뇌의 구조와 기능 - 언어 측면에서 분석해보기

 

가장 흔하게 나오는 질문중에 하나가 바로 대뇌피질과 두뇌에 관련된 위치 및 역할 등에 대한 것이다. 배운지 오래되기도 했고 헷갈리는 부분도 있어서 정리하고자 한다.

1. Frontal Lobe (전두엽)

전두엽은 그림에 보이듯이 대뇌에 가장 앞쪽에 위치하고 있다. 전두엽은 사람의 의식적인 행동을 지배하고 조종하며 계획을 세우는 역할을 한다. 전두엽에 손상을 입은 사람들은 계획대고 정돈된 활동을 의식적으로 하는데에 어려움을 겪는다. 

전두엽은 특히 언어에 가장 중요한 역할을 하는데 바로 Primary motor cortex, supplementary motor cortex, 그리고 그 유명한 Broca's area가 전두엽에 있기 때문이다.

Primary motor cortex는 자발적인 근육의 움직임을 조절하는 역할을 하는데 contralaterally 조절한다. 즉, 두뇌가 반대쪽 몸의 근육을 통제한다는 뜻이다. 모든 근육은 말을 하는 근육을 포함해서 모두 이 primary motor cortex와 연결되어 있는데, 이 영역의 각각의 위치는 몸의 근육과 연결되어 있다. 이 중 많은 영역이 얼굴, 혀, 턱, 후두 등과 연결되어 있어서 언어 생성과 특별히 관련이 깊다. 이 cortex는 pyramidal system을 통해 근육을 움직이고 반대로 근육의 자극은 extrapyramidal system을 통해 전달한다.

Broca's area는 left inferior frontal gyrus로 부르기도 하고 primary motor cortex 앞쪽으로 위치해 있다. 주로 입술, 혀, 턱과 후두의 움직임을 관장한다. 또 motor speech area로 불리기도 하는데 조음과 유창성에 관여한다.

2. Parietal Lobe (두정엽)

두정엽은 대뇌의 위쪽 그리고 전두엽의 뒤쪽에 위치해있는 primary somatic sensory area이다. 신체의 감각들 예를 들어, 압박, 고통, 온도, 촉감 등을 contralaterally 통합한다. 두정엽은 발화와 언어에 있어서 중요한 역할을 하는 두 곳이 있다.

a. Supramarginal gyrus: 두정엽에 아래쪽에 위치한 이 곳은 만약 손상을 입게 되면 Conduction aphasia가 일어날 수 있다. 글을 쓸수 없는 agraphia나 쓰기 장애가 일어날 수 있다. 

b. Angular gyrus: Supramarginal gyrus의 뒤쪽에 위치하고 있으며 만약 손상을 입게 될 경우 쓰기, 읽기와 이름 붙이기 등에 어려움을 겪을 수 있고 몇몇의 경우, transcortical sensory aphasia가 일어날 수 있다.

3. Occipital Lobe (후두엽)

후두엽은 언어생성과 아주 밀접한 관련은 없지만 언급하자면 시각적인 정보를 처리하는 영역이며 Primary visual cortex가 위치해 있는 곳이다.

4. Temporal Lobe (측두엽)

측두엽에는 3가지 중요한 영역이 있는데, Superior temporal gyrus, Middle temporla gyrus, Inferior temporal gyrus로 나뉜다. (위, 중간, 아래로 구분해놓은 것) 그 중에서 Superior temporal gyrus는 Primary auditory cortex가 위치해 있는 영역으로 주로 듣기와 말하기를 담당한다. Auditory association cortex는 Primary auditory cortex 바로 뒤쪽에 위치해있다. 

Primary auditory cortex는 주로 신경을 통해 들어오는 소리 자극을 받고 auditory association cortex는 들리는 소리정보를 종합해서 하나의 유닛으로 인지하게 만드는 역할을 한다. (두개를 묶어 Heschl's gyri라고 부르기도 한다.) 좌뇌에서는 주로 사람이 얘기하는 단어나 문장을 분석하고 우뇌에서는 말소리가 아닌 소리나 음악, 운율 강세 속도, 멜로디 등을 분석한다고 한다.

Wernicke's area

베르니케 영역이라고 불리는 이곳은 말하는 언어와 쓰기 언어를 이해하는데 굉장히 중요한 역할을 한다. 왼쪽 위의 temporal gyrus부분의 뒤쪽에 손상이 있는 경우에 Wernicke's aphasia의 위험이 있는데 이 경우 환자는 유창하게 말하지만 의미가 없는 발화를 하는 경우가 많다. 그리고 언어를 이해하는데 아주 큰 문제를 겪게 된다.

*참고

위에서도 잠깐 언급했지만 중요한 개념중의 하나가 바로 Pyramidal system과 Extrapyramidal system이다. 이걸 정리하고 넘어가보자.

1. Pyramidal system

다른말로 Direct motor activation pathway라고도 불린다. 발화를 포함한 자발적인 근육의 움직임을 담당한다. Nerve fiber tract는 cerebral cortex로부터 spinal cord와 brainstem까지 이어진다. 그리고 이는 머리, 목, 팔다리까지 근육의 움직임을 도와준다. 특히 발화를 위한 자발적 움직임은 Primary motor cortex부터 시작된다. Pyramidal system은 크게 두가지로 나뉘는데 Corticobulbar tract와 Corticospinal tract로 나뉜다. 

a. Corticospinal tract

Corticospinal tract는 각각의 hemisphere의 motor cortex 부터 internal capsule을 통해내려오는 신경섬유를 가지고 있다. 이 신경섬유는 midbrain과 pons까지 쭉 내려오다가 (lower)medulla에서 80-85%의 섬유가 decussation 된다. (반대방향으로 내려간다는 뜻) 이렇게 decussate된 섬유들은 Spinal 신경들과 정보교환을 하고 마침내 척수신경은 팔다리와 몸전체의 근육을 자극하는 척추를 따라 vertebrae foramina라는 곳에서 빠져나간다. 

이렇게 Medulla에서 Decussate(교차)됐기 때문에 몸의 오른쪽은 왼쪽 cerebral cortex에서, 반대로 몸의 왼쪽은 오른쪽 cerebral cortex에서 조종하게 된다. 예를 들어 Left-hemisphere stroke의 경우에 몸의 오른쪽에 약화나 마비가 오게된다.

b. Corticobulbar tract

Corticobulbar tract은 발화에 아주 중요한 역할을 한다. 이 길에 있는 섬유들은 발화에 필요한 모든 자발적 움직임들을 통제한다. (호흡에 관여하는 근육은 제외) Motor cortex에서 시작해서 수직으로 내려가 internal capsule을 통해 corticospinal tract fibers를 따라 내려간다.

이 섬유들은 brainstem 단계에서 decussate되는데 각 뇌신경들이 끝나는 곳에서 decussation 된다. 예를 들어 Cranial Nerve 5번은 pons에서 decussate되고 거기서 끝나고, CN7번 facial 뇌신경은 medulla에서 교차되고 끝나게 된다. 

의료적인 목적으로 이 두개의 길을 Lower motor neuron과 Upper motor neuron으로 나누고 각각의 뉴런의 손상에 관련된 증상을 구분하기에 적합하기 때문이다.

2. Extrapyramidal system

추체외로계라고 불리며 동작이 크고 골격근의 수의적 운동을 지속시키기 위해 골격근 반사적, 무의식적 근육운동, 긴장등에 관여하는 신경로이다. 많은 근육을 수축시켜 신체의 자세같은 큰 운동에 관여한다. 이 시스템은 대뇌피질에서 시작해 Lower motor neuron에 큰 영향을 미친다. 이 시스템에 손상을 입게 되면 운동하는데 지장을 받게 되는데 이는 "involuntary movement disorder"에 속한다.

involuntary movement disorder에 속한 환자들은 일반적이지 않은 움직임 패턴과 자세를 보인다.(얼굴 근육 포함)