복잡한 운동을 담당하는 운동영역

뇌에서 온몸으로 전달되는 운동 뉴런

우리는 스포츠를 즐길 때는 물론, 대부분의 시간 동안 몸 여기저기를 움직이고 있다. 몸이 움직인다는 것은 그 부분의 근육이 움직인다는 것이다. 우리 뇌는 어떻게 근육을 움직이고 있을까?

앞에서 살펴본 체성 감각을 담당하는 것은 대뇌의 중심고랑 뒤에 있는 1차 체성 감각 영역이다. 한편 중심고랑 앞에는 몸의 움직임을 담당하는 1차 운동 영역이 있다. 1차 운동 영역은 운동에 관한 다양한 정보를 모아서 통합하고 동작을 일으키기 위한 명령을 내린다. 

1차운동영역에는 몸의 특정 부위를 담당하는 영역이 순차적으로 늘어서 있다. 복잡한 움직임이 필요한 손이나 입의 영역은 다른 것보다 크다는 것을 알수 있다.

감각 정보는 온몸에서 뇌로 전달되는데, 운동 정보는 다른경로를 통해 뇌에서 온몸으로 전달된다. 예를 들어 왼쪽 어깨를 움직여 라는 명령이 1차 운동 영역에서 내려지면, 그 정보는 척수를 거쳐 운동 뉴런으로 전달되어 왼쪽 어깨의 골격근에서 작용한다. 골격근은 근섬유 다발로 이루어져 있으며, 자극을 받으면 쏙 수축한다. 이것이 근육이 움직이는 원리다.

실제 뇌에서 벌어지는 일은 훨씬 복잡하다. 어떤 동작을 하려면 반드시 계기가 있고, 그 정보를 받아서 무엇을 해야 하는지를 판단하고, 어떤 동작을 어떤 순서로 할 것인지 계획해야 한다. 인간이나 원숭이 등에게는 이런 복잡한 과정을 수행하기 위한 고차원적 기능을 가진 운동 영역이 있다고 한다. 예를 들어 두 손으로 동시에 다른 동작을 하는 기능을 담당하는 것은 보조운동 영역, 시각 정보에 토대한 운동을 유발하는 것은 전운동 영역이라고 추측하고 있다. 1차 운동영역은 이들 고차원적인 운동 영역으로부터도 정보를 받아 다양한 근육을 정확하게 움직이라는 명령을 내리는 것이다. 

언어를 다루는 뇌의 네트워크

뇌의 기분적인 구조는 많은 동물과 공통되므로 옛날부터 뇌를 해부하거나 실험할 때 다양한 동물을 사용해왔다. 그러나 인간만이 가진 언어를 알려면 인간의 뇌를 조사할 수밖에 없다. 언어를 담당하는 뇌의 기능을 알아내는 데 최초의 실마리가 된 것은 언어 장애를 가진 사람들의 병례였다. 브로카영역과 베르니케 영역의 발견이다. 그것을 통해 뇌에는 언어에 관여하는 특정 영역이 있으며, 이들 영역이 손상되면 언어 장애를 일으킨다는 것을 알게 되었다.

처음에 발견된 브로카 영역은 좌반구의 전두엽에 위치하며, 언어의 조합이나 말을 하기 위한 입술이나 혀의 운동에 관여한다. 운동성 언어 중추라고도 불리며 옆에 있는 1차 운동 영역과도 연계하고 있다.

한편 베르니케 영역은 좌반구의 측두염에 위치하며 주로 언어의 의미를 이해하는 기능을 담당하고 있다. 여기는 감각성 언어 중추라고도 불리며, 소리를 듣는 1차 청각 영역 옆에 있다. 이들은 모두 좌반구에 있으므로 언어 기능은 좌반구가 우월하다고 여겨졌지만, 최근 연구를 통해 언어를 이해하기 위해서는 좌우 뇌의 다양한 영역이 서로 관여하고 있다는 것을 알게 되었다.

뇌는 선천적으로 언어 능력을 갖는다

언어를 잘 구사하기 위해 뇌에서는 다양한 정보가 처리된다. 언어를 드거나 보아서 지각한다. 그 언어의 의미를 기억과 대조하여 인식한다. 언어를 구사하기 위해서는 문법에 따라 언어를 조합하고 입을 이용해 소리를 내거나 손가락을 움직여서 글자를 써야한다.

그중에서도 문법을 사용한 언어의 조합은 복잡하다. 외국어를 공부할 때 문법에서 골치 아팠던 경험이 있는 사람도 많을 것이다. 그런데 아기는 자연스럽게 언어를 기억하고 3살 정도가 되면 문법도 배우지 않았는데 올바른 문장을 말할수 있게 된다.

기존에는 문법이 학습에 의해 후천적으로 획득된다고 생각했다. 그에 반해 미국의 언어학자 촘스키는 모든 언어에는 공통된 규칙성이 있으며, 인간의  뇌에는 선천적으로 언어의 보편적인 규칙이 갖춰져 있다고 주장하고 있다.

이런 언어학적 논의와는 별개로 인공지능은 확률론이나 통계학 기법을 이용하여 언어를 처리하는 능력을 높여 이미 자동 번역 기능이 실용화되어있다. AI의 진화는 인간의 언어 획득 능력을 되돌아보는 계기가 될지도 모르겠다. 

최근연구에 따르면, 언어를 이해하는 데에는 우반구와 소뇌도 관여하여 뇌 전체가 역동적으로 움직이고 있다고 한다. 우리가 언어를 구사하기 위한 언어 모듈은 좌반구에 있다고 알려져 있다.