똑똑한 뇌 - 탁월한 기억력은 어떻게 만들어 지는가
<두뇌의 힘> -"뇌 회백질 적으면 수학 못한다"
회색질은 뇌나 척수속에서 신경세포가 집중적으로 모인 곳
사람들이 다른 동물들과 다른 점이 있다면 도구를 이용할 수 있고, 생각하는 동물이라는 것이다. 사람이 평생 살면서 두뇌를 다 사용할 수 없고, 극히 일부분만 사용하다가 죽게 된다고 한다. 그런데 우리는 간혹 가다 `오늘 공부를 너무 많이 해서 더 이상 암기를 할 수가 없어. 머리 용량 초과 했어`란 말들을 하게 된다. 사실 나도 어릴 적에 그런 적이 많지만, 결국 공부하기 싫은 핑계이거나 스트레스 때문에 하는 말일 것이다. 실제로 머리 용량이 초과될 일이 없는데 말이다. 음악 리듬에 따라 뇌가 활동하는 부분들이 다르게 나타났다. 대부분의 사람들은 음악을 들으며 즐거움을 느끼거나 가사들에 공감을 하게 되거나 마음이 편해지기도 할 것이다. 요즈음 어른 아이 할 것 없이 길을 걷거나 버스를 타거나, 지하철에서 음악을 듣게 되는데 그 날 하루의 스트레스가 싹 사라지는 기분이 든다. 가끔 시험공부를 하게 될 때 집중력이 5분도 안 갈 때가 많아서, 공부 전에 클래식 음악을 들으며 명상을 하기도 한다. 이렇게 여러 가지 음악들은 뇌의 활동을 활발하게 하고, 활력을 불어 넣을 수 있는 것 같다. 이러한 음악들이 뇌에 미치는 영향들을 이용해 요즘은 음악으로 사람을 치료를 하기도 한다. 몸이 아플 때 약을 먹는 것처럼 정신적인 건강을 위해 음악 치료가 도움이 되기도 한다.
사춘기는 어느 누구나 다 겪는 일종의 흐름이라고 할 수 있는 일들이 있다. 나 또한 사춘기를 겪었으며 사람에 따라 정도의 차이는 있지만 누구나 겪는다. 청소년기에 사춘기가 시작되면 TV에서 남자아이들이 말한 것처럼 변덕이 심해지고 롤러코스터와 같이 어느 쪽으로 갈지 모른다. 나 또한 사춘기 시절에 그런 일들을 경험 했다. 지금 생각해보면 참 황당하고 부끄러운 일도 많았지만 좋은 추억이라고 생각한다. 변덕이 심하고 말썽을 부리는 것은 어쩔 수 없는 사춘기의 하나의 흐름이라고 생각하기 때문이다. 이는 사춘기가 되면 호르몬의 영향을 많이 받게 되는데 이 때 생성되는 호르몬은 근육, 뼈 등 신체적 발달이 일어나도록 하며, 두뇌에도 영향을 주어 사물을 새로운 방식으로 생각하게 해준다. 그리고 성에 관심을 갖게 되는데 이 시기에는 남자나 여자 할 것 없이 성에 가장 관심을 가지는 시기다. 그 무엇보다도 사고하고 새로운 경험에서 학습능력을 배가시키며 창의력을 길러가는 시기이다. 사춘기의 수학학습능력과 뇌와 관계를 들여다본다.
사춘기 청소년의 수학 학습능력은 특정 뇌 부위의 발달 정도에 따라 좌우된다는 연구결과가 나왔다. 영국 그레이트 오몬드 스트리트 병원 부설 아동보건연구소(ICH) 연구진은 의학전문지 `브레인'에 발표한 보고서에서 "산수능력이 정상 이하인 청소년의 경우 뇌의 좌측 두정엽(頭頂葉)의 회백질(灰白質) 양이 정상보다 매우 적다"고 밝혔다. 회색질은 뇌나 척수(중추신경) 속에서 신경세포가 집중적으로 모인 곳이다.
척수(脊髓)는 뇌와 연결되어 있고, 척추 내에 위치하는 중추신경의 일부분으로 감각, 운동신경들이 모두 포함한다. 뇌와 척수의 내부 구조에는 커다란 차이가 있으나 그 경계에서는 서서히 이행해가서 명확한 경계는 없다. 척수는 100만개의 신경섬유로 구성되어 있는데 위쪽 부분은 호흡과 팔의 움직임을 조절하고, 중간과 아래 부분은 몸통과 다리의 움직임, 성기능을 조절한다. 이 신경들 중뇌에서 근육으로 전달되는 정보를 운동뉴런, 몸에서 뇌로 전달되는 정보는 감각뉴런 이라고 한다. 척수는 중추신경계통에서 가장 간단한 하위구조의 부분으로, 말초신경을 통해서 들어오는 신체 내외의 모든 변화에 대한 정보를 받아들여 상위 중추인 뇌로 보내고 또 뇌에서 이 정보를 분석, 통합한 후 다시 말초신경을 통해 신체 각 부분에 전달하여 적절한 신체 반응과 정신 활동까지도 할 수 있게 하는 흥분의 정도로이며 척수분절 수준에서의 반사활동의 중추이기도 하다.
척수는 척주관의 전체에 걸쳐 존재하는 것이 아니라 성인은 보통 제1요추(腰椎) 정도까지 있다. 발생 초기의 척수는 척주관(연골성)과 같은 길이이며, 척수에서 나온 신경은 같은 높이의 추간공에서 밖으로 나오는데, 그 후의 성장 속도가 다르다. 척수는 조기에 성장하여 조기에 정지하는 데 비해 등뼈는 성인이 될 때까지 성장을 계속하기 때문에 점차 심하게 엇갈린다. 완성된 상태에서는 척수는 제1요추 부분까지 매달려 올라간 형태가 되며, 아래쪽 추간공에서 나오는 신경은 척수에서 나온 뒤 척주관 속을 다발져 하행하고, 정해진 추간공에 도달한 곳에서 밖으로 나온다. 제1요추 이하의 척주관 속을 다발을 이루어 존재하는 신경 섬유군을 '마미(馬尾)'라고 한다. 이 마미는 종사<終絲>들에 의해 구성된다. 이 동사는 척수 갱막과 함께 미골인대를 구성하여 척수가 위로 이동하는 것을 방지해준다. 이 밖에 척수 연막, 지주막, 갱막이 추간공을 빠져나오는 척수신경에 붙어 치장인대를 구성하는데 이 또한 척수의 이동을 방지한다. 이 갱막은 후두공에 붙어 척수가 아래로 이동하는 것을 막아준다.
척수는 뇌와 말초신경의 중간 다리 역할을 하는 신경계로 운동, 감각신경들이 모두 모여 있는 곳이라고 할 수 있다. 뇌에서부터 아래로 내려가는 운동신경은 사지의 모든 근육들의 운동기능을 담당하고 반대로 말단부의 감각 수용기로부터 위로 올라가는 감각신경은 우리 몸 전체의 감각(얼굴 부분 제외)을 담당한다. 또한 일부 자율신경 기능을 담당하는 신경다발도 포함이 되어 있어 방광 조절이나 항문 조임 근 조절 등의 기능도 하고 있다.
척수 신경은 척추관속에 존재하며 끝으로 갈수록 가늘어지는 구조로 31쌍의 척수신경을 가지고 있다. 제일 위쪽에 존재하는 목 신경(cervical nerve)는 8개이며, 호흡을 조절하고 팔, 목, 위쪽 몸통 감각을 담당한다. 다음으로는 가슴/등 신경(Thoracic nerve)은 12개이며 몸통, 배의 기능을 담당하고 다리신경과 엉치신경(Lumbar와 Sacral nerve)는 각각 5개씩 가지고 있고 이들은 다리, 방광, 창자, 성 기관을 담당한다. 척수에서 나온 전근과 후근(後根)의 신경 섬유는 합쳐져 척수 신경이 되어 추간공으로 들어간다. 추간공에서 나오자마자 굵은 전지(前枝)와 가느다란 후지(後枝)로 갈라진다. 후지는 고유 배근(背筋)과 등의 피부에만 분포한다. 척수 신경 역시 위치에 따라 목신경, 가슴/등신경, 다리 신경, 엉치신경, 꼬리신경으로 구분된다.
• 목 신경(Cervical nerve) - 7 (C1–C7) : 숨쉬기,심박수, 머리,목,어깨,팔꿈치,손,손가락의 움직임.
• 가슴/등 신경(Thoracic nerve) - 12 (T1–T12) : 교감신경 활성도.
• 다리 신경(Lumbar nerve) - 5 (L1–L5) : 생식기, 엉덩이, 무릎, 발, 다리.
• 엉치 신경(Sacral nerve) - 5 (S1–S5) : 생식기, 장, 방광.
• 꼬리 신경(Coccygeal nerve)
완신경총은 상지로 가는 신경(근피신경·정중 신경·척골 신경·요골 신경) 등을 내보내고, 요선골신경총은 하지로 가는 신경(좌골 신경·대퇴 신경·폐쇄 신경)이나 골반부로 가는 신경 등을 내보낸다.
다시 사춘기 청소년 관계된 이야기로 돌아가 보자.
IHC 연구진은 아동기 때 생육발육 부진 현상을 보인 80명의 청소년을 대상으로 수학 학습능력 테스트를 실시했고 이중 18명이 지능지수(IQ)에 비해 지나치게 낮은 성적을 거두었다.
연구진은 이들 18명의 청소년과 정상 수학능력을 지닌 청소년의 뇌를 컴퓨터 촬영을 통해 분석한 결과, 두 청소년 집단 간에 회백질 양의 큰 차이가 있다는 사실을 발견했다.
유독 공격적이거나 일탈을 즐기는 청소년은 그렇지 않은 청소년에 비해 뇌 구조에서 차이를 보인다는 연구결과가 나왔다. 그것뿐만 아니라 비행청소년은 평범한 청소년에 비해 뇌의 회색질(회백질)이 부족한 것으로 드러났다. 영국 일간지 데일리메일의 보도에 따르면 나쁜 행동을 일삼는 일명 비행청소년은 평범한 청소년에 비해 뇌의 회색질(회백질)이 부족한 것으로 드러났다. 정보처리와 인지기능, 사람의 얼굴 표정을 읽는 능력 및 정서조절 능력 등과 밀접한 관계가 있다. 영국 버밍엄대학 연구진은 행동문제를 보이는 유럽 7개국의 청소년 394명과 전형적인 성장과정을 보인 청소년 350명이 참여한 13건의 연구에서 이들의 뇌 스캐닝 이미지를 취합해 비교‧분석했다. 그 결과 반사회적 또는 공격성을 강하게 드러내는 등 행동문제가 있는 학생들은 회백질뿐만 아니라 전두엽 피질 역시 적은 것을 확인했다. 연구를 이끈 스테판 디 브리토 박사는 “심각한 행동문제를 겪는 아이들은 성인이 되어서도 같은 문제적 행동을 보일 수 있으며, 약물오용이나 정신‧육체적 건강문제를 겪을 가능성이 높다”면서 “이 같은 현상을 예방하기 위해 행동문제를 보이는 아이들이 특별한 관심대상이 되어야 하며, 특히 공격성과 반사회적인 성격과 연관된 뇌 부위의 성질을 이해하는 것이 행동문제 청소년들을 돕는데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 이 연구들을 통해서 우리가 알 수 있는 것은 ‘뇌 구조의 차이를 이해하고 이에 적절한 치료법을 제시하는 것은 행동문제를 겪는 청소년들이 보다 나은 성인의 삶을 사는데 영향을 미칠 것’이라는 기대가 된다는 것이다. 다만 이번 연구에서는 환경적 요인 또는 태생적 요인과 행동문제 간의 관계에 대해서는 언급되지 않은 만큼, 추가적인 연구가 필요하다. 태아시절 산모의 흡연이나 약물남용 혹은 어린 시절의 학대 등 환경적인 요인과 행동문제의 연관성에 대해 더욱 자세히 조사할 필요가 있다.
잠 제대로 못자면 "뇌가 쪼그라든다"- 뇌 회백질 부위 위축(안와전두엽 회백질 부위 위축)
자려고 잠자리에 누워 15-20분 안에 잠이 들고, 아침에 상쾌하게 일어난 뒤 하루 종일 졸리지 않아야 좋은 잠을 잤다고 하수 있다. 반면에 불면증에 걸리면 수면의 질이나 양에 문제가 생긴다.
잠드는데 30분 이상 걸리거나, 하룻밤에 자다 깨다 하는 일이 다섯 번 이상 걸린다. 이른 새벽에 잠이 깨어 잠을 이루지 못하는 횟수가 일주일에 2-3회 이상이거나, 깊은 수면에 이르지 못해 자도 잔 것 같지 않다면 병적인 불면증이 있다고 할 수 있다. 불면증이 계속 된다면 정신적, 신체적 질환에 취약 할 수 있다.
동물을 대상으로 잠을 자지 못하게 하는 실험을 한 결과, 쇠약, 음식섭취 이상, 체중감소, 체중 저하, 피부 장애등이 나타났다.
심지어 사망에 이른 경우도 있었다. 이에 관련해 만성적인 불면증을 가진 사람은 대뇌피질의 피가 줄어든다. 피질은 대상인식, 공간처리, 주의 집중 같은 역할을 담당하는 곳으로 사람이 우울증이나 외상 후 스트레스장애(PTSD) 같이 만성적이고 심각한 스트레스 상황에 노출 됐을 때 민감하게 영향을 받는다.
네델란드 암스델담 자유 대학교(VU의과대학)의과대학 연구팀은 특수 장치인 3D화소에 기반을 둔 계측형태(voxel-based morphometry)를 사용해 정신적으로는 건강하지만 만성 불면증이 있는 사람과 잠을 잘 자는 사람의 뇌를 비교 분석했다. 그 결과 불면증 환자는 좌측 안와전두엽피질에서 신경세포가 모여 있는 회백질의 부피가 더 작았다. 밤에 심하게 뒤척거릴수록 회백질의 밀도가 낮게 나타났다. 좌측 안와전두엽피질은 인지 및 사회적 행동 등을 지시하는 역할을 한다.
만성적인 불면증을 가진 사람은 대뇌피질의 부피가 줄어든다는 연구결과처럼 피질은 대상인식, 공간처리, 주의집중 같은 역할을 담당하는 곳으로 사람이 우울증이나 외상후스트레스장애(PTSD) 같이 만성적이고 심각한 스트레스 상황에 노출됐을 때 민감하게 영향을 받는다. 불면증은 생활 속에서 스트레스가 높을 때나 우울증, PTSD 등 피질의 부피가 줄어드는 정신질환에서 흔하게 나타나는 증상이다.
알테나 교수는 “잠을 편안하게 충분하게 자면 뇌 회백질의 기능이 활성화 된다”며 “앞으로 불면증의 아류형에 대한 정의와 원인에 대한 더 많은 연구가 필요하다”고 말했다.
이 연구결과는 ‘생물정신의학(Biological Psychiatry)’에 발표됐으며 미국 온라인 과학뉴스 사이언스데일리, 과학 논문 소개사이트 유레칼러트 등에 보도했다
수상돌기와 핵, 그리고 신경세포체 이 부분과 축색돌기 부분으로 나눌 수 있는데 여기에서 중요한 부분은 신경세포체가 있는 부분이다. 신경세포체는 회백질이다.
불면증의 대표적인 이유로 스트레스가 불면증을 유발한다고 알려져 있다. 육아와 가사의 스트레스, 가정일과 사회일의 스트레스 등 스트레스가 불면증의 가장 큰 원인이라 할 수 있겠다.
불면증의 증상
가슴 두근거림 ,신경성 소화불량, 눈의 충혈, 예민 증상, 뒷목 당김, 어깨 무거움의 증상, 또한 철분이 부족해도 불면증 증상이 있을 수 있다.
불면증의 자가진단
1. 잠들기 위한 시간이 1시간이상 걸린다.
2. 자다가 한번 깨면 다시 잠들기가 힘들다.
3. 잠든 후에 자주 깬다(3회이상)
4. 낮에 피곤하거나 일에 집중할 수 없다.
5. 자다가 꿈을 꿨는데 어떤 꿈인지 기억이 난다.
6. 시계소리 작은 소리도 크고 예민하게 들린다.
7. 침대에 자려고 누웠을 경우 답답함을 느낀다.
8. 불을 켜고는 잠을 잘 수 없다.
9. 잠을 자기위해 수면제를 복용한 적이 있다.
10. 이른 새벽에 잠에서 깬다.
11.카페인이 들어있는 음식을 자주 마신다.
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힐링코칭상담연구소장
시인/본지 논설주간 정관웅
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