1. 뇌


1) 뇌의 구조와 역할


인간의 뇌의 무게는 성인의 경우 체중의 약 2~3%에 해당하는 약 1, 400g~1, 500g. 부피는 1400cc~ 1500cc 정도입니다. 하지만 이 작은 뇌는 우리가 사용하는 에너지의 25% 이상이며 심장에서 나오는 혈액의 1/4이 뇌로 갑니다. 체중에 대비해서 상당히 많은 양의 에너지를 사용하고 있습니다. 인간의 뇌는 포유동물 영장류의 다른 동물들 원숭이, 오랑우탄, 고릴라, 침팬지과 비교해도 그 무게가 가장 무겁습니다. 아마도 더 많은 뇌활동을 하고 있어서 그렇다고 봅니다.

뇌는, 전신의 모든 활동을 주관합니다. 크게 3 부위로 나눌 수 있습니다. 대뇌는 일을 계획하고 판단하는 지적 작용을 담당하는 뇌, 소뇌는 걷기, 뛰기 등 운동을 제어하는 뇌, 뇌간은 호흡이나 체온 등 생명유지에 관계된 주요 기능을 관장하는 뇌입니다.

대뇌의 측두엽은 청각과 기억, 언어를 담당하고, 후두엽은 시각중추가 있고 두정엽에는 운동영역 감각영역이 있고, 전두엽은 정신 사고를 담당합니다.

대뇌의 좌우도 역할 분담이 있습니다. 좌뇌는 주로 언어, 계산, 시간, 등 논리적 사고를 담당하고 우뇌는 예술적 사고, 상상력을 담당하고 있으며 좌우의 뇌는 서로 정보를 교환하고 협력하고 있습니다. 또 신체 좌측의 운동은 우측 뇌가 담당하고, 우측의 운동은 좌측뇌가 담당합니다. 일례로 중풍에 걸려 오른편이 마비가 오고 말을 잘하지 못하는 사람은 뇌손상 부위가 좌측이라서 그렇습니다.



대뇌의 구조


간뇌(사이뇌)는 대뇌와 중뇌 사이에 위치하고 시상, 시상하부, 시상상부, 시상밑부로 구성되어 있습니다. 간뇌는 감각신호를 뇌에 입력하는 신경세포와 뇌의 다른 부분을 연결시켜 주는 감각신호 전달 기관으로 작용하는 역할을 합니다. 이 중 시상은 냄새를 제외한 모든 감각을 받아들여 대뇌 피질로 전달합니다. 시상하부는 자율신경계 중추이며 수분대사, 식욕, 수면, 각성주기, 체온조절 등에 관여하고 호르몬 분비를 조절하는 기능이 있습니다. 시상밑부는 감각로가 있고 기저 신경절에 연결하는 역할을 합니다. 소뇌는 머리 뒷부분에 위치하며 전체 뇌 용적의 10% 정도 차지하며 무게는 150g 정도 됩니다.

소뇌는 평형 기관에서 전달된 정보를 바탕으로 몸의 균형을 유지하며, 대뇌 피질이 내린 운동 지시가 제대로 이루어지도록 우리 몸의 근육을 선택하여 어느 정도 움직이게 할지 판단합니다.





중간뇌는 뇌의 중간에 위치하여 중뇌라고도 불립니다. 양 대뇌 반구의 중간에 끼어 있는 뇌줄기를 형성하고 있습니다. 중뇌는 부피 자체는 작으나 중요한 신경과 신경핵 등 필수적인 구조물들이 집약되어 있으며, 시각과 청각 신경이 지나가는 곳입니다. 눈의 운동과 눈동자의 크기를 조절하고 대뇌가 중요한 일을 할 수 있도록 도와주는 기능이 있습니다. 교뇌(다리뇌)는 중뇌와 연수 사이에 존재합니다. 중뇌와 연수, 소뇌를 다리처럼 연결하고 있습니다.

교뇌는 얼굴신경이나 갓돌림 신경의 핵이 존재하는 곳입니다. 중뇌와 마찬가지로 다양한 신경섬유의 통로로 소뇌와 대뇌 사이의 정보전달을 중계하며, 연수와 함께 호흡 조절의 기능도 합니다.

연수(숨뇌)는 뇌줄기의 가장 아랫부분으로 교뇌와 척수, 뒤로는 소뇌와 맞닿아 있습니다. 호흡과 심장박동 순환을 조절하며 침분비, 하품, 재채기와 같은 무의식적인 활동을 일으킵니다. 도한 연수는 몸의 상태를 일정하게 유지하거나 소화 등을 조절하는 생명 유지 기능을 담당합니다.



<출처: 서울대학교병원 신체기관정보, 서울대학교 병원> - MEDART


2) 뉴런과 시냅스


뇌는 인간의 고등 정신작용을 담당하고 있는 최상의 기관입니다. 우주에서 만들어진 여러 기관 중에 가장 복잡한 형태를 띠고 있는 것이 인간의 뇌입니다. 뇌에는 무려 1000억 개 이상의 뉴런이 있고 각 뉴런에는 만개 이상의 시냅스연결이 있습니다.





뉴런에는 핵이 들어 있는 신경세포체가 있고, 신경세포체 둘레로 나뭇가지처럼 수많은 수상돌기가 뻗어 나오고 있습니다. 수상돌기는 표면이 거친 속성이 있습니다. 그중의 하나는 매끈하고 상대적으로 긴 섬유 형태를 띠고 있는데 이것이 축색돌기입니다.

우리 뇌의 1000억 개가 넘는 뉴런들은 각자 전기신호를 만들어 내서 정보전달의 역할을 합니다. 뉴런이 만들어 내는 전기신호를 활동전위(action potential)라고 합니다. 실제로 오실로스코프를 이용하여 뉴런의 전기적 신호를 눈으로 확인해 볼 수 있습니다.

이 전기적 신호는 축색돌기에서 다음 뉴런의 수상돌기로 전달되고 이 뉴런이 자극받게 되면 축색돌기를 따라서 활동전위는 그다음 뉴런으로 전달됩니다. 전달 과정에서 두 개의 뉴런이 만나는 접점을 시냅스라고 합니다.

시냅스전 말단에는 신경전달물질이 들어 있는 시냅스 소포가 있습니다. 활동전위가 축색을 따라서 신경 말단에 도달하게 되면 시냅스 소포가 시냅스전 세포막과 융합을 해서 내부의 신경전달물질을 시냅스 틈으로 배출되게 됩니다. 이 신경전달물질은 후 시냅스 세포막에 있는 수용체와 결합하여 다시 전기 신호를 발생합니다.

우리 뇌는 이런 원리로 뉴런들이 전기신호를 주고받음으로써 생각하고 작동하는 능력을 가집니다. 우리가 보고 듣고 해서 받은 정보와 자극은 먼저 뉴런에서 신경 전달 물질을 통해 전기 신호로 변합니다. 그리고 거기에서 다른 뉴런으로 그 첨단에 있는 시냅스라는 정보 전달 위치를 서로 결합시킴으로써 연락을 취하고 있습니다. 이렇게 신경 세포의 그룹이 만들어지는 것에 의해, 감정이 생깁니다. 여기에 문제가 되면 여러 가지 신경 정신적인 장애가 생깁니다.

시냅스는 고정적인 것이 아니라 항상 변화하는 유연성을 보여주고 있습니다. 이것을 시냅스 가소성이라고 합니다. 시냅스를 형성하는 부위에는 시냅스가시가 있습니다. 하나의 뉴런은 수 만개의 다른 뉴런들과 시냅스를 통해서 연결할 수 있습니다. 시냅스의 전위는 약한 것과 강한 것 등 각각의 시냅스는 전위의 차이가 있습니다. 이들은 상호 작용에 의해 시냅스 강도가 변하는 과정을 통해 새로운 정보를 저장할 수 있습니다.

즉, 시냅스 강화는 새롭게 학습한 내용을 저장합니다. 파블로프의 유명한 실험으로 고전적 조건화 실험이 있습니다 바로 시냅스 강화를 잘 설명해 주는 실험입니다. 개에게 먹이를 줄 때마다 종소리를 들려주면 나중에 종소리만 들어도 개가 침을 흘리고 소화효소를 분비한다는 내용입니다. 풀이하자면 종소리를 처리하는 뉴런과 소화액을 분비하는 뉴런은 종류가 다릅니다. 두 개의 뉴런은 본질적으로 관계가 약합니다. 종소리를 들려준다고 침을 흘리지는 않습니다. 반면 음식이라는 자극을 받으면 흥분하는 뉴런은 소화액을 분비하는 뉴런과 강한 관계에 있습니다. 그런데 음식을 줄 때마다 종소리를 들려주는 것을 반복하면 나중에 종소리와 소화액을 분비하는 뉴런 간의 약한 관계가 종소리만 들려줘도 소화액을 분비하는 강한 관계로 바뀌게 됩니다. 이것이 시냅스 가소성의 한 예입니다.


3) 혈액뇌장벽(Blood-brain barrier, BBB, 血液腦障壁)


몸집에 비해 가장 많은 에너지를 사용하는 뇌는 정작 자신은 지독한 편식을 합니다. 뇌가 에너지로 사용하는 것은 오로지 포도당 즉 탄수화물 밖에 없습니다. 포도당만을 통과시키기 위해서는 특수한 구조가 필요합니다. 인체의 세포는 모세혈관의 물질교환으로 영양분을 가져오는데 뇌를 둘러싼 모세 혈관의 틈새는 다른 것 보다 좁고, 단백질과 같은 큰 물질을 통과시키지 않는 구조로 되어 있습니다. 이것이 혈액뇌장벽(Blood-brain barrier, BBB, 血液腦障壁) 이라는 특수한 구조이며 뇌조직에 색소, 약물, 독물 등 이물질이 들어오는 것을 막아주고 뇌를 보호합니다. 뇌의 에너지원 말고 뇌의 기능을 위해 꼭 필요한 것은 우회로를 이용합니다. 인지질이라는 유기 화합물로 형성되는 혈액뇌장벽의 세포막은 지용성 물질(비타민 A와 비타민 D, 비타민 E, 비타민 K 등)은 통과하지만 뇌 속에서 포도당을 연소시키는데 필요한 비타민 B군 등의 수용성 물질은 통과할 수 없습니다. 따라서 비타민 B군은 어쩔 수없이 뇌에 우회로를 이용하는데, 그 우회도 표면적은 혈액뇌장벽의 약 5,000분의 1이라는 좁은 문이라 한 번에 아주 작은 양 밖에 통과되지 않습니다.

요즘 대사증후군의 위험성과 다이어트를 위해서 당질을 제한하는 식사를 많이 하지만 뇌의 활동을 위해서는 적절한 포도당의 공급은 필요하다고 할 수 있습니다. 하지만 탄수화물 위주의 식사를 하면 안 됩니다. 왜냐면 당화로 인한 단백질의 변성이나 염증이 문제가 되기 때문입니다. 치매를 예방하기 위해 도움이 되는 식품이나 영양소는 뒷장에서 자세히 설명하기로 하겠습니다.

뇌에 영양을 잘 공급한다고 해서 그 성능이 영구적이지는 않습니다. 뇌의 신경세포 즉 뉴런은 나이가 듦에 따라 조금씩 줄어듭니다. 1000억 개의 뉴런은 20대부터 사멸하기 시작합니다. 기억을 저장하는 해마의 경우는 노인이 되면 일 년에 2%씩 위축이 됩니다. 여기에 당뇨병이나 뇌졸중, 심장질환 등 대사증후군 질환이 있는 경우는 그 위축 속도는 더 빨라집니다.

또 신경세포의 경우는 일반 세포와 달리 재생이 어렵습니다. 피부세포처럼 상처가 생긴 후 금방 회복되거나 간의 절반을 절제하고도 수년 후 거의 원래의 크기로 돌아가는 것처럼 그렇게 재생되는 것이 아닙니다. 뇌와 척수의 신경 세포는 다른 장기의 세포와는 달리, 일단 사멸하면 자연스럽게 원래로 돌아갈 수 없습니다. 그런데 다행스럽게도 우리가 일생 중에서 사용하는 뇌는 전체 뇌의 20% 밖에 되지 않고, 나머지 약 80%는 사용하지 않습니다. 이 80% 중 일부를 강화시켜 놓으면, 평소 사용하고 있는 신경 세포가 어떤 원인으로 사멸했다고 해도 그 기능을 대신할 수 있는 것입니다.





이것을 “인지 예비능력 활용법”이라 하고 정확히는 시냅스 가소성을 이용하는 것입니다. 약한 강도의 뉴런을 강하게 만드는 방법이 시냅스 가소성입니다. 우리 몸은 나이가 들어 감에 따라 시냅스의 기능도 쇠퇴하고, 신경 전달 물질의 양이 감소하게 됩니다. 새로운 자극이 필요합니다. 이 시냅스를 활성화시키기 위해서는 사람과 만나거나 새로운 취미에 도전하는 등 신선한 자극을 받음으로써 적극적으로 뇌를 작동할 수 있어야 합니다. 반대로, 매일 정해진 일정대로 보내고 한정된 자극으로 생활을 계속하고 있으면 시냅스는 점점 강도가 약해지고 퇴화합니다. “나이가 들수록 새로운 일을 접하라. 노인이 될수록 일을 벌려라” 이것이 치매를 예방하는 지름길인 것입니다.


4) 한의학에서 보는 뇌




동의보감 제일 첫 장에 사람의 몸의 형태를 그려 놓은 그림이 있습니다. 신형장부도(身形藏府圖)란 그림입니다. 그림에서 수해뇌(髓海腦)는 정신활동에 관계하는 두개골 안의 수질(髓質)로서 현대의학의 뇌(腦)입니다. 한의학에서는 원신지부(元神之府)라 하고 매우 중요하게 다루고 있고 그곳이 있는 부위를 니환궁(泥丸宮)이라고 합니다. 그리고 척추부위를 의미하는 옥침관(玉枕關), 녹로관(轆轤關), 미려관(尾閭關)이 나와 있습니다.

신형장부도는 오장육부의 구조와 위치를 실물처럼 정확히 알려주는 해부학 그림이 아닙니다. 그래서 장부의 모습을 그대로 정밀하게 그려 놓지 않았습니다. 이 그림에는 팔다리가 없는데 그 이유가 바로 오직 생명현상 만을 설명하기 위한 것이기 때문입니다. 즉, 인체의 기(氣)가 만들어지고 그것이 순환하여 생명활동을 하는 기본 원리를 설명한 그림입니다. 그림은 오장육부의 구성과 정기신(精氣神)의 운행의 관점만 설명하고 있습니다. 그냥 해부도를 그린 것이 아니라 생리적인 기본 원리를 그렸기 때문에 정밀한 묘사가 필요한 해부도와는 다릅니다. 즉 해부도가 아니라 생리도인 것입니다.

한의학에서 기본 생명현상은 정기신(精氣神)으로 설명할 수 있습니다. 이 신형장부도는 정기신(精氣神)의 생성과 순환을 의미하는 간략한 개념도라고 할 수 있습니다. 그림을 자세히 보면 입은 벌리고 있습니다. 코와 입은 연결 통로가 있고 그 아래로 인문과 후문이 있습니다. 인두와 후두로 음식물과 공기가 들어가는 것을 묘사해 놓았습니다. 그리고 오장육부가 아래에 있습니다. 오장은 정(精)의 생성 장소이며, 척추는 정(精)의 운행 통로입니다. 오장에서 정(精)의 저장의 임무를 가진 신장은 척추와 가까이 몸의 뒷부분에 자리 잡고 있습니다. 그 아래로 대소변을 배출하는 곡도와 수도가 있습니다.

한의학 고서인 『영추』에는 “두 사람의 신(神)이 서로 합쳐서 육체가 생기는데 육체보다 먼저 생기는 것이 정(精)이다. 또한 5곡(五穀)의 진액이 합쳐서 영양분이 된다. 그래서 ‘선천의 정’과 ‘후천의 정’으로 나누는데 뼛속에 스며들면 골수(骨髓)와 뇌수(腦髓)를 영양하고 아래로 내려가 음부로 흐르게 된다. 음양이 고르지 못하면 정액이 넘쳐나서 아래로 흘러내리게 된다. 이것이 지나치면 허해지고 허해지면 허리와 잔등이 아프며 다리가 시큰거린다. 또한 수(髓)란 것은 뼛속에 차 있는 것이고 뇌는 수해(髓海)가 된다. 수해가 부족하면 머리가 핑 돌고 귀에서 소리가 나며 다리가 시큰거리고 정신이 아득해지곤 한다” 고 씌어 있습니다. ‘선천의 정’ 즉 태어날 때부터 부모로부터 물려받은 정과 음식물로 만들어지는 ‘후천의 정’을 설명하고 있습니다. 정이란 정미(精微)롭다는 뜻으로 우리 몸에서 가장 소중한 보배라는 뜻입니다. 구체적으로는 골수, 뇌수 등입니다. 가장 중요한 물질이므로 가장 튼튼한 뼈에 감싸여 있습니다.

동의보감에 정(精)은 신체의 근본(精爲身本)이라 설명하고 있습니다. 기(氣)와 신(神)이 만들어지기 위해서는 정(精)이 있어야 합니다. 신형장부도는 생명을 유지하기 위한 에너지 생산을 하는 인체의 중요 장부를 그린 것입니다. 여기에서 주목할 만한 것은 기의 생성과 기가 정신활동의 근원이 된다는 것입니다. 정확히는 음식물(후천의 정)이 몸으로 들어오면 에너지의 변환으로 기(氣)가 생기고 그것이 신(神)이 된다는 것입니다. 신(神) 즉, 정신활동을 하기 위한 연료가 되는 기본 물질이 정(精)입니다. 뇌의 기능은 정(精)이 기본이 된다고 볼 수 있습니다. 그래서 한의학에서는 퇴행성 뇌질환에 정(精)을 보하는 약물과 정(精)을 저장하는 신(腎)을 보하는 처방을 하기도 합니다.