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뇌섬엽

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목차

1. 개요

뇌섬엽은 대뇌의 외측구 깊숙한 곳에 위치하며 전두엽, 두정엽, 측두엽에 의해 덮여있는 뇌의 한 부분이다. 뇌섬엽은 뇌섬엽 중심구에 의해 앞부분과 뒷부분으로 나뉘며, 뇌섬엽 앞부분은 짧은 겉질, 뒷부분은 긴 겉질로 형성된다. 뇌섬엽은 다양한 감각 처리, 미각, 언어, 내부 수용 감각, 운동 조절, 항상성, 자기 인식, 사회적 감정, 감정, 현저성, 의사 결정, 청각 인지 등 다양한 기능에 관여한다. 뇌섬엽은 진행성 표현성 실어증, 중독, 황홀경 발작, 불안 장애, 감정 조절 장애, 신경성 식욕 부진증 등 다양한 임상적 상태와 관련이 있다.

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뇌섬엽
개요
오른쪽 섬엽
오른쪽 섬엽, opercula 제거 후 노출됨
섬엽 3D 뷰
섬엽의 3D 뷰
라틴어cortex insularis
독일어Inselrinde
영어insular cortex
위치대뇌 대뇌피질
동맥중대뇌동맥
약어Ins, INS
기능
관련 기능미각
후각
일반적인 내장 감각
통증
온도
가려움
갈증
심리적인 통증
추가 정보
브레데 ROI 번호67
신경이름 ID111
NIF섬엽
그레이 해부학189
그레이 해부학 단락81

2. 구조

뇌섬엽은 대뇌의 외측구 깊숙한 곳에 위치하며, 전두엽, 두정엽, 측두엽에 의해 덮여 있다. 뇌섬엽 중심구에 의해 앞부분과 뒷부분으로 나뉜다.[1]

섬 피질은 뒤쪽의 과립 세포에서 앞쪽의 무과립 세포까지 다양한 세포구조를 가지며, 위치에 따라 다른 대뇌 피질이나 시상으로부터 입력을 받는다.

2. 1. 연결

뇌섬엽 앞부분은 얕은 고랑에 의해 3~4개의 '''짧은 겉질'''로 세분된다. 뇌섬엽 앞부분은 시상의 배쪽 내측 핵 기저 부분에서 직접적인 투사를 받고, 특히 편도체 중심 핵으로부터 큰 입력을 받는다.[1] 또한, 뇌섬엽 앞부분은 자체적으로 편도체에 투사한다.

원숭이를 대상으로 한 연구에서 뇌섬엽 피질과 편도체 복합체의 거의 모든 하위 핵 간에 광범위한 상호 연결이 밝혀졌다. 뇌섬엽 뒤쪽은 주로 외측 및 중심 편도체 핵의 등쪽으로 투사한다. 반면, 뇌섬엽 앞쪽은 앞 편도체 영역뿐만 아니라 내측, 피질, 부속 기저 거대 세포, 내측 기저 및 외측 편도체 핵으로 투사한다.[2]

뇌섬엽 뒷부분은 '''긴 겉질'''로 형성된다. 뇌섬엽 뒷부분은 이차 체감각 피질과 상호 연결되며, 척수시상로에 의해 활성화된 시상 핵인 배쪽 후하로부터 입력을 받는다. 또한 이 영역은 통증, 온도, 가려움, 국소 산소 상태 및 감각적인 촉감과 같은 항상성 정보를 전달하는 데 매우 특화된 시상의 배내측 핵(뒤쪽 부분)으로부터 입력을 받는 것으로 나타났다.[3]

확산 텐서 영상을 사용한 인간 신경 영상 연구에 따르면 뇌섬엽 앞부분은 측두엽 및 후두엽, 덮개 피질, 안와전두 피질, 아래 이마이랑의 삼각 부분 및 덮개 부분과 상호 연결되어 있다. 같은 연구에서 좌반구와 우반구 간의 해부학적 연결 패턴의 차이가 밝혀졌다.[4]

'''뇌섬엽의 원형 고랑''' (또는 '''Reil의 고랑'''[5])은 반원형의 고랑 또는 ''열''[5]으로 뇌섬엽을 앞, 위, 뒤쪽의 덮개[6]의 인접한 겉질로부터 분리한다.[5]

2. 2. 세포 구조

뇌섬엽은 세포구조가 다양한 영역을 가지고 있으며, 뒤쪽 부분에서는 과립 세포로, 앞쪽 부분에서는 무과립으로 변화한다. 앞쪽 뇌섬엽 피질에는 방추 뉴런(폰 에코노모 뉴런이라고도 함) 집단이 포함되어 있으며, 이는 무과립 전두 뇌섬엽과 같은 특징적인 하위 영역을 특징짓는 것으로 확인되었다.[7] 뇌섬엽은 또한 길이를 따라 다양한 대뇌 피질 및 시상 입력을 받는다.

섬 피질 전부는 시상의 내측 복측 핵 기저부 (VMb)로부터 직접적인 투사를 받으며, 편도체의 중심 핵으로부터 강한 입력을 받는다. 게다가, 섬 피질 전부는 편도체에 투사한다. 섬 피질 후부는 이차 체감각 피질과 상호 연결되어 있으며, 척수시상로에 의해 활동이 유발된 시상의 하후복측핵 (VPI)으로부터의 입력을 받는다. 버드 크레이그 (Bud Craig) 등의 연구에 따르면, 이 영역은 시상의 내측 복측 핵의 후부로부터 입력을 받는 것으로 나타났다. 내측 복측 핵은 통증, 기온, 가려움, 주변 산소의 양, 성적인 감촉 등, 정동과 항상성에 관한 정보를 담당한다고 알려져 있다. 윌리엄슨 (Williamson) 등은 사람의 섬 피질 후부가 운동에서 목적을 위한 행동의 지각과 관계하고 있음을 보여주었다.

2. 3. 발생

뇌섬엽은 뇌엽의 별도 대뇌 엽으로 간주되기도 한다.[8] 다른 자료에서는 뇌섬엽을 측두엽의 일부로 보기도 하며,[9] 뇌 깊숙이 위치한 변연계 구조와 함께 변연엽으로 묶이기도 한다. 뇌섬엽은 변연계피질로서 비교적 오래된 구조로 여겨진다.

뇌의 발달과 섬. 전두엽, 두정엽, 측두엽이 발달함에 따라 섬 피질이 덮여가며, 성인이 되면 밖에서 거의 보이지 않게 된다.


변연 피질로서 뇌섬엽은 비교적 오래된 구조이며, 미각, 내장 감각, 자율 조절 (항상성 기능) 등 기본적인 생존에 필요한, 강하게 보존된 다양한 기능을 담당한다. 뇌섬엽은 인간과 고등 유인원에서만 더 고차원적인 기능을 수행하는데, 존 올먼(John Allman) 등은 뇌섬엽 전두부에 고등 유인원 특유의 방추형 신경 세포(spindle neuron)가 포함되어 있음을 보였다. 이 신경 세포는 전대상 피질에서도 높은 수준으로, 고등 유인원 특유로 발견된다. 방추형 신경 세포는 오른쪽 뇌섬엽에 고밀도로 존재하며, 고등 유인원 특유의 공감이나 자기 인식적인 감정 등 인지-정동 처리에 관여하는 것으로 의심받고 있다. 이는 오른쪽 뇌섬엽 전두부의 구조와 기능이 자신의 맥박을 느끼거나 타인의 고통에 공감하는 능력과 상관관계가 있음을 보여주는 기능적 영상 촬영 결과에 의해 뒷받침된다. 이러한 기능은 뇌섬엽의 하위 기능과 분리될 수 없으며, 의식에 관한 항상성 정보를 담당하는 뇌섬엽의 역할의 결과로 발생한다고 생각된다.[116]

3. 기능

뇌섬엽은 여러 감각을 처리하고 통합하며, 미각, 언어, 내부 수용 감각 등 다양한 기능을 수행하는 뇌의 중요한 영역이다.


  • 내부 수용 감각: 뇌섬엽은 신체 내부 상태를 감지하고 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 기아, 갈증, 통증, 피로와 같은 항상성 감각을 인지하고, 심박수를 측정하는 능력을 담당한다.[22] 뇌섬엽의 회백질 부피는 내부 신체 감각의 정확도와 관련이 있으며, 부정적 감정 경험과도 연관되어 있다.[23] 뇌섬엽은 통증의 정도를 판단하고,[27] 고통스러운 사건을 상상할 때 통증을 느끼게 한다.[29] 과민성 대장 증후군 환자는 뇌섬엽 피질에서 내장 통증을 비정상적으로 처리한다.[30]
  • 운동 조절: 뇌섬엽은 손과 눈의 운동,[45][46] 삼킴,[47] 위 운동성,[48] 언어 발성[49][50] 등에 관여한다. 또한, 운동 시 심박수와 혈압을 조절하는 "중앙 명령" 센터로 확인되었다.[51] 뇌섬엽은 운동 학습[53]과 뇌졸중 후 운동 회복[54]에도 중요한 역할을 한다.
  • 항상성: 뇌섬엽은 미각, 내장 감각, 자율 신경 조절과 관련된 다양한 항상성 기능을 수행한다. 교감신경계와 부교감신경계를 조절하여 자율 기능을 제어하고,[55][56] 면역 체계 조절에도 관여한다.[57][58][59]
  • 자기 인식: 뇌섬엽은 신체 자각,[60][61] 행위 주체성,[62] 신체 소유 감각[63]과 관련된다. 특히 오른쪽 전방 뇌섬엽은 항상성 감각에 대한 내부 감각 인지 및 자신의 심박수를 측정하는 능력과 관련이 있다.[22]
  • 사회적 감정: 뇌섬엽은 혐오감,[64] 오염, 신체 훼손에 대한 혐오감[65]을 처리하며, 이는 경험을 상상할 때도 나타난다.[66] 사회적 경험에서 뇌섬엽은 규범 위반,[67] 정서 처리,[68] 공감,[69] 오르가즘[70] 처리에 관여한다.
  • 감정: 뇌섬엽은 변연계 관련 피질로, 신체 표현과 주관적인 정서적 경험에 중요한 역할을 한다. 안토니오 다마시오는 뇌섬엽이 정서적 경험과 관련된 내장 상태를 매핑하여 의식적인 감정을 생성한다고 주장했다.[72] 뇌섬엽은 분노, 공포, 혐오, 행복, 슬픔 등 다양한 감정[72]과 관련되며, 모성애, 로맨틱한 사랑, 성적 흥분, 불공정함, 불신, 사회적 배제, 신뢰, 공감 등 복잡한 감정[73][74]도 담당한다.
  • 약물 중독: 뇌섬엽은 음식이나 약물에 대한 갈망과 같은 의식적인 욕구와 관련이 있다.[111] 여러 연구에서 뇌섬엽이 코카인, 알코올, 아편, 니코틴 등 다양한 약물 중독에서 활성화되는 것으로 나타났다.[112] 뇌섬엽 손상, 특히 뇌졸중으로 인한 손상은 흡연자의 중독 증상을 사라지게 할 수 있다는 연구 결과도 있다.[113]
  • 현저성: 뇌섬엽은 내수용 감각을 감정적 현저성과 연결하여 신체에 대한 주관적인 표현을 생성하고, 환경 모니터링, 반응 선택, 골격 운동 신체 방향과 관련된 현저성 네트워크에 관여한다.[80]
  • 의사 결정: 뇌섬엽 손상은 의사 결정, 정서 조절, 사회적 행동을 손상시킬 수 있다.[83]
  • 청각 인지: 뇌섬엽은 청각과 관련된 인지에 관여하며, 청각 자극의 정서적 내용에 반응한다.[84] 뇌섬엽 손상은 청각 실인증을 유발할 수 있다.[85]

3. 1. 다중 감각 처리, 감각 통합

기능적 영상 연구는 시청각 통합 과제 수행 시 뇌섬엽의 활성화를 보여준다.[10][11]

3. 2. 미각

전방 뇌섬엽은 주요 미각 피질의 일부이다.[12][13] 붉은털원숭이를 대상으로 한 연구에서는 뇌섬엽 피질이 수많은 미각 감지 뉴런 외에도 음식의 질감(점성, 거친 정도) 또는 온도와 관련된 구강 자극의 비 미각적 특성에도 반응한다고 보고했다.[14]

3. 3. 언어

베르니케 영역과 브로카 영역은 궁상 섬유속으로 알려진 큰 축삭 섬유 시스템에 의해 연결되어 있으며, 이는 뇌섬엽 피질 바로 아래를 통과한다. 이러한 해부학적 구조로 인해 뇌섬엽 부위의 허혈성 뇌졸중은 궁상 섬유속을 방해할 수 있다.[15] 언어 생성의 대뇌 상관 관계에 대한 기능적 영상 연구는 전방 뇌섬엽이 언어 운동 제어의 뇌 네트워크의 일부를 형성한다는 것을 보여준다.[16] 후방 뇌섬엽에 대한 전기 자극은 언어 중단 및 음성 강도 감소와 같은 언어 장애를 유발할 수 있다.[17]

뇌섬엽의 중심전회 손상은 "순수 언어 실행증"(즉, 실어증 또는 구강 안면 운동 장애가 없음에도 말을 할 수 없는 증상)을 유발할 수 있다.[18] 이는 뇌섬엽 피질이 운동 언어 계획 실행 전후의 복잡한 발음 운동 조정을 위한 중요한 회로의 일부임을 보여준다.[18] 이 특정 피질 회로는 언어 생성의 인지적 측면과 관련된 회로(예: 아래 이마이랑에 있는 브로카 영역)와는 다르다.[18] 잠재적 또는 침묵 언어는 오른쪽 뇌섬엽 피질을 활성화시키는 것으로 나타났으며, 이는 언어의 운동 제어가 뇌섬엽에서 시작된다는 이론을 뒷받침한다.[19]

3. 4. 내부 수용 감각

뇌섬엽은 인간과 다른 유인원에게만 작용하는 특정 상위 수준 기능에 역할을 할 수 있다는 증거가 있다. 오른쪽 전두 뇌섬엽 피질에서 더 높은 밀도로 발견되는 방추 뉴런은 전대상피질에서도 발견되는데, 이곳은 유인원에게서 높은 수준의 특수화에 도달한 또 다른 영역이다. 이러한 뉴런은 공감 및 메타인지적 감정 등 유인원을 포함한 영장류에게 특정한 인지-감정적 과정에 관여하는 것으로 추정된다. 오른쪽 전두 뇌섬엽의 구조와 기능이 자신의 심장 박동을 느끼거나 타인의 고통에 공감하는 능력과 상관관계가 있다는 기능적 영상 결과에 의해 뒷받침된다. 이러한 기능은 뇌섬엽의 하위 수준 기능과 구별되는 것이 아니라, 항상성 정보를 의식으로 전달하는 뇌섬엽의 역할의 결과로 발생한다고 생각된다.[20][21]

오른쪽 전방 뇌섬엽은 갈증, 고통, 피로와 같은 항상성 감각에 대한 내부감각적 인지, 그리고 자신의 심박수를 측정하는 능력에 관여한다.[22] 더 큰 오른쪽 전방 뇌섬엽의 회백질 부피는 내부 신체에 대한 이러한 주관적인 감각의 정확성 증가 및 부정적 감정 경험과 상관관계가 있다.[23] 뇌섬엽 피질은 통증의 정도를 판단하는 곳이다.[27] 뇌섬엽 병변은 통증 인식의 극적인 상실과 관련이 있으며, 고립된 뇌섬엽 경색은 반대쪽의 핀 찌르기 감각을 제거할 수 있다.[28] 또한, 뇌섬엽은 고통스러운 사건의 이미지를 보면서 자신의 몸에 일어나는 것을 생각할 때 사람이 통증을 상상하는 곳이다.[29] 과민성 대장 증후군 환자는 뇌 내 통증의 기능 부전적 억제와 관련된 뇌섬엽 피질에서 내장 통증을 비정상적으로 처리한다.[30]

원숭이의 생리적 연구에 따르면 뇌섬엽의 뉴런은 피부 자극에 반응하는 것으로 나타났다.[31] PET 연구에서도 인간의 뇌섬엽이 피부에 대한 진동 자극에 의해 활성화될 수 있다는 것이 밝혀졌다.[32]

오른쪽 전방 뇌섬엽의 또 다른 인식은 비고통스러운 온기[33] 또는 비고통스러운 냉기[34]의 정도이다. 뇌섬엽에 의해 처리되는 다른 내부 감각에는 위 또는 복부 팽만이 포함된다.[35][36] 가득 찬 방광도 뇌섬엽 피질을 활성화한다.[37]

한 뇌 영상 연구에 따르면 주관적으로 인식된 호흡 곤란의 불쾌함은 오른쪽 인간 전방 뇌섬엽 및 편도체에서 처리된다.[38]

전정 시스템 감각을 처리하는 대뇌 피질은 뇌섬엽으로 확장되며,[39] 전방 뇌섬엽 피질의 작은 병변은 균형 감각과 현기증의 상실을 유발할 수 있다.[40] 기타 비내부감각적 인식에는 수동적인 음악 감상,[41] 웃음과 울음,[42] 공감과 연민,[43] 및 언어가 포함된다.[44]

3. 5. 운동 조절

뇌섬엽은 손과 눈의 운동[45][46], 삼킴[47], 위 운동성[48], 언어 발성[49][50]에 기여한다. 심박수와 혈압이 운동을 시작할 때 증가하도록 보장하는 "중앙 명령" 센터로 확인되었다.[51] 대화 연구에서는 뇌섬엽을 길고 복잡한 구어 문장을 구사하는 능력과 연결짓는다.[52] 뇌섬엽은 운동 학습[53]에도 관여하며, 뇌졸중으로부터의 운동 회복에도 역할을 하는 것으로 확인되었다.[54]

3. 6. 항상성

뇌섬엽은 미각, 내장 감각 및 자율 신경 조절과 관련된 다양한 항상성 기능에 역할을 한다. 뇌섬엽은 교감신경계 및 부교감신경계를 조절하여 자율 기능을 제어한다.[55][56] 면역 체계를 조절하는 역할도 한다.[57][58][59]

3. 7. 자기 인식

뇌섬엽은 신체 자각 경험,[60][61] 행위 주체성 감각,[62] 신체 소유 감각에 관여한다.[63] 오른쪽 전방 뇌섬엽은 갈증, 고통, 피로와 같은 항상성 감각에 대한 내부감각적 인지 및 자신의 심박수를 측정하는 능력과 관련이 있다.[22] 또한, 오른쪽 전방 뇌섬엽의 회백질 부피가 클수록 내부 신체에 대한 주관적인 감각의 정확도가 증가하고 부정적 감정 경험과 상관관계가 있다.[23]

3. 8. 사회적 감정

전방 뇌섬엽은 냄새에 대한 혐오감[64]뿐만 아니라 오염과 신체 훼손의 시각적 자극에 대한 혐오감[65]을 처리하며, 이는 경험을 상상할 때조차 나타난다.[66] 이는 외부 및 내부 경험 간의 거울 신경과 유사한 연관성을 보인다. 사회적 경험에서 뇌섬엽은 규범 위반[67], 정서 처리[68], 공감[69] 및 오르가즘[70] 처리에 관여한다.

뇌섬엽은 사회적 의사 결정 과정에서 활성화된다. Tiziana Quarto 등은 63명의 건강한 피험자를 대상으로 감성 지능(EI, 자신과 타인의 감정을 식별, 조절 및 처리하는 능력)을 측정했다. fMRI를 사용하여 EI를 왼쪽 뇌섬엽의 활성과 상관관계가 있는지 측정했다. 피험자들에게 다양한 표정 사진을 보여주고, 사진 속 인물에게 접근할지 피할지 결정하도록 했다. 사회적 의사 결정 과제 결과, EI 점수가 높은 개인은 두려운 표정을 처리할 때 왼쪽 뇌섬엽 활성화를 보였다. EI 점수가 낮은 개인은 화난 표정을 처리할 때 왼쪽 뇌섬엽 활성화를 보였다.[71]

3. 9. 감정

뇌섬엽, 특히 가장 앞쪽 부분은 변연계 관련 피질로 여겨진다. 뇌섬엽은 신체 표현과 주관적인 정서적 경험에서의 역할에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 안토니오 다마시오는 뇌섬엽이 정서적 경험과 관련된 내장 상태를 매핑하여 의식적인 감정을 생성하는 역할을 한다고 제안했다. 이는 윌리엄 제임스가 처음 제안한 주관적인 정서적 경험(감정)이 정서적 사건으로 인해 유발된 신체 상태에 대한 뇌의 해석에서 비롯된다는 아이디어를 신경생물학적으로 정리한 것이다. 이는 체화된 인지의 한 예이다.

기능적으로 뇌섬엽은 수렴된 정보를 처리하여 '감정적으로 관련된 감각 경험 맥락'을 생성하는 것으로 여겨진다. 구체적으로, 앞쪽 뇌섬엽은 '후각, 미각, 내장 자율신경 및 변연계 기능'과 더 관련이 있는 반면, 뒤쪽 뇌섬엽은 '청각-체감각-골격운동' 기능과 더 관련이 있다. 기능적 영상 실험에 따르면 뇌섬엽은 고통 경험과 분노, 공포, 혐오, 행복, 슬픔을 포함한 여러 기본적인 감정의 경험에 중요한 역할을 한다.[72]

앞쪽 뇌섬엽 피질(AIC)은 모성애와 로맨틱한 사랑, 분노, 공포, 슬픔, 행복, 성적 흥분, 혐오, 혐오감, 불공정함, 불평등, 분개, 불확실성,[73] 불신, 사회적 배제, 신뢰, 공감, 조각적 아름다움, '신과의 합일 상태', 환각 상태를 포함한 감정적 감정을 담당하는 것으로 여겨진다.[74]

기능적 영상 연구는 또한 뇌섬엽이 음식 갈망 및 약물 갈망과 같은 의식적 욕구와 관련이 있음을 시사했다. 이러한 모든 정서적 상태의 공통점은 각 상태가 신체를 어떤 방식으로든 변화시키고 매우 두드러진 주관적 특성과 관련이 있다는 것이다. 뇌섬엽은 신체 상태와 관련된 정보를 고차원적인 인지 및 정서적 과정에 통합하는 데 적합하다. 뇌섬엽은 시상을 통해 "항상성 구심성" 감각 경로로부터 정보를 수신하고, 편도체, 복측 선조체, 안와전두피질, 그리고 운동 피질과 같은 다른 변연계 관련 구조로 출력을 보낸다.[75]

자기 공명 영상을 사용한 한 연구에서 오른쪽 앞쪽 뇌섬엽은 명상을 하는 사람들에게서 유의하게 더 두껍다는 것을 발견했다.[76] 뇌 활동과 명상에 대한 다른 연구에서도 뇌섬엽 피질을 포함한 뇌 영역에서 회백질의 증가를 보였다.[77]

뇌섬엽 피질이 감정에 미치는 인과적 역할에 대한 가장 강력한 증거는 다마시오 등의 연구(2012)[79]에서 제시되었는데, 이 연구는 뇌섬엽 피질의 양측 병변을 겪은 환자가 인간의 모든 감정을 표현하고 정서적 학습을 완전히 할 수 있음을 보여주었다.

3. 10. 현저성

기능적 신경 영상 연구에 따르면 뇌섬엽은 두 가지 유형의 현저성에 관여한다. 첫째, 내수용 감각을 감정적 현저성과 연결하여 신체에 대한 주관적인 표현을 생성하는 내수용 정보 처리이다. 이는 전대상피질 (브로드만 영역 33) 및 전측 및 후측 중대상피질을 포함하는 전방 뇌섬엽 피질과 관련된다. 둘째, 모든 뇌섬엽 피질과 중대상피질을 포함하는 환경 모니터링, 반응 선택 및 골격 운동 신체 방향과 관련된 일반적인 현저성 네트워크이다.[80]

현저성 네트워크의 일부인 전방 뇌섬엽이 중간-후방 뇌섬엽과 상호 작용하여 현저한 자극을 자율 신경 정보와 결합함으로써 현저한 자극에 대한 높은 생리적 인식을 유도한다는 관련 아이디어도 있다.[81]

또 다른 제안으로는, 오른쪽 전방 뇌섬엽이 과제 수행을 위해 생성된 선택적 주의의 현저성 (등쪽 주의 시스템)과 환경의 관련 부분에 집중하기 위해 생성된 각성의 현저성 (배쪽 주의 시스템) 사이의 상호 작용을 조절한다는 것이 있다.[82] 이러한 현저성 조절은 주의력이 피로해져 부주의한 실수를 유발할 수 있는 어려운 과제 중에 특히 중요할 수 있다. 그러나 각성이 너무 많으면 불안으로 변하여 수행 능력이 저하될 위험도 있다.[82]

3. 11. 의사 결정

뇌섬엽의 손상 또는 기능 부전은 의사 결정, 정서 조절 및 사회적 행동을 손상시킬 수 있다는 연구 결과가 있다. 뇌섬엽은 복잡한 의사 결정 과정의 신경 회로를 뒷받침하는 핵심적인 뇌 구조로 여겨진다.[83] 뇌섬엽은 적응적인 선택을 용이하게 하기 위해 내부 및 외부 단서를 통합하는 데 중요한 역할을 한다.

3. 12. 청각 인지

연구에 따르면 뇌섬엽은 청각과 관련된 청각 인지에 관여한다. 뇌섬엽의 후방 부분은 헤슐 고랑에서 관찰되는 것과 유사한 청각 반응을 보였고, 전방 부분은 청각 자극의 정서적 내용에 반응했다.[84] 임상 데이터는 또한 허혈성 손상 또는 외상 후 뇌섬엽의 양측 손상이 청각 실인증을 유발할 수 있음을 보여준다.[85] 기능적 자기 공명 연구 또한 뇌섬엽이 새로운 청각 자극에 맞추고 청각적 주의를 할당하는 것과 같은 많은 주요 청각 과정에 참여한다는 것을 입증했다.[86] 뇌섬엽의 후방 부분에서 직접 기록한 결과 규칙적인 청각 흐름 내에서 예상치 못한 소리에 대한 반응이 나타났는데, 이는 청각 편차 감지로 알려진 과정이다. 연구자들은 잘 알려진 사건 관련 전위인 불일치 부전위 (MMN)와 국소 뉴런에서 발생하는 고주파 활동 신호를 관찰했다.[87] 단순한 청각 착각과 환각은 전기적 기능 매핑에 의해 유발되었다.[88][84]

4. 임상적 중요성

뇌섬엽은 여러 임상적 질환과 관련이 있는 것으로 나타났다.

진행성 표현성 실어증은 픽병, 운동 신경 질환 등 다양한 퇴행성 신경 질환에서 발견되며, 좌측 전방 뇌섬엽 피질의 저대사 및 위축과 관련이 있다.[89][90]

뇌섬엽은 중독과도 관련이 깊다. 여러 연구에서 코카인, 알코올, 니코틴 등 다양한 약물 중독에서 뇌섬엽이 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다.[91] 특히 뇌졸중으로 뇌섬엽이 손상된 흡연자들은 흡연 중독이 쉽게 사라지는 경향을 보였다.[91] 이는 뇌섬엽이 약물 중독의 신경학적 메커니즘에서 중요한 역할을 하며, 새로운 항중독 약물 개발의 표적이 될 수 있음을 시사한다.

황홀경 발작은 전방 뇌섬엽의 기능 이상과 관련될 수 있다는 연구 결과가 있다.[73]

그 외에도 뇌섬엽은 불안 장애, 감정 조절 장애, 신경성 식욕 부진증과 같은 다양한 임상적 상태와도 관련이 있는 것으로 제시되고 있다.[103][104][105]

4. 1. 진행성 표현성 실어증

진행성 표현성 실어증은 정상적인 언어 기능이 저하되어 단어 하나는 이해할 수 있고 언어 외 다른 인지 능력은 손상되지 않은 상태에서 유창하게 의사소통하는 능력을 잃게 되는 질환이다. 이는 픽병, 운동 신경 질환, 피질기저핵 변성증, 전두측두엽 치매, 알츠하이머병을 포함한 다양한 퇴행성 신경 질환에서 발견된다. 이는 좌측 전방 뇌섬엽 피질의 저대사[89] 및 위축과 관련이 있다.[90]

4. 2. 중독

여러 기능적 뇌 영상 연구에서 뇌섬엽은 약물 사용자가 갈망을 유발하는 환경적 단서에 노출될 때 활성화되는 것으로 나타났다. 이는 코카인, 알코올, 아편류, 니코틴을 포함한 다양한 약물에 대해 나타났다.[91] 이러한 발견에도 불구하고 뇌섬엽은 약물 중독 문헌에서 무시되어 왔는데, 아마도 현재의 도파민 보상 이론의 핵심인 중피질 도파민 시스템의 직접적인 표적이 아니기 때문일 것이다.

2007년에 발표된 연구[91]에 따르면 뇌졸중으로 인해 뇌섬엽에 손상을 입은 담배 흡연자의 경우 담배 중독이 사실상 제거되었다. 이러한 개인은 다른 부위에 손상을 입은 흡연자보다 흡연 중독이 중단될 가능성이 최대 136배 더 높은 것으로 나타났다. 중독 중단은 뇌 손상 후 하루 이내에 금연, 매우 쉽게 금연, 금연 후 다시는 흡연하지 않음, 금연 후 흡연 욕구가 전혀 없는 것과 같은 자가 보고 행동 변화로 입증되었다. 이 연구는 뇌졸중 후 평균 8년 후에 수행되었으며, 이는 회상 편향이 결과에 영향을 미쳤을 가능성을 열어준다.[92] 더 최근의 전향적 연구에서 이러한 제한을 극복하고 발견을 뒷받침했다.[93][94]

이는 니코틴 및 기타 약물 중독의 신경학적 메커니즘에서 뇌섬엽이 중요한 역할을 한다는 것을 시사하며, 뇌의 이 영역을 새로운 항중독 약물의 잠재적 표적으로 만들 것이다. 또한, 이러한 발견은 뇌섬엽, 특히 의식적 감각이 매개하는 기능이 약물 중독을 유지하는 데 특히 중요할 수 있음을 시사하지만, 이러한 관점은 이 주제에 대한 현대 연구 또는 검토에 나타나지 않는다.[95]

콘트레라스(Contreras) 등이 쥐를 대상으로 한 최근 연구[96]는 뇌섬엽의 가역적 비활성화가 암페타민 조건부 장소 선호도를 방해한다는 것을 보여줌으로써 이러한 발견을 뒷받침하며, 이는 단서 유발 약물 갈망의 동물 모델이다. 이 연구에서 뇌섬엽 비활성화는 염화 리튬 주사에 대한 "불쾌감" 반응도 방해하여 뇌섬엽에 의한 부정적인 내적 감각 상태의 표현이 중독에 역할을 한다는 것을 시사했다. 그러나 동일한 연구에서 조건부 장소 선호도는 암페타민 주사 직후에 발생하여 암페타민 금단의 지연된 혐오 효과가 아니라 암페타민 투여의 즉각적이고 즐거운 내적 감각 효과가 뇌섬엽 내에서 표현됨을 시사한다.

나크비(Naqvi) 등이 제안한 모델은 뇌섬엽이 약물 사용의 즐거운 내적 감각 효과(예: 니코틴의 기도 감각 효과, 암페타민의 심혈관 효과)의 표현을 저장하고, 이 표현이 과거에 약물 사용과 연관되었던 단서에 노출될 때 활성화된다는 것이다. 여러 기능적 영상 연구에서 뇌섬엽이 중독성 정신 활성 약물 투여 중에 활성화되는 것으로 나타났다. 또한 여러 기능적 영상 연구에서 약물 사용자가 약물 단서에 노출될 때 뇌섬엽이 활성화되고 이러한 활동이 주관적인 욕구와 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 단서 노출 연구에서 뇌섬엽 활동은 신체 내 약물 수준에 실제 변화가 없을 때 유발된다.

따라서 뇌섬엽은 단순히 약물 사용의 내적 감각 효과를 나타내는 것이 아니라 과거 약물 사용의 즐거운 내적 감각 효과에 대한 기억, 미래의 이러한 효과에 대한 예상, 또는 이 둘 모두에 역할을 할 수 있다. 이러한 표현은 신체 내부에서 발생하는 것처럼 느껴지는 의식적 욕구를 발생시킬 수 있다. 이로 인해 중독자는 신체가 약물을 사용해야 한다고 느끼게 될 수 있으며, 뇌섬엽에 병변이 있는 사람은 신체가 사용하려는 욕구를 잊어버렸다고 보고할 수 있다. 뇌섬엽은 기아나 갈증과 같은 신체 상태를 만들고, 음식이나 약물에 대한 충동을 생성한다.[111]

4. 3. 황홀경 발작

신비로운 경험은 말로 표현하기 어려운 강한 확신감을 동반하는 경우가 많다. 파비엔 피카르는 뇌전증 임상 연구를 통해 이러한 주관적 확신이 전방 뇌섬엽의 기능 이상과 관련될 수 있다고 설명한다. 피카르의 가설에 따르면, 황홀경 발작 중에는 예측된 상태와 실제 상태 간의 비교가 제대로 이루어지지 않고, 그 불일치 또한 처리되지 않아 정서적 자신감으로 이어진다.[73]

4. 4. 기타 임상적 상태

뇌섬엽은 불안 장애, 감정 조절 장애, 신경성 식욕 부진증에 관여하는 것으로 제시되어 왔다.[103][104][105]

5. 역사

뇌섬엽은 요한 크리스티안 라일에 의해 처음 기술되었다.[106] 헨리 그레이는 그레이 해부학(Gray's Anatomy)에서 이를 '라일 섬'으로 알려지게 했다.[106] 존 올먼과 동료들은 전방 뇌섬엽 피질에 방추 뉴런이 존재한다는 것을 밝혀냈다.

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