지난 시간, 시각을 보는 중요한 관점에서 그림의 순서가 중요하다고 하였다. 첫번째 그림은 중심와(fovea) 도표이다. 극단적으로 중심와에만 원추세포가 몰려있다. 이것이 유니크하다. 뭘 의미하는가? 원추세포가 뭘 하는거지? 색깔과 형태이다. 간상세포는 명암이다. 명암은 형태가 아니다. 그래서 이미지를 구성하는 색깔과 형태가 모이는 지점이 시야에서 1도이다. 이것 가지고 하루종일 생각해봐야 한다. 이미지 안 맺히는 곳은 주변이 흐릿해야 하는데 명확하다고 느낀다. 만들어 낸 것이다. 초점 맞추기 위한 주의집중은 인간한테만 가능하다. 타인의 마음을 읽는 것은 간난애기부터다. 손가락을 가르키면 손가락을 볼 때부터 마음이 적용된다.

 

두번째 그림의 망막의 원추세포와 간상세포는 대뇌의 피라미드 세포에 해당한다. 이것을 principle cell이라고 한다. Horizontal cellamacrine cellinterneuron이라고 하는데, 숫자로는 principle cell 보다 10배 많다. Interneuron을 이해해야 사람들 간의 센스의 차이를 안다. 그래서 센스 있는 사람은 하나를 보면 열을 안다고 한다. Interneuron은 대부분 억제를 하는 GABA성이다. ’측방향억제라고 한다. 수많은 사물이 보이고 소리가 들리는데 어떻게 개별사물을 알아보고 개별소리를 듣는가? 측방향억제이다. 내가 집중하는 것 외에는 잘라내는 것이다. 형태를 인식하는 것도 측방향억제이다. 측방향억제로 형태, 색깔, 움직임이라는 구별된 대상을 인식할 수 있다.

 

세번째 그림에서 1차시각피질의 4번째 층을 왜 세부 구분하는가? 시각피질 중 1차시각피질만 이렇게 되어 있다. 90% 감각이다. 순수감각이 있을 때 과립세포가 주가 된다. 괴립세포 유무로 판단 가능하다. 운동성인 경우는 과립세포가 거의 없고 4번층이 줄어든다. 운동성 세포는 왜 커야 하는가? 도망가야 하기 때문이다. 빨리 피하려면 속도가 빨라야 한다. 축삭 다발에 빠르게 전류가 지나가야 한다. 그래서 크면 무조건 운동에 관여된 세포다. 전전두엽에도 과립세포가 꽤 있다. 일반적으로 과립세포가 많으면 상세한 프로세스가 가능하다.

 

오늘은 운동이다. 마지막 날은 대뇌피질의 의식까지 갈 수 있다. 감각은 디테일이 많고 정보가 많다. 고난이도는 1치시각피질의 4번층이다. 운동의 직접경로, 간접경로가 브레인 전체에서 매끌매끌하다. 대충은 알아듣지만 우리가 갖고 있는 인지패턴과 맞지 않아 잘 안 붙기 때문이다. “억제에 억제가 탈억제이다가 반복되는 것에 익숙치 않다. 억제에 억제가 탈억제 되는 방식이 인간사회에는 드물기 때문이다. 우리의 생각이 평면이라 배열을 바꾸는 것은 잘 하지만, 다른 차원의 배열로 들어가는 것은 잘 못한다. 부정에 부정에 부정을 하고 나면 헷갈려서 모른다. 그래서 깊이 차원은 헷갈린다. 운동의 메인센터는 뇌간 위쪽이다.

운동에 가장 중요한 것, 운동의 메인센터는 위이다. 요 그림만 언제든지 알면 되는데 간단하지만 무지 헷갈린다.

 

계층이 4개 층이다. 운동은 하이라키 개념이다. 토로니가 얘기하듯이 운동이 의식이 안되는 것은 선형적이기 때문이다. 페러렐이 아니라 위에서부터 아래로 선형으로 내려오는 하이라키가 있다는 것이다. 계층이 핵심개념이다. 경상도 학렬개념이다. 계층을 따라가면 된다.

 

맨 위층에 대뇌피질(Cerebral cortex)이 있고, 두번째 계층이 선조체(Striatum)에 수용기(receptor)가 여러 개인데 운동에서는 도파민 수용기 2가지를 중심으로 본다. D1R(dopamine 1 receptors)D2R(dopamine 2 receptors)이 안 섞이고 내려온다. 세번째 계층은 외측창백핵(GPe, globus pallidus external)이다. 그러나 내측창백핵(GPi, globus pallidus internal)은 아래 계층이다. GPe와 같은 계층은 시상하부핵(STN, subthalamic nucleus)이다. 파킨슨병 걸리면 여기에다 침을 꼽는다. 막내인 네 번째 계층은 출력단이다. 내측창백핵(GPi, globus pallidus internal)과 한 형제가 있는데 진화적으로 헤어진 것이다. GPi 형제를 찾아야 운동출력에서 안 헷갈린다. 형제는 바로 흑질그물부(SNr, substantia nigra reticular)로 진화적으로 같은 핵이라는 것이 중요한 지식이다.

 

운동 이야기는 대뇌기저핵에서 전개된다. subcortical이라는 말을 쓴다. 시상은 독립적으로 봐야 하고 피질이 덮였는데, 그 사이 무주공산이 대뇌기저핵이다. 대뇌기저핵이 하는 일이 운동이다. 운동을 출력하는 것이 아니라 80%는 운동을 학습하는 것이다. 운동출력은 손발이 한다. 그래서 뇌가 션찮으면 손발이 수고롭다고 한다. 운동학습은 잘 안 드러난다. 기타치고 자전거 배우는 것인데 인간의 기술혁명이 여기에 있다. 전뇌기저핵이 있는데, 마이네리트인 아세틸콜린 센터이다. 전뇌기저핵은 대뇌피질 전체를 깨워주는 역할을 한다.

 

오늘 공부는 브레인 가운데 거대한 대륙을 공부하는 것이다. 운동학습의 특징이 감독이 있다는 것이다. 그래서 따라한다. 농구선수는 코치에게 따라 배운다. 하이라키가 있다는 것이다. 마라톤을 하면 보통사람은 4시간 중반쯤인데, 3시간대로 들어오려면 전문코치로부터 훈련 받아야 한다. 그것이 뭘 의미하는가 깊이 생각해보라. 하이라키가 있다는 말이다. 운동학습이라 직접적으로 잘 안 느껴진다.

 

D1RD2R에서 GPi로 가는 경로가 직접경로(direct pathway)GABA 억제성이다. 억제성은 interneuron이 가까이서 하는 것으로 알고 있었는데, 대뇌기저핵을 조사하고서 깜짝 놀랐다. 억제성 뉴런이 장거리로도 해준다는 것이다. 이를 중간돌기신경(medium spiny neuron)이라고 하며 대뇌기저핵에 가장 많은 핵이다. 대뇌기저핵은 압도적으로 많은 GABA성 뉴런으로 가득 차 있다. 그래서 운동=억제이다. 운동을 잘 한다는 말은 목표를 향하여 운동출력이 정확히 나간다는 것인데, 그러려면 나머지 운동을 억제해주어야 한다. 선택의 반대는 다른 것들을 억제했다는 것이다. “억제=선택이다. 많은 자유도를 가진 손발 움직임 중에 하나를 선택해야 한다. 그래서 GABA성 뉴런으로 가득 찬 것이다.

 

D1R, D2R, GPe, GPi 모두 선조체(striatum)에 있는 핵이다. 선조체에 있는 모든 핵은 무조건 억제성이라고 기억해 두면 된다. 행동을 억제 잘 하는 사람을 조심스럽다고 한다. 멘탈이 깨지면 부산스럽다고 하는데, 억제 메커니즘이 원할하게 작동 안 해서 그렇다.

 

간접경로(indirect pathway)GPe를 거쳐서 GPi로 간다. 운동경로가 출력부로 매개해주는 신경핵이 시상(TH, Thalamus)이다. 대뇌피질에서 시상하부핵(STN)으로 내려오는 것은 억제가 아니라, Glutamate성이다. 이 경로를 과직접경로(hyperdirect pathway)라고 한다. 운동출력을 하려면 시상이 탈억제가 되야 하는데, 그러려면 GPi/SNr이 시상을 억제하고 있는 것이 풀려야 한다. 그러려면 GPi/SNr를 억제해 주어야 하는 직접경로와 간접경로가 GABA를 분비하여 억제를 한다. 그러면 시상의 억제가 풀려서 대뇌피질로 가서 운동을 선택한다. 그 다음엔 척수로로 내려와서 운동출력을 한다. 대뇌기저핵은 운동출력이 아니고 운동선택이다. 운동선택을 하는 연속적 과정을 운동학습이라고 한다. 그래서 대뇌기저핵은 억제로 가득 차 있다. 운동에 관한 이야기의 90%이다.

이번에 그리는 그림은 플랫폼이다. 내가 고민해서 몇일 전 만든 그림이다. 그림은 복합적이나 어려운 그림은 아니다. 뇌간의 중뇌수도관을 수직으로 잘라서 입체적으로 보여 준 그림이다. 반대쪽에 상구(SC)를 그려주고, 하구는 그릴 필요없다. 상구 아래에 소뇌를 그려준다. 소뇌의 충부(vermis)와 꼭지핵(fastigial nucleus)이 들어온다. 흑질그물부(SNr)가 중뇌에 박혀있는데, 어디까지 내려오는가를 입체로 그려준다. 대뇌기저핵을 그리는데, 섬유다발인 internal capsule을 그려주고, 선조체(striatum)의 창백핵(GPi, GPe)과 조가비핵(Putamen), 꼬리핵(Caudate)을 그려준다.

 

꼬리핵이 큰 면적을 차지한다. 크기가 크다는 것은 생존에 중요하다는 것이다. 브레인 안의 거대한 아치이다. 무엇을 하는가? 어렵다. 단순한 운동이 아니다. 대충 보면 차이가 안 나는데 가만히 보면 미묘하게 다른 행동을 보이는 사람이 있다. 5% 모자라는 사람을 우리는 대번에 안다. 달라이라마가 나타나면 우리는 어떻게 느끼는가? 존재 자체에 압도를 당한다. 1% 차이다. 운동이 단순하지 않다. 사람마다 하늘과 땅 차이다. 경망스런 사람, 점잖은 사람, 그 중에도 속이 텅 비어 점잖은 체 하는 사람, 속이 가득 차서 점잖은 사람, 억지로 참는 사람, 참지 않고도 자연스럽게 참을 수 있는 사람, 모두 다르다. 전부 운동이다. 꼬리핵 머리로 전전두엽에서 가장 많이 신경섬유를 보낸다. 강박증은 머리 쪽으로 신경섬유를 조금만 더 많이 보내면 생긴다. 너무 많이 보내도 안되고 적정함이 있다. 종합판이다. 꼬리핵은 우리 브레인의 기본적 구조를 결정해 준다.

 

옆에 시상을 그려주고, 시상의 복전측(VA, Ventral Anterior), 복외측(VL, Ventral lateral), 시상침(Pulvinar)을 구분한다. 시상하부핵(STN)이 시상의 아래에 붙는다. 그 위로 대뇌피질을 덮어준다. 대뇌피질을 나누어 주면 앞쪽 운동, 뒤쪽 감각이다. 앞쪽에 전전두엽(PFC, prefrontal cortex)이 있고, 보조운동영역(SMA, supplementary motor area), 전운동영역(PM, premotor), 1차운동영역(M1, primary motor)이 있다. 3영역을 운동피질(motor cortex)이라고 하는데, 각각 30%씩 운동출력이 나온다.

 

운동 중 보행(locomotor)이 있다. 사지동물을 생각하면 유일한 운동은 보행이다. 지금은 로보틱스연구에서 중요하다. 계산은 금방 흉내내고 인간보다도 잘 하는데 운동은 어렵다. 자연스런 운동은 더욱 어렵다. 인간 중에도 자연스런 운동은 드물다. 수행의 궁극이 자연스런 운동이다. 우리는 자연스런 운동을 하는 사람을 보면 순간적으로 안다. 대단히 높은 지적운동이라는 것을 바로 안다. 사지교번운동이 어떻게 일어나는가를 보여주는 그림이다.

 

운동출력은 전전두엽(PFC)에서 꼬리핵(caudate) 머리로 곧장 간다. 이것이 운동의 가장 중요한 사건이다. 이것이 균형을 잃으면 강박증이다. Glutamate성이다. 꼬리핵 머리에서 선조체(striatum)의 조가비핵(putamen)으로 간다. 선조(線條)는 빈 원통에 구조가 있는 요철이다. 꼬리핵과 조가비핵이 원래는 진화적으로 같은 신경집단인데 그 사이를 internal capsule이 지나가면서 꼬리핵과 조가비핵으로 이산가족이 된다. 두부 같은 세포질에 국수가닥이 지나가면서 생긴 구조가 선조이다.

 

조가비핵(putamen)에서 직접경로는 GPi로 간다. 간접경로는 GPe로 간다. GPe에서는 다시 STN을 억제해 준다. 또 한 경로는 선조체가 SNr을 억제한다. SNr은 상구(SC)를 억제하고 있는데 눈동자가 정해진 쪽으로만 보는 것과 관련된다.

 

걸어간다는 것은 어떻게 되는가? 중뇌보행중추(MLR, mesencephalic locomotor region)를 알아야 한다. 고양이, 개와 사람이 걸어가는 운동발생센터이다. 쐐기모양핵(CnF, cuneiform nucleus)이 여기에 있다. 또한 가슴을 열고 영접해야 하는 핵이 뇌각뇌교핵(PPN pedunculopontine nucleus)으로, “모든 공부의 마지막은 그 사람의 몸동작이다라는 것을 설명할 수 있는 핵이다. 아주 애매한 핵일수록 기능이 복합적인데 서서히 밝혀지고 있다. 그래서 발걸음 하나가 감동을 주는 사람이 있다. 마이클 잭슨의 문 워크(moon walk)를 보고 전 인류가 경악을 했다. 왜 그런 예술이 의미를 갖게 되었는가? 걷는 것인데 왜 전 인류가 경악하는지 생각해 보았는가? 걸음걸이가 도달할 수 있는 최고의 예술적 경지를 보여준 것이다.

 

다음은 보행의 패턴을 만들어내는 핵들이 있다. 정중뇌교망상체(PPRF paramedian pontine reticular formation)가 있다. ‘수평주지센터라고 한다. 눈동자가 수평으로 움직이는 것을 만들어준다. MLR에서 PPRF로 내려온다.

 

다음은 PPRF에서 척수(SC)의 중심패턴형성기(CPG, central patter generator)로 내려간다. 척수에서도 PPRF로 보내지는 양방향이다. 그래서 팔 다리가 교번으로 움직인다. 고생대 데본기 이후로 3억년동안 진화해 온 것이다. 로보틱스에서 인간이 계산한 것은 20만년밖에 안되니 금방 따라잡는데, 이것은 3억년이나 걸린 진화과정이라 따라잡기 훨씬 더 어렵다.

 

운동으로 나가주려면 운동피질이 활성화되어야 한다. 중심패턴형성기는 운동의 패턴을 만들어주는 것이라 바로 운동이 되는 것은 아니다. 그래서 복합적이다.

 

다음은 소뇌의 충부(vermis)에서 꼭지핵(fastigial nucleus)으로 가고, 꼭지핵에서 PPRF로 보내져서 보행의 자동반응에 관여한다.

 

운동출력은 대뇌피질의 운동피질이 활성화 되어야 한다. GPi에서 시상을 억제하고, 시상에서는 운동피질(PM, SMA, M1)을 활성한다. 그러면 우리는 걸어갈 수 있다.

 

지난 시간, 시각은 운동에 대한 가이드라고 했다. 안구도약과 보행이 90%를 같은 회로를 쓴다. 걸어가고 운동하는 것은 시각과 함께 진화되어 왔다. 망막(retina)에서 시각이 상구(SC)로 가면 4군데로 보내진다. 첫 번째 시상의 시상침(Pulvinar), 두 번째 시상의 복전측(VA, Ventral Anterior)과 복외측(VL, Ventral lateral), 세 번째 소뇌의 충부(vermis), 네 번째 수평주지센터인 PPRF로 간다.

 

또한 망막에서 시상의 LGN을 거쳐 시각피질(VC)로 가서 후두정엽(PPC, posterior parietal cortex)으로 간다

운동출력이 나오는 플랫폼이다. 대뇌피질을 위에 그리고, 아래에 뇌간을 그린다. 중뇌(mid brain), 교뇌(pons), 연수(medulla)를 사각형 형태로 그려준다. 교뇌에는 전정핵(vestibular N.) 4(Superior, Lateral, Medial, Inferior)를 그려준다. 내측(medial)에서 척수로 신경이 2개 내려온다. 내측전정척수로(medial vestibulospinal tract)이다. 또 외측(lateral)에서 척수로 1개의 신경이 내려오는데, 외측전정척수로(lateral vestibulospinal tract)이다.

 

4번째는 운동피질에서 교뇌까지 와서 교뇌의 그물핵(pontine reticular N.)과 시냅스하여 척수로 내려오는 교뇌그물척수로(pontine reticulospinal tract)가 있다. 그물이라는 말에 사무쳐야 한다. 그 사람이 행동이 자연스럽게 보이는 것은 엄청 어렵다. 엄청난 훈련의 결과이고 이것을 담당하는 것이 그물핵이다. 운동이라는 것이 처음하면 서툰데, 농구에서 마이클 조던은 100번 던지면 99번 들어간다. 들어가고 안들어가고 차이가 하늘과 땅인데 훈련의 차이다. 성철스님이나 달라이라마도 훈련을 한 것이다. 수행의 본질은 잡담 안하는 것이다. 공부의 본질도 그러하다. 코메디언도 집에가면 농담 안한다. 전문가가 되려면 그것을 할 때 외에는 잡담하면 안된다.

 

운동에 가장 중요한 차이가 그물핵이다. 훈련의 결과라는 것이 신경구조를 그려보면 안다. 축삭이 그물처럼 엉겨붙어 있는데 메인 신경로를 간섭하기 가장 좋은 위치에 있다. 샤프롱(chaperon)은 귀족사회에서 여성의 사교장 의례를 가다듬어주는 역할을 하는데, 바로 그물핵이 신경로의 샤페롱이다. 샤페롱이 없으면 귀족혈통을 타고 나도 귀티가 안 난다. 메인 무대에 가려면 옆에서 샤프롱이 매만져 주어야 한다.

 

또 한 군데 있는 그물핵이 연수에 있는데, 연수그물핵(medullar reticular N)이다. 5번째로 연수그물척수로(medullar reticulospinal tract)가 된다. 그래서 김연아가 스케이팅 할 때 음악의 리듬을 몸동작으로 승화하는 것이다. 놀랍다. 엄청 훈련해야 한다. 리처드 파인먼도 자신은 천재가 아닌데 훈련했을 뿐이라고 한다. 그물핵은 한쪽만 가이드 받으면 안 된다. 양쪽 대뇌피질에서 좌우 균형을 맞추어 조율해준다.

 

6번째는 대뇌의 시각피질에서 후두정엽(PPC)으로 온 시각정보가 중뇌의 상구(SC)에서 시냅스하는데, 시개척수로(tectospinal tract)가 된다. 그래서 보면 한다. 7번째는 중뇌의 하구쯤으로 내려와서 적색핵(Red N)과 시냅스하고, 적색핵은 교차(decussation)하여 척수로 내려오는 적색핵척수로(rubrospinal tract)이다. 시개척수로는 등쪽피개교차(dorsal tegmental decussation)를 하고, 적색핵척수로는 배쪽피개교차(ventral tegmental decussation)를 한다.

 

운동을 소뇌중심으로 보는 그림이다. 척수에 배근신경절(DRG, Dorsal root ganglion)이 있고, 클라크 기둥(clarke's column)이 있다. DRG는 경추8번부터 요추 2번까지, 15개 척수마디를 관통하는 신경절이다. 클라크 기둥은 브레인의 1000억개 넘는 세포 중 축삭이 가장 굵은 신경세포로 고유감각이다. 그 만큼 엄청 중요하다. 클라크 기둥은 소뇌로 올라간다. 또 하나의 경추1번에서 7번까지의 DRG는 올라가다가 연수에서 쐐기핵(Cuneate nucleus)과 시냅스하고 소뇌로 올라온다.

 

소뇌로 들어가면 다중으로 시냅스 하는데, 처음으로 시냅스하는 곳이 과립세포(granule cell)이고, 다음으로 소뇌에서 중요한 푸르키니에세포(Purkinje cell)와 시냅스 하고, 다음으로

소뇌심부핵(DCN, deep cerebellum nuclei)과 시냅스 하고, 소뇌를 빠져나와서 위로 올라가 교차(dorsal tegmental decussation)하여 시상의 VA, VL과 시냅스 하고, 대뇌의 운동피질(motor cortex)과 시냅스한다.

 

척수의 중심선(midline)을 그어주면, 중심선을 넘어가는 것을 교차(decussation)라고 한다. 운동피질에서 시냅스하고 교뇌로 내려와서 시냅스하면 핵들이 많은데 교뇌핵(pontine nucleus)이다. 교뇌는 소뇌를 포대기로 업은 형상인데, 포대기에 해당하는 중소뇌각(MCP)의 신경다발이 가장 큰데, 천만 다발 쯤 될 것이다. 중소뇌각의 신경섬유다발이 교뇌핵과 전부 시냅스하여 소뇌로 들어온다.

 

하올리브핵(IO, inferior olivary nucleus)은 독립적인 핵인데, 위로 올라가는 등산섬유(Climbing fiber)가 교차하여 소뇌의 푸르키니에 세포와 시냅스한다. 하올리브핵은 우리 운동에 있어 순서와 타이밍을 만들어주는 기본시계이다. 푸르키니에 세포는 과립세포 수십만개와 시냅스하지만 잘 흥분하지 않는다. 그러나 하올리브핵에서 등산섬유로 올라와서 시냅스하면 금방 흥분하는데, 새로운 운동학습을 하거나 한 단계 난이도를 높여서 운동을 할 때 굉장히 흥분한다.

 

적색핵(RN)은 하구단면에서 교차(ventral tegmental decussation)하여 척수로 내려오는데 적핵척수로이다. 피질척수로(CST)는 연수에서 교차(pyramidal decussation)하여 척수로 내려온다. 적핵척수로와 피질척수로는 공동으로 척수와 시냅스하여 근연접하는데, 부르는 이름이 α-MN(motor neuron)이다.   

척수의 실체는 트리오다. 척수에는 두가지가 더 있는데 하나가 교감기둥(Sympathetic trunk)이고. 하나는 배근신경절(DRG, Dorsal root ganglion)이다. 배근신경절을 이해 못하면 척수를 모르는 것이다. 척수라는 공화국은 두형제가 있는데, 하나는 교감을 담당하는 시스템이고, 하나는 척추 등쪽으로 감각성인 배근신경절이다. 간난애의 배근신경절은 척수보다 더 크다. 척수와 교감기둥, 배근신경절의 삼각관계를 그림으로 그릴 수 없으면 척수를 모르는 것이다.

 

이번에 그리는 그림은 척수 플랫폼이다. 척수가 뭔지 아하!‘하게 될 것이다. 척수에 알통을 크게 그려야 한다. 배근신경절은 태아 때 척수보다 크다. 그리고 교감신경절이 연결된다. 모든 것이 세포가 한다. 이곳에 세포가 모여 있는 것은 감각성 세포이고, 양극성 세포(bipolar cell)로 한쪽은 염탕꾼이 가 있고 한쪽은 정보를 보내는 것이다. 이런 세포가 수천 개 이상 모여 있는 도시를 신경절(ganglion)이라고 한다.

 

신경절의 하이웨이를 따라가 보면 한 가지는 근육과 뼈가 있는 쪽으로 가는데, 골지힘줄기관 (GTO, Golgi tendon organ)이다. 또 한 가지는 근육본체 안으로 들어간다. 그러면 정보가 2개가 나오는데, Ia, Ib 신경이라고 한다. 이 두 감각이 우리 모든 근육에 수천만개가 있는데, 이것이 고유감각이다.

 

두 번째 하이웨이가 Aβ섬유로 마당발로 4개로 나간다. 1번은 자유신경말단(free nerve ending), 2번은 가지 끝에 빨판이 있는 압력소체이다. 3번은 끝에 솔방울이 달려 있는데 지문처럼 동심원 구조가 있는 압력소체이다. 4번은 신경이 감겨 있는 루피니소체(Ruffini endings)이다. 이것들을 피부감각이라고 한다. 진동, 압력, 가려움, 온도, 통증을 감각한다.

 

세 번째 하이웨이는 C섬유로 자유신경말단(free nerve ending)으로 나간다.

 

네 번째는 하나는 자유신경말단이고, 하나는 근육으로 들어가서 감각이 들어오는데 AδC섬유가 같이 있다.

 

Ia, Ib, Aβ, C, Aδ, C섬유로 정보를 모아서 척수로 들어온다. Ia, Ib, Aβ 2가지는 후근(posterior root)으로 들어와서 척수를 빠져 나가서 후섬유단(PC, Posterior column) -> 내측섬유띠(ML, medial lemniscus) -> 1차감각피질(S1)로 간다. 일부 곁가지는 척수에서 시냅를 한다. 다음의 C, Aδ, C2가지는 통증인데, 척수로 들어와서 시냅스하고 교차(decussation)하여 시상으로 올라가는 척수시상로(STT, Spinothalamic tract)가 된다. 그래서 척수시상로는 통증이다. 통증을 많이 모니터링하는 것이 시상이다. 그래서 시상통이라고 한다.

 

다섯 번째는 교감신경절에 양극성으로 들어왔다가 나가는데, 내장(viscera)신경과 연결된다. 속이 뒤틀리는지, 독극물을 먹었는지의 정보가 올라간다. 유명한 내장신경총이다. 올라온 정보는 대뇌로 보내지 않고 척수에서 시냅스해서 처리해버린다. 원인을 알기 전에 설사해버리는 것이다. 그래서 장은 little brain이다. 교감신경절에서 한 개는 내장으로 시냅스하고, 한 개는 혈관으로 시냅스하는데, 소장에 있는 혈관이다. 배탈나면 영양섭취가 달라져야 하니 소장의 혈관사이즈를 상황에 맞게 다 바꾸어준다. 대단한 것이다.

 

마지막은 운동으로 간다. 궁극적으로 척수는 운동하는 것이다. α-MN은 왕 중의 왕이다. 모든 것이 운동이구나를 알 수 있다. 척수전각에 있는데 상당히 크다. 출력이 anterior root를 타고 나가는데 final common pathway라고 한다. 근육으로 나간다. α-MN에 신호를 보내는 팀을 6개 그려준다. 손 다리 운동을 전적으로 관장한다

α-MN이 얼마나 대단하가를 보여주는 그림이다. 뼈에 붙은 것이 인대인데, 인대 안은 콜라겐이 가득 차 있다. 여기에 신경세포가 콜라겐을 지지대로 해서 나가 있다. 근육이 당겨서 힘을 받으면 전압펄스가 오는데, Ib이다. 전체를 부르는 이름이 골지힘줄기관(GTO, Golgi tendon organ)이다. 근육부위의 안을 살짝 열어서 보면 근방추가 있다. 근육을 생각대로 움직인다는 말은 신경말단이 근방추를 감아서 Ia로 전압펄스가 나가서 대뇌피질의 1차 체감각(S1)까지 올라가서 보고를 한다. S1에서는 곁가지가 내려와서 대장인 α-MN에 보고를 한다.

 

고속도로를 3개를 타고 근방추로 오는데, 올리브척수로(Olivaryspinal tract), 그물척수로(reticulospinal tract), 피개척수로(Tectospinal tract)이다. 또 한쪽으로는 적색핵척수로(Rubro spinal tract)와 전정척수로(Vestibulospinal tract)의 고속도로 2개에서 오는 신경로와 시냅스한다. 5개 고속도로가 정보를 모아서 대장 α-MN에게 보고하는데, 아직도 명령이 안 떨어진다. 호모 사피엔스의 손가락 움직임을 만들어주는 고속도로를 기다린다. 이것이 바로 피질척수로(corticospinal tract)이다. 이제야 움직인다. 최종공동선로(Final common path)로 근육에 신경이 나가서 아세틸콜린을 분비하여 근육이 움직인다. 마지막으로 한번 더 점검하며 피드백을 한다. 매 순간 대장에게 피드백을 하는데 Renshaw feedback이다. 훈련을 하면 손동작이 베토벤처럼 놀라운 기능을 발휘한다. 그래서 운동은, 손놀림 하나는 그 사람이 살아온 모든 지능의 역사다. 손놀림 하나만 보면 그 사람을 안다.  

준플랫폼으로 브레인 전체를 보는 관점이다. 5억년동안 진화해 온 브레인의 기본플랫폼이다.

 

냄새맡는 후각기관(Olfactory) 위에 팔리움(Pallium)이 생기고, 팔리움 안에 sub-pallium이 진화를 하고, 다음이 시상이다. 다음으로 시개(Tectum), 피개(Tegmentum)이고, 다음으로 소뇌(cerebellum,) 교뇌(Pons)이고, 다음이 연수(medulla)이고, 다음이 척수(spinal cord)이다.

요 하이라키를 잊어버리면 안된다.

 

시상은 4개층으로 나눈다. 시상상부(epithalamus), 시상등부(dorsal thalamus), 시상배부 (ventral thalamus), 시상하부(hypothalamus)이다. 시상상부(epithalamus)는 현재의 송과체에 해당되는데 파충류로 가면 중요해진다.

 

백본 구조로 이렇게 되있구나를 알면 진화적으로 안 헷갈린다

감정이 운동에 다 갖다 붙었다. 그것을 접목시켜주는 핵이 유명한 대뇌각교뇌핵(PPN, pedunculopontine tegmental nucleus)이다. 복합핵으로 아세틸콜린, 글루타메이트, 도파민 다 나온다.

 

메인 입력이 대뇌피질 전체에서 들어온다. 출력은 양방향으로 연결되었는데 GPi/SNr 그리고 시상하부핵(STN)이다. 출력만 나가는 쪽에는 GPeSNc이다. PPN은 보행중추인데 ILN(intralaminar nuclei of thalamus)으로 출력되는 것을 보고 졌다하였다. ILN은 인지작용, 운동, 감정 다 통합해버린 것이다. 그런데 이것이 보행중추이다. 발걸음 하나에 그 사람 삶의 역사가 다 담겨 있다는 것이다. ILN은 대뇌피질 모든 곳에 연결되어 있고 그 종합이 발걸음 하나로 다 드러난다는 것이다.

 

우리는 역시 움직이는 동물이다. 그것이 발레리나, 예술성까지 가는 유일한 동물이다. 안무는 위대한 수학자 만큼 고차원적 영역이다. 홍신자 안무가의 수필에 몸의 자세는 그 사람의 몸의 역사다라고 하였다. 움직임이 예술로 승화한다는 것은 움직임이 우주의 본연의 자세로 돌아갈 수 있다는 것이다.