본문내용
1. 뇌과학의 개념과 발전
1.1. 뇌의 구조와 기능
뇌는 막과 액체에 의해 이중으로 보호를 받는 가장 중요한 기관이다. 사고, 운동, 지각, 생명 유지를 위해 다양한 구조로 구성되어 있다. 대뇌는 뇌 대부분을 차지하는 중추신경계의 중추이며 운동, 감각, 언어, 기억 및 고등 정신 기능을 수행하는 기관이다. 두 개의 반구로 이루어져 있으며, 위치에 따라 좌반구 또는 우반구라 불린다. 좌반구는 주로 언어 기능, 숙련된 동작, 계산하기 등의 기능을 보유하며, 우반구는 도형 그리기, 길 찾기, 블록 쌓기 등의 시공간 능력을 갖추고 있다. 소뇌는 운동 기능에 관여한다. 알코올은 소뇌 기능을 억제하기 때문에 정상적으로 걸을 수가 없고, 물건을 집을 때도 어려움을 겪는다. 시상은 대뇌 겉질과 여러 감각 계통과 연결되어 감각 계통과 운동 계통을 통합하는 역할을 한다. 시상하부는 자율신경계 및 호르몬 분비를 통한 대사의 조절, 체온과 하루 주기 리듬의 유지, 갈증, 굶주림, 피로의 조절 등 기초적인 신체 대사를 유지하기 때문에 '생명 중추'라고도 한다. 뇌하수체는 뇌 가운데에 위치하며, 우리 몸에 중요한 호르몬들의 분비를 총괄하는 내분비기관이다. 뇌량은 오른쪽 뇌와 왼쪽 뇌를 연결해주는 구조이다.
1.2. 뇌연구의 역사
뇌연구의 역사는 19세기 초반부터 본격적으로 시작되었다. 1838년에는 프루엔카가 현미경으로 소뇌의 신경 세포와 주변 세포의 모양을 발견하였다"" 1861년에는 브로카가 실어증 환자에 대한 연구를 발표하였는데, 실어증 환자의 뇌를 부검하여 어떤 부위의 뇌세포가 죽어있는지를 확인하고, 이 부위가 실어증과 관련된 부위라고 밝혀냈다"". 1904년에는 파블로프가 개를 대상으로 실험을 하여 조건반사를 발견하였다"". 1929년에는 베르거가 뇌파를 최초로 기록하였으며, 1957년에는 팬필드가 대뇌를 기능별로 부위를 구분하였다"". 1975년에는 스패리가 좌우 대뇌반구의 기능적 차이를 발견하였고, 후후는 뇌 속에 모르핀과 유사한 물질인 엔도르핀을 발견하였다"". 1980년대에는 뇌 속 신경전달 물질의 구조와 작용이 입증되었으며, 1990년대에는 기능적 자기공명 화상 장치와 뇌 자계 등의 장비가 발전하면서 뇌 활동을 뇌 바깥에서 측정하는 기술이 진보하였다"". 이처럼 과거부터 현재까지 인간의 뇌에 대한 관심과 연구가 지속되어 왔으며, 21세기에는 뇌과학이 과학기술의 핵심 키워드로 등장하고 있다"".
1.3. 뇌 관련 기술의 발전
뇌과학에 대한 연구는 19세기 이후로 지속적으로 발전해왔으며, 최근 들어 다양한 기술 발전에 힘입어 더욱 가속화되고 있다. 특히 뇌 이미징 기술과 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 등의 발전으로 인해 뇌의 구조와 기능에 대한 이해가 크게 높아졌다.
먼저 뇌 이미징 기술은 뇌 활동을 가시화할 수 있게 해주어 뇌 연구에 혁신을 가져왔다. 1929년 베르거가 최초로 뇌파를 기록한 이래, 1957년 팬필드가 대뇌피질을 기능별로 구분하는 데 성공했다. 이후 1975년에는 스패리가 좌우 대뇌반구의 기능적 차이를 밝혀냈다. 1980년대에는 뇌 속 신경전달물질의 구조와 작용이 밝혀졌고, 1990년대에는 기능적 자기공명영상(fMRI)과 양전자방출단층촬영(PET) 등의 발달로 뇌 활동을 비침습적으로 측정할 수 있게 되었다. 이를 통해 뇌 기능의 국소화와 정보처리 과정에 대한 이해가 크게 향상되었다.
이와 더불어 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 발전도 주목할 만하다. 1970년대부터 뇌파를 이용한 신호 제어 기술이 연구되기 시작했고, 2000년대 들어 뇌 신경신호를 직접 감지하여 기기를 제어하는 기술이 실용화되기 시작했다. 대표적인 사례로 2019년 뉴럴링크社가 공개한 원숭이가 뇌 임플란트를 통해 비디오 게임을 하는 영상을 들 수 있다. 이러한 기술은 향후 신경 및 정신 질환 치료, 뇌-기계 융합 등 다양한 분야에 응용될 것으로 기대된다.
더 나아가 최근에는 유전체 분석 기술의 발달로 유전자와 뇌 기능의 상관관계에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다...
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