전두엽 Frontal Lobe
인간은 다른 동물들보다 크고 완전한 전두엽을 가지고 있다. 전두엽은 인간을 유인원과 구분해주는 핵심 기능인 통찰력을 발휘하는 부위다.
통찰력은 작업기억에 의존하는데, 작업기억이란 계산할 때 중간까지 더한 계산 결과나 책 읽을 때 직전에 읽은 문자를 기억하는 기능이다. 덕분에 우리는 스스로 무엇을 느끼고 생각하고 행동했는지 알 수 있고, 그에 따라 다음 계획을 세우는 능력을 갖게 되었다.
전두엽은 대뇌에서 가장 넓은 면적을 차지한다. 정수리 부근을 지나는 중심고랑을 기준으로 앞쪽이 전두엽, 뒤쪽이 두정엽이다. 전두엽의 중심고랑 바로 앞에 일차운동피질이 존재한다.
일차운동피질은 움직임을 조절하는 기능을 한다. 따라서 전두엽은 주의, 통제 등 집행기능뿐 아니라 운동 반응의 선택, 개시, 억제에도 관여한다.
전전두피질 Prefrontal Cortex
전두엽에서 일차운동피질과 전운동피질을 뺀 부분을 전전두피질이라고 한다. 전전두피질은 감정을 관장하는 변연계의 도파민 시스템과 직결된 영역으로 정의되기도 한다. 변연계의 신피질(대뇌피질 중 가장 최근에 진화한 부위)이 전두엽이라고 주장할 정도로 정서에 관여하는 피질하 구조들(대뇌피질 아래쪽에 있는 뇌 영역)은 전전두피질과 풍부하게 상호 연결되어 있다.
전전두피질은 자기를 인식하고, 행동을 계획하고, 불필요한 행동을 억제하고, 문제해결을 위한 전략을 수립하고, 의사결정을 하는 등 인간이 동물과 구별되는 능력에 관여한다.
전전두피질은 감각피질이나 운동피질과는 다른 연합피질이어서 이 부위의 뉴런들은 특정 자극에 기계적으로 반응하지 않는다. 그래서 전전두피질에 대한 연구는 쉽지 않다.
배외측 전전두피질 Dorsolateral Prefrontal Cortex : DPFC
전두엽의 기능을 설명할 때 가장 많이 언급되는 부위 중 하나가 배외측 전전두피질이다. 명상을 하면 두꺼워지는 부위로 알려진 배외측 전전두피질은 작업기억과 주의집중에 중요한 역할을 한다.
또한 목표지향적 행동에도 관여한다. 관련 실험을 보면, 문제풀이를 할 때 금전적 보상을 하기로 약속한 팀이 배외측 전전두피질이 활성화되면서 더 기민하게 답하는 것으로 나타났다.
다이어트 실험에서는 배외측 전전두피질이 강하게 활성화한 사람은 건강에 좋은 음식을 선택하는 반면, 복내측 전전두피질이 활성화한 사람은 대부분 맛있는 음식을 선택했다.
배외측 전전두피질은 정보에 의지해서 논리적으로 판단하게 하지만, 복내측 전전두피질은 감정적인 정보에 의지한다. 이는 복내측 전전두피질이 변연계와 가깝게 연결되어 있고, 배외측 전전두피질은 비교적 떨어져 있기 때문이다.
감정은 비논리적이긴 하지만 옳고 그름을 판단하는 데 중요한 역할을 한다. 때문에 감정을 느끼는 뇌 부위인 복내측 전전두피질에 손상을 입은 사람은 도덕적 문제에 대해 냉혹한 판단을 하는 것으로 나타났다.
안와전두피질 Orbitofrontal Cortex(OFC)
안와전두피질은 전두엽의 밑부분, 즉 눈 뒤에 위치한 부위다. 안와전두피질은 편도체를 비롯해 변연계와 직접 연결되어 있어서 욕구 또는 동기에 관련된 정보를 처리하는 데 관여한다. 또한 감정적, 정서적 정보들을 상황에 맞게 조절하여 적절한 사회적 행동을 수행하게 하는 기능을 담당한다.
안와전두피질의 외측 영역은 처벌과 관련된 상황에서 활성화되었고, 내측 영역은 보상과 관련된 상황에서 활성화되었다. 안와전두피질에 손상을 입으면 무책임해지고, 사회적으로 부적절한 행동을 하게 된다. 자신의 실수를 통해 학습하는 기능도 사라진다.
흡연자를 대상으로 한 연구결과, 흡연자들이 비흡연자보다 내측 안와전두피질이 얇은 것으로 나타났다. 내측 안와전두피질의 두께는 흡연량이 많고, 흡연 기간이 길수록 더 얇아졌다.
- 글·강윤정. 일러스트레이션·이부영. 뇌교육 매거진 <브레인> 게재 -