전두엽
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1. 개요
전두엽은 뇌의 가장 큰 엽으로, 중심고랑에 의해 두정엽과, 가쪽고랑에 의해 측두엽과 구분된다. 전두엽은 가쪽, 극, 안와, 안쪽 부분으로 나뉘며, 각 부분은 특정 이랑으로 구성된다. 전두엽은 골격 운동, 안구 운동, 언어 제어, 감정 표현 등 다양한 행동에 관여하며, 특히 전전두피질은 추론, 사회적 행동 조절, 작업 기억 등을 담당한다. 전두엽 손상은 뇌졸중, 외상성 뇌 손상, 알츠하이머병 등 다양한 원인으로 발생하며, 주의 집중력 저하, 실어증, 성격 변화 등 다양한 증상을 유발한다. 과거 정신 질환 치료에 사용되었던 전두엽 절제술은 부작용으로 인해 현재는 드물게 사용되며, 다른 영장류와 비교했을 때 전두엽의 크기보다는 신경 연결성이 인간의 인지 능력과 더 관련이 있는 것으로 여겨진다.
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| 전두엽 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 라틴어 | lobus frontalis |
| 약어 | FL |
| 구성 요소 | 상전두회 중전두회 하전두회 중심전회 전두극 직회 안와회 (전방대상회) 일차운동피질 전전두피질 |
| 혈액 공급 | |
| 동맥 | 전대뇌동맥 중대뇌동맥 |
| 기능 및 위치 | |
| 기능 | 기능 정보 추가 필요 |
| 위치 | 위치 정보 추가 필요 |
| 상세 정보 | |
| 일부 | 대뇌 |
| 식별자 | |
| 실비우스 ID | 100 |
| NeuroNames ID | 56 |
| NIF | 전두엽 |
| MeSH 명칭 | Frontal+Lobe |
| MeSH 번호 | A08.186.211.730.885.213.270 |
| 그레이 해부학 | 189 |
| 그레이 해부학 단락 | 58 |
2. 구조
전두엽은 대뇌 반구의 가장 앞쪽에 위치한 이마극(frontal pole)으로부터 이어져 있으며, 중심고랑에 의해 두정엽과, 가쪽고랑에 의해 측두엽과 구분된다.[26][27][28] 뇌에서 가장 큰 엽으로, 각 반구 표면적의 약 3분의 1을 차지한다.[3]
전두엽은 가쪽, 극, 안와(안와 위; 기저 또는 배쪽), 및 안쪽 부분으로 나눌 수 있으며, 각 부분은 특정 이랑으로 구성된다.
해부학적으로 다음과 같은 세부 영역들로 구분할 수 있다.[26][27][28]
| 영역 | 세부 구조 |
|---|---|
| 가쪽 영역 | 중심앞이랑, 위이마이랑, 중간이마이랑, 아래이마이랑 |
| 바닥 영역 | 곧은이랑, 눈확이랑 |
| 안쪽 영역 | 앞중심곁이랑 |
인간의 경우, 전두엽은 20대 이후에야 완전히 성숙한다.[5]
2. 1. 가쪽 영역
중심앞이랑(precentral gyrus)은 중심고랑과 중심앞고랑 사이에 있는 전두엽의 영역이다.[26][27][28]위이마이랑(superior frontal gyrus)은 중심앞고랑보다 앞쪽에 있는 전두엽의 영역 가운데 위이마고랑보다 위쪽에 있는 부분이다.[26][27][28]
중간이마이랑(middle frontal gyrus)은 중심앞고랑보다 앞쪽에 있는 전두엽의 영역 가운데 위이마고랑과 아래이마고랑 사이에 있는 부분이다.[26][27][28]
아래이마이랑(inferior frontal gyrus)은 중심앞고랑보다 앞쪽에 있는 전두엽의 영역 가운데 아래이마고랑보다 아래쪽에 있는 부분이다. 가쪽고랑의 앞가지(anterior ramus)와 오름가지(ascending ramus)에 의해 다시 다음과 같이 세 부분으로 나뉜다.[26][27][28]
- 눈확부분(pars orbitalis): 가쪽고랑의 앞가지보다 앞쪽에 위치한다.
- 세모부분(pars triangularis): 가쪽고랑의 앞가지와 오름가지 사이에 위치한다.
- 덮개부분(pars opercularis): 가쪽고랑의 오름가지 뒤쪽에 위치한다.
2. 2. 바닥 영역
곧은이랑(gyrus rectus)은 대뇌반구 바닥면에서 관찰되는 이랑으로, 후각고랑 안쪽에 위치한다.[26][27][28]눈확이랑(orbital gyri)은 대뇌반구 바닥면에서 관찰되는 이랑으로, 후각고랑 바깥쪽에 위치한다. 경계가 불규칙하며, 내부에 존재하는 눈확고랑의 모양 역시 불규칙하다. 다만 눈확고랑은 일반적으로 H자 모양으로 생겨서 눈확이랑을 앞쪽, 안쪽, 뒤쪽, 가쪽으로 나누는 경향이 있다.[26][27][28]
2. 3. 안쪽 영역
앞중심곁이랑(anterior paracentral gyrus)은 대뇌반구 안쪽 면에서 보이는 이랑으로, 중심곁소엽(paracentral lobule) 중 중심고랑 앞쪽에 해당한다. 이곳은 중심앞이랑(precentral gyrus)과 이어진다.[26][27][28]3. 기능
전두엽은 "행동 피질"로 간주될 수 있으며, 골격 운동, 안구 운동, 언어 제어 및 감정 표현 등 다양한 행동에 관여한다. 인간의 경우, 전두엽의 가장 큰 부분인 전전두피질(PFC)은 내적이고 의도적인 정신 작용을 담당한다. PFC는 현재 행동의 결과로 나타나는 미래의 결과를 예측하고, 사회적으로 용납할 수 없는 반응을 억제하며, 작업의 차별화 등을 수행한다. 또한 뇌 전체에 저장된 장기 기억을 통합하고, 변연계에서 입력된 감정과 관련된 기억을 사회적으로 용납되는 규범에 맞게 수정하는 역할을 한다.[8][9]
전두엽의 기능을 측정하는 심리 검사에는 손가락 두드리기, 위스콘신 카드 분류 검사, 언어 및 수리력 기술 측정, 의사 결정 능력 평가 등이 있다.
3. 1. 운동 기능
일차 운동 피질은 중심앞이랑에 위치하며, 몸의 반대쪽 움직임을 조절한다.[8] 운동 전야는 복잡한 운동 계획 및 순서 결정에 관여한다.[9] 일차 운동 피질은 특정 신체 부위의 수의 운동을 제어한다.3. 2. 언어 기능
좌측 하전두이랑의 세모부분과 덮개부분은 언어 생성 중추인 브로카 영역을 구성한다. 브로카 영역이 손상되면 운동성 실어증(말은 이해하지만 유창하게 표현하지 못하는 증상)이 발생할 수 있다.[8]3. 3. 집행 기능
전두엽의 집행 기능은 현재 행동으로 인해 생기는 미래의 결과를 인지하고, 더 나은 행동을 선택하며, 허용하기 어려운 사회적 반응을 억제하고, 사물의 유사점과 차이점을 판단하는 능력과 관련이 있다.대뇌 피질의 도파민 감수성 뉴런(도파민 수용체) 대부분은 전두엽에 존재한다. 도파민계는 보상, 주의력, 장기 기억, 계획, 의욕과 관련되어 있으며, 시상에서 전두엽으로 전달되는 감각 정보의 제한 및 선택과 관련이 있다고 여겨진다.[8] 전전두피질에서의 도파민 활성 감소를 일으키는 유전자 변이는 작업 기억 과제에서의 성적 저하 및 과제 중 전전두피질의 기능 저하와 관련되어 있으며, 조현병의 위험을 약간 증가시킨다는 보고가 있다.[9]
4. 임상적 의의
전두엽 손상은 다양한 원인으로 발생하며, 손상 위치와 정도에 따라 여러 증상이 나타날 수 있다. 흔한 증상으로는 감정 표현의 변화, 동기 부여 감소, 성격 변화, 집행 기능 저하 등이 있다. 드물게는 작화증, 중복 기억 착오증, 카프라 증후군 등이 나타날 수 있다.[10]
전전두피질이 손상되면 주의 집중을 할 수 없게 되고, 하나의 동작만 반복하며 다른 동작으로 바꾸기 어려워지는 강직 경향(정신적 유연성 저하)이 나타나거나, 자발적인 행동이 줄어들고 자신이나 주변에 무관심해지는 증상이 나타날 수 있다.[24]
전두엽 좌반구에 있는 운동성 언어 중추(44, 45)가 손상되면 목소리는 낼 수 있어도 말을 할 수 없게 된다.[24] 안와전두피질 손상은 독특한 성적 행동을 유발하며, 배외측전두피질 손상은 성적 관심 감소를 유발한다.
그 외에도 위험 관리나 규칙 준수에 대한 감각 장애, 사교성 변화, 대화량의 극적인 변화 등의 증상이 나타날 수 있다.
4. 1. 전두엽 손상의 원인
뇌졸중(미니 뇌졸중 포함)은 혈류가 막히거나 뇌동맥의 동맥류 파열로 인해 발생하며, 노인(65세 이상)에게서 전두엽 손상을 일으키는 흔한 원인이다.[10] 외상성 뇌 손상, 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 질환(이로 인해 치매 증상이 발생), 전두엽 간질 또한 전두엽 손상을 유발할 수 있다.[10] 출생 전 알코올 노출 역시 전두엽 손상의 매우 흔한 원인이다.[10]4. 2. 전두엽 손상의 증상
전두엽 손상은 다양한 방식으로 발생하며, 여러 가지 증상을 일으킬 수 있다. 일과성 허혈 발작(TIA, 미니 뇌졸중)이나 뇌졸중은 노인(65세 이상)에게서 전두엽 손상을 일으키는 흔한 원인이다. 이러한 뇌졸중과 미니 뇌졸중은 뇌로 가는 혈류가 막히거나 동맥류가 뇌동맥에서 파열되어 발생할 수 있다. 다른 원인으로는 사고 후 발생하는 외상성 뇌 손상, 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 질병(이로 인해 치매 증상이 발생), 전두엽 간질 등이 있다.[10] 출생 전 알코올 노출이 있는 사람들에게서도 전두엽 손상이 나타날 수 있다.전두엽 손상의 흔한 영향은 다양하다. 전두엽 손상을 입은 환자는 상황에 맞는 적절한 반응을 알면서도, 실제 상황에서는 부적절한 반응을 보일 수 있다. 느끼는 감정이 얼굴 표정이나 목소리에 나타나지 않을 수도 있다. 예를 들어, 행복해도 미소를 짓지 않고 목소리에 감정이 없을 수 있다. 반대로, 과도하고 부당한 감정 표현을 보일 수도 있다. 뇌졸중 환자에게는 우울증이 흔하게 나타난다. 동기 부여가 줄어드는 것도 흔한 증상이다. 정상적인 일상 활동을 하고 싶어 하지 않고, "할 의욕"을 느끼지 못할 수 있다.[10] 손상된 사람과 가까운 사람들은 행동 변화를 알아차릴 수 있다.[11] 이러한 성격 변화는 전두엽 손상의 특징이며, 피니어스 게이지의 사례에서 잘 나타난다. 전두엽은 미래 계획, 판단력, 의사 결정 능력, 집중력, 억제와 같은 집행 기능을 담당하는데, 이러한 기능이 전두엽 손상으로 인해 급격히 감소할 수 있다.[10]
전전두피질 손상 시 다음과 같은 증상이 나타날 수 있다.
안와전두피질 손상 시 독특한 성적 행동이 나타날 수 있으며, 배외측전두피질 손상 시에는 성적 관심 감소가 나타날 수 있다.
드물게 나타나는 증상으로는 작화증(거짓말)이 있는데, 이는 환자가 거짓 정보를 진실이라고 믿으며 말하는 것이다. 소수의 환자에게서는 특이한 쾌활함이 관찰되기도 하는데, 주로 뇌의 오른쪽 전두엽에 병변이 있는 환자에게서 나타난다.[10][12] 중복 기억 착오증은 환자가 현재 있는 곳이 다른 곳에 복제되어 있다고 믿는 증상이다. 카프라 증후군은 친한 친구나 가족 등을 다른 사람이 그 정체성을 빼앗아 대체했다고 믿는 증상이다. 이러한 증상은 주로 전두엽에 신경학적 질환이 있는 조현병 환자에게서 나타난다.[10][13]
기타 증상은 다음과 같다.
- 위험 관리나 규칙 준수에 대한 감각 장애
- 사교성 증가 또는 감소
- 대화량의 극적인 증가 또는 감소
전두엽 좌반구 손상 시에는 운동성 언어 중추(44, 45)에 손상이 발생하면 목소리는 낼 수 있어도 말을 할 수 없게 된다.
4. 3. 전두엽 손상과 관련된 질환
조현병은 전전두피질에서 도파민 활성이 감소하고, 세포 간 연결이 비효율적으로 되는 것과 관련이 있을 수 있다.[16] 이는 작업 기억과 과제 수행 시 뇌 영역의 성능 저하 및 비효율적인 기능과 관련되며, 조현병의 위험을 약간 증가시킨다는 보고가 있다.[16] 정신 분열증 발병은 전두엽의 불충분한 미엘린화와 세포 간 비효율적인 결합과 관련이 있다고 알려져 있다.HIV 관련 신경인지 장애를 가진 사람들은 전두엽에서 핵 및 미토콘드리아 DNA 손상이 축적되는 것으로 나타났다.[15]
5. 정신외과
20세기 초, 포르투갈의 신경학자 에가스 모니즈는 정신 질환 치료를 위해 전두엽과 변연계를 연결하는 통로를 손상시키는 방법을 개발했다. 전두 엽절제술(때로는 전두 백질 절개술이라고도 함)은 통증을 줄이는 데는 성공했지만, 감정, 의지, 성격을 둔화시키는 부작용을 초래했다. 이러한 정신외과적 시술은 무분별하게 사용되어 심각한 부작용과 7.4%에서 17%에 달하는 사망률로 인해 평판이 나빠졌다.[17] 전두엽 절제술은 정신과 치료법으로서 거의 사라졌다. 보다 정밀한 정신외과적 시술은 드물게 사용되지만 여전히 시행되고 있다. 여기에는 다른 방법으로 치료하기 어려운 강박 장애나 임상 우울증 치료에 사용될 수 있는 전방 캡슐 절개술(내부 캡슐 전방 다리의 양측 열 손상) 또는 양측 대상 절개술(대상회의 전방 열 손상 포함)이 포함된다.
6. 다른 영장류와의 비교
과거에는 전두엽이 다른 영장류에 비해 인간에게 불균형적으로 크다는 견해가 지배적이었다. 이는 인간 진화의 핵심적인 특징이자, 다른 영장류와 구별되는 높은 인지 능력의 주된 원인으로 여겨졌다. 그러나 이러한 관점은 이후 뇌 영상 연구, 특히 자기 공명 영상을 이용한 연구를 통해 반박되었다. 인간, 현존하는 모든 유인원 종, 그리고 여러 원숭이 종의 전두피질 부피를 측정한 결과, 인간의 전두피질은 다른 유인원에 비해 상대적으로 크지 않은 반면, 긴팔원숭이나 원숭이에 비해서는 상대적으로 더 큰 것으로 나타났다.[22]
결과적으로 인간의 고차원적인 인지 능력은 전두피질의 부피보다는 신경로의 발달, 즉 더 크고 복잡한 연결성에 기인하는 것으로 보인다.[22] 이는 전두엽과 측두엽을 연결하는 신경 경로이자 언어 네트워크의 신경 회로에서도 명확히 관찰된다.[23]
참조
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