3층 이성층은 대뇌피질인데 기본적으로 사고, 판단, 기억, 언어, 학습, 운동, 감각 등의 역할을 합니다.
대뇌피질은 뇌의 가장 겉, 바깥영역으로 신경세포들이 밀집되어 주름으로 이루어진 6개의 층으로 되어 있습니다. 가장 바깥쪽 두피에 가까운 부분이 1층이고 가장 안쪽이 6층입니다. 한정된 대뇌피질에 최대한 많은 신경세포들을 내장하기 위해서는 표면적이 제일 넓은 피질층에 집중되어 있습니다. 대뇌피질의 무게는 600g인데 뇌 무게의 40%를 차지하고 있습니다. 뉴런의 무게는 180g, 교세포의 무게는 420g입니다. 대뇌피질에 뉴런의 수는 100~150억 개이며 교세포의 수는 500억 개입니다. 대뇌 피질의 두께는 1.5㎜~4.5㎜이고 평균적으로 2.5㎜입니다. 대뇌피질 면적은 쫙 폈을 때 2200㎡인데 ⅓은 이랑에, ⅔는 고랑에 분포되어 있습니다.
1. 대뇌피질 - 전두엽 (frontal lobe)
전두엽은 뇌의 가장 앞쪽에 위치한 부분으로 두정엽, 측두엽, 후두엽, 기저핵, 변연계 등과 세밀하게 연결되어 있습니다. 실행하는 뇌(executive brain)라고 불리는 전두엽은 사고와 계획, 행동조절, 감정조절, 집중과 주의, 언어기능 등 주관하는 일이 다양합니다. 전두엽은 복잡한 사고, 문제해결, 계획 수립 등 고차원적인 인지 역할을 하는데 미래 계획을 수립할 때 필수적인 역할을 합니다. 자신의 행동을 조절하고 사회적 규범을 지키려고 하고 적절한 상화 작용을 유지하면서 충동을 제어할 수 있습니다. 감정 조절하는 능력과 연관이 되어 있으며 집중력과 주의를 조절하는데 이는 학습이나 작업 수행 능력에 중요한 기능 중 하나입니다. 언어를 이해하고 생산하는데 필요한 브로카 영역(Broca's area)은 언어 생산과 관련된 부분입니다. 전두엽이 손상 또는 이상이 생기면 다양한 인지 및 행동 문제를 일으킬 수 있는데 계획 능력 저하, 충동 조절 문제, 감정적 불안정 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 그리고 외부의 자극이나 내적인 추동에 대해 효율적이며 통제적인 방식으로 대처하는 것이 어렵고, 가지고 있는 인지적 자원을 효과적으로 활용할 수 없습니다. 운동피질은 신체의 자발적인 운동을 조절하고 운동 계획과 실행을 하는데 1차 운동영역, 전운동영역, 보완운동영역으로 나눕니다. 1차 운동영역은 대뇌피질 중 가장 두껍게 형성되었으며, 중심전이랑에 위치해 있습니다. 손과 같은 원위부 근육의 운동을 조절하며 모든 수의 운동에 관여합니다. 골격근을 내 의지로 조절하는 수의운동을 위하 피다미드로가 나갑니다. 전운동영역은 1차 운동피질보다 6배가 더 큽니다. 감각연합피질과 소뇌에서 입력신호가 들어와 1차 운동피질로 연결되면서 출력신호가 전달됩니다. 감각자극에 따른 원위 운동과 관련이 있으며 운동을 계획하고 실행하는 단계에서 중요한 역할을 합니다. 전운동영역이 손상되면 실행증(apraxia)_마비증상이 없는데도 움직일 수 없는 현상_이 발생합니다. 보완운동영역은 근위운동을 조절하는 망상척수와 연결되어 있습니다. 발성, 표정변화, 양손과 양 발의 대칭적 운동 조절을 하는데 보완운동영역이 손상되면 양손을 쓰는 운동은 정상이나 서로 다른 운동은 잘 안됩니다. 시각 자극에 운동은 가능하나 고유감각(골격근이나 관절의 위치와 운동에 대한 정보 감각)에 의한 운동은 재학습아 안됩니다. 브로드만 영역이라 불리는 전전두엽 연합영역이 있는데 운동피질영역을 제외한 나머지 부분입니다. 영장류에서만 잘 발달된 영역으로 특히 인간이 고도로 발달되었습니다. 이 영역에서는 작업을 기억하고, 판단하고 예측하고 인격성, 사회성을 담당하고 추상적 사고와 행동을 통제합니다.
2. 대뇌피질 - 두정엽 (parietal lobe)
두정엽은 대뇌의 상부 중앙에 위치하며, 측두엽(temporal lobe), 전두엽(frontal lobe), 후두엽(occipital lobe)과 경계가 있습니다. 두정엽의 기능은 크게 감각 피질 영역과 연관된 부분으로 나눌 수 있습니다. 전두엽과의 연결을 통해 높은 수준의 인지 기능과 감각 정보 통합을 수행합니다. 두정엽은 분별적 촉각과 공간감각을 받고 분별합니다. 두정엽(Parietal lobe)은 감각 정보를 처리하고 공간 인식, 집중과 주의를 담당합니다. 감각 정보의 처리는 피부 감각, 온도, 압력, 통증 등과 관련된 정보를 처리합니다. 감각 피질(Somatosensory cortex)은 두정엽의 주요 부분으로, 신체 각 부위에서 느껴지는 감각을 해석합니다. 두정엽은 공간 인식 능력이 있는데 주변 환경에서의 위치와 거리, 방향 등을 인식하는 데 도움을 줍니다. 이는 우리가 물체를 찾아내고 조작하는 데 중요한 역할을 합니다. 또 두정엽은 시각적 주의와 집중을 조절하는 데 관여하는데 복잡한 시각적 장면에서 중요한 정보를 선택하는 데 도움을 줍니다. 두정엽은 감각 정보를 해석하고 공간적 인식을 돕는 중요한 역할을 합니다. 다양한 감각적 자극을 처리하며, 우리 주변의 환경을 이해하고 상호작용하는 데 필수적인 역할을 하고 있습니다. 두정엽이 손상되면 촉각 상실, 산수 불능, 운동 협응 곤란, 위치 감각 손실, 편측 공간 무시, 공간 구성 장애, 입체 인식 불능증, 신체 인식 불능증, 질병 인식 불능증, 손가락 인식 불능증 등을 보일 수 있습니다.
3. 대뇌피질 - 후두엽 (occipital lobe)
후두엽은 뇌의 후방, 가장 뒤쪽에 위치한 부분으로, 시각 피질로 알려져 있으며, 주로 시각 정보의 처리와 관련이 있습니다. 후두엽은 시각 피질(visual cortex)을 포함하고 있으며, 시각 정보를 처리하고 분석하고 해석하는 일을 합니다. 시각 정보는 눈에서 시각 신경을 통해 후두엽으로 전달되어서 물체의 형태, 색깔, 움직임 등을 인식합니다. 후두엽은 시각 정보를 받아들이는데 패턴, 공간적 위치, 물체 식별 등 이해 가능한 형태로 변환합니다. 후두엽은 시각적 정보를 기억하고 과거 경험과 연관 지어 인식하고 특정 물체와 관련된 기억이나 감정을 떠올리는게 됩니다. 후두엽은 시각적 정보를 처리하고 시각적 경험을 형성하는데 매우 중요한 역할을 하며, 시각 정보의 해석과 인식에 필수적입니다. 측두엽과 후두엽이 함께 손상되면 시야 결손, 피질맹, 대상 실인증, 안면 실인증, 완전 색맹 등이 나타날 수 있습니다.
4. 대뇌피질 - 측두엽 (temporal lobe)
측두엽은 주로 청각과 언어 처리, 기억 형성 등에 관여하는데 측두엽은 뇌의 측면에 위치하고 있으며, 각 기능 영역이 서로 연결되어 복잡한 인지 기능을 수행합니다. 이 영역의 손상은 다양한 인지적, 감각적, 감정적 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.. 측두엽은 소리 정보를 처리하는 것인데 측두엽의 상부에 위치한 '해마(hippocampus)'와 '측두엽의 청각 피질(auditory cortex)'이 청각 정보를 수신하고 이해하게 됩니다. 측두엽의 왼편 일부는 언어 이해와 관련이 있습니다. 특히 '베르니케 영역(Wernicke's area)'은 언어의 의미를 이해하는 데 중요한 역할을 하는데 이 부분이 손상되면 언어 이해에 어려움을 겪을 수 있습니다. 이 부분은 전두엽 부분과 동일한 부분이어 전두엽과 측두엽이 겹치는 부분으로 이해하면 될 듯합니다. 경계선에 대한 부분뿐만 아니라 뇌 전체적으로 어느 부위를 막론하고 긴밀한 협조가 이루어지기 때문입니다. 측두엽은 기억 형성과 저장에 중요한 역할을 합니다. 해마는 새로운 기억을 형성하고 이를 장기 기억으로 전환하는 데 중요한 역할을 합니다. 측두엽의 일부는 감정 처리와 관련된 기능도 수행을 하는데 감정적 반응을 처리하는 중요한 역할을 하는 '편도체(amygdala)'는 측두엽에 위치하고 있습니다. 측두엽은 시각적 정보를 처리하는데도 관여하는데 '측두엽의 측두 구역'은 시각 정보를 해석하고 물체 인식에 중요한 역할을 합니다. 측두엽이 손상되면, 청각 실인증, 감각성 실어증, 언어적 기억 결함, 피질성 난청, 기억상실, 감정 조절 이상을 보일 수 있습니다.
뉴로피드백은 대뇌 피질에서 전기적 활동을 탐지해서 훈련을 합니다.
대뇌피질의 각 호칭 또한 뇌과학자들이 경계선을 지은 것입니다. 전두엽, 두정엽, 후두엽, 측두엽은 그 위치에서 하는 일만 하는 것이 아닙니다. 서로 신호를 주고받으며 그 신호를 이해하고 처리합니다. 한 부분이라도 이상이 생기면 뇌 전반적인 문제가 생기는 것과 동일합니다. 뇌의 모든 부위에서 신경세포들 사이에 정보를 주고받을 때 시냅스 후전압의 일정한 전기 총합인 뇌파가 발생하는 것입니다. 뇌가 건강하면 건강한 뇌파가 나옵니다. 뇌가 건강할 수 있도록 신경운동, 뉴로피드백 운동을 해서 한층 더 향상된 두뇌를 가지면 좋겠습니다.