6A, V6, V3A가 있고, V4위에 VO가 있어 색채항등성을 만들어준다.

전두엽 쪽을 처리하면, PMd가 안쪽으로 들어가 있고, 그 밑에 SMA가 있는데 몸의 자세이다. 앞쪽으로 DM-PFC(dorso medial- prefrontal cortex)가 있고 그 밑에 아주 거대한 M-PFC(medial prefrontal cortex)가 있다. M-PFCPC가 다중적으로 연결된 것이 Default mode이다. Default mode뭐 생각해요?” 물으면 뭐 생각하고 있지하는 것이다.

오늘 산책할 때 갑자기 떠 오른 것이, 캐나다 북쪽에는 길이 없기에 경비행기를 수천 km 타고 가야한다. 빙원에 착륙하면 통나무집이 하나 있다. 여기에 내려주고 경비행기는 돌아가고 몇 년 후에 온다. 고립무원의 극한지에 홀로 떨어진 중년의 사나이가 통나무집에 들어가니 몇 달씩 먹을 수 있는 식량이 있다. 몇 년 동안 절대고독 속에서 보낸 것을 기술한 문장이 생각났다. 그 생각이 떠 오른 것이 M-PFC이다. 우리 인간은 다른 동물과 다른 것이 상상이다. 절대적인 고독 속에 떨어지면 어떤 상황이 될까 상상한다. 내가 살아가는 것과 아무 상관없는데 걷다가 갑자기 떠오른다. 비트겐슈타인이 아무도 없는 노르웨이에 가서 몇 달 있다가 온다. 그러니 세계적으로 위대한 철학자가 되었다. 모든 인류가 깜짝 놀랄만한 놀라운 독창적 사고는 절대고독에서 나온다. 그런데 화장실에서 조차 스마트폰 보면 어떻게 되겠는가? 뜬구름 같은 생각을 할 수 있어야 한다. 멍 때리기는 한강변에 앉아서는 안 된다. 한낮에 땡볕에 앉아서 강제적으로 생각을 끄집어내는 것은 고생시키는 것이다. 반드시 걸어야 한다. 앉아서 멍 때리기 계속 하면 브레인이 쉬는 것이 아니고 더 사나워진다.

OFCFP가 속에도 그대로 있다. 핫 이슈는 M-PFCPC, PCC이다. 인간이 하루에 60-70%를 어디에 둘 건지에 따라 그 사람이 학자가 될 건지 평생 잡념만 집어넣을지가 판가름 난다. 텅 비고 끝없는 막힘없는 공상을 해야 한다. M-PFCPC가 공상영역이다. 이때 셀프가 작동한다.

일을 할 때는 DL-PFCPRR(Parietal rich region) 영역이 Superior longitudinal fasciculus로 연결되어 작동하는데 작업기억(working memory)이다. 이때는 셀프가 작동하지 않는다.

제14회 특별한 뇌과학 2강(2022.10.30) 노트(브로드만 맵, 호흡) (4)

#3

뇌간(Brain stem) 그림을 간단히 바꾸어 놓은 그림이다. 피질 척수로를 그리고 가운데 구멍이 있고 주위에 회색질이 있는데 PAG(periaqueductal gray)로 순수한 신경세포가 있는 어마어마한 영역으로 밑으로도 내려와 있다. SC(superior colliculus)IC(inferior colliculus) 2개 층이 있고 옆에는 LGN(lateral geniculate nucleus)6개 층이 있다. 피질척수로 옆에 2개로 나뉘어진 영역이 SNr(Substantia nigra reticulata)SNc(substantia nigra compacta)이다. 위에 VTA(ventral tegmental area)영역으로 도파민이 나온다.

연수(medulla)에 무엇이 있는가? 좌우대칭으로 있는데, hypoglossal nerve(12번 신경)가 있고, Ventral에 가장 중요한 영역으로 pre-BötC(pre-Bötzinger complex)가 있다. 호흡에 관한 것이다. 지난 목요특강에서 왜 감정이 일어나는가?”에서 모멘텀, 들불이 붙는 것인데 온도에 사무쳐야 한다고 했다. 교감신경이 작동하는 것이다. 온도가 올라가고 교감신경이 작동하면 에너지를 얻기 위해 산소와 영양분이 필요한데 그 하이웨이가 혈관이다. 혈관 사이즈가 초 단위로 바뀐다. 대화를 잘 하는가를 측정할 때는 겨드랑이에 손을 넣어보라. 땀이 잡히면 교감신경이 작동을 심하게 한 것이다. 얼굴에 땀이 안 나도 겨드랑이에 땀이 날 수가 있다. 그래서 대화하고 나서도 겨드랑이에 땀이 나지 않아야 한다. 그러면 10년 수행한 것보다 낫다. 이 모든 것이 온도로 바뀐다는 것을 이해해야 한다. 그쪽으로 가는데, 호흡이다.

호흡은 이렇게 생각하라. 100m 달리면 15초 만에 들어온다고 할 때, 언제부터 숨이 헐떡거리는가? 30m만 가도 헉헉 거린다. 30m10초도 안 걸렸다. 10초 안 걸려서 폐호흡이 2배 증가해서 헉헉 거린다. 어떤 신호가 가서 10초도 안되어서 폐가 이토록 빨리 움직이는가? 그래서 순간을 제어한다. 2-3초 이야기이다. 화 날 때도 퍽하고 난다. 그 시간을 잴 수 있다는 것이 기술적 접근이다. 그 모든 것이 이 모델에서 나온다. 호흡이 뭔가? 산소를 공급하는 것이다. 산소는 적혈구가 공급한다. 적혈구는 1초에 300만개가 죽는다. 적혈구 수명은 120, 숫자는 30조개이다. 하루만 해도 1000억 개의 적혈구가 죽는다. 초 단위로 일어나는 사건이다. 실험으로 모욕적인 말 던져보라. “하고 올라오면 시간 재면 몇 초이다. 제자가 천당과 지옥을 물으니 스승이 욕을 하고나서 다독거려주면서 천당과 지옥이 지나가는 것 봤나?” 하였다. 핵심은 몇 초 안 걸린다는 것이다. Bötzinger 이야기다.

pre-BötC 위쪽에 Bötzinger가 있다. 아래쪽에는 RVLM(rostral ventrolateral medulla)CVLM(caudal ventrolateral medulla)이 있다. 이 전체를 부르는 이름이 Ventral respiratory group(VRG)이다. 흡식, 호식 다 관여한다. 흥분 잘하는 사람은 이것이 너무 잘 작동해서 그렇다. 확 일어나는데 까지 초시계 갖다 놓고 몇 초 걸렸는지 재어보라.

다음으로 바로 위에 dorsal 부위에 NTS(nucleus tractus solitarius)가 있다. NTS는 감각인가? 운동인가? 80%가 감각이다. 감각 중에 미각(taste), 혈압(blood pressure), 내장감각(visceral, 갈증, 허기, 통증), 호흡(respiratory)이다. NTS에 있는 호흡영역을 부르는 이름이 DRG(dorsal respiratory group)이다. 중요한 이야기이다. NTS 속에 있다.

VRGpre-BötC에서 반대로 교차되어 나가서 횡경막신경(Phrenic nerve)으로 간다. 횡경막신경은 경추신경 C3, C4, C5를 말한다. 황경막 압력이 없으면 소변, 대변도 못 본다. 호흡에서 70%는 횡경막이다. 횡경막 근육이 수축되면 호흡을 들여쉴까 내쉴까? 해부도를 보면 보통 때 횡경막은 올라가 있다. C3, C4, C5가 들어가서 신경이 작동을 하면 근육은 수축을 한다. 신경이 들어가는 것은 에너지를 쓰는 것이 되고 근육은 수축한다. 그리고 그냥 내버려 두면 되돌아가면서 이완이 된다. 그래서 신경이 작동하면 근육이 수축하여 횡경막이 아래로 내려가서 폐 공간이 늘어나서 숨을 들이키게 된다. ‘흡기이다.

다음은 pre-BötC에서 늑간근(intercostal muscle)outer muscle로 들어가는 신경이다. 늑간근은 outerinner의 두 근육층으로 되어 있다. outer들여 쉬는 숨, inner내 쉬는 숨에 도움을 준다. 전체 호흡에서 30%이고, 횡경막이 70%이다.

다음은 CVLM에서 교차하여 가는 신경이 늑간근의 inner muscle과 복근(abdominal muscle)으로 간다. 복근은 내 쉴 때 작동한다. 그래서 호기(Expiratory)에서 수축한다.

NTSDRG의 신경은 교차하여 와서 pre-BötC에서 오는 신경과 겹쳐서 간다. 그래서 횡경막신경으로 가고, 바깥늑간근으로 간다.

NA(nucleus ambiguus)는 어디에 있는가? VRG에 겹쳐서 애매하게 있다. NA를 알아야 발음을 한다.

제14회 특별한 뇌과학 2강(2022.10.30) 노트(브로드만 맵, 호흡) (5)

#4

NA를 이해하기 전에 몇 년 동안 화두로 가진 것이 말을 잘 할 수 없는가?”이다. 조금만 말하다 보면 화가 퍽 나는 것을 뇌과학적으로 파헤쳐 보니, 겨드랑이에 땀이 나는 현상을 발견하고 교감신경이 올라온다는 것을 알았고, “어떻게 하면 땀이 안 나게 하는가?” 고민하다가 초 단위 문제임을 알았다. 명상보다 더 필요한 것이 스톱워치. 말을 적게 하고 천천히 하면 되는데, 그러려면 발성을 어떻게 하는지 알고 싶어진다. 발성을 하는 후두(laryngeal) 구조를 알아야 한다.

Thyroid(방패연골 또는 갑상연골)가 있고, Cricoid(가락지연골)가 있고, Arytenoid(피열연골)가 있고, Corniculate cartilage(소각연골)가 있다. glotis(성문) 공간이 있고, Vocal ligament(성대인대)와 근육이 6개가 붙어 있어 Vocal fold(성대주름)가 전후좌우로 움직인다. 낼 숨에 공기흐름과 장력을 조절하는 것이 NA이다. NA만 알면 언어가 뭔지 알게 된다.

NA가 어떻게 연결되었는지 그려본다. NA가 헷갈려서 모르겠다라는 이름을 붙였다. 몇 년 동안 의문을 가졌다. 물고기 아가미 두껑을 열었다 닫았다 하는 운동의 진화적 흔적이다. NA 위쪽에서 나오는 신경은 Superior laryngeal, 가운데는 외전근(abductor)으로, 아래쪽에서는 내전근(adductor)으로 간다. 이 세 신경이 Vagus N(미주신경)Dorsal motor vagus이다. 벌리는 것은 외전근, 모으는 것은 내전근이다. Vocal fold가 음소를 1초에 200회를 자른다. 동영상을 보면 Vocal fold가 다르르르 떤다. 히말라야 캠프에 올라가면 pb발음 구분이 안 된다. 산소공급이 안되어 근육속도가 떨어지기 때문이다. 20 msec 차이로 근육이 움직여 주어야 한다. 파킨슨병 환자도 속도가 떨어져서 발음구분이 안 된다. 우리는 20 msec 차이를 발음하고 들을 수 있다.

미주신경 3개 중 1개는 anterior cricoarytenoid 외전근으로 가고, 1개는 posterior cricoarytenoidthyroarytenoid 내전근에 연결된다. superior laryngeal에서 오는 나머지 1개 신경은 발음하기 전에 thyroidCricoid가 고정이 되어야 하므로 thyrocricoid 근육에 가서 고정시킨다. 이것이 발성이다. 모든 목소리는 내 쉴 때 만들어진다. 공기를 자르는 것이다. 공기흐름을 msec 오더로 근육이 조절해 주는 것이 인간의 발음이다. 기적같은 일이다. 거기에 감정이 붙는다.

호흡이 뭐냐? NTS에서 오는 호흡정보는 감각에서 온다. 감각 중에서 가장 중요한 것은 경동맥에 있는 경동맥소체(carotid body)이다. 경동맥소체가 혈액에 노출되어 있어 혈액의 산소, 이산화탄소, 혈당량, 코르티졸 등 온갖 화학물을 측정한다. 그래서 3초 내로 화를 퍽 내면 노르에피네프린이 확 들어가 있다. 우리의 생리작용이 몇 시간 가는 것이 아니다, 초 단위이다. <감정의 발견>의 핵심이 화내는 것이 초 단위 문제라는 것이다.

제14회 특별한 뇌과학 2강(2022.10.30) 노트(브로드만 맵, 호흡) (6)

#5

생리를 장악해야 심리로 들어갈 수 있다. PAG(periaqueductal gray)를 알면 생리와 심리가 어떻게 결합하는지 알 수 있다. 기본적으로 우리의 통증을 조절해주는데 그것은 일부이다. 정확히 깔때기가 되어 위에서 일어나는 모든 프로세스가 이 지점을 통과한다. 여기에 마약을 주사하면 통증이 바로 멈춘다.

PAG 입력을 나누어주면 DL-PAG로는 VC(visual cortex), AC(auditory cortex), OC(olfactory cortex)가 들어간다. OC에는 Amygdala가 들어간다. 다음이 M-PFC(medial prefrontal cortex)의 방대한 정보가 들어간다. 이 정보가 emotional stress이다. Inferior-PAG로는 somatic receptor에서 SC(superior colliculus), BS(Brain stem)을 경유하여 들어오는데, 이것이 physical stress이다.

왜 다 스트레스인가? 온도와 압력으로 모두 설명이 된다. 압력을 처리해 주어야 우리는 생존할 수 있다. 감정의 뿌리가 접근과 회피이다. M-PFC의 주 역할이 압력(고통)을 줄여주는 것이다. 고통(pain)을 줄이기 위해 고통의 원인을 회피(avoid)하는 과정에서 일어나는 감정이 공포(fear)이다. 회피가 안 되면 고통을 주는 대상을 제거(remove)해야 한다. 이때 대드는데 가장 큰 감정 에너지가 분노(anger)이다. 제거도 안되면 수용(accept)해야 한다. 이때의 감정이 슬픔(sadness)이다. 회피, 제거, 수용으로 고통이 없는 상태가 행복이다. 행복은 없다. 유일하게 고통이 없는 상태가 행복이다. 아무 걱정 없고 할 일 다 한 상태, 행복한 상태가 되어야 북극빙원이 생각난다. 왜 브레인이 진화되어 왔는가? 고통을 줄이기 위해서이다.

PAG 출력은 MD(Medial dorsal nucleus of Thalamus), PB(parabrachial nuclei), CnF (cuneiform nucleus), RVLM(rostral ventrolateral medulla)으로 나온다. PBMD로 가고, CnFMDRVLM으로 간다. 이 모든 정보가 RVLM에서 모아져서 sympathetic으로 가고, 다른 하나는 Respiratory로 간다. 전부다 마지막은 호흡이다.

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#6

뇌 전체를 내부 중심으로 다시 그리면, PonsPB(parabrachial nuclei)가 있고, medulla에 호흡중추인 VLM(ventro lateral medulla)이 있고, AP(area postrema)DMV(dorsal motor vagus)NTS(nucleus tractus solitarius)가 있다. 뇌량 밑에는 SFO(subfornical organ), MPO(medial preoptic area), OVLT(organum vasculosum of the lamina terminalis)가 있고, 가운데에 PVN(paraventricular nucleus)이 있다. 이쪽은 생리와 만난다. 혈관이 지나가기 때문이다. 이산화탄소, 산소, 코르티졸이 초 단위로 브레인에 영향을 준다. 혈관에서 AP로 오면 AP에서 PB로 올려보내준다. PB에서는 SFO로 올려준다. SFO에서는 MPO로 내려오는데 열(heat)MPO에서 만들어진다. SFO에서 PVN으로 가고, PVN에서 RLVM으로 들어온다. 그래서 화가나면 숨이 가빠진다. RLVMAP와 연결되어 있다. PVN의 메인줄기는 뇌하수체 후엽으로 와서 AVP(Arginine Vasopressin)를 분비하고, AVP가 콩팥(renal)의 집합관(collecting tube)으로 오면 AQP4(Aquaporin-4) receptor가 물을 흡수한다.

제14회 특별한 뇌과학 2강(2022.10.30) 노트(브로드만 맵, 호흡) (8)

#7

Medulla 호흡중추가 왜 중요한가? RVLM(rostral ventrolateral medulla)에 들어가는 3가지가 NTS, V번과 VIII번 신경, 척수전각의 dorsal horn이다. RLVM에서 나가는 곳은 heart(심장), renal(콩팥), skin(피부), skeletal(골격)이다. NTS로 보내주는 신호는 Carotid body(경동맥체)에서 온다. carotid body는 혈액 속에 있는 모든 chemical을 측정해서 NTS로 보낸다. NTS에서 RLVM으로 보내고, RLVM에서는 4군데로 보내주는데, 이 모든 것의 핵심은 Blood vessel(혈관) 크기를 조절한다는 것이다. 이것이 답이다. 그래서 모든 게 생리적으로 화가 나면 1-2초 사이에 얼굴이 붉어지고 욕이 나오고, 헐떡거린다. 그래서 우리에게는 스톱워치가 필요하다. 재 보아야 안다.

오늘 2장의 보물지도를 그렸고, 생리와 심리가 어떻게 연결되는가를 보았다.

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Last Updated: 10/30/2022

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