신체 영역 별 뇌 세포의 할당

우리의 뇌는 각 신체부위 별로 뇌를 골고루 할당하기보다는 중요도가 높은, 또는 신경세포가 많은 영역에 더 많은 뇌세포를 할당하고 있다.

호문쿨루스

 

위 그림의 호문쿨루스(homunculus)는 신경과학에서 인간의 신체를 뇌의 특정 부분에 맵핑한 개념적 모델이다. 이 용어는 라틴어로 "작은 인간"을 의미하며, 이는 뇌에서 특정 부분이 신체의 특정 부분을 통제하거나 감각을 처리하는 방식을 시각적으로 표현한 것이다.

호문쿨루스는 주로 두 가지 형태로 나눌 수 있다:

1. 감각 호문쿨루스(Sensory Homunculus):
   • 이는 일차 감각 피질(primary sensory cortex)에서 감각 정보를 처리하는 영역을 나타낸다. 신체의 각 부분이 감각 피질의 특정 영역에 대응하며, 이는 신체의 각 부분의 감각 민감도에 따라 크기가 다르게 나타난다. 예를 들어, 손과 입술은 매우 민감하므로 이들 부위가 감각 호문쿨루스에서 상대적으로 크게 표현된다.
2. 운동 호문쿨루스(Motor Homunculus):
   • 이는 일차 운동 피질(primary motor cortex)에서 운동을 제어하는 영역을 나타낸다. 신체의 각 부분이 운동 피질의 특정 영역에 대응하며, 이는 신체의 각 부분의 운동 제어 요구에 따라 크기가 다르게 나타난다. 예를 들어, 손과 입의 근육 제어가 매우 정교하므로 이들 부위가 운동 호문쿨루스에서 상대적으로 크게 표현된다.

이 호문쿨루스 모델은 뇌가 어떻게 신체를 통제하고 감각을 처리하는지에 대한 중요한 통찰을 제공한다. 이는 펜필드와 라스보넨(Penfield and Rasmussen)의 연구를 통해 처음으로 도입되었다. 그들은 뇌수술 중에 환자의 뇌를 전기적으로 자극하여 이러한 지도를 작성하였다.

호문쿨루스는 인간의 뇌가 얼마나 복잡하고 조직화되어 있는지를 이해하는 데 중요한 도구이다. 또한, 신경과학 연구 및 신경 재활 치료에서 중요한 역할을 한다.

신체의 머리-꼬리 조직이 뇌에서도 나타난다는 것을 알 수 있다. 피질은 입과 항문 사이의 측면과 내측에 퍼져 있다. 신체의 머리-꼬리 조직은 발달 및 진화 측면에서 우리의 가장 초기의 공간 방향이므로 뇌가 이를 반영한다는 것은 완벽하게 이해된다.

또한 뇌 조직은 편평하지 않고 근접성과 기능에 따라 인접 부분과 조정된 부분을 연결하는 분기 구조를 가지고 있음을 알 수 있다. 뇌의 구조를 직접 살펴보면 호문쿨루스의 '작은 사람' 모델에서는 볼 수 없는 몇 가지 흥미로운 사실이 드러난다.

예를 들어, 사람과 같은 모델은 팔 크기의 거의 50배에 달하는 거대한 손가락을 가지고 있다. 손가락은 복잡하고 자주 사용되는 많은 기능과 관련되어 있기 때문에 많은 두뇌 공간이 손가락에 할당된다. 얼핏 보면 팔이 보잘 것 없어 보이지만 사실은 전혀 그렇지 않다. 팔을 제어하는 ​​뇌 조직은 손과 손가락을 제어하는 ​​조직을 지지하는 기반이다. 몸통 구조는 팔을 지지하고 척추의 머리-꼬리 구조에 의해 지지된다. 본질적으로, 피질의 분기 구조는 호문쿨루스 모델에서는 즉시 명백하지 않은 물리적 기능의 분기 계층 구조를 보여준다.