Neuroanatomy (신경해부학)
25강 – Cortex and White Matter (피질과 백질)
피질은 매우 얇고 퍼져있으며 피질 간의 연결을 이어주는 것은 백질이다. 백질 경로를 이해하는 것은 피질을 이해하는 것 만큼이나 아주 중요하다. 주요한 백질 경로는 3가지가 있으며 Association pathways는 동일한 반구 내의 피질 영역들을 연결한다 (예: 대상), Commissural pathways는 두 반구를 연결한다 (예: 뇌량). Projection pathways는 피질을 피질 하 영역과 연결한다 (예: 내섬유막).
Association pathways는 다양하게 나타나는데 Unicinate는 기억, 정서, 언어에, Arcuate는 언어, 행위, 작업기억 (좌), 언어 처리(우)에, Cingulum은 주의, 기억, 정서에, Inf fronto-occipital fasc.는 시각 처리, 읽기, 주의에 관여하며 원숭이에게는 존재하지 않는 것으로 여겨진다. Inf longitudinal fasc.는 시각 영역들을 연결하며 물체/얼굴 지각, 읽기, 기억, 그리고 다른 언어 기능에 관여한다.
Commissural pathways는 뇌량과 anterior commissure (전교련)이 있는데, 뇌량은 단일 경로 중에 가장 광범위하며 전두, 후두, 두정, 후측 측두엽을 연결한다. 전교련은 전측과 복측 측두엽과 편도체를 연결한다.
Projection pathways는 중측두엽을 septal nuclei와 시상하부에 연결하는 Fornix와 thalamocortical, corticobasal, corticobulbar, corticospinal pathways 등이 있는 internal capsule (내섬유막)이 있다. 내섬유막은 피질의 거의 모든 영역과 피질 하의 다른 거의 모든 영역을 연결하는 광범위한 신경망이다.
뇌가 어떻게 작동하는지에 대해서는 세 가지의 접근 방법이 있다. Holistic은 전체주의적 접근으로 뇌가 모든 영역간의 연결로 활성화된다고 주장하는 모델이다. Localizationist는 개별 영역에서 수행하는 개별 기능이 있으며 이러한 기능은 서로 배타적이라고 주장한다. 이 주장은 거의 받아들여지지 않는다. Associationist는 여러 영역이 어떤 기능을 공유함으로써 연결되고 이러한 부분적 연결에 의해 뇌가 작동한다고 설명한다. 만약 뇌의 손상이 있는 경우, 전체주의적 접근은 모든 행동이 조금씩 영향을 받는다고 설명하며 지역주의 설명은 특정 기능만 손상된다고 하며 연합주의 접근은 특정 기능의 손상과 그와 연관된 다른 기능들의 손상이 일어난다고 주장한다.
Perisylvian pathway는 실비안열 아래에 있는 백질 경로로 언어 기능을 이해하기 위해서 필수적이다. 대화를 하기 위해서는 발화, 청각, 이해, 주의 등의 기능이 필요하다. 따라서 이를 위해서는 몇가지 기능의 연합이 필요하다. 베르니케 영역은 지각된 단어를 의미와 연결시키는 기능을 수행한다. 브로카 영역는 운동 기능에 따라 단어를 배열하는 기능을 수행한다 (청각, 시각, 발화 모두 포함). 이 두 영역은 Arcuate fasciculus의 peri-sylvian pathways를 통해 연결된다.
Geschwind’s territory는 읽기, 시각적 언어 처리 능력에 매우 중요한데 이는 브로카와 베르니케 영역의 중앙에 있으며 베르니케와 브로카 영역은 가장 긴 백질 연결을 지니며 이 연결의 앞 절반은 브로카와 게슈빈드를 연결하며 후측 절반은 게슈빈드와 베르니케 영역을 연결한다. 의사소통에 관여하는 이 세 영역과 이에 대한 연결 경로는 마카크 원숭이, 침팬지, 인간에게 공통적으로 나타난다.
실어증은 대뇌 반구의 기능 장애로 인한 언어 기능의 결함인데 이는 단순한 감각, 운동 장애가 아니라 언어에 특화된 손상을 뜻한다. 단일 실어증은 특정 영역이나 연결의 손상으로 인해 발생할 수 있는데 브로카성 실어증은 틀린 문법, 뚜렷하지 않은 발화 등과 같은 발화의 유창성 감소를 특징으로 지니며 베르니케성 실어증은 손상된 언어 이해능력과 의미 없는, 말이 되지 않는 발화를 특징으로 한다.
Inf longitudinal fasc.는 중요한 연결 중 하나인데 optic tract, LGN, occipital pole과 같은 시각 영역들을 연결한다. 또한 편도체와 해마와도 연결을 지니고 있어 정서, 기억의 기능에도 관련되어 있다. 백질 중에서도 굉장히 많은 연결을 지니고 있으며 밀도가 높다. U-fibers는 시각 피드백을 측두, 후두엽에 전달하는 기능을 수행하는 섬유들로 상호 연결 기능을 제공한다. 지각은 경험의 파편들을 통해 구성하는 과정으로 물체를 시각적으로 지각 할 때 형태, 색, 경계 등과 같은 정보를 점진적으로 받아들여 하나의 이미지를 구성한다. U-fibers의 존재로 인해 시각 시스템은 입력된 정보를 점진적으로 받아들일 수 있다.
Inf fronto-occipital fasc.는 후두엽과 전두엽을 직접적으로 연결하는 경로이다. Occipito-temporal connection은 what pathway를 Occipito-temporo-parietal connection은 where pathway를 구성한다.
Uncinate는 아주 작은 경로로 전측 측두엽과 안와전두피질 (orbitofrontal cortex)을 연결한다. 행동에 아주 중요한 역할을 수행하는 경로이다. 이는 유명한 뇌손상 환자인 Phineas Gage를 통해 살펴볼 수 있다. Gage는 사고로 인해 전두엽의 손상, 특히 안와전두피질의 손상을 입었는데 이후 성격과 행동의 큰 변화가 있었다. 정서 조절이 되지 않았으며 폭력적인 성향으로 변하였다. 최근의 연구에서는 게이지의 뇌를 시뮬레이션으로 다시 재구성하였는데 그 결과 그는 Uncinate tract에 심각한 손상이 있었을 것으로 추측되었다.
우세 반구와 반우세 반구의 아이디어는 백질 연결에서도 알 수 있다. 운동 영역을 연결하는 백질 경로를 살펴보면 좌측 반구에서 더 많은 연결을 지닌 것을 볼 수 있다. 대표적인 반구 우세는 좌반구의 언어 기능이다. 하지만 목소리 톤으로 전달되는 감정 등은 우반구에 우세하다. 각 반구에 우세 기능은 위의 표와 같다. 일반적으로 두 반구의 협응은 거의 모든 기능의 정상 작동에 중요하다.
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