뇌란 무엇인가
러시아의 문호 투르게네프의 뇌는 2천 12g,일본이 자랑하는 소설가 나쓰메 소세키의 뇌
는 1천4백25g이었다고 한다.
뇌의 무게는 체중보다 오히려 신장과 관계가 있다.신장 1센티미터에 대한 뇌의무게
는 8.5~9g이다.뇌의 발달은 3세까지의 제 1기,10세까지의 제2기,그 이후의 제 3기로 나뉠
수 있다.여기에는 물론 개인차가 있다.
◇뇌사란 무엇인가
뇌사에 대한 논의가 아주 활달하게 이루어져서 지금까지의 액소이었던 '심장이 정지되는
것을 죽음이라고 한다.'는 대원칙이 언제 뒤집힐는지 모를 상황에 와 있는 것이 현실이다.곧
뇌사르르 인정해야 한다.-설령 심장이 아직 움직이고 있다 하더라도,또 인공 호흡기로 호흡
을 우지시킬 수 있다 하더라도 뇌가 원상 복귀되지 못할 손상을 입었다면 사망으로 인정해
야 한다는 쪽으로 의견이 모아지고 있는 셈이다.
이것은 물론 장기 이식을 전제로 한 논의이기 때문에 보통의 생활 속에서야 심장사건 뇌사
건 그다지 문제될 것이 없다.하지만 자신과는 관계없다는 시그이 태도를 취한다느느 것은
옳지 못하다.이것이 상당히 중요한 문제라는 인식은 가지고 있어야 할 것이다.
'당신은 뇌사에 대해 어떻게 생각하는가'따위 앙케이트를 해 보면 답변자의 인생관이나
사생관에 따라 '그런건 싫다.'라든가 '어짜피 살아날 수 없다면 다른 사람에게라도 도움이
되는 편이 좋겠다.'등등의 의견이 나온다.
어느 쪽이 옳다 그르다 판단을 내릴수는 없는 일이지만 한 k가지 짚고 넘어갈 것은 뇌사
가 과연 어떤 상태인지를 정확하게 에해하고 있는 사람이 의외로 드물다는 사실이다.특히
가장 오해가 많은 부분이 뇌사상태와 식물인간 상태를 혼돈하는 것이다.
뇌사라고 하는 것은 뇌의 거의 모든 영역이 그 기능을 정지한 상태이다.반면, 식물인간 상
태라는 것은 대뇌피질(사물을 느끼고 생각하는 부분)의 기능은 정지되어 있지만 뇌간부(원
시적인 생명 우지를 하는 부분)의 기능은 아직 손상되지 않은 채 유지되고 있는 상태이다.
따라서 식물인간 상태가 되더라도 적절한 영양보급을 해 주면 의식이 없는 상태에서도 몇
년이고 계속해서 생존할 수 있다.
그러나 뇌사일 경우에는 그렇지 않다.인공호흡기를 떼어내면 기껏해야 일주일 정도 밖에
생명을 유지 할 수 없다.
현재의 논의의 대상이 되고 있는 것은 식물인간 상태에 대해서가 아니다.이것을 잘못이해
하고 있으면 이런 종류의 앙케트에 대한 답변은 질문에 대한 정확한 답변이 라고는 할 수
없는 것이다.인간의 죽음을 판정한다는 지극히 중대한 문제를 오해하지 않기 위해서라도 뇌
의 구조,그리고 그 작용에 대해 올바르게 이해할 필요성이 있다.
◇뇌의 신경세포와 시냅스
우선 뇌의 발육에 대해 살펴보자.갓 태어난 아기의 노는 4백g정후로서 체중의 약1할 정도
이다.그후 뇌는 신체의 다른 어떤 부분보다 훨씬 빠른 속도로 발달하여 생후6개월에는 2
배,7세에 이르면 어른의 9할 무게까지 도다라한다.그리고 그 후 발육속도가 완만해지다가 20
세 전후에 일단 완성된다.
이때 뇌의 발육이라는 것은 뇌세포 숫자의 증가를 뜻하는 것이 아니라 무게와 부피가 증가
되는 것을 뜻한다.성인의 뇌 무게는 체중의 약2.5%이다.고등 동물일수록 뇌가 크다고 하는
데 물론 몸의 크기와도 관계가 있다.예를 들어서 코끼리는 4~5Kg,돌고래는 종류에 따라
10Kg이나 되는 것도 있는 반면 쥐는 1g이 채 안되고 고양이는 30g 정도이다.
뇌의 표면에는 복잡한 물결 같은 것들이 수없이 많이 있는데 그것들이 모여서 한 쌍의 커
다란 덩어리를 맘든다.이것이 대뇌 반구라고 불리는 부분이다.표층은 회백색의 대뇌피질로
들러싸여 있으며 그 두께는 2~4mm로 그 안에 1백40억개(일설에 의하면 1천억개라고도 한
다.다시말해서 그다지 잘 알려져 있지 못한 셈이다.)의 신경세포 즉 뉴런이 들어있다.
이 신경세포들은 단순히 모여 있기만 하는 것이 아니라 고차원적이니 뇌 기능을 지지하기
위해 복잡한 회로망을 형성한다.각각의 신경세포들은 완전히 이어져 있지 않아 접합부에 1
만분의 1에서 1만분의 2미리미터 정도의 틈새가 있다.
신경과 신경과의 접합부는 시냅스라고 불린다.1개의 신경세포 표면에는 8천개 이상의 시냅
스가 있으며 거꾸로 한 개의 신경세포는 1천개의 다른 신경세포로 선유를 보내 시냅스를 만
들고 있다.
시냅스를 매개로 한 이런 신경 회로망은 뇌의 독특한 것으로써 기계와 구분되는 점이기도
하다.예를들어서 컴퓨터 같은 것에서는 모든 전선의 회로가 1대일 관계로 고정적으로 연결
되어 있으므로 다른 곳과 바꿔 연결시킨다거나 상태가 좋지 않은 부분을 피해 평소에 잘 사
용하지 않는 회로망을 사용하거나 하는 유연성을 가질 수 없다.컴퓨터의 경우 단 한군데라
도 전선이 끊어지면 전체적으로 가동이 중단되고 만다.
그러나 뇌에서는 회로망이 시냅스 접합에 의해 만들어져 있기 때문에 설령 일부의 신경세
포가 죽어버린다 하더라도 뇌 전체의 작용이 정지되어 버리는 일은 없다.살아 남은 신경세
포들끼리 새로 시냅스를 만들어 정보가 전달되기도 하고 평소에는 그다지 사용하지 않던 회
로망을 사용하기도 하게 되는 것이다.
이처럼 뇌는 기계와는 달리 유연성이 있으므로 갖가지 곤란한 상황에 대응해서 살아갈 수
있는데 이를 뇌의 가소성이라 부른다.
이와같이, 하나의 정보가 뇌 전체의 순식간에 전달되고 또 뇌의 가소성이 발휘될 수 이는
것은 모두 신경 세포들이 서로 고정적으로 연결되지 않고 시냅스 접합에 의해 연결되어 회
로망을 형성하고 있기 때문인 것이다.그리고 시냅스 부분에서의 정보 전달은 신경 정갈 물
질과 그 리셉터에 의존하고 있기 때문에 이것들 없이는 뇌가 그 기능을 발휘할 수 없다.
◇신경 전달 물질과 리셉터의 관계
뇌 속에서의 정보 전달 과정은, 신경 세포 속에서는 전기적 흥분성이 전달되어 가며,그 신
호가 신경의 종말부에 도달하면 신경 전달 물질이라고 불리는 화학 물질이 방출되고 다음에
신경 세포 표면에 존재하는 레셉터에 작용하는 시스켐으로 되어 있다.말하자면 양자는 열쇠
와 열쇠 구멍 같은 관계에 놓여 있다.하나의 신경 전달 물질은 그에 대응하는 리셉터에만
작용할 수 있다.곧, 열쇠구멍(리셉터)애 딱 맞는 열쇠(신경전달 물질)만이 작용을 할 수 잇
는 것이다.열쇠와 열쇠구멍이 서로 맞음으로써 비로소 문이 열리게 되는 것이다.그렇다면 열
쇠,열쇠 구멍 중에서 어느 쪽이 더 중요한 것일까.
설령 아무리 많은 열쇠를 갖고 있다고 하더라도 열고자 하는 문의 열쇠구멍이 콘크리트로
막혀 있다면 문은 열수 없다.아무리 많은 신경전달 물질이 있다고 하더라도 리셉터가 없으
면 정보를 전달 할 수 없다는 말이다.
반대로 열쇠를 잃었다 하더라도 열쇠 구멍만 있으면 다른 금속이나 철사로 문을 열수 있는
경우도 있다.
결국 신경 전달 물질과 리셉터는 둘다 중요한 것이긴 하지만 보다 중요한 것을 선택하라고
한다면 역시 리셉터라고 할 수 있다.열쇠를 대신하여 문을 열수 있는 다른 금속이나 철사에
해당하는 것으로 약을 들수 있을 것이다.뇌의 리셉터에 작용하는 약제는 뇌에 대단히 효과
적인 약이라고 할 수 있다.
◇죽어버린 신경세포는 재생되지 않는다
몇몇 예외를 제외하고 몸의 세포들은 태어난 다음에도 필요할 경우 분열(재생)울 되풀이
한다.그러나 신경 세포는 태어난 다음에 재상되지 못한다.따라서 신경세포가 죽거나 파괴되
어 버리면 그 세포를 보충할 수 없다.
뇌 속에서는 하루에 50만개 이상의 신경세포들이 죽어가고 있다.하지만 어제까지도 가능했
던 일을 오늘 갑자기 할 수 없다는 일은 없으며 뇌졸중 등으로 인해 팔다리가 부자유스러워
졌다 하더라도 적절한 기능 회복 훈련을 받으면 기능이 회복되기도 하므로 신경이 재생되는
것처럼 보일 수 있을 것이다.
그러나 회복된 것처럼 보이는 것은,살아남은 신경 세포의 돌기가 차츰 새로운 신경 회로망
을 구축해서 죽어 버린 신경세포의 기능을 대신하기 때문이다.물론 너무 넓은 범위에 걸쳐
신경 세포들이 죽어버렸을 경우에는 그렇게 대신하는 일도 불가능하다.
◇'착한'산소와 '악한'산소
뇌의 활동을 위한 에너지는 주로 포도당에서 얻는데 포도당에서 에너지를 얻으려면 산소
가 필요하다.몸 전체 무게의 2.5%에 불과한 뇌에서의 산소 소비가 몸 전체 필요량의 20%나
된다는 것은 앞서 설명한 바 있다.
이처럼 에너지 발생을 위해 뇌가 대량의 산소를 필요로 하기 때문에 뇌는 저산소 상태에
대단히 약해서 뇌의 피흐름을 몇 초동안만 완전히 멎게하면 의식이 없어지게 된다.또 산소
의 수요는 뇌의 부분에 따라서도 다른데 예를 들어 대뇌 피질은 뇌간부보다 저산소 상태에
약하다.피흐름이 단 시간동안 정지되었다가 재개되었을 때 호흡이나 내장기능을 관할하는
뇌간부의 기능은 정상으로 돌아오더라도 지능 같은 고차원적 기능에는 장해가 남아 돌아오
더라도 지능 같은 고차원적 기능에는 장해가 남는 수가 있는 것도 그 때문이다.
뇌의 정상적인 기능 우지를 위해 필요 불가결한 산소이긴 하지만 산소 역시 비정상적으로
많이 섭취되면 뇌 기능에 장해르르 일으킨다.산소 중 일부는 뇌 속에서 활성화 되어 활성
산소가 되는데 이 활성 산소는 물질을 산화시키는 힘이 강해서 뇌의 신경 세포나 혈관 등의
세포벽을 산화시키기 때문에 세포가 죽어 버린다.이래서는 곤란하므로 세포 속에서 효소가
활성 산소를 없애는 기구에 장해가 dLTrj나 하면 미처 다 처리되지 못한 활성 산소가 장해
를 불러 일으키게 된다.뇌일혈이나 뇌경색 때 일어나는 뇌 부종,파킨슨 병이나 노인성 clai
의 발생 등에 활성 산소가 관여하고 있는 것으로 추정되고 있다.
◇옛날에는 천재,지금은 보통사람-지능 검사란?
지능이란 무엇인가.이것은 아주 간단한 것 같지만 복잡하나 문제이다.사람의 지능을 나타
낼 때 대개 IQ(지능지수)를 사용한다.프랑스의비네가 고안한 지능 지수응 라리의 연령 단계
에 상응하는 문제를 정해 놓고 어느 정도 단계의 문제를 풀 수 있는가에 의해 지능을 축정
하는 것이다.
테스트에서 얻은 지능 연령을 실제의 생활 연령으로 나눈 것으로서 이 테스트를 행한 연령
보다 얼마만큼의 발달을 보이는가를 나타내고 있다.
IQ=(지능연령/생활연령)*100
단,생활연령은 대개 15~16세까지로 잡는다.이것은 지능 발달이 14세 정도까지 뚜렷하게 나
타나다가 그 이후에는 완만해지고 18세를 전후해서 정점에 도달하기 때문이다.따라서 뇌의
질병이나 상처로 인해 그후 지적인 능력의 발달이 없으면 IQ는 떨어져 간다.
예를 들어 다섯 살 된 어린이의 IQ가 150이라 하더라도 이것은 일곱 살 반 된 아이의 지
적 연령이라느느 의미에 불과하다.그대로 발달이 정지되어 버리면 이 아이는 일곱 살 반 때
는 IQ-100인 l보통 아이,15세때는 IQ=50인 정신 박약이 되고 마는 것이다.
요즘은 절대치가 아니라 일정 연령 집단에서의 개인의 지적인 발달의 상대적 위치를 나타
내는 것으로 편차지 IQ로 나타내는 일이 많다.이것은 지식이나 계산 능력같은 것을 조사하
는 언어성 검사,나무 쌓기나 그림 완성 같은 것을 해 보는 동작성 검사로 나뉘는데 일반적
으로 전자의 득점에 비해 후자의 득점이 낮을 경우 기질적인 뇌 장해(뇌종양,뇌졸증,치매)를
반영한다고 한다.
결국 IQ라는 것이 그 사람의 모든 지적 능력을 나타내는 것은 켤코 아닌 것이다.또 어떤
연령 단계에서의 IQ가 그대로 순조롭게 증가되기만 하는 것도 아니다.끊임없는 노력이 중요
하다고 하는 것은 이 때문이다.
◇뇌파 검사-뇌파는 무엇을 말해주는가?
CT 스캔이 행해지기 전에 머리를 다친 환자에게 가장 일반적으로 알려져 있건 검사가
바로 뇌파 검사이다.뇌파로 과연 무엇을 알 수 있는 것일까.
1929년 독일인 한스 베르거라는 사람에 의해 발견된 뇌파는,통상 머리 부분 피부 위에 전
극을 놓고 그곳에서 다수의 뇌신경 세포에서 생기고 있는 전기적 활동을 검출해서 약 백만
배로 증폭한 것을 기록한다.따라서 뇌파란 다수의 신경 세포의 활동을 총합적으로 나타내주
는 셈이다.현재 논란의 대상이 되고 있는 뇌사 판정에 뇌파 검사가 필요한 이유도 뇌의 기
능이 완전히 소멸되어 버렸음을 확인하기 위해서이다.
이처럼 뇌파는 뇌의 동적 기능을 반영하는 검사로서 현재 가장 유용한 것이다.의식의 상태
에 따라 이 뇌파의 모양이 변화를 보이기 때문에 진단에 곧잘 이용된다.
그러나 의학적으로 뇌파검사의 이용 가치가 높은 질병은 간질이다.뇌파 연구는 사실 간질
연구와 더불어 발전해 왔다.간질은 뇌 신경이 과잉 전기 방전을 일으킴으로서 경련이라든지
의식 장해등 갖가지 정신 신경계의 증상을 반복적으로 일으키는 것이다.이런 증상을 반복하
는 환자의 뇌파에서 이상이 인정되면 간질이라는 진단을 내리고 치료를 시작하게 된다.
◇뇌를 몸 밖에서 바라보면-CT검사,MRI검사-
머리를 절개하지 않고서도 뇌 속의 상태를 알 수 있다면 얼마나 좋을까.이런 염원은
1975년 영국의 한스필드가 컴퓨터 단층사진(보통은 CT,또는 CT스캔이라 불린다)울 개발함
으러써 현실화 되었다.
이 기계는 머리나 몸의 단면을 360도 각도에서 뢴트겐 사진을 찍어 컴퓨터 합성시킨 것이
다.따라서 뇌 속이나 뇌에 접한 부위에 있는 병을 발견하는 데 큰 도움을 준다.특히 뇌종양
이나 뇌 속의 출혈진단에 적격이다.
또,뇌 혈관이 막히는 뇌경색 진단에도 도움이 되지만 이 경우에는 발병한 지 1~2주일이 지
나야만 CT에서 변화를 볼 수 있다.이 때문에 이상을 발견하기 쉽게 하기 위해 조영제를 상
용하는 CT검사가 행해지는 일도 흔하다.진행된 노인성 치매로 사망한 환자의 뇌에서는 뇌
의 위축을 볼 수 있는데 CT검사를 해 보면 생전에도 분명히 그런 사실을 알 수 있다.
하지만 CT상으로 위축이 보인다고 해서 반드시 치매라고 할 수는 없다.또 장래 치매가 될
는지 어떨는지를 CT나 MRI(핵자기 공명 장치)검사로 예견할 수 있는 것은 아니다.
CT의 등장에 의해 뇌의 모습을 잘 알 수 있게 되기는 했지만 작은 골이나 뇌간등의 부위
해명력이 약하다는 것이 CT의 약점이다.이런 부위들은 뼈와 접하고 있어서 깨끗한 화상을
얻기가 힘들기 때문이다.
MRI검사는, 몸을 강력한 자장 속에 두고 일종의 전자파를 목적 부위에 쐬어서 그 전자파
를 받은 수소 원자의 반응을 검출하므로써 뇌 속의 수소 원자상을 중심으로 한 화상을 컴퓨
터 처리하는 것이다.
이 검사는 뼈의 영향을 적게 받기 때문에 보다 상세한 화상을 얻을 수 있다.
또 임의의 각도에서 본 단층 사진을 얻을 수 있으므로 질병부위의 확인이 보다 쉽다.MRI
는 뇌뿐만 아니라 척추의 상태도 관찰 할 수 있기 때문에 추간판 헤르니아 등의 진단도 안
전하게 행할 수 있게 되었다.
앞으로 컴퓨터의 발전과 더불어 그 성능은 한층 더 향상될 것으로 기대된다.
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