정신과학과 변연계

 

 

변연계 ?

 

대뇌변연계(大腦邊緣系, limbic system)는 대뇌반구의 안쪽과 밑면에 존재하며 이상엽·해마회·대상회·

후안와회·측두극·편도핵·중격핵 등이 포함되어 感情과 記憶을 담당한다. 포유동물 이상에서만 관찰된다.

대뇌변연계의 해부학적 경로는 매우 복잡하여 구체적인 작용 메커니즘은 잘 밝혀져 있지 않다.

1952년 맥린에 의해 소개되었으며 "포유류의 오래된 뇌"로 알려졌다.

이 부분이 자극이 되면 특정 생각과 감정이 발생한다고 알려져 있다.

이 부분은 반드시 新皮質과 聯關되어야만 機能을 발휘할 수 있다.

 

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변연계의 피질구조는 3層의 古皮質, 5層의 重皮質(mesocortex) 및 6層의 新皮質로 되어 있으 며, 해마(hippocampus : Ammon's horn, dentate gyrus, subiculum), 방해마회(parahippocampal gyrus : entorhinal area, presubiculum), 대상회전(cingulate gyrus), 후구뇌(olfactory brain)의 고 구조(olfactory bulb, olfactory tubercle, amygddala 위의 피질영역)를 포함하고 있다.

 

어떤 학자는 안와 전두피질(orbitofrontal cortex), 도피질(insular cortex)과 측두피질의 일부를 포함시킨다.

또 한 변연계의 피질하 수조로는 편도핵(amygdala), 중격핵(septal nucleus) 및 전시상 핵들이 포함 된다.

더 나아가서 시삭전 영역(preoptic regin),  시상하부 및 유두체를 변연계에 포함시키고 있다.

 

*神經連絡 : 변연엽은 대상회전, 방해마회, 뇌중격부위(septal area)와 대뇌의 내측을 연결하는 회 백질 연결부위로 hippocampal formation, 해마, 대상회전 및 해마지각(subiculum)과 밀접하 게 연결되어 있다.

방해마회는 시각, 청각, 및 체성감각의 정보를 여러 차례 처리한 후 통합 된 정보로 후두엽, 측두엽 및 두정엽의 연합피질을 거쳐 받아들인다. 방해마회의 신경섬유들 은 대상회전에 그 정보를 전달하고 그 일부는 해마지각을 거쳐서 뇌궁(fornix)을 통하여 중 격영역, 사상의 전핵군, 시삭전영역 및 시상하부에 투사된다. 뇌궁의 투사경로는 위의 경우 와 반대방향 즉, 중격영역과 그 외 영역으로부터 되돌려 받는 것도 있다.

편도핵은 변연엽의 구(nucus)부위에 있는 여러 개의 핵들로 구성되어 있고 그 신경 연락 에 따라서 피질내측류(corticomedial division)와 기저외측류(basolatweal division)로 구분 한다.
피질내측류는 후각정보를 받아들이고, 미각, 일반장기 감각과 관련된 정보로서 고속핵을 거쳐 받아들이는 정보도 받고 있다. 그 정보를 분계조(stia terminalis)를 통하여 시삭전영역과 시상하부로 보낸다.

기저외측류는 체성감각계로부터 들어온 정보를 대뇌피질의 시각영역, 청각영역 및 체성감 각 영역을 거쳐서 측두피질, 특히 방해마회를 통하여  기저외측 편도핵에 전달한다. 이 편도 핵에서 시상 배내측핵을 거쳐서 전두피질에 투사된다. 또한 방해마회로도 흥분이 전달되다.

 

안와 전두피질은 전두엽의 전전두피질(prefrontal cortex)의 한 부분이다.

이 부위는 시상 의 배내측 핵과 길항적 연결을 갖고 있고, 편도핵과 밀접한 관계를 갖고 있다.

그러므로 전두엽 절제(frontal lobotomy) 또는 전두엽을 파괴(frontal leukotomy)한 사람에서는

지성적이고 사회적인 행동에 결함이 생긴다고 한다.

 

*변연계의 機能 :

일반적으로 변연계의 중요한 기능은 정서의 표현과 동기유발이고,

또한 학습, 기억 및 각성에 특별한 기능을 담당한다고 한다.

 

그리고 편도핵은 모든 감각의 통합과 원심 성 경로를 통하여 시상하부의 기능을 조절한다고 한다.
실험동물의 편도핵을 자극하면 음식물의 저작 및 연하운동을 하고, 입맛을 다시는 행위, 핥는 행위를 하며 타액분비를 일으킨다.

 

고양이의 편도핵을 양측성으로 손상된 고양이에서 는 계속하여 먹이를 먹어서 비만한 고양이가 된다.
해마 중격핵, 대상회전 및 후구 등은 성행위를 촉진시키고 편도핵과 측두엽은 성행위에 억제적으로 작용한다.

양측성 편도핵 손상시 성행위가 암수와 대상의 구별이 없이 지나치게 증가한다. 또한 원숭이의 편도핵, 해마 및 이상엽을 파괴하면 집단행동이 없어지고  암컷에서 는 새끼를 돌보려는 母性本能(maternal behavior)이 없어진다.
위와 같이 변연계에 손상이 오면 적응력에 이상이 오고 부적절한 행동이 나타나게 된다.

 

물론 視床下部와 中腦의 上部가 관련되어 생기는 섭식행위, 방어행위 및 도덕적 성행동에 이상이 초래된다.
한편 변연계는 정서행동에도 관계한다고 하며 정서행동이란 일상생활 중에 감정의 느낌인 희노애락에 따라 나타나는 운동행위를 말한다. 사람이 자극적인 영화를 관람하면 혈압, 심박 수 및 땀의 분비가 증가되고 혈액 중에는 카테콜아민의 농도가 증가하게 된다.

 

그리고 本能的 行動에 障碍를 받을 때 매우 불쾌하게 느끼게 되고, 공포나 초조할 경우에는 그 상태로 부터 도피하려는 반응이 나타난다. 반대로 분노가 일어나면 공격하려는 행위가 나타난다. 도피 반응과 공격반응은 같은

개체에서도 상황에 따라서 다르게 나타난다.

 

예를 들면 막 다른 골목에 몰린 쥐는 고양이를 공격하는 경우를 왕왕 경험한다.

이와 같이 도피반응이나 공격반응은 自己가 處한 危險한 環境으로부터 自己를 保護하려는 反應이다.

 

예를 들면 고양이의 편도핵에 전극을 삽입하고 약한 電氣자극을 주면 경계 반응을 나타내나, 더 큰 자극에는

도망가려는 공포반응이 일어나고 더욱 큰 자극을 주면 공격하려는 분노 반응이 나타난다 고 한다.
분노와 온순반응은 밀접한 관계가 있는 정서행동으로 서로 균형을 유지하고 있는데, 어떤 감정적 자극이

가해지면 온순 조절기구가 분노 조절기구에 의해 억제되고 분노를 일으킨다.

 

그러나 변연계의 손상이 있는 동물은 온순과 분노의 균형이 깨어져 작은 자극에도 분노를 일으키며 어떤 경우에는 큰 자극에 오히려 온순해지는 것을 관찰할 수도 있다고 한다. 또한 대뇌피질과 양측성 편도핵 또는 양측성 편도핵과 시상하부의 복측핵을 동시에 제거할 경우 사나운 동물이 온순하여진다고 한다.

 

따라서 편도핵에서 시상하부로의 神經連絡은 抑制性임 을 알 수 있고

또한 대뇌피질이 제거되면 변연계의 抑制가 우위에 있다는 것을 알 수 있다.

쾌락반응은 동물의 변연계에 여러 개의 자극을 삽입하고 自己자극실험(self-stimulation experiment)을 수행하였더니 가장 빈번하게 자극하는 부위가 중격핵, 내측전뇌속, 시상하부 의 후부 및 중뇌의 피개 등이고 가장 자극을

기피하는 부위는 복측시상과 시상하부 내측이 었다고 한다.

 

이와 같은 결과는 사람에서도 적용된다고 한다.

卽 神經外科 수술중에 환자의 腦를 자극하면 유쾌함이나 불쾌함을 유발한다는 것이다.

이런 감정은 만족, 기쁨, 안락함이 고 反對로 낙담, 불안, 불편함, 공포 등을 묘사할 수 있다.

다시 말해서 긍정적 강화와 부정적 강화를 일으키는 部位가 있다는 증거이다.

긍정적 강화를 일으키는 신경전달물질은 catecholamine인 것 같다.

卽 카테콜아민 동작성 신경세포를 선택적으로 차단하는 6-hydroxydopamine을 주입하면 自己자극효과가 사라진다.

 

따라서 사람이나 동물의 행동은 뇌에 있는 모노아민 동작성 신경계(monoaminergic system)가

관여하여 조절하는 것이 가장 중요한 것으로 알려져 있다.
전 인류의 1%가 정신분열증을 나타내며 15∼30%가 여러 가지 형태의 우울증을 나타낸다 고 한다.

이런 精神的 障碍는 高位 中樞神經係, 特히 邊緣係와 密接한 關係가 있다고 하면, 또한 사회적으로 말썽이 많은 향정신성 약물(psychotrophic drug)도 직접 또는 간접적으로 중추에 있는 모노아민 동작성 신경계에 영향을 주는 것으로 알려지고 있다.

 

다시 말해서 모 노아민 동작성 신경계가 자체의 장애나 어떤 정신질환의 발생과 치료효과를 중계하는 작용 에

관여하는 것 같다. 그 밖에 단편적인 것이지만 海馬는 짧은 기간동안 간직하는 記憶, 또는 腦幹의 網狀體와 관련하여 각성 및 주의 집중에 관여하고, 뇌하수체와 부신계에 대하여 긴장성 흥분을 보내서 스트레스 반응을 調節한다. 그리고 내장감각과 함께 자율신경계의 반응을 일으키게 한다.

 

 

Limbic System(변연계)

 

本能의 腦 ....

 

邊緣係는 腦幹 (Brain Stem) 와 大腦 新皮質 (Cerebral Cortex) 사이에 있는 神經細胞의 集團으로 구성되어 있다. 2 억년에서 3 억년 전에 進化되었다. 이 변연계는 포유동물에서 가장 잘 발달되어 있기 때문에 종종 "포유동물 뇌" 라고도 불린다. 체온, 혈압, 심박동, 혈당을 조절하는 기능 외에도 생존에 관계되는 감정작용에 관여한다. 이 변연계의 두가지 중요한 부위는 視床下部 (Hypothalamus) 와 腦下垂體 (pituitary gland) 이다.

 

Yahoo 백과사전 : 대뇌 변연계 : 대뇌반구의 안쪽과 밑면에 해당하는 부위 .......

 이상엽(梨狀葉) ·해마회(海馬回) ·대상회(帶狀回) ·후안와회(後眼窩回) ·측두극(側頭極) ·편도핵(扁桃核) ·중격핵(中隔核) 등이 포함된다. 구피질과 고피질로 이루어지고 정동형성(情動形成)의 자리이며, 개체 및 종족유지에 필요한 본능적 욕구와 직접 관계가 있으므로 ‘本能의 자리’라고도 한다. 腦波의 패턴은 新皮質과 매우 다르다. 시상하부와 密接하게 連結이 되어서 視床下部가 받아들인 衝動이 여기서 統合된다.

卽, 間腦 視床下部의 機能을 支配하고 있다고 생각된다. 여기를 刺戟하면 체성운동계 및 자율계에 넓은 범위로 영향을 미치고, 食慾 ·性慾 등의 욕구행동에 일련의 영향을 나타낸다.

해마회 ·편도핵의 부위는 新皮質인 側頭葉과 나란히 記憶에 관계되는 중요한 역할을 담당하고 있는 것으로 생각된다.

 

의학신경해부학 : 변연계 : 이원택. 박경아 : Slide ......

오랫동안 腦는 차가운 理性과 論理를 담당하는 器管으로 여겨져 왔고 情熱은 심장, 食欲은 위, 性欲은 생식기 등 感情은 다른 기관의 기능으로 생각되어져 왔다.

그러나 이성과 논리와 마찬가지로 정열과 욕망, 환희와 열락, 분노와 비탄도 腦의 機能的인 産物이다.

腦에서 감정(emotion)을 담당하는 부위는 1937년 파페츠(Papez) 가 大腦 외측뇌실(lateral ventricle) 주위에 있는 피질구조 - 1878년에 프랑스의 해부학자인 브로카(Broca) 가 대변연엽(la grande lobe limbique) 이라고 부른 구조 - 와 시상하부(hypothalamus), 그리고 시상(thalamus)을 연결하는 회로 ("파페츠회로 Papez circuit") 에 있다고 주장한 이 후, 이들 구조들과 서로 밀접하게 연결되어 있는 편도체(amygdaloid body), 중격부(septal region), 시상하부(hypothalamus) 등과 함께 변연계(limbic system) 라고 불리워진다.

 

 

Limbic System Overview

 

 

Limbic System Close-up

 

 

Limbic Objects

 

 

 

 

 

 희노애락의 중심에 ‘뇌 변연계’ 있다

 한겨레신문 안영진 기자

 

 

불특정 다수를 죽음으로 몰고간 대구 지하철 방화범은 도대체 제 정신인가?

방화범이 뇌중풍 치료 뒤 우울 증세를 보였다는데 이번 참사와 관련이 있는가?

대구 지하철 참사는 우리 사회의 구멍투성이 안전대책에 경종을 울리는 한편,

인간의 정신세계에 대해 커다란 관심을 불러일으키고 있다.

 

장애인단체, 의료계 등은 一般人의 범죄율이 精神疾患者에 비해 17배나 높다는 점에서

이번 방화를 정신질환자의 소행으로 보는 시각에 문제를 제기했다.

의료계에서는 또 뇌중풍 후유증으로 우울증이 올 수는 있지만, 그것은 짜증을 쉽게 내는 정도이지

극악한 범죄를 모의하고 실행에 옮길 정도는 아니라는 연구결과를 내놓았다.

외상후 스트레스 장애에 대해서는 불치병은 아니지만 적절히 치료하지 않으면 우울증, 알코올 중독, 공포증 등으로 악화될 수 있다는 입장을 밝혔다.

 

그러나 人間의 精神은 눈부신 과학의 발전에도 지평선 너머로 未地의 땅이 계속 펼쳐지고 있을 정도로 복잡하고 미묘한 세계이기 때문에  대구 지하철 참사의 精神的 側面에 對해서는 이런 설명 이외에도 다양한 의견들이 있을 수 있다.

 

이와 관련해 기쁨과 슬픔, 공포, 분노 등 다양한 感情의 中樞 역할을 하는 大腦 邊緣係의 역할과 중요성에 대한 연구가 최근 유전공학, 뇌 영상촬영, 신경약리학 등의  발전과 함께 활발하게 이뤄지고 있어 精神世界에 대한 이해의 폭을 넓히는 데 큰 도움을 주고 있다.  

 

 

 

 

人間의 腦는 幹腦(소뇌 포함), 大腦 邊緣係(古皮質,舊皮質), 大腦 新皮質 등 세 부위로 크게 나눌 수 있는데, 그동안의 뇌과학은 영장류의 특징인 언어와 논리적 추론을 관장하는 新皮質 연구에 집중되어 왔다.

邊緣係는 感情을, 新皮質은 理性을 各各 主管한다.

변연계는 기능적 측면에서 자신을 둘러싸고 있는 대뇌 신피질과 대비되는 중요한 기관임에도 소홀하게 취급됐다.

한편 間腦(시상하부,놔수체/편도체, 송과체)는 呼吸, 血壓, 體溫 等 生命維持의 中樞이다.

 

邊緣係는 감정 전반을 조절하는 ‘편도’, 기억의 임시 저장창고인 ‘해마’, 감정변화에 따라 행동이나 내분비계를 변화시키는 ’視床下部’, 運動을 제어하는 ‘기저핵’, 희노애락의 감정을 담당하는 ‘안와전두피질’ 등으로 구성되어 있다.

 

변연계는 不分明하고 非合理的이지만 感情 표현과 直觀의 能力으로 주목을 받고 있다. 아인쉬타인이 상대성이론을 정립하는 데에는 新皮質의 천재성이 필요했지만, 사랑하는 사람의 죽음을 슬퍼하거나 아기의 천진난만한 미소에 저절로 화답하는 데에는 그것이 필요치 않다는 뜻 이다.

 

그렇다고 변연계와 신피질이 二分法으로 對立되는 것은 아니다. 新皮質은 感情을 生産하지는 않지만 그 自體의 象徵的 機能들로 여러 가지 느낌들을 調定하고 統合하는 역할을 한다고 볼 수 있다.

 

연세의대 세브란스 精神健康病院 김재진 교수는 “人間의 腦와 마음을 어떤 式의 槪念으로 分離한다고 해도

相互作用이 없는 純粹한 認知, 純粹한 感情이란 存在하기 어렵다”며 “변연계의 感情 處理와 신피질의 意思 決定 間에는 密接한 聯關이 있다”고 말했다.

 

서울대 의대 약리학교실 서유헌 교수는 “神經科學者들은 강박증이 대뇌의 전두엽 피질과 변연계의 기저핵과 시상 등을 연결하는 신경회로의 異常으로 생기는 것으로 본다”며  “마음, 意志와 身體를 따로따로 區分하는 傾向은 이 回路 內의 어느 부위에서 障碍가 시작되느냐에 따라  主觀的으로 經驗하는 것이 다르기 때문에 나온다”고 말했다.

 

이에 따라 일반인의 精神 狀態는 변연계와 신피질이 相互協力 속에 각자의 역할을 원활하게 수행하고 있는 것으로 볼 수 있다. 대구 지하철 참사, 미국 뉴욕 9.11테러 피해자들이 외상후 스트레스 장애, 우울증 등 정신질환을 앓는 것은 변연계 또는 신피질에 문제가 발생해 양자 간의 調和가 깨진 것으로  설명이 가능하다는 것이다.

 

특히 美 精神科學界 일각에서는 “미국 문명은 차가운 理性, 卽 新皮質에 基盤하고 있기 때문에 우울증 등 정신질환자들이 많이 발생하고 있다”며 “변연계의 感性에 基盤한 文化를 발전시킬 필요가 있다”고 주장하고 있다. 양육, 사교활동, 의사소통, 놀이 등 변연계의 社會的 能力에 注目하자는 것이다.

 

예를 들어 실험동물로 많이 쓰이는 햄스터는 新皮質을 除距해도 그 어미는 계속 새끼들을 돌본다.

그러나 변연계가 조금이라도 훼손되면 즉시 母性 本能을 잃고 새끼를 본 체 만 체 한다.

또 붉은털원숭이는 어미와 격리시켜 키울 경우 밤마다 미친듯이 머리를 흔들고 자신의 눈알을 후벼파는 등

돌연변이로 成長한다.

 

人間의 경우 邊緣係에 속한 편도가 훼손되면 感情에 障碍가 나타난다.

편도만 파괴되는 희귀질병인 ‘우르바흐-비테병’ 환자는 상대방의 표정을 통해 그 사람의 감정을 읽어내지 못한다.

卽 편도가 망가지면 自身에게 바람직한 것과 그렇지 않은 것에 대한 判斷을 못하게 되거나 他人의 感情을 이해하지 못하게 된다.

 

연세의대 精神科學敎室  남윤영 교수는 “2차대전 때 부모와 격리되어 따로 수용된 유대인 아이들 가운데 상당수가 성장한 뒤 우울증을 겪었다”며  “요즘은 미국서도 아기와 엄마가 함께 자도록 권장하고 있다”고 말했다.

 

<사랑의 과학>(사이언스북스)을 펴낸 미 캘리포니아대 의대 精神醫學팀은 개나 고양이도 邊緣係를 통해 인간의 감정에 반응할 수 있다는 흥미로운 견해를 밝히고 있다. 그들은 원시적인 신피질과 성숙한 변연계를 가진 포유동물이고, 그들의 변연계는 인간과 같은 계통에 있기 때문에 인간의 감정 상태를 읽고 반응할 줄 안다는 것이다.

 

정신의학팀은 이에 따라 “어떤 사람이 일진이 좋지 않은 날, 자기가 기르는 고양이가 그것을 알아채고 침대 밑에 숨는다거나 개가 슬픔을 感知하고 다가와 위로해 준다고 말할 때  우리는 그것을 극단적인 의인화로 생각하지 않는다”며  “逆으로 知覺力이 있는 人間이라면 自身의 애완견이 피곤한지, 행복한지, 무서운지, 가책을 느끼는지, 쾌활한지, 적대적인지, 흥분했는지를 금방 알 수 있다”고 말한다.