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1. 개요
前頭葉 / frontal lobes
그림에서 파란색으로 색칠된 부분을 전두엽이라 부른다. 대뇌에서 가장 큰 피질이고, 감각이 처음 도달하는 부위는 아니지만 모든 감각이 이곳으로 모인다. 이 부위는 전전두피질과 운동 피질, 브로카 영역[1]으로 다시 나눌 수 있다. 대략적인 역할은 언어기능, 감정과 논리적 사고 등의 판단이다.
최근 해부학 용어 개정을 통해 '이마엽'으로 부르기로 하였다. 다만 이 문서는 전전두피질을 앞이마겉질과 같이 표기하는 데 다소 곤란함이 있다는 판단 아래 전두엽이라는 표현이 사용되도록 통일되었다.
사회성, 판단력, 충동 조절, 운동신경, 논리, 감정 조절, 언어 구사 등 인간이 인간답게 살아가는 데 중요한 여러가지 요소들을 전부 좌우하는 부분이다. ADHD, 사이코패스와 자폐성 장애, 지적장애도 이 부분의 선천적 결함으로 오는 것으로 밝혀졌다. 또한 PTSD는 전두엽의 손상과 관련이 있다는 연구도 있다. 치매 역시 전두엽의 기능 이상으로 인한 각종 이상증세를 보이는 병이다.
2. 위치
이름에서도 알 수 있듯이, 머리 앞에 있어서 전두엽이다. 정확히는 대뇌 피질의 중간에 있는 중심구(central sulcus)의 앞쪽, 실비우스열[2](sylvian fissure)의 위쪽에 존재한다. 이 부위는 뇌의 깊숙한 곳, 즉 변연계를 포함하지 않는다.
2.1. 전전두피질
이 부분은 전두엽에서도 앞에 있기 때문에 전전두피질이라고 표기한다. 영장류, 특히 인간의 경우 잘 발달되어 있다. 운동피질 앞에 있는 피질인데, 이 부분이 우리가 앞으로 알아가거나, 알고 있는 전두엽의 기능 거의 모두를 맡고 있다 해도 무방할 정도의 역할을 하고 있다.2.2. 운동 피질
이 부분은 전두안구운동영역과 운동 피질로 나누어지고, 브로카 영역을 여기에 포함시킬 수도 있다. 그러나 이 부분은 전두엽의 기능에 주는 영향이 거의 없고, 설명을 이 문서에 모두 다루기도 힘들다. 무엇보다 중심구의 앞뒤로 운동 피질과 감각 피질이 나뉘어지기 때문에 이는 따로 다루도록 하겠다. 흔히 말하는 운동 신경이 바로 이 부분에 의해 좌우된다 할 수 있겠다.3. 기능
이하의 내용은 제임스 팰런의 저서 <괴물의 심연>을 참조함.3.1. 전전두피질
주로 합리적 판단과 대인관계능력, 실행 능력을 담당한다. 또한, 뇌과학자들은 흔히 전두엽의 가장 중요한 기능을 자신과 자신이 아닌 것을 구분하는 것이라고 표현하는데, 이것이 바로 인간의 자아 형성에 가장 기초가 된다고 한다. 전두엽이 손상될 경우 대부분 무의식 상태에 빠지게 되며 이를 자아가 없는(!) 상태, 즉 '무아(無我)'라고 부르기도 한다.또 다른 기능으로는 단기기억과 미래계획 기억을 가능하게 해주는 것이 있는데, 단기기억은 수초에서 수십 초간 지속되고, 결제를 할 때 인증코드를 한두 번 보고도 모두 칠 수 있게 해주며, 우리가 연락처를 저장할 때까지 전화번호를 기억해준다. 비유하자면 뇌의 RAM이라고 할 수 있겠다.
미래의 기억은 앞으로 일어날 전쟁이나 굶주림, 집에 불이 났을 때 어떻게 행동해야 할지를 생각하는 것처럼 마음을 미래로 투사하여 아직 일어난 적 없는 일을 상상하거나, 경험하게 해준다. 이 같은 사실은 뇌를 시뮬레이션 기계로 정의하는 과학자들의 주장의 근거가 된다. 가장 빈번히 사용되는 예로는 어떠한 말을 꺼냈을 때, 상대방의 반응이나 대답을 대략적으로 유추하는 것이 있다. 이른바 마음 이론이라 하는 것 중에서 가장 중요한 부분이다.[3]
미래의 기억은 국방비 지출을 늘어나게 하거나 재난이 발생했을 때 행동요령을 미리 생각해 둬 좀 더 앞서서 계획하고, 무기를 발명하고, 농사를 배워 인간이 살아남는 것[4]에 도움을 주었을 것이다.
이러한 미래의 기억이 가능해진 이유는 불분명하지만, 부분적으로 카테콜-O-메틸전이효소, 즉 COMT를 부호화하는 유전자에서 일어난 변이 때문일 것이라 추정되는데, 이 효소는 전두엽에서 방출된 도파민[5]을 분해한다. 가능한 변이에는 두 형태가 있다.
- 발린(valine)형 유전자
녹는점이 높은 COMT를 부호화. - 메티오닌(methionine)형 유전자
녹는점이 낮은 COMT를 부호화.
다만 전전두피질이 긍정적 역할만 하는 것은 아니다. 고차원적인 추론이 이루어지는 전전두피질이 계속해서 활성화 될 경우, 자신이 이룩한 성과에 대해서 비판적이고 부정적으로 여기는 성향이 강해지는 것으로 나타났다. 즉 계속된 전전두피질의 활성화는 부정적 성격을 강화할 수 있다.
그리고 자신이 몰입 상태에 있다면 전전두피질은 불활성화 내지 휴지상태로 변한다. 즉 긍정적 무아 상태에 도달하게 되는 것이다.
3.1.1. 배측전전두피질
전전두피질은 다시 복내측(안와)전전두피질과 배측전전두피질로 나누어진다. 배측전전두피질은 등쪽의 전전두피질이라는 뜻인데, 사람이 엎드려 있는 경우와 정상적으로 누워있는 경우가 연상되어 이해가 되지 않는다면 위라고 생각하면 된다.이 부위는 차가운 인지, 다시 말해 지각, 단기기억이나 실행기억, 계획, 규칙성 등의 사고 처리와 관련된다.
| 대상피질(띠이랑) |
삶은 사업이든 게임이든 간에 규칙과 우연으로 가득하고, 배측전전두피질은 이러한 규칙성 등을 이용해 충동에 따라 행동해도 될 때와 그러면 안될 때를 판단해 알려준다. 도박사의 오류가 이곳에서 발생할 것이라는 추측을 해볼 수 있다. 이 계통의 기능이 뛰어난 사람은 계획과 실행 능력이 높을 것이다.
3.1.2. 복내측전전두피질
복내측전전두피질은 배쪽의 전전두피질이라는 뜻이다. 이는 배측전전두피질의 반대쪽일 테니 아래라고 생각하면 된다.이 부분은 배측전전두피질과 비슷한 기능에도 관여하지만 주로 감정과 공감 등 뜨거운 인지를 담당한다. 벌써 감이 잡히겠지만 대인관계능력에 중요할 것이다.
이 부분도 다른 부분과 같이 판단에 관여한다. 감정기억과 사회, 윤리, 도덕을 바탕으로 한 행동을 실행할지 말지에 관한 판단을 말이다.
이 계통의 기능이 뛰어난 사람은 충동적이고 부적절한 대인행동과 사회적 행동을 제어하는 데 우월할 것이다.
4. 여담
피니어스 게이지는 사고로 인해 이 부분이 손상되어 성격 변화 등 여러 어려움을 겪었다.푸른거탑에서 전역을 앞둔 병장 최종훈의 "대뇌의 전두엽" 드립의 소재로 사용되었으며, 드라마 모던파머에서도 다시 사용되었다.
4.1. 사이코패스와의 관련?
제임스 팰런이 자신의 저서 "괴물의 심연"에서 사이코패스들의 뇌에서는 복내측 전전두 피질의 활동이 저조하고 배측 전전두 피질은 오히려 활동이 정상적이다 못해 과도한 경향을 보인다고 한다. 이 패턴은 대상 피질로 연장되어 변연계로 흘러들어 갔으며, 감정을 처리하는 변연계의 활동 또한 저조했다고.하지만 자신의 뇌에서도 그러한 패턴을 발견했고, 이러한 뇌 패턴이 사이코패스의 조건이긴 하지만 이러한 형질이 발현되어 범죄까지 이어지는 것은 어린 시절의 학대 경험, 즉 양육에 있다고 해명하였다. 즉 뇌의 특징만으로 범죄 유무를 가린다는 건 위험한 행동이다.
[1] 이 부분은 운동 피질의 일부라 봐도 무방하다. 그러나 이 문서에선 다루지 않는다.[2] 실비안 열이라고도 한다.[3] 자폐성 장애인들은 미래에 대한 기억이 불가능하기 때문에 사회생활에서 일어날 일들을 그림이나 글 등으로 미리 외워서 대응할 수밖에 없다.[4] 즉, 생존률을 높이는 것이다.[5] 신경전달물질의 일종이다.[6] 대상회라고도 한다.