뇌의학의 첫걸음 (개정판) 2024 > Neurology

<개정판 머리말>
우리 몸은 약 30조의 세포로 구성되어 있으며, 약 600개의 근육으로 약 200개의 관절을 움직이면서 살아가고 있다. 태양의 빛으로 에너지를 받으면서 낮과 밤의 리듬을 갖추면서 움직이며 잠들면서 회복하는 능력도 갖추고, 호르몬과 자율신경계를 통해서 일정한 상태를 유지하는 기능도 갖고 있다. 내부의 적이나 외부의 적을 소탕할 수 있는 면역 기능도 가지고 있다. 이러한 구성으로 살아가는 과정을 본다면 약 천억 개의 신경세포로 구성된 뇌가 다양한 방식으로 연결되면서 무한정의 기능을 발휘하고 있는 것을 알 수 있다.

우리가 살아가는 과정은 느끼고 생각하고 움직이며 살아간다고 볼 수 있다. 이 모든 기능들은 뇌 중심으로 이루어진다. 따라서 뇌를 이해하는 것은 질환의 이해도를 높이는 것은 물론 건강을 생각하는 데도 빠질 수 없다. 이제는 뇌의학은 모두에게 잘 살아가기 위해서는 필요한 사항이 되었다. 또한 뇌를 알아가는 뇌의학은 그 신비 자체이며 점차 현대 과학, 기술의 발전은 그 베일을 벗기고 있고, 특히 전자정보통신의 눈부신 발전, 인공지능의 상용화는 다양한 진단 치료법의 개발로 이루어지고 있다. 특히 미지의 세계였던 뇌의학 분야는 더욱 눈부신 성장을 이루고 있다.

현재 우리들은 뇌의학을 이해하기 위해서 세부적으로 발전된 단편 정보를 흔히 접하게 된다. 그러나 이러한 알림 수준의 정보로는 복합적 이해는 물론 유용한 활용도 어려울 것이다. 매번 단편 정보를 얻기 위해서 반복된 검색과 확인 수준을 벗어나기 어렵다. 뇌의학을 처음 접하는 입장에서는 다양한 정보의 홍수에 빠져 자칫 흥미를 쉽게 잃을 뿐만 아니라 해석을 잘못할 수도 있다. 그러나 전체적인 뇌의 이해를 통해서 지식을 쌓아간다면 깊이있는 정보부터, 세부적인 내용까지도도 복합적으로 이해할 토대를 만들어 이해할 수 있게 된다. 마치 든든한 나무가 거목으로 성장하듯이 다양한 지식이 뇌의학의 기본토대 위에 쌓이면서 복합적으로 이해할 수 있게 되며, 해석의 오류 위험성도 낮추고, 새로 얻어진 지식도 쉽고 바르고 유용하게 활용할 수 있을 것이다.

뇌를 알고 싶어하는 분들에게 조금이나마 도움이 되며, 특히 뇌에 대한 종합적인 이해 능력을 갖추고 세부 전문가로 깊이 있는 성장을 이루기기 위해 노력하는 분들에게도 기본 토대가 될 수 있도록 필자는 2015년 처음 책을 저술하게 되었다. 그러나 최근의 변화들이 너무 많아 이중에서 치매, 두통, 수면 질환에 대한 내용은 물론, 웨어러블 기기, 디지털 치료기기, 수술중신경계감시에 대한 내용을 추가하여 새롭게 개정판을 만들게 되었다.
뇌의학을 처음 접하는 학생부터 뇌를 알고자 하는 모든 분들에게 종합적인 이해를 갖추고 심도 있는 발전을 이루는 데 도움이 되었으면 한다.
 
2024년 1월
서대원 

01 뇌는 어떻게 생기고 어떤 기능을 할까?
(뇌의 발생, 구조와 기능)
 
1.1 뇌의 형성과 기형(풍선을 불어서 좌반구와 우반구를 만든다) / 3
1.1.1 뇌의 발생과 발달 ● 4
1.1.1.1 수정(fertilization) ● 5
1.1.1.2 뇌의 분화(differentiation) ● 6
1.1.1.3 뇌의 발달(development) ● 12
1.1.1.4 뇌신경세포들의 조직학적 발달(histogenesis) ● 16
1.1.2 대뇌(cerebrum): 천막상구조 ● 17
1.1.2.1 대뇌 안팎 모양(gross anatomy) ● 17
1.1.2.2 대뇌 기능 부위(eloquent area) ● 23
1.1.2.3 대뇌 백질 경로(white matter pathway) ● 32
1.1.3 뇌간과 소뇌: 천막하구조 ● 35
1.1.3.1 뇌간(brainstem) ● 35
1.1.3.2 소뇌(cerebellum) ● 39
1.1.4 뇌의 삼차원적 이해(brain orientation) ● 42
1.1.5 뇌의 기형(malformation) ● 44
 
1.2 뇌신경계의 구조(뇌척수와 주위 말초신경, 뇌막, 뇌혈관, 뇌척수액) / 49
1.2.1 중추뇌신경계(central nervous system: CNS) ● 52
1.2.1.1 대뇌(cerebrum) ● 54
1.2.1.2 기저핵(basal ganglia) ● 58
1.2.1.3 시상(thalamus) ● 60
1.2.1.4 시상하부(hypothalamus) ● 64
1.2.1.5 척수(spinal cord) ● 68
1.2.2 신경경로(neural pathway) ● 75
1.2.2.1 상행경로(ascending pathways) ● 76
1.2.2.2 하행경로(descending pathways) ● 82
1.2.2.3 입력기와 출력기 ● 86
1.2.3 중추신경계 부속구조 ● 86
1.2.3.1 뇌의 보호계 ● 87
1.2.3.2 뇌혈관(cerebral blood vessel) ● 90
1.2.3.3 뇌척수액(cerebrospinal fluid: CSF) ● 95
1.2.3.4 말초신경계(peripheral nervous system: PNS) ● 100
 
1.3 뇌의 기능 / 109
1.3.1 신체부위별 (머리, 얼굴, 목, 몸통, 사지) ● 113
1.3.1.1 입; 미각(taste) ● 113
1.3.1.2 코; 후각(olfaction) ● 113
1.3.1.3 눈; 시각(vision) ● 113
1.3.1.4 귀; 청각(audition)과 평형각(equilibrium) ● 120
1.3.1.5 팔다리; 일반 감각 중추 ● 120
1.3.1.6 팔다리; 체성 운동 중추 ● 122
1.3.2 기능별(감각, 운동기능) ● 124
1.3.2.1 감각(sensation) ● 124
1.3.2.2 의식(consciousness) ● 143
1.3.2.3 운동(movement) ● 150
1.3.2.4 반사(reflex) ● 152
1.3.2.5 자율(autonomia) ● 155
 
02 뇌는 어떻게 기능을 하며 어떻게 죽어갈까?
(뇌의 생리와 병리현상)
 
2.1 뇌세포의 종류(교세포, 신경세포) / 159
2.1.1 교세포(glial cells) ● 160
2.1.2 신경세포(neuron) ● 160
2.1.2.1 뉴론의 일반 구조 ● 162
2.1.2.2 뉴론의 미세구조 ● 162
2.1.2.3 뉴론의 종류 ● 165
 
2.2 뇌세포의 기능(흥분, 전도, 전달) / 169
2.2.1 뉴론의 안정과 흥분 ● 169
2.2.1.1 안정 막전압(resting membrane potential)과 이온분포 ● 169
2.2.1.2 활동전압(action potential)과 역치(threshold) ● 171
2.2.2 뉴론의 전도와 전달 ● 173
2.2.2.1 신경 전도(conduction): 도약전도(saltatory conduction) ● 173
2.2.2.2 시냅스의 신경전달물질(neurotransmitter) ● 175
2.2.3 뉴론의 흥분 전달 과정 ● 178
2.2.4 뉴론의 소통 ● 180
 
2.3 뇌세포의 기억(LTP, LTD) / 182
2.3.1 단기기억 민감(short-term sensitization) ● 182
2.3.2 장기 강화(long-term potentiation: LTP) ● 183
2.3.3 장기억제(long-term depression: LTD) ● 185
2.3.4 해마체(hippocampal formation) ● 188
 
2.4 뇌척수액과 뇌혈액의 순환조절(circulation control) / 194
2.4.1 뇌압의 조절(ICP control) ● 194
2.4.2 뇌혈액의 조절(CBF control) ● 196
 
2.5 뉴론의 죽음과 사람의 뇌사(brain death) / 199
2.5.1 뉴론의 죽음: 괴사(necrosis)와 자멸사(apoptosis) ● 199
2.5.2 사람의 죽음: 뇌사(brain death) ● 201
 
03 뇌의 병들은 어떤 것들이 있으며, 어떻게 확인하고 치료할까?
(뇌질환의 종류와 진단)
 
3.1 진단적 방법 / 207
3.1.1 임상검사실검사(혈액검사, 뇌척수액검사) ● 209
3.1.2 신경생리검사(neurophysiologic tests) ● 209
3.1.3 뇌영상(neuroimaging tests) ● 212
3.1.3.1 뇌의 구조 영상(structural image) ● 214
3.1.3.2 뇌의 기능 영상(functional image) ● 214
3.1.4 기타검사 ● 218
3.1.4.1 신경심리검사(neuropsychological tests) ● 218
3.1.4.2 신경병리검사(neuropathologic tests) ● 224
3.2 뇌신경질환의 이해 / 227
3.2.1 뇌혈관질환(cerebrovascular diseases) ● 227
3.2.1.1 뇌경색(cerebral infarction) ● 227
3.2.1.2 뇌출혈(intracerebral hemorrhage) ● 233
3.2.1.3 뇌동맥류(cerebral aneurysm) ● 233
3.2.1.4 모야모야병(Moyamoya syndrome) ● 236
3.2.2 퇴행성 뇌질환(degenerative diseases) ● 237
3.2.2.1 치매(dementia) ● 238
3.2.2.2 파킨슨병(Parkinson disease: PD) ● 245
3.2.2.3 다계통위축증(multiple system atrophy: MSA) ● 250
3.2.2.4 루게릭병(amyotrophic lateral sclerosis: ALS) ● 250
3.2.3 기능성 뇌질환 ● 252
3.2.3.1 뇌전증(epilepsy) ● 252
3.2.3.2 조현병(schizophrenia) ● 255
3.2.3.3 우울증(depression) ● 255
3.2.3.4 자폐증(autism) ● 259
3.2.3.5 뚜렛증후군(Tourette syndrome) ● 260
3.2.3.6 기타 정신병(psychosis) ● 260
3.2.4 척수 및 말초신경질환(spine and peripheral nerve disease) ● 262
3.2.4.1 척수병증(myelopathy) ● 262
3.2.4.2 길랑바레 증후군(Guillain-Barre’s syndrome) ● 263
3.2.4.3 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease) ● 267
3.2.5 기타 뇌질환 ● 267
3.2.5.1 뇌외상(cerebral trauma) ● 267
3.2.5.2 다발성경화증(multiple sclerosis) ● 269
3.2.5.3 야콥병(Jacob’s disease) ● 274
3.2.5.4 다운증후군(Down syndrome) ● 276
3.2.5.5 헌팅톤병(Huntington disease) ● 276
3.2.5.6 소뇌위축증(cerebellar atrophy) ● 278
3.2.5.7 두통(headache) ● 279
3.2.5.8 통증(pain) ● 283
3.2.5.9 뇌종양(brain tumor) ● 283
3.2.5.10 수면장애 ● 284
 
04 뇌와 공학이 만나면 어떤 일들이 이루어질 수 있을까?
(뇌공학의 발달)
 
4.1 신호처리와 망 / 288
4.1.1 신호처리 방법 ● 288
4.1.2 신경모방계(neuromorphic system) ● 291
4.1.2.1 맴리스터(memoristor: memory resistor) ● 291
4.1.2.2 신경보철학(neuro-prosthetics) ● 292
4.1.3 인공신경망(artificial neural network) ● 292
 
4.2 신호처리의 응용 / 294
4.2.1 뇌파(EEG)와 고주파진동(HFO) ● 294
4.2.2 유발전위(EP)와 사건유발전위(ERP) ● 300
4.2.3 뇌자도(MEG) ● 305
4.2.4 자기공명영상(MRI)과 기능적MRI(fMRI) ● 305
4.2.5 기타 방법 ● 308
 
4.3 기능제어 / 312
4.3.1 뇌조정술(neuromodulation) ● 312
4.3.1.1 경두개자기자극술(transcranial magnetic stimulation: TMS) ● 312
4.3.1.2. 미주신경자극술(vagus nerve stimulation: VNS) ● 312
4.3.1.3 심부뇌자극술(deep brain stimulation: DBS) ● 316
4.3.1.4 반응성 뇌자극술(responsive neurostimulation: RNS) ● 318
4.3.1.5 기타 ● 318
4.3.2 신경초음파(neurosonolgy) ● 320
4.3.2.1 경두개 초음파(transcranial Doppler) ● 320
4.3.2.2 경동맥 초음파(carotid duplex sonography) ● 320
4.3.2.3 고강도집속형 초음파(HiFu) ● 320
4.3.3 광유전학(optogenetics) ● 323
 
4.4 뇌질환의 진단과 치료의 응용 / 324
4.4.1 웨어러블 디바이스 ● 324
4.4.2 수술중신경계 감시 ● 325
4.4.3 디지털 치료기기 ● 327
4.5 기타 뇌과학의 활용 / 328
 
05 건강한 뇌 기능을 유지하기 위해 어떤 일들이 벌어지고 있나?
(생활과 뇌건강)
 
5.1 항상성(homeostasis)과 호르몬(hormone) / 332
5.2 수면-각성 주기(sleep-wake cycle) / 337
5.3 감각(sense)과 통증(pain) / 344
5.4 공간감(spatial orientation)과 어지럼증(dizziness) / 350
 
부록 용어(terminology) ● 353
 
Index ● 373