II. 주의에 관여하는 뇌

## 목차 

II. 주의에 관여하는 뇌

    [1] 망상활성 체계

    [2] 중뇌의 상구

    [3] 시상

    [4] 두정엽

    [5] 전대상피질

    [6] 전두엽

II. 주의에 관여하는 뇌

 

6개의 주요 뇌 구조들이 네트워크를 형성하며(서로 상호작용하며) 주의를 통제하는 것으로 알려져 있다.

 

1. 망상활성 체계 (세포체가 뇌간에 위치)

2. 중뇌의 상구

3. 시상 (피질하 영역)

4. 두정엽

5. 전대상피질

6. 전두엽

 

 

[1] 망상활성체계(reticular activating system, RAS)

가장 기본적인 수준의 주의는 신경계가 자극에 반응하는데 필요한 주의를 주는 능력이다. 이는 각성에 해당한다. 각성에 중요한 역할을 하는 뇌 구조가 망상활성 체계(retuculer activating system : RAS)이다. RAS세포체는 뇌간에 위치하고 있으며 대뇌피질의 거의 전 영역과 광범위하게 연결되어 있어서 뇌 전체의 각성 수준을 조율하는데 적합하다.

RAS에 손상을 입을 경우 혼수(coma)상태에 빠지게 된다. 혼수 상태에 있는 사람은 대부분의 외적 자극에 반응하지 못한다. 뇌막염, 종양, 뇌출혈, 두부외상, 발작 등이 원인이 되어 뇌가 손상될 수 있다.

RAS는 지속적으로 각성상태(tonic arousal)를 유지하는데 중요할 뿐만 아니라. 뇌로하여금 정보를 받거나 반응하도록 준비시키는데 중요한 역할을 한다. 자극이 곧 주어진다는 것을 알려주거나 반응을 곧 해야한다는 것을 알려주는 경고신호를 받은 직후 서파(slow wave, 뇌파의 한 종류)를 보내는데, 이러한 뇌의 전기적 활동을 수반성 부적변이(contingent negative variation : CNV)라고 한다. 항우울제를 복용하면 CNV의 진폭이 감소하고, 자극제를 복용하면 진폭이 증가하는 거으로 미루어 CNV가 뇌의 각성상태를 반영하는 것으로 알려져있다.

 

* RAS

망상 활성계(reticular activating system, RAS)는 뇌에 널리 퍼져있는 영역으로 뇌의 각성, 흥분, 집중 등에 관여한다. 후뇌에서 시작하여 상부의 중뇌, 전뇌에 이르도록 신경이 망형 구조를 이루고 있어 의식의 여부를 조절하게 된다. 망상 활성계의 주요 기능은 시상과 대뇌피질에서의 뇌전도 불일치를 조절하는 것으로 알려져 있다.

만약 외과적 수술에의해 망상 활성계가 파괴된다면 해당 동물은 장시간 혼수상태에 빠지게 된다. 또한 일반적인 마취에서 마취제는 망상 활성계내에서 신경전달을 억제한다. 이러한 실험적 증거로 인해 뇌의 각성상태 유지에 망상 활성계가 중요하다는 사실이 밝혀졌다.

 

* CNV

expectancy wave(Ewave)라고도 일컬어진다. 어떤 일을 예기(預期)하거나 혹은 무엇을 하고자 하는 의도(意圖)에 관련하여 대뇌에 출현하는 음성의 S위변동(음성파(陰性波))이다.

 

 

[2] 중뇌의 상구

superior colliculus : 상구

inferior colliculus : 하구

 

주의에는 단순히 각성 상태를 유지하는 것 이상이 필요하다. 즉, 특정한 것으로 주의를 돌릴 수 있는 능력이 필요하다. 주의를 융통성 있게 할당하기 위해 우리는 주의를 다른 위치나 다른 물체로 돌릴 수 있어야 한다. 이 과정 중 시각자극에 대해 중요한 역할을 하는 뇌 구조가 중뇌에 위치하는 상구(superior colliculus)이다. (중뇌의 상구는 시각 자극이 모이는 곳이며 동공 수축과 초점을 맞추는 일을 수행한다)

보통 우리 눈이 초점을 맞추고 고정하는 부위와, 주의를 기울이는 초점은 대개 일치한다. 상구는 주변 시야에 있는 자극들이 빨리 중심 시야로 오도록 하는 눈 움직임의 통제를 도움으로써 새로운 위치로 주의가 옮겨가도록 한다.

 

* 중뇌

중뇌 배측부

중뇌 배측부에는 즉 뒷면에는 상구 하구가 존재하며 이들 사이에 수평선과 수직선상에 십자 모양으로 홈이 존재한다.

 

1.상구

상구는 피질하시각중추를 구성한다. 중뇌의 상부에 있는 돌출부로 시각계의 일부이다. 망막을 통해 유입된 시각자극은 시신경을 거쳐 이곳에 도착한다. 눈에 빛이 들어왔을 때 동공이 수축하거나, 수정체의 두께를 조절하여 초점을 맞추는 작용 등이 상구에 관계된 기능이다. 시색을 통한 시각정보를 시상후부의 외측슬장체에 중계하고 다시 이 시각정보는 후두엽의 시각중추피질에 전달된다 . 그리고 이선에서 동안시경핵과 부핵즉 야쿠보비치 핵이 존재한다.

 

2.하구

하구는 피질하청각중추를 구성한다. 청각신경로를 따라온 정보는 하구를 거쳐 시상후부의 내측즐장체에 들어가고 이 청각정보는 측두엽의 청각중추피질에 전달된다. 그리고 이선에서 활차신경핵이 존재한다.

 

[3] 시상(thalamus)

 

시상은 주의에서 두 가지 중요한 역할을 담당한다. 시상의 여러 핵 중 배내측핵(medial dorsal), 수판내핵(intralaminar)과 망상핵(reticular nuclei)은 대뇌피질 각성의 조율을 통해 각성하고 깨어있게 도와준다. 시상의 또 다른핵인 시상침(pulvinar)은 선택주의에 중요한 역할을 한다.

시상의 일부는 RAS로부터 정보를 받는다. 이 영역들은 각성에 중요한 역할을 하며 망상핵들을 통해 대뇌피질을 각성시킨다.

시상침은 우리의 뇌에 끊임없이 유입되는 감각정보를 여과하는데 중요한 역할을 한다. 감각수용기로부터 전달되는 정보는 시상을 통해 뇌로 연결되는데, 이 때 시상침이 문지기 역할을 하는 것이다. 예를들어, 한 항목의 정보를 제시했을 때 보다 8개 항목들의 정보 중에서 하나를 탐지하도록 할 때 시상의 활동이 더 증가된다는 것이 관찰되었다.

시상에 손상을 입게 되면 특정 위치로 주의를 향하는 능력과 다른 위치에 관한 정보를 여과시키는데 장애가 초래된다.

 

[4] 두정엽

시상에 의해 일단 감각정보를 선택하고 나면, 더 정밀한 정보의 선택이 필요하다. 이를 두정엽이 담당한다. 시각적, 혹은 공간적 측면의 주의에 중요하다. 또한 두정엽은 특정 자극이나 과제에 주의 자원을 할당하는 기능을 가지고 있다. (좀더 정밀한 주의집중 +　주의자원 할당)

두정엽은 감각 통합에 관여하기 때문에 시각적 속성과 공간내의 위치를 서로 결합하는데 중요하다. 이런 결합 기능이 어떤 정보를 선택해서 깊이 처리할지 결정한다.

 

[5] 전대상피질(Anterior cingulate cortex)

지금까지 주의 집중 단계에서 각성, 선택주의, 자원할당에 관여하는 뇌 부위를 알아보았다. 뇌가 이러한 과정을 수행한 후에는 반응을 선택해야 한다. 반응 선택에 중요한 역할을 하는 부위가 대상피질(cingulate cortex)이다. 대상피질은 피질하부위와 대뇌피질 사이의 인터페이스 역할을 하는 부위로 여겨진다.

전측 대상피질(=전대상피질)은 적절한 반응을 선택하는데 중요하다. 적절한 반응을 하기 위해서는 전형적이고 자동적인 반응을 억제하는 노력이 필요하기 때문에, 반응을 선택할 때 주의 통제가 요구된다.

 

*전대상피질(Anterior cingulate cortex)

전측 대상피질이라는 영역은 사실상 여러 개의 특수한 영역들로 이루어진다. 이 영역들은 주의통제나 감정조절, 운동통제에 관여하는 것으로 추정되고 있다. 전측 대상피질의 후측 영역은 운동의 통제와 계획에 관여하는데, 특히 새로운 것이거나 더 많은 인지적 통제를 필요로 하는 운동일 때 그러하다.

적절한 반응을 하기 위해서는 전형적이고 자동적인 반응을 억제하는 노력이 필요하기 때문에 주의통제가 요구된다. 최근 인지훈련 게임 가운데 ‘초록’이라는 글자가 빨간색으로 적혀 있는 경우 빨간색 버튼을 눌러야 하는 게임이 있다. 이것을 스트룹 검사(Stroop task)라고 하는데 불일치 상황에서 자동적인 반사를 억제하기 위한 상당한 통제가 요구되는 과제이다.

전측 대상피질이 손상되면 무감동, 부주의, 정서 불안, 성격 변화 같은 다양한 정서적 후유증이 발생한다. 실제로 치료되지 않는 통증을 감소시키기 위해 전측 대상피질을 수술로 제거하는 경우가 있다. 이렇게 하면 환자들은 통증을 경험하면서도 예전만큼 괴롭지는 않다고 한다.

 

*스트룹 검사(Stroop task)

자동화된 반응을 억제하고 주의를 집중하는 능력을 테스트하는 검사이다. 전대상피질의 반응 선택 능력과 전두엽의 실행기능을 평가할 수 있다. 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD), 틱장애, 학습장애 등의 질환에 대한 검사가 가능하다.

스트루프 효과의 검증을 위해서는 스트루프 검사지가 이용되며, 이는 임상 의학에서 널리 쓰이고 있다. 이 테스트는 선택적 주의, 인지적 유연성 및 처리 속도를 측정하며, 검사대상자의 실행 능력을 평가하기 위한 도구로 사용된다.[4] 뇌 손상, 치매나 다른 신경퇴행성 질환, 주의력결핍과잉행동장애, 정신 분열증, 마약 중독, 우울증과 같은 정신 질환에서는 주의에 대한 간섭 효과가 더욱 증가하는 것으로 나타난다.[5] 스트루프효과에 대한 뇌파전위기록(EEG)이나 기능적 뇌영상연구들은 전두엽, 특히 대뇌전두피질(the anterior cingulate cortex)이나 배외측 전전두피질(dorsolateral prefrontal cortex)에서의 활성에 대해 계속적으로 밝히고 있다. 이는 해마나 뇌후엽과도 관계가 있는 것으로 알려져 있다.

 

스트룹 검사 설명

http://www.iyonwoo.com/unitest/info_psy6.php?code=1

스트룹 검사 게임

http://simplegame.tistory.com/2322

스트룹 검사지 구매 링크

http://www.kops.co.kr/ment/ment02.php?ptype=view&code=P00052

 

 

[6] 전두엽

이제까지 뇌에 입력된 자극의 선택과 반응의 선택이 어디서 일어나는지 살펴보았다. 그러나 추상적 특성에 관한 선택, 기억 속에서 파지해야하는 정보의 선택 등에 대해서는 언급하지 않았다. 이러한 주의 기능들은 전두엽에 의해 이루어지고 집행기능의 과정으로 여겨진다.

전두엽은 주의 통제의 집행적 측면에 관여할 뿐 아니라 운동 반응의 선택, 개시와 억제에도 관여한다. 원숭이의 경우 편측성 배외측 전두 영역(한쪽의 특정 전두엽 부위)이 손상을 입으면 손상된 뇌의 반대편 사지를 움직이지 못하는 편측공간 운동감소증(hemispatial hypokinesia)이 초래된다.