신피질
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1. 개요
신피질은 "새로운 껍질"을 뜻하는 뇌의 가장 발달된 부분으로, 뇌의 깊숙한 백색질을 둘러싼 회백질로 구성되어 있다. 6개의 층으로 이루어진 균일한 구조를 가지며, 뇌의 전두엽, 두정엽, 후두엽, 측두엽으로 나뉘어 다양한 기능을 수행한다. 신피질은 감각 정보 처리, 언어, 기억, 운동 제어 등 고차원적인 인지 기능을 담당하며, 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환과 관련이 있다. 포유류의 특징으로, 인간의 경우 뇌의 76%를 차지하며, 사회적 행동 및 인지 능력과 관련이 깊다.
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- 대뇌피질 - 대뇌 피질
대뇌 피질은 대뇌 반구 표면의 바깥 덮개로, 뇌의 가장 바깥층에서 인지, 감각, 운동 기능과 같은 고등 정신 기능을 담당하며, 이랑과 고랑으로 접힌 구조, 6개의 층으로 된 신피질과 3~4개의 층으로 된 구피질, 그리고 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽 등으로 나뉜 영역별 고유 기능적 역할을 특징으로 한다. - 대뇌피질 - 피라미드 세포
피라미드 세포는 뇌의 뉴런으로, 원뿔 모양의 세포체, 단일 축삭, 큰 정단 수상돌기, 여러 개의 기저 수상돌기, 수상돌기 가시를 가지며, 대뇌 피질과 해마에서 발견되어 인지, 기억, 학습과 같은 기능을 수행하고, 발화 특성 및 유전자 발현에 따라 다양한 하위 유형으로 분류된다.
| 신피질 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 명칭 | 대뇌 신피질, 신피질, 아이소코텍스 (Cerebral neocortex, isocortex) |
| 구조 및 기능 | |
| 기능 | 인지, 감각 지각, 정교한 운동 제어를 포함한 고차 뇌 기능 실행 담당 |
| 위치 | 대뇌피질의 일부 |
| 설명 | 뇌의 고차 기능을 담당 |
| 구성 요소 | 불명 |
| 동맥 | 불명 |
| 정맥 | 불명 |
2. 어원
"신피질"이라는 용어는 "껍질" 또는 "겉껍질"을 뜻하는 라틴어 ''cortex''와 "새로운"을 뜻하는 그리스어 ''neo-''의 합성어이다.
신피질은 뇌의 가장 바깥쪽 부분을 덮고 있는 회백질로, 신경 세포체와 미엘린화되지 않은 섬유로 구성되어 있으며 두께는 약 2~4mm이다.[6] 신피질에는 전(前)등피질과 진성 등피질의 두 가지 유형이 있다. 전등피질은 진성 등피질과 주변피질(이질피질) 사이의 과도기적 영역으로, 대상피질(변연계의 일부), 브로드만 영역 24, 25, 30, 32, 섬피질, 해마곁이랑에서 발견된다.
3. 해부학
긴부리돌고래는 현재까지 연구된 포유류 중 가장 많은 신피질 신경세포를 가진 것으로 알려져 있다.[7]
3. 1. 기하학적 구조
신피질은 설치류와 같은 작은 포유류에서는 매끄럽지만, 코끼리, 돌고래, 영장류와 같은 큰 포유류에서는 깊은 홈(열)과 융기(이랑)를 가진다. 이러한 주름은 신피질의 표면적을 크게 증가시킨다. 모든 인간의 뇌는 주요 이랑과 열의 전반적인 패턴은 동일하지만, 개인마다 세부적인 차이가 있다.[8] 발생 과정에서 이랑이 형성되는 메커니즘은 완전히 밝혀지지 않았으며, 축삭 긴장,[9] 피질 좌굴,[10] 또는 피질의 다른 영역에서 세포 증식률의 차이 등 뇌회 형성을 설명하는 몇 가지 가설이 있다.[11]
3. 2. 층 구조
신피질은 비교적 균일한 구조를 가지며, 주로 세포 유형과 뉴런 연결에 의해 구분되는 6개의 수평 층으로 구성된다.[14] 그러나 이러한 균일성에 대한 많은 예외가 있다. 예를 들어, 일차 운동 피질에서는 제4층이 작거나 없다.
피질 내에는 몇 가지 표준 회로가 존재한다. 예를 들어, 상위 제2층과 제3층의 피라미드 뉴런은 축삭을 신피질의 다른 영역으로 투사하는 반면, 더 깊은 제5층과 제6층의 뉴런은 종종 피질 외부(예: 시상, 뇌간, 척수)로 투사한다. 제4층의 뉴런은 피질 외부(대부분 시상)에서 시냅스 연결의 대부분을 수신하며, 자체적으로 다른 피질 층에 단거리, 국소 연결을 한다.[12] 따라서 제4층은 들어오는 감각 정보를 받는 주요 수신자이며, 추가 처리를 위해 다른 층에 분배한다.
3. 3. 피질 기둥
신피질은 종종 직경 약 0.5mm, 깊이 2mm(6개의 모든 층을 포함)를 가진 피질 기둥이라는 수직 구조로 배열된 것으로 묘사된다. 이러한 기둥은 신피질의 기본적인 반복 기능 단위로 간주되지만, 해부학, 크기, 기능 측면에서 다양한 정의가 존재하고 서로 일치하지 않는 경우가 많다. 따라서 구조나 기능에 대한 합의가 부족하며, 기둥 측면에서 신피질을 이해하려는 시도가 의미가 있는지조차 불분명하다.[15]
4. 기능
신피질은 감각 정보 처리, 운동 조절, 추론, 언어, 사회적 상호작용 등 고차원적인 인지 기능을 담당한다. 전두엽, 두정엽, 후두엽, 측두엽 등 각 영역은 서로 다른 기능을 수행한다.[12] 예를 들어 후두엽에는 일차 시각 피질이 있고, 측두엽에는 일차 청각 피질이 있다. 인간의 경우, 전두엽에는 복잡한 언어 처리를 담당하는 복외측 전전두피질(브로카 영역)과 같은 영역이 있다.[12] 인간과 다른 영장류의 사회적 및 정서적 처리는 안와전두피질이 담당한다.[12]
신피질은 수면, 기억 및 학습 과정에도 중요한 역할을 한다. 의미 기억은 주로 신피질의 전외측 측두엽에 저장되는 것으로 보인다.[16] 또한 조작적 조건화에도 관여하며, 감각 정보와 움직임 계획에 대한 정보를 기저핵으로 전달한다.[16] 신피질 뉴런의 발화율은 서파 수면에도 영향을 미친다.[16]
5. 임상적 의의
알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환에서 발생하는 병변은 감각 신피질에서 전두엽 신피질로의 정보 전달을 방해한다. 이러한 감각 정보의 교란은 인격 변화, 인지 능력 저하, 치매와 같은 신경퇴행성 질환에서 나타나는 진행성 증상에 기여한다.[17] 전외측 측두엽의 신피질 손상은 사실 정보(의미 기억)의 기억 상실인 의미 치매를 유발한다. 이러한 증상은 이 부위의 경두개 자기 자극으로도 재현할 수 있다. 이 부위에 손상을 입으면 환자는 순행성 기억 상실이 발생하지 않고 일화 기억을 회상할 수 있다.[18]
6. 진화
신피질은 대뇌피질 중 가장 최근에 진화된 영역이다. 6층 피질 구조는 포유류에서만 발견되며, 다른 동물에서는 발견되지 않는다. 인간의 경우, 대뇌피질의 90%와 전체 뇌의 76%가 신피질이다.[12]
신피질의 크기는 뇌 크기, 신체 크기, 기초 대사율, 생활사 등과 관련이 있으며, 사회적 복잡성과 함께 진화해왔다.[19] 초기 조상들의 더 큰 협력과 경쟁에 대한 압력에 대응하여 신피질의 크기가 증가했으며, 이에 따라 사회적 행동에 대한 자발적인 억제 통제가 강화되어 사회적 조화가 증가했다.[20]
6층 피질은 모든 포유류의 뇌에서 발견되지만, 다른 동물에서는 발견되지 않아 포유류의 특징으로 여겨진다.[2] 그러나 '신피질'이라는 명칭을 종간에 사용하는 것에 대한 논쟁이 있다.[21][22] 예를 들어, 조류는 독특한 6층 신피질 구조가 없지만, 신피질로 여겨지는 인지 과정을 보여준다.[23] 조류 피개는 포유류 신피질과 광범위하게 유사하다는 증거가 있다.[24][25][26] 파충류인 거북이도 일차 감각 피질을 가지고 있다. 아직 일관된 대체 이름은 합의되지 않았다.
7. 신피질 비율
신피질 비율은 집단 크기 및 복잡한 사회적 짝짓기 행동과 같은 여러 사회적 변수와 상관관계가 있는 것으로 여겨진다.[27] 인간은 다른 포유류에 비해 총 뇌 물질의 비율에서 큰 신피질을 가지고 있다. 예를 들어, 침팬지의 뇌간에 있는 숨뇌의 크기에 대한 신피질 회백질의 비율은 30:1이지만, 인간의 경우 이 비율은 60:1이다.[28]
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