소뇌(cerebellum)
뇌 뒤쪽에 자리한 콜리플라워 모양의 조직. 소뇌는, 피아노를 연주하거나 자동차를 운전하는 등 감각 기관으로부터 입력되는 정보를 바탕으로 조정되는 숙련된 신체 기술과 관계한다.
흑질(substantia nigra)
뇌의 가장 기본적인 부분의 내부 깊숙이에 콧수염처럼 띠 모양을 한 검은색의 특별한 뇌세포 덩어리 두 개. 흑질 손상은 파킨슨병을 유발한다. 정상적인 흑질 세포는 도파민(dopamine)[fn]다른 많은 기능을 하지만 특히 운동과 관련해 중요한 역할을 수행하는 신경전달 물질. 도파민의 수원 중의 하나인 흑질이 손상되면 파킨슨병에 걸린다. 근육 경직, 손 떨림, 운동이 불가능해지는 증상등을 보인다.[/fn]이라는 물질을 분비한다.
도파민(dopamine)은 뇌세포가 서로에게 신호를 전달할 때 사용하는 특수한 화학물질 가운데 하나이다. 바로 '신경전달 물질'이라고 하는 것이다. 뇌가 운동을 관장하기 위해 도파민(dopamine)을 필요로 하는데 흑질 세포가 없어지기 시작하면 도파민(dopamine)이 부족해지고 뇌는 운동을 적절히 제어하거나 발현할 수 없게 된다.
(주요 기능)
뇌의 다른 부분, 특히 미상핵과 피핵을 합한 부분인 선조체(striatum)[fn]뇌의 중심에 있는 대뇌기저핵의 한 부분. 선조체가 손상되면 헌팅턴 무도병에 걸린다.[/fn]에 도파민(dopamine)을 공급하는 것이다. 흑질과 선조체는, 척수로부터 뇌의 앞부분까지 뻗어 있는 크고 복잡한 일련의 구조인 대뇌기저핵의 한 부분이다.
시상(thalamus)
뇌간 위쪽으로 뇌의 중심부에 위치한 한 쌍의 달걀 모양 구조물. 외측슬상체 등 다양한 부분을 포괄한다. 일반적으로 시상은 여러 상이한 감각을 처리하는 데 관계한다. 즉 특정한 감각을 대뇌피질의 해당 부분으로 중계하는 것이다. 시상의 다른 부분은 각성과 의식에도 관계한다.
측두엽(tempora lobe)
대뇌 반구를 구성하는 네 개의 주요 영역 중 하나. 좌우 한 개씩 귀와 관자놀이 안쪽에 두 개의 측두엽이 있다.
전뇌기저부(basal forebrain)
알츠하이머병에서 주로 손상되는 뇌부위. 전뇌기저부는 뇌의 앞쪽 하방에 위치하는데, 대뇌피질처럼 퇴의 다른 부위들과 광범위하게 연결된다.
전뇌기저부를 손상시켜도 치매를 일으킬 수 있다. 이는 전뇌기저부의 수원이 아주 넓은 도달 범위를 갖고 있어 그 뉴런의 일부는 기억에서 중요한 역할을 수행하는 두 영역인 시상과 해마로 달려가기 때문이다.
전뇌기저부는 이 두 영역에 있는 표적 세포들에 신경전달 물질인 아세틸콜린을 공급한다. 그렇다면 시상과 해마로 아세틸콜린을 공급하는 과정을 그저 방해하는 것으로 치매성 기억 상실이 야기되는 것일까?
전뇌기저부의 역할이 무엇인지 정확히 아는 사람은 아무도 없다. 다만 각성 상태를 늘림으로써 기억에서 간접적인 역할을 수행할 것이라는 게 한 가지 이론으로 제안되어 있을 뿐이다. 아마도 아세틸콜린은 해마와 시상을 더 활발하게 만들어 기억의 과정이 더 효과적으로 진행되도록 도울 것이다.
이런 가설의 매력을 확인하려면 흡연의 효과를 생각해 보면 된다. 담배를 피워 본 사람은 니코틴이 집중력과 정신력을 전반적으로 끌어올린다는 사실을 너무나 잘 알고 있다. 니코틴은 아세틸콜린을 사칭하는 협잡꾼과 같은 물질이다. 실제로 알츠하이머병이 흡연자들 사이에서 덜 발견된다는 사실은 과학계의 논쟁거리이다.
전두전야(prefrontal cortex)
이마 뒤쪽의 전두엽 피질. 다른 동물과 비교해 볼 때 인간은 거대한 전두전야를 갖고 있다. 그 결과 뇌의 이 부분이 예를 들어 언어, 지능, 의식 등 고등의 기능을 담당하는 곳으로 간주된다.
전두전야가 '작업 기억'이라고 하는 특정한 유형의 기억과 관계하고 있다는 사실이 밝혀졌다. 이런 유형의 기억은 당장의 임무와 관련된 모든 정보를 기억하는 일을 책임진다. 예를 들어 체스를 둔다고 할 때 우리의 작업 기억은 우선 말 전체의 위치를 확인하고 이를 바탕으로 자신만의 독특한 공략법을 염두에 두면서 최종적으로 말을 어떻게 움직일지를 계획하게 해 준다. 작업 기억이 손상되지 않은 전두전야에 의존한다는 사실은 지연반응 검사라는 실험으로 확인되었다.
그렇다면 전두전야가 작업 기억의 중추이고, 우리의 놀라운 작업 기억 능력은 대뇌피질의 크기 때문일까? 다시 강조하지만, 특정 기능 전체를 뇌의 특정 영역에 한정하지 않도록 주의해야 한다. 예를 들어 지연반응 검사에서 보이는 뛰어난 성적은 주의력에도 달려있는데, 그것은 전뇌기저부에 의존한다. 따라서 작업 기억에는 뇌의 두 부분 이상이 관계하고 있다. 마찬가지로 전두전야의 크기가 그렇게 큰 것도 두 가지 이상의 기능을 담당하기 위해서일 것이다.
뉴런의 구조
뉴런을 입력과 출력이 이루어지고 그 사이에서 무언가가 일어나는, 작은 검은색 상자라고 가정해 보자. 입력을 담당하는 부분은 수상돌기라고 하는 가는 전선 줄기인데, 뉴런 하나가 10만 개의 수상돌기를 가지고 있기도 하다. 수상돌기는 이웃 세포에서 입력되는 신호를 받아 세포체라는 중앙 통제 영역으로 중계한다. 세포체에 도달한 신호는 뉴런으로 집중되는 다른 신호들과의 상호작용 속에서 억제되거나 증폭된다.
입력 신호 전체가 한곳에 모인 결과 세포체에서 새로운 신호가 촉발되어 특별한 출구를 통해 뉴런 밖으로 빠져나간다. 이 출구 역시 가는 전선 줄기인데, 축색이라고 한다. 입력을 담당하는 수상돌기는 끝이 점점 가늘어진다는 점에서 진짜 나뭇가지와 비슷하지만, 축색은 지름이 일정하고 각각의 뉴런에는 한 개씩 밖에 없다.
그러나 축색의 길이는 매우 다양하다. 가장 짧은 것이 겨우 인접 뉴런까지 미치는가 하면, 가장 긴 것은 뇌에서 척수까지 거의 1미터에 이르는 것도 있다. 이는 세포체보다 2만 배나 더 긴 것이다. 축색의 끝부분은 무수히 많은 작은 가지들로 나누어지는데, 이 가지들의 끝부분은 버섯처럼 부푼 모양이다. 이 버섯 모양의 말단부가 시냅스를 지나 다음 뉴런에 전기 신호를 전달한다.