뇌의 기능과 질병

기억
기억은 정보를 간직하고 다시 생각해 낼 수 있는 능력으로 단기기억과 장기기억, 반사성, 서술성 등이 있다. 자기공명영상(MRI)과 양전자방출단층촬영술(PET)을 통해 연구한 결과 서로 다른 기억에 대한 처리 과정은 다른 경로에 의해 일어나는 것으로 보인다. 기억은 기억자취로 알려진 대뇌 피질 상의 경로에 저장된다. 예를 들어 그림과 같은 정보는 시각피질에 저장이 되고, 음악과 같은 정보는 청각 피질에 저장이 되는 것이다. 이런 정보의 조직화는 저장되어 있는 정보를 떠올리게 용이하게 한다. 또한 특정 작업을 학습하거나 상기시키는 작용에는 뇌에서 병행하여 작용하는 다양한 회로를 포함한다. 이러한 병행처리는 회로의 손상에 대비하여 백업을 준비하거나 특정 기억을 보편화시키는 방법의 하나로 생각된다. 습득된 정보의 저장은 두 단계를 거쳐 저장된다. 새로 습득한 정보는 단기기억에 저장되어 몇 초에서 몇 시간 유지되며 이를 복습을 통해 공고화시키면 장기기억에 저장되어 며칠에서 수년간 저장된다. 단기기억에 저장된 정보는 곧 잊히는 게 대부분이지만 장기기억은 기억의 망각이 상대적으로 덜 일어나며 대개 일시적으로 기억나지 않는 데 그친다. 또한 단기기억은 매우 제한된 용량을 가져 모든 척추동물은 7~10개의 단기기억밖에 갖지 못한다고 한다. 장기기억은 단기기억보다 용량이 훨씬 커 정보가 처리되고 코드화된 상태로 저장되는 것으로 보인다. 최근 발전한 개념에 작업기억이 있는데 이는 현재의 감각 정보를 관련된 과거의 저장된 지식과 비교하고 조작한 후 이에 근거하여 미래의 행동을 계획할 수 있게 해준다.

뇌의 인지
언어
브로카 영역과 베르니케 영역
뇌에서의 언어 인지는 베르니케 영역에 해당하는 후부 언어영역과 브로카 영역에 해당하는 전부 언어영역에서 일어난다. 전두엽 운동피질 부근에 존재하는 브로카영역에서는 언어정보의 통합과 처리 후 운동피질의 정보 출력이 일어나기 때문에 말하기와 쓰기를 담당한다. 측두엽에 존재하는 베르니케 영역은 언어정보의 입력을 담당한다. 따라서 시각피질 또는 청각피질로부터 입력된 언어 정보는 베르니케영역을 거쳐 브로카영역에서 처리되며 그 이후 운동기관을 통해 말하기와 쓰기로서 출력된다. 일반적으로 좌반구가 언어기능을 담당하고 있다고 생각하지만, 실제로는 오른손잡이의 97%가 이에 해당한다. 왼손잡이의 19%는 우반구에 언어영역이 존재하고 68%는 언어영역이 우반구와 좌반구에 모두 존재한다. 또한 양손잡이와 왼손잡이의 70%가 언어활동을 위해 좌반구도 사용하는 것으로 알려져 있다.

뇌 관련 질병
우울증
우울증은 대한민국에서 매년 320만명 정도 발병하며 미국 인구의 거의 10%가 걸릴 정도로 흔한 정신 질환으로 뇌의 여러 다른 부위에서 비정상적인 신경전달물질의 방출과 수용이 그 원인인 것으로 보인다. 대표적으로 도파민과 세로토닌, 노르에피네프린 등의 신경전달물질이 이상을 보일 때 발생한다. 우울한 기분이 들어 수면, 식욕, 흥미의 저하와 불안, 자살 생각, 무기력감 등의 증상과 함께 나타난다. 우울증이 걸릴 시 체중의 변화가 심각한 정도이며, 매우 둔하고 느려진다. 또한 자신에 대한 무가치감, 부적절한 죄책감이 동반되며 집중력과 기억력이 떨어진다. 만성적으로 피곤하며 잠을 못 자는 경우가 많고 잠이 많아져 자더라도 개운하지 않다. 감정과 생각, 욕구와 더불어 신체 증상도 나타나는데 두통, 소화불량, 목과 어깨 결림, 가슴이 답답함 등이 나타난다. 심한 우울증의 경우 망상이나 환각이 나타나기도 한다. 우울증은 치료 기간에 따라 다르지만 거의 80%~90%가 완치되는 질환이며, 치료는 약물치료와 정신 치료를 함께해야 한다. 약물 치료에 사용되는 항우울제 약물로는 삼환계 항우울제, MAOI 억제제, 세로토닌-노르에피네프린 재흡수 억제제, 선택적 세로토닌 재흡수 억제제 등을 들 수 있다. 세로토닌-노르에피네프린 재흡수 억제제는 노르에피네프린과 세로토닌이 시냅스 전 뉴런으로 재흡수 되는 것을 억제하여 신경전달물질의 활성 수명을 연장하도록 한다. 세로토닌 재흡수 억제제는 시냅스로부터 세로토닌을 제거하는 것을 억제해 시냅스후 뉴런에서 세로토닌 관련 활성이 증가하여 항우울 작용을 한다. 정신 치료의 경우는 인지 체계 교정을 위한 인지치료, 대인관계의 기술을 위한 대인 치료, 어린 시절의 갈등을 이해하고 분석하는 정신역동 치료 등이 있으며 집단치료, 가족치료도 행해진다.

치매
 치매는 다양한 원인에 의해 뇌신경이 파괴됨으로써 기억력장애, 언어능력 장애, 변 요 실금, 편집증적 사고, 실어증과 같은 정신 기능의 전반적인 장애가 나타나는 질환으로, 진행되는 과정에서 우울증이나 인격장애, 공격성 등의 정신의학적 증세가 동반되기도 한다. 의학계에서는 노화와 유전에 의한 원인성에 주목하고 있지만, 아직 정확한 발병 원인과 치료법은 규명되지 않은 상태이다.

미나마타병
미나마타병은 수은중독으로 인해 발생하는 다양한 신경학적 증상과 징후를 특징으로 하는 증후군이다. 1956년 일본의 구마모토현 미나마타 시에서 메틸수은이 포함된 조개 및 어류를 먹은 주민들에게서 집단으로 발생하면서 사회적으로 큰 문제가 되었다. 문제가 되었던 메틸수은은 인근의 화학 공장에서 바다에 방류한 것으로 밝혀졌고, 2001년까지 공식적으로 2265명의 환자가 확인되었다. 1965년에는 니가타현에서도 대규모 수은중독이 확인되었다.

뇌졸중
뇌졸중은 뇌 혈류 이상으로 인해 갑작스레 유발된 국소적인 신경학적 결손 증상을 통칭하는 말이다. 예로는 뇌출혈과 뇌경색이 있다.