생물학적 이론: 신경해부학

신경과에서의 신경해부학이 주로 운동, 감각 등의 관점에서 다루었다면 정신의학에서의 신경해부학은 정신활동, 정신증상과 연관하여 접근하게 됩니다. 

뇌의 어느 부위에 병변이 발생할 경우 그에 상응하는 증상 혹은 증상군(symptom cluster)이 발생하는 경향성 때문에 localization이 가능한 신경질환과 비교해보면 정신기능은 뇌의 특정영역에 할당된 게 아니고 여러 구역이 관여하는 pathway 형태를 보이는 경우가 많아서 pathway에 대한 이해가 더욱 중요할 수 있습니다. 

아울러 정신의학에서는 진단과 치료 관점에서 병변의 부위보다는 신경전달물질의 양상이 더욱 중요하다고도 볼 수 있습니다.

뇌(brain)의 구분

1. Cerebral hemisphere(대뇌반구)/Cerebral cortex(대뇌피질)
2. Diencephalon(사이뇌)
   1. epithalamus, thalamus, hypothalamus
   2. third ventricle
3. 뇌줄기(뇌간, brainstem)
   1. 중간뇌(midbrain, mesencephalon): cerebral aqueduct
   2. 다리뇌(뇌교, pons): superior part of fourth ventricle
   3. 숨뇌(연수, medulla oblongata): inferior part of fourth ventricle
4. Cerebellum(소뇌)

대뇌겉질(대뇌피질)

• 대뇌피질은 보통 엽으로 구분한다. 
• 엽으로 구분 시 기본적인 표지구조물(landmark): 중심고랑 (central sulcus, Rolandic sulcus) / 가쪽고랑(lateral sulcus, Sylvian sulcus)
  1. 전두엽(또는 이마엽, frontal lobe): 중심고랑의 앞, 가쪽 고랑의 윗부분
  2. 중심고랑의 뒷부분에 두정엽(또는 마루엽, parietal lobe), 후두엽(또는 뒷통수엽, occipital lobe), 측두엽(또는 관자엽, temporal lobe)이 위치
     1. 후두엽, 두정엽/측두엽과의 경계는 두정-후두고랑(parieto-occipital sulcus)과 후두전패임(preoccipital notch)을 연결한 가상의 선(lateral parieto-temporal line)
     2. 측두엽: 가쪽고랑 아래쪽
     3. 측두엽과 두정엽의 경계: 가쪽고랑 의 꼬리와 후두엽을 경계 짓는 선(parieto-occipital sulcus와 preoccipital notch를 연결한 선 temporo-occipital line)의 중앙점을 연결하는 선

대뇌피질에서 주요기능을 담당한 영역들

(A) 좌대뇌반구의 외측면; (B) 우대뇌반구의내측면

전두엽(frontal lobe)

• 책임감, 억제력, 계획적 행동을 담당(전두엽 증후군)
  1. 운동 구성 및 계획
     primary motor area(일차운동영역)
     premotor area(전운동영역)
     supplementary motor area(보완운동영역, 보조운동영역)
  2. 장기간에 걸쳐 복잡한 운동 행동을 계획하고 이끌어간다.
     prefrontal area(앞전두영역)

관자엽(측두엽, temporal lobe)

1. 편도체(Amygdala): 정보의 감정적 중요성을 판단하여 기억 능력을 활성
2. 해마(Hippocampus): 내측 측두엽에 위치한 구조물로 기억의 저장창고 역할을 하기 때문에, 손상 시 기억상실증상이 오게 된다.

마루엽(두정엽, parietal lobe)

뒤통수엽(후두엽, occipital lobe)

뇌줄기(뇌간, brainstem)

• 세 부분으로 구성: 중간뇌(midbrain, mesencephalon) + 다리뇌(뇌교, pons) + 숨뇌(연수, medulla oblongata)
• 뇌줄기의 기능: 크게 세 가지
  1. 고위중추의 여러 부분과 척수를 연결하는 ascending descending tract의 통로로서의 기능
  2. 호흡과 심혈관의 조절에 관련된 중요한 반사 중추 및 의식의 조절 기능
  3. 3번에서 12번까지 중요한 뇌신경의 핵 기능 

소뇌(cerebellum)

• 신체의 말초 감각기관등을 통해 들어오는 정보를 통합하여 균형감각(balance)을 항상 유지할 수 있도록 일종의 control-tower 역할을 수행하는 곳이다. 
• 소뇌는 끊임없이 대뇌의 운동영역에서 시작되는 운동 정보들과 근육에서 시작되는 고유 감각을 서로 분석하면서 근육 긴장의 유지와 정교한 운동의 조정자로서 기능을 수행하고 lower motor neuron에 영향을 미침으로써 적절한 근육의 움직임을 조정한다. 
• 소뇌 병변 시 반대편 뇌의 운동, 전운동 영역으로 dentatothalamic tract를 통한 조절 신호가 문제를 일으키고 이곳에서 소뇌 병변 쪽으로 가는 corticospinal tract의 이상을 일으켜 결국 소뇌병변과 같은 쪽의 팔 다리에 신경 이상을 보이게 된다.

사이뇌(간뇌, diencephalon)

감각 정보가 통과하는 길목인 시상과 수면, 갈증, 식욕, 체온을 조절하는 시상하부로 구성된다.

• cerebral hemisphere내에 가장 깊숙히 위치하며 중추신경계 전체 중에서 크기는 불과 2%
• 구성: 4가지 구성요소
  1. pineal gland와 그 주변 구조물을 포함하는 epithalamus
  2. thalamus (혹은 dorsal thalamus)
  3. subthalamus
  4. hypothalamus

시상(thalamus)

• 계란 모양의 핵 덩어리(nuclear mass)인데, diencephalon 전체의 약 80%를 차지
• 모든 감각계(후각 제외)의 중계중추: 많은 수의 pathway가 거쳐 가는 중간경로
• 운동과 감각 신호를 통해 대뇌피질과 중뇌, 변연계 연결
• 수면, 각성, 의식에 관련

시상하부(hypothalamus)

내분비계와 자율신경계의 중추로서 수면, 배고픔, 갈증, 감정기능, 성기능, 면역기능 기타 여러 자율신경계의 기능을 주관

1. 분비계와 자율신경계의 중추
   1. 뇌궁(fornix)을 통해 변연계(limbic system)와 연결되고,
   2. mesolimbic dopamine pathway로 뇌간과,
   3. 아래로는 신경내분비물질을 생성해서 뇌하수체로 기능적으로 연결된다.
2. 기능
   1. 수면(생물리듬), 배고픔(식사행동), 갈증, 감정기능(애착행동 분노 등), 성기능, 면역기능, 기타 여러 자율신경계의 기능 등을 주관한다.
   2. 포만 및식욕중추 존재.
      1. Ventromedial region：satiety center(포만중추)
      2. Lateral region：appetite center(식욕중주)
   3. 감정변화에 따른 운동기능 변화(예, 우울할 때 정신운동지연)와 내분비 반응을 나타내도록 한다.

바닥핵(기저핵, basal ganglia): 운동의 조절을 담당(파킨슨병, 헌팅턴병과 관련)

• 피질 아래에 있는 여러 종류의 회백질 핵들의 집단
• 바닥핵을 구성하는 핵

• 대뇌겉질(cerebral cortex)의 활성을 조절하는 작용(특히 운동계 (motor system))
• 바닥핵은 추체외로계(extrapyramidal system) 기능 수행
  • 바닥핵은 pyramidal system과는 직접적으로 연결되어있지 않지만 대뇌겉질(cerebral cortex)의 활성을 조절하여 운동계에 관여하기 때문에 바닥핵을 경유하는 신경계는 pyramidal system과 구분하여 extrapyramidal system이라고 한다. 
  • 추체외로계(extrapyramidal system)에 문제 발생시 추체외로 증상(extrapyramidal symptoms) 발생

cf. pyramidal system: 대뇌겉질에서 기시하는 corticospinal tract(운동계의 final common pathway): 척수에 있는 motor neuron에 신호를 보낸다(pyramidal system) → motor neuron은 근육에 수축시키는 신호를 보낸다.

• dopamine D2 수용체가 풍부해 항정신병 약물의 주요 작용 부위가 됨.