우리 아이 머리에선 무슨 일이 일어나고 있을까? 2011. 1. 9 김 현 미

개체발생과 계통발생의 유사성은 진화에서 초기 발달 과정이 보존된다는 것을 의미한다. 미숙한 뇌가 무언가를 배우는 데 적합하다. 아기의 뇌는 공부하는 기계와 같다. 스스로를 만들고 주위환경에 적응한다. 신경발달 순서가 유전자에 의해 정해졌다면, 뇌 발달의 질적인 면은 주위환경에 의해 결정된다. 태아의 뇌세포를 반응시켜 척수와 대뇌,소뇌 등으로 발전시키는 것은 특정 물질의 미세한 농도 차이이며, 발달후기에 대뇌겉질의 시냅스를 변형시키는 것도 특정형태의 전기적 흥분이다. 뇌의 내부에서는 이런 복잡한 과정들이 분자 수준에서 무수히 발생한다. 뇌는 거대한 신경망이며, 이 망은 외부로 연결되어 있다. 모든 촉각, 움직임, 감정 등은 전기적 화학적 신호로 변형되어 뇌 발달의 유전적 경로에 영향을 미치고, 뇌 신경망 구성에 미묘한 변화를 일으킨다. 개체발생과 계통발생의 유사성은 진화에서 초기 발달 과정이 보존된다는 것을 의미한다. 대다수 신경세포들의 생성은 임신 4개월이면 끝난다. 반면 아교세포는 평생을 두고 생성된다. 뇌는 간이나 혈액, 뼈 등 다른 조직과 달리 일단 생성되면 다시 분열하여 새로운 세포를 만들지 못한다. 나머지 가장 복잡한 부분들은 신경세포의 이주를 통해 완성된다. 시냅스 형성은 신경세포생성이나 신경세포 이주와는 달리 아주 천천히 진행된다. 급격히 늘어나는 시냅스를 감당하기 위해 전체 가지돌기 중에서 83% 정도는 출생 후에 형성된다. 이 시기의 뇌 성장은 마치 새로운 숲이 만들어지는 것과 비슷하다. 어린 묘목들이 햇빛을 받으려고 위쪽과 바깥쪽으로 자라는 것처럼 뇌도 그렇게 자란다. 아기의 대뇌겉질은 가지돌기의 성장으로 첫해 동안 세 배나 두꺼워지게 된다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

시냅스의 선택과 정리는 엄청난 규모로 일어난다. 유아기에서 사춘기에 이르기까지 하루에 200억 개의 시냅스가 사라진다. 신경계 전반에서 신경의 탄생, 이주, 시냅스의 형성, 형성된 시냅스의 정리, 수초화 등이 진행되지만 각각의 진행속도는 영역마다 다르다. 특정부위의 뇌기능이 성숙해지는 속도는 수초화의 속도에 의해 결정된다. 일반적으로 신경계는 꼬리에서 머리 쪽으로 성숙한다. 태어날 대 척수와 뇌줄기는 이미 성숙한 상태이고,수초화도 어느 정도 진행되어 있다. 중간뇌와 소뇌는 출생 직후부터 성숙하기 시작하고, 대뇌겉질 바로 아랫부분인 시상, 바닥핵과 변연계 일부는 생후 1~2년에 걸쳐 성숙된다. 가장 느리게 성숙되는 곳은 대뇌겉질이다. 대뇌겉질의 감각영역은 비교적 빨리 성숙되고 운동영역이 그 다음이다. 그러나 마루엽, 관자엽, 이마엽 등 고위 연합영역에서는 청소년기가 되어도 여전히 시냅스의 형성과 정리,수초화가 진행된다. 뇌 발달 순서는 정신능력이 발달하는 결정적 시기가 있음을 일깨워준다. 이 시기에 아이들이 겪는 경험은 운명적,영구적으로 아이들의 지적 능력에 영향을 미칠 것이다. 일단 시냅스가 정리되고 나면 남은 회로만으로 모든 일을 처리해야 한다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

Inversion Recovery MRI Image Flechsig, 1920 Myelination in the First Year preterm Myelination proceeds in several gradients: deep to superficial, posterior to anterior. The increased WM volume is in white matter areas that myelinate latest. Radiate white matter myelinates late in 1st year and into 2nd year of life. I- 1st Month II- 2nd Month III- 3rd-6th Month IV- 7th-9th Month V- > 9th Month 4 months adult 4 mo In the Flechsig neuropath specimens on the left, myelin stains black (Weigert stain). Note that myelin begins deep and does not get into the radiate/subcortical space (the green in the central diagram until well past the fourth postnatal month. In the inversion recovery MRI image sequence on the right you can see that myelination doesn’t start getting out to the radiate zone until after the 9th postnatal month. This means that the confinement of a white matter enlargement to the radiate zone implies that it occurs predominantly after 6-9 postnatal months and possibly into the second year of life. This is an “archaeological” inference from brain volume. This postnatal timing is consistent with the unusual growth trajectory of head circumference in autism, which goes up two standard deviations in the first two years of life (previous courchesne slides). adult Inversion Recovery MRI Image (Van der Knaap & Valk) Flechsig, 1920 Here, myelin appears white. www.utm.utoronto.ca/~w3psy/courses01w/s318/brain1.ppt Here, myelin stains black.

Glial Cells Glial cells out-number neurons by 10-50:1. Play a supportive role in the nervous system. They communicate with neurons and amongst each other. Myelin (concentric layer of phospholipid insulating sheath wrapped around portions of a neuron) is formed from oligodendrocytes in the CNS and Schwann cells in the PNS. In the CNS myelin wraps around several axons, whereas in the PNS, around a single axon. Nodes of Ranvier are exposed regions of axons. 출처:인터넷

Types of Glial Cells in the CNS 성상세포-혈뇌장벽 마이크로 글리아식균, 뉴런 제거 출처:인터넷

희소돌기아교세포 (oligodendrocyte) 슈반세포 (Schwann cell) 수초 축삭 슈반세포 세포질 슈반세포 핵 슈미트- 란터만틈새 슈반세포 세포질 슈반세포 핵 희소돌기 아교세포 돌기 랑비어 마디 혀돌기 의학신경해부학---이원택/박경아-- 그림 2-29. 수초와 슈미트-란터만틈새(cleft of Schmidt-Lantermann)의 형성과정. 슈미트-란터만틈새는 축삭을 감는 슈반세포의 세포질의 일부가 남아 있어 형성된 구조라고 추측된다. 슈미트-란터만틈새는 말초신경에서는 관찰되지만 중추신경의 수초에서는 관찰되지 않는다. 슈반세포가 수초를 형성할 때 세포질의 일부가 남아 있는 부분은 축삭의 장축에 직각방향으로 나타나므로 슈미트-란터만틈새를 형성하지만 희소돌기아교세포의 남아있는 세포질은 축삭의 장축에 평행하므로 이러한 구조를 형성하지 않는다. 대신에 수초층판 중간에 또는 바깥에 슈반세포의 세포질이 나타난다. 이 부분을 혀돌기(tongue process)라고도 한다.

손상 직후의 신경 ------- 재생중의 신경 ------------- 재생후의 신경 손상부위 니슬소체 축삭 손상 근위부 성장돌기 슈반세포 지방방울 대식세포 뷩너띠 의학신경해부학---이원택/박경아--

Myelin Development 15

인간 뇌 수초화 순서 based on Flechsig P., 1920 Fuster J., 2003 실행기억 인식기억 개념 개념 계획 의미 수초화가 빠른 영역 일화 행동 다중감각 종 특유 운동 종 특유 걈각 수초화가 늦은 영역 based on Flechsig P., 1920 Fuster J., 2003 수초화 진행 순서: 생존에 긴요한 1차 감각, 1차 운동 연합영역 순으로

Five Sensory Receptor Cells © 2005 Ken Stange (including McGraw-Hill Ryerson materials)

청각,시각,미각등의 감각들은 촉각정보가 있어야만 체성감각 영역내에 자신들의 고유감각을 형성 할 수 있다. 체감각지도의 작성은 체성감각겉질로 들어오는 전기신호에 따라 결정된다. 뇌에서 영역을 많이 차지하기 위한 싸움의 승부는 신체 각 부위가 얼마나 많은 경험을 하느냐에 따라 결정된다. 출생시의 촉각은 완전하지 않다. 생후 6개월이 될 때까지 척수로 들어가는 감각신경의 수초화가 끝나지 않기 때문이다. 시상에서 뇌로 연결되는 것은 출생 1개월 전에 시작해서 첫돌을 맞을 때까지 계속된다. 감각신경이 수초로 덮여가면서,촉각에 대한 전기적 반응은 점점 강해지고 빨라진다. 첫돌이 되면 태어날 때보다 촉각 정보의 전달은 4배나 빨라진다. 6세가 되면 속도는 다시 2배가 되어 어른과 비슷해진다. 촉각도 더욱 정확해진다. 초기에는 신체 각 부위와 외 사이의 연결이 중복도 많고 퍼져 있기도 해서 뇌 지도의 경계가 불분명하다. 하지만 시간이 지나고 촉각 자극이 지속되면, 경계가 명확해져서 신체의 어느 부위가 자극되는지 정확하게 알 수 있다. 청각,시각,미각등의 감각들은 촉각정보가 있어야만 체성감각 영역내에 자신들의 고유감각을 형성 할 수 있다. 5세가 되어도 입이 손보다 더 민감하다. . .아기들은 입으로 사물을 구별할 뿐 아니라 사물에 대한 개념까지 형성한다 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

발달 과정 중에는 아기들의 의식적 기억이 없기 때문에 나중에 고통을 다시 기억하지는 못한다 발달 과정 중에는 아기들의 의식적 기억이 없기 때문에 나중에 고통을 다시 기억하지는 못한다. 모든 문화권에서 유아들에게 고통스런 시술을 서슴지 않고 행할 수 있는 이유도 바로 이 유아기억상실(infantile amnesia)때문이라고 할 수 있다. 온도감각도 배워서 습득하는 것이다. 통각과 온도감각을 전달하는 신경회로는 거의 비슷하다. 아마도 두 감각 모두 발달과정중의 의식적,감정적 의식과 연결된 사회적 경험의 산물인지도 모른다. 두 살이 되면 촉각과 관련해 어느 손을 주로 사용할 지가 결정된다. 처음에는 물체를 구별하는 데 왼손과 오른손의 차이가 없다. 둘 다 신통치 않기 때문이다. 그러나 두 살이 되면 왼손으로 사물을 더 잘 구별하게 된다. 아이나 어른 할 것 없이 대부분 왼손으로 물건을 더 잘 구별한다. 신생아들만 왼손과 오른손의 차이가 없는 집단이다. 우리들 대부분이 오른손으로 글을 쓰고 먹지만, 물건의 모양과 공간적 성질을 우리의 우측 뇌에서 담당하므로 왼손을 쓸 경우에 더 잘 구별 할 수 있다. 첫돌이 될 때까지 우리 뇌는 이런 방향으로 특화되지 않는다. 첫돌이 지나 좌측 뇌가 언어를 주로 취급하게 되면서 우측 뇌의 특화방향도 정해지는 듯 하다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

  전정신경은 뇌 전체에서 가장 먼저 수초화가 진행되는 신경이다. 임신 3개월의 마지막 주가 되면 수초화가 시작된다. 임신 5개월이면 전정기관은 완전한 크기와 모양으로 자라나고, 눈과 척수로 가는 전정로의 수초화가 시작되며 전반적인 기능이 매우 성숙해진다. 전정계의 형성이 이렇게 일찍 시작되기는 하지만, 전정로의 완전한 수초화는 사춘기가 되어야 끝난다. 전정 기능은 여러 자세 반사를 일으키는 데도 필수적이므로, 소아과 의사들은 이것을 이용해 신생아의 신경학적 검사를 한다. 비대칭성 목반사 검사가 있는데, 의사가 태어난 지 하루밖에 되지 않은 아기의 머리를 오른쪽으로 돌리면 유아는 왼팔과 왼다리는 굽힌 채 오른팔과 오른다리만을 쭉 뻗는다. 전정계가 머리의 급격한 위치 변화를 감지하고 이에 대응할 만한 자세를 취하도록 하기 때문이다. 이 자세는 나중에 아이가 서 있었더라면 평형을 유지하는 데 도움이 된다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

빙빙 돌다가 갑자기 멈추면 눈이 좌우로 왔다갔다한다 빙빙 돌다가 갑자기 멈추면 눈이 좌우로 왔다갔다한다. 이러한 안구의 움직임을 ‘안구진탕(nystagmus)＇이라 하는데 회전이 멈춘 후에도 진정계가 몸이 계속 회전하고 있다고 여겨서 회전의 반대 방향으로 눈을 움직이려 하기 때문에 나타나는 현상이다. 안구진탕이 보이지 않는 아이들은 운동발달이 매우 느리다는 보고가 있다. 한 연구에서는 전정 자극의 효능에 대한 도발적인 결과가 제시 되었다. 3개월에서 15개월 된 아이들을 회전의자에 앉히고, 한 주에 4회씩 4주 동안 회전시켰다. 아이들은 물론 이러한 회전 자극을 아주 좋아했다. 결과는 충격적이었다. 이 아이들의 반사와 운동 기술이 아무런 회전 자극을 주지 않은 대조군에 비해 눈에 띄게 좋아졌던 것이다. 특히 앉거나 기거나 서거나 걷는 운동 기술의 발달이 두드러졌다.   유아들에게도 전정자극은 매우 유익하다. 신생아들은 흔들어주거나 안아주거나 자세를 바꿔주는 등 전정 기능을 자극하면 덜 운다. 분노발작(temper tantrum)때 가장 좋은 방법은 아이를 들어올려서 어깨에 걸치고 부드럽게 흔들어 주는 것이다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

일차후각신경로는 출생 전에 이미 수초화가 끝난다 일차후각신경로는 출생 전에 이미 수초화가 끝난다. 이 사실로 미루어 신생아의 후각을 담당하는 구조물들은 이미 발달이 끝난 상태라고 추정된다. 태아의 발달 과정 중에 다른 포유류에서 후각 정보를 전달하는 서골코기관(vomeronasal organ)이 일시적으로 형성된다는 것은 매우 흥미롭다. 쥐, 기니피그 등 후각이 발달한 동물들은 이 기관을 이용해 성적, 사회적 신호, 예를 들면 페르몬과 같은 신호 감지한다. 사람의 태아에서도 7주와 25주 사이에 형성되지만, 곧 퇴화되어 코중격에 흔적만 남아있다. 출생 당시 사람의 후각계는 쥐보다 더 성숙한 상태이다. 후각의 발달은 후각 경험에 따르므로, 후각이 발달하는 결정적 시기는 출산 전에 존재한다고 할 수 있다, 아이의 시각과 청각이 발달하기 전에 세계를 느끼게 해주는 것은 촉각과 후각뿐이다. 특히 후각은 영양공급원인 젖을 찾는데 결정적인 도움을 준다. 게다가 보육자와 유대감을 형성하게 해주어 정서적 안정을 이루는데 도움을 준다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

Figure 15.11 The patterns of activation in the olfactory bulb and piriform cortex in a mouse with a new receptor in Zone 1 of the olfactory mucosa, and in a mouse with a new receptor in Zone 4. Activation is indicated by blue for mouse 1 and red for mouse 2. (Adapted from Zou et al., 2001.)

사실 아이들이나 어른들이 단맛에 열광하는 이유가 있다 사실 아이들이나 어른들이 단맛에 열광하는 이유가 있다. 입 속의 단맛 수용체가 뇌의 내재성 아편을 분비하는 영역과 연결되어 있다는 연구 결과들이 있다. 뇌의 내재성 아편은 쾌감과 만족감을 유발하고, 통증이 뇌로 전달되는 것도 막을 수 있다. 그러므로 단맛을 느끼는 것만으로도 뇌의 쾌락 중추를 흥분시킬 수 있다. 형재 쥐들과 격리된 새끼 쥐는 어미 쥐가 자신을 찾을 수 있게 초음파 영역의 소리로 운다. 그런데 설탕물은 혼자 떨어진 새끼쥐의 울음을 그치게 하고, 신체적인 통증의 감수성도 낮추어 준다.   출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

  뇌는 다른 감각보다 시각에 더 많은 영역을 제공하고 있다. 우리가 매일 독서나 운전이나 TV시청을 쉽게 할 수 있는 것은 뇌의 넉넉한 시각 영역과 복잡한 신경망 덕분이다. 생후 2개월까지 아기의 시각을 담당하는 곳은 상구이다. 시각계의 형성은 비교적 일찍 시작되지만 모든 체계가 구비되고 가동되려면 출생 후 몇 개월이 지나야 한다. 아기들은 정면에 놓인 물체를 잘 보지 못한다. 겉질 시각영역의 시냅스수가 2개월에서 8개월 사이에 폭발적으로 증가함에 따라 6개월이 되면 물체의 깊이를 감지하고 색을 구분하며, 양안운동의 미세한 조절도 가능해진다. 한살이 되면 시력조종은 완전히 끝나고,색색으로 빛나는 3차원의 세계가 모습을 드러낸다. 그리고 모든 경로가 견고하게 안정되려면 그 후로 또 몇 년이 더 걸린다. 임신 11주가 되면 가쪽무릎핵 내 모든 신경세포 형성이 끝난다. 그리고 임신 초기가 끝나갈 무렵이면 망막의 신경절 세포와 첫 번째 시냅스를 형성한다. 이때 시냅스는 대뇌피질세포와 연결됨으로써 대뇌피질이 시각 기능을 조절하게 된다. 시각계의 신경망형성은 두 시기를 거친다. 첫시기는 유전자에 의해 조절되며 대략적인 신경망 도표가 완성되는 때다. 이 시기 동안 축삭은 유전적으로 조절되는 물질신호에 따라 비교적 정확한 지점까지 접근한다. 시신경망 형성의 다음시기는 시각경험이 그 방향을 결정한다(데이비드 허블과 토스튼 위즐,노벨상) 이 시기는 아마도 시냅스 조정이 이루어지는 시기일 것이다. 이 조정기가 끝나면 그때까지 시각적 경험이 정상적이었건 비정상적이었건 상관없이 뇌 일차시각영역의 근본구조가 굳어진다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

Figure 3.31: (a) Striped tube used in Blakemore and Cooper’s (1970) selective rearing experiments. (b) Distribution of optimal orientations for 52 cells from a cat reared in an environment of horizontal stripes, on the left, and for 72 cells from a cat reared in an environment of vertical stripes, on the right.

The Development of Visual Acuity

Figure 16.3 Drawings of neurons in the visual cortex of the newborn, the 3-month-old, and the 6-month-old human infant. (From The Postnatal Development of the Cerebral Cortex, Vol. 1, 1939, and Vol. 3, 1947, and The Postnatal Development of the Cerebral Cortex, Vol. 4, 1951, by J. L. Conel, plates LVIII, LXIV, and LXIV. Copyright © 1939, 1947, 1951, by Harvard University Press. Reprinted by permission of the publisher.)

3개월에서 6개월이 지나면 아기는 물체의 움직임을 단순히 따라가는 것이 아니라 미리 예상하기도 한다 3개월에서 6개월이 지나면 아기는 물체의 움직임을 단순히 따라가는 것이 아니라 미리 예상하기도 한다. 이 시기가 되면 아기는 물체의 움직임이 있을 것으로 보이는 곳에 미리 초점을 맞춘다. 전두엽이 이런 기능을 담당한다. 이 기능의 출현은 지적 발달에서 획기적인 사건이 아닐 수 없다. 아기들이 어디를 보아야 하는지 스스로를 조정한다는 뜻이기 때문이다.   시각은 늦게 나타나고 일찍 발달하지만, 청각은 일찍 나타나서 늦게 발달한다. 아기는 출생 당시 다른 포유류 새끼들에 비해 훨씬 잘 들을 수 있지만, 듣는 능력이 완성되는 때는 초등학교에 들어간 이후이다. 청각발달이 느린 것은 우연이 아니다. 언어 발달과 보조를 맞추어야 하기 때문이다. 비록 청각정보가 뇌줄기와 시상에서 많이 처리되지만 ,소리가 인식되는 곳은 관자엽이다. 시각 정보가 구성 요소별로 나뉘어 인식된 후 합쳐져 하나의 사물이 인식되는 것처럼, 청각정보도 음의 고저,크기,음원의 위치 등으로 나뉘어 처리된 후 뇌의 고위 청각중추에서 음악,말,비행기 소리 등으로 구분되어 인식된다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

  척수와 뇌줄기가 조절하는 움직임은 반사적이거나 제멋대로지만, 대뇌 고위 영역들의 수초화가 진행되면 이런 움직임은 점차 사라진다. 출생 직후에는 뇌줄기와 척수가 아기의 움직임을 지배한다. 피질척수로는 진화적으로 최근에 형성된 것으로, 포유류에만 존재하고 영장류에서 더 발달했다. 물론 사람의 피질척수로가 가장 크고, 아기들의 경우에 가장 늦게 성숙되는 신경로에 속한다. 피질척수로에는 긴 신경섬유들이 포함되어 있어서, 이들의 수초화 여부가 수의적 행동을 결정짓는 가장 중요한 요소가 된다. 바빈스키 반사를 이용하면 아기의 피질척수로가 얼마나 성숙되었는지를 알 수 있다. 아기의 발바닥을 뽀족한 물체로 긁을면 발가락이 쫙 펴진다. 이 반응은 출생 후 4개월 동안 관찰되는데, 그 이후에는 발가락을 긁으면 오히려 발가락이 움추려든다. 이것은 하행 피질척수로가 동작하기 시작했다는 뜻이다. 그런데 질병이나 사고로 이 신경로에 손상을 입으면 다시 바빈스키 반사가 나타난다. 아기에서 바빈스키 반사가 6개월 이상 지속되면 신경학적 지체가 있다는 뜻이다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

아기들이 예측 가능한 순서로 운동 기술을 습득하는 것은 운동 신경계가 성숙하는 데 일정한 법칙이 있기 때문이다 아기들이 예측 가능한 순서로 운동 기술을 습득하는 것은 운동 신경계가 성숙하는 데 일정한 법칙이 있기 때문이다. 운동신경계의 성숙은 아래에서 위로 진행한다. 척수,뇌줄기,대뇌 일차운동영역,이마엽 고위운동영역의 순서로 성숙이 진행된다. 임신 중기에는 척수운동신경의 수초화가 시작되고,임신말기에는 뇌줄기운동신경의 수초화가 시작된다. 대뇌 일차운동영역의 수초화는 매우 느리게 진행된다. 전운동영역과 보조운동영역의 수초화는 출생 후 1년이 지나야 시작하고,그로부터 몇 년이 더 지나야 끝난다. 보행은 중추형태발생기(central parrern generator : CPG)라고 불리는 곳에서 조절된다. 중추신경계에 존재하는 CPG는 호흡, 씹기, 보행등 연속적인 움직임을 유발하는 신경계를 말한다. 보행 CPG는 척수에 위치하며, 척수에 자리한 회로처럼 발생학적으로 오래된 회로에 속한다. 걷거나 뛰거나 헤엄칠 때 많은 동물들이 이와 비슷한 척수 회로를 사용한다. 이 회로는 몸의 팔다리 근육을 반복적으로 굽히고 펴게 하는 신호를 발생시킨다. 반사적 보행과 달리 진정한 보행에는 대뇌의 흥분이 필요하다. 보행 양식을 만들어내는 곳은 척수의 CPG이지만, 상황에 꼭 맞는 보행 양식을 결정해주는 곳은 결국 대뇌이다. 척수의 CPG는 자동차나 잔디 깍는 기계와 같다고 할 수 있다. 누군가 전원을 켜고 운전해주지 않는 한 스스로는 작동할 수 없기 때문이다.   출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

정서발달은 어쩌면 가장 중요한 것일 수도 있다. 정서적 토대 위에서 아기의 지적 능력이 발달하기 때문이다 정서발달은 어쩌면 가장 중요한 것일 수도 있다. 정서적 토대 위에서 아기의 지적 능력이 발달하기 때문이다. 언어를 배우기 전에는 아기들은 감정적 표현을 통해 세상과 소통한다. 그리고 세상과 소통하면서 아기들은 안정감과 자신감을 얻고 운동과 언어,지적 성취를 위한 동기를 부여 받게 된다. 심리학자들은 아기가 부모에게 느끼는 애착을 정서발달의 씨앗으로 여긴다. 여기에서 아기의 안전과 자존심과 자기통제와 사회적 기술이 나오는 것이다. 안쪽 이마엽,곧 눈확이마이랑의 대사 활동은 8개월에 처음 발견된다. 이후 네 살이 될 때까지 대사 활동의 강도는 점차 증가한다. 대사량의 증가는 이마엽 신경세포들의 가지돌기와 수초가 왕성하게 자라는 것을 말해준다. 변연계 신경로들에서 수초화가 시작되는 것도 바로 이때다. 우리가 합리적으로 생각한다고 여기는 그 순간에도 감정은 우리 생각 속으로 비집고 들어온다. 감정은 계획이나 의사결정 같은 복잡한 사고 과정뿐 아니라 시각과 같은 단순한 과정도 왜곡시킬 수 있다. 감정이 없다면 예술을 감상하거나 친구를 사귀지 못할 뿐 아니라, 슈퍼마켓에서 어떤 시리얼을 사야 하는지도 결정하지 못할 것이다. 변연계는 감정만 다루지 않는다. 감정을 담당했던 변연계의 동일 영역은 기억도 담당한다. 감정과 기억은 정신적으로도 서로 밀접하게 연결되어 있다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

Journey to the Center of the Brain Andrew Meltzoff

느낌 충동, 동기 쾌락, 통증 세포레벨(면역반응, 대사조절, 조건반사) 배경 정서 기본 정서 사회적 정서 새롭고 독특한 반응 창의성 확장된 항상성 시스템 (심적레벨) 전두엽 두정엽 측두엽 느낌 배경 정서 기본 정서 사회적 정서 충동, 동기 자동적 항상성 시스템 (신경반사 회로) 쾌락, 통증 세포레벨(면역반응, 대사조절, 조건반사) 과거에 대한 기억, 상상, 추론 등의 풍요로운 조합 덕택에 느낌은 궁극적으로 통찰을 낳고 새롭고 독특한 반응을 만들어 낼 가능성에 도달하도록 한다. 출전: 스피노자의 뇌(다마지오)

우리 뇌는 발달 과정 중에 자신을 만들어가는 것과 비슷한 방식으로 기억을 저장한다 우리 뇌는 발달 과정 중에 자신을 만들어가는 것과 비슷한 방식으로 기억을 저장한다. 경험을 통해 뇌 신경망을 형성하듯 기억을 저장한다. 장면, 소리, 감정, 사건에 따라 활동이 활발한 시냅스나 회로는 점점 강화되고 그렇지 않은 시냅스는 악화될 것이다. 그러므로 학습이란 발달의 연장이라고도 할 수 있다. 학습은 자신만의 독특한 경험에 따라 뇌가 스스로 늘 변형시키는 능력이 나중에 나타나는 것이라고 할 수 있다. 해마는 대뇌피질보다 빨리 발달하기 시작하지만 그 진행이 매우 느리다. 해마 치아이랑 세포의 20% 정도는 출생 후 9개월 이내에 새로이 출현한다. 해마의 입출력 경로의 수초화는 매우 느리게 진행된다. 그리고 해마와 시상을 연결하는 뇌활(fornix)의 수초화는 출생 후 2년이 지나도 시작조차 하지 않는다.   의식적 기억에 꼭 말이 필요한 것은 아니지만 기억을 공고히 하는 데는 말이 중요한 역할을 한다. 해마와 대뇌의 회로가 자리를 잡은 뒤라도 아이들이 말을 할 수 있게 되기 전에는 언어적 회상이 완전히 발달하지 않는다. 시간과 원인에 근거하여 사건을 생각하는 방법을 가르치는 것은, 어떻게 지난 일들을 회상해야 하는지 가르치는 것과 같다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

베르니케 영역은 단어의 뜻과 관련된 일을 할 때 활성화되지만, 브로카 영역은 문법적 기능과 관련된 일을 할 때 활성화된다.   뇌의 다른 영역이 보유한 정신적 기능을 고려해 볼 때 이러한 문법과 의미의 분리는 의미가 있다. 베르니케 영역은 세 가지 중요한 감각인 청각, 시각, 촉각을 담당하는 영역의 경계면 근처에 위치하고 있다. 따라서 베르니케 영역은 단어의 소리와 그 단어가 나타내는 사람, 장소, 사물 사이의 관련성을 저장하기에 유리하다. 반면 문법은 계획, 순서 추적, 논리, 규범 학습 같은 기능이 있는 전두엽 근처에 자리잡고 있다. 베르니케 영역은 브로카 영역보다 빨리 성숙한다. 가장 느리게 수초화가 진행되는 곳은 베르니케와 브로카를 잇는 활꼴섬유로 아이의 말에 문법이 갖춰지는 시기가 늦어지는 원인이 된다. 언어자극은 일찍 시작할수록 좋다. 이상적으로는 태어나는 순간부터, 얼굴을 마주하고,최대한 단순하고(반복) 명쾌하며 긍정적으로, 많이, 교정하려 하지 말고 노출시키는 것이 중요하다. 대화하듯 독서하는 습관은 두 살 난 아기의 언어발달을 적어도 아홉 달은 앞당긴다고 한다. 언어를 가르치는 가장 효과적인 도구는 책이다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

1 차 의식 (에델만 모델) 출처:신경과학과 마음의 세계

고차 의식 (에델만 모델) 출처:신경과학과 마음의 세계 의식의 진화 뇌간.해마 1차 피질영역 자율신경계 (지각) (가치) 재입력 지도화 (지각 범주화) 전두엽.측두엽.두정엽 (개념 범주화) 브로카. 베르니케 영역 (의미론.구문론.음운론) 학습 사회적 교환 의식의 진화 출처:신경과학과 마음의 세계

세밀하게 분류된 음소들은 결국 모국어를 듣기에 적합한 몇몇 음소의 분류속으로 통합된다 세밀하게 분류된 음소들은 결국 모국어를 듣기에 적합한 몇몇 음소의 분류속으로 통합된다. 분류된 음소의 수가 줄어들고 각각이 차지하는 영역이 넓어질수록 이들의 경계도 명확해진다. 결국에는 아기들도 주위 사람들처럼 몇몇 음소의 영역만을 이용해 자신에게 들리는 말을 이해하게 된다. 이런 식으로 듣게 되면 휠씬 빨리 알아들을 수 있고, 아무리 발음이 엉망이라도 뜻을 이해할 수 있다. 모국어 듣기에 불필요한 음소 분류를 제거함으로써 아기들은 모국어를 숙달하는 데 필요한 몇몇 음소에만 집중할 수 있는 것이다.   출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

Jessica A. Turner Dept of Psychiatry and Human Behavior, UCI Paul Rodriguez Dept of Cognitive Sciences, UCI

Figure 15.22 The orbital frontal cortex (OFC) receives inputs from vision, olfaction, and touch, as shown. It is the first area where signals from the taste and smell systems meet. (Adapted from E. T. Rolls (2000). The orbitofrontal cortex and reward. Cerebral Cortex, 10, 284-294, Fig. 2. Reprinted with permission from Oxford University Press.)

크기, 속도, 효율, 지능의 이 세가지 특성은 뇌의 일부가 아닌 전체가 지능을 담당한다는 것을 의미한다. 이마엽앞겉질은 주의, 기억, 언어, 창조, 계획, 자아인식과 같은 복잡한 정신기능과 관련되어있다. 사고의 유연성과 판단력, 수행기능, 억제(inhibition), 시간과 관련된 정보를 종합하는데도 중요하다. 또 다른 기능으로 작업기억(working memory)과 주의력을 들 수 있는데 이를 담당하는 곳은 이마엽의 위쪽,등쪽가쪽이마엽앞겉질(dorsolateral prefrontal cortex)이다. 앞쪽띠고랑이야말로 우리가 ‘의식’이라고 부르는 것이 존재하는 부분이라고 할 수 있다. 아기들은 마치 이마엽이 손상된 어른과 비슷하다. 시간에 대한 개념도 없고 주의를 집중하는 시간도 짧다. 자신을 억제할 줄도 모르고 자의식도 별로 없다. 이마엽은 가장 느리게 성숙되는 부위에 속하므로 아기의 지적 발달에 가장 큰 장애가 된다. 8개월: 이마엽 활동이 시작되는 때 -- ‘B가 아니라 A’ - 대상영속성 - 계획,억제,작업기억,최소한의 주의집중 -- 애착형성기, 낯가림 -- 독립적 이동이 가능한 시기와 일치 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

18개월: 언어와 자아의 출현 -- 좌뇌의 두정엽이 성숙 -- 자기절제능력(20초) -- 자의식의 출현(코에 묻은 페인트)- 좌뇌의 장악력을 반영 3,4 세 : 정신의 발견 -- 4,5세가 되면 상상과 현실 구분이 가능, 사람이나 사물이 때에 따라 다른 성격을 가질 수 있다는 것도 인정,타인의 마음과 동기가 자신과 다르다는 것도 인식,이는 사회성 발달에 중요 6세 : 사고의 새벽 -- 피아제의 보존(conservation)실험 네 살과 여덟 살 아이의 차이는 바로 사고력의 차이다. 그들의 감각이 뭐라고 말하건, 사고력이 발달하면 아이들은 자신의 사고 과정을 신뢰하게 된다. 아이들이 자신의 논리를 문제 해결에 적용하기 시작하는 것을 두고, 피아제는 조작적 사고의 출현이라 불렀다. 만 여섯 살 이후가 되면 사고의 규칙을 알게 되어 덧셈이 뺄셈의 반대 개념이라거나 글자가 모여서 단어를 이룬다거나 하는 것을 깨닫게 된다. 하지만 네 살이나 다섯 살 꼬마들이라면, 아무리 노력해도 이런 개념을 깨닫게 할 수 없을 것이다. 신경학자들은 이 시기를 주의력과 억제력이 요구되는, 전두엽과 관련된 일을 처음으로 익히는 시기로 본다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

영화는 초당 24개 장면의 빈도로 제시되면 연속적인 화면으로 합쳐져서 지각된다 영화는 초당 24개 장면의 빈도로 제시되면 연속적인 화면으로 합쳐져서 지각된다. 반면에 소리는 초당 90회 찰칵해도 따로따로 떨러진 찰칵하는 소리로 지각된다. 뇌에서 청각적인 시간 입력을 받아들이는 세포들은 어떤 다른 뉴런들보다도 빠른 비율로 점화할 수 있다. 이것은 초당 500회까지 이른다. 시간 감응도는 절묘하기 짝이 없다. 우리는 천 분의 1초 밖에 안 되는 소리의 중단도 탐지할 수 있다. 시각입력이 의식에 미치려면 적어도 약 30ms동안 지속되어야 한다. 소리가 한쪽 귀에 백 만분의 20 초 먼저 도착해도, 우리는 이 미세한 차이까지 탐지해 낼 수 있다. 시각의 경우 눈을 한 번 깜박이는 것은 십 분의 1초 수준에서 일어난다. 즉 , 5천배나 느린 셈이다.   우리가 무언가 주의 깊게 들을 때 머리를 곧추 세우는 까닭도 위치 파악의 애매함 때문이다. 한 음원으로부터 여러 개의 입력을 받아서 애매한 것을 중첩시키고 복합적으로 짜 맞추어, 그것을 근거로 소리의 위치를 추정하게 된다. 전정계가 기능 장애가 생기거나 또는 전정계에서 오는 정보와 시각정보가 엇갈릴때 어지러움을 느낄 수 있다. 곧 운동을 느끼기는 하지만 눈으로는 차나 배 안의 고정된 세계를 볼 때 멀미가 난다. 거꾸로 운동을 느끼지는 못하는데 눈에서 세계가 너무 많이 움직이는 것처럼 보일 때 현기증이 생긴다. 출처:우리아이 머리에선 ~-리즈 엘리엇-

Specialization by Learning Algorithms (Doya, 1999) target error + - output input Cerebellum: Supervised Learning reward Basal Ganglia: Reinforcement Learning Cerebral Cortex：Unsupervised Learning Cortex Basal thalamus Ganglia SN Cerebellum IO

Theory of Mind ID EDD SAM TOMM Desires and goals “Mary wants the apple” EDD Eyes can see things “Mary sees the apple” SAM Infers desires and goals based on eye direction “I see that Mary wants the apple” TOMM Allows the full range of mental states “I think you believe this topic is interesting”

ToMM impaired TOMM impairments? SAM is impaired, so TOMM must be too. ID Desires an goals EDD Eyes can see things SAM Infers desires and goals based on eye direction TOMM Allows the full range of mental states

The Pathways from the Motor Cortex to the Spinal Cord Corticobulbar tracts: Originate in layer 5 of neocortex. Are pyramidal cell with large somas (to support long axons). Descend into brainstem and split into ventral (ipsilateral) and lateral (controlateral) corticospina tracts. Corticospinal tracts: Ventral tract stays on same side (ipsilateral) and controls trunk of body. Lateral tract crosses over (contralateral) and controls limbs.