신경 정신의학의 뇌과학

고대 이집트 사람들은 사후(死後)에 심장이나 간과 같은 장기는 잘 보관하였지만 뇌는 버렸다고 한다. 이렇듯 고대 사람들은 인
간의 뇌를 우리 몸의 중요한 장기로 생각하지도 않았고, 관심조차 없었던 것이다.
17세기에 들어서부터 뇌의 중요성을 인식하기 시작했고 이로써 신경과학이 학문으로 자리 잡기 시작했다. 최근 뇌과학 연구
(Neuroscience Research)의 눈부신 발전과 함께 기능신경영상학, 컴퓨터과학, 나노테크놀로지, 유전학, 분자생물학 등의 동반 발
전을 힘입어 특히 행동신경과학의 발전은 상상을 초월한다. 심지어 뇌과학의 원리를 정치, 경제, 인문학, 예술 등과 융합시킨 신
경정치학, 신경마케팅, 신경윤리학, 신경미학이란 학문이 큰 관심을 끌고 있다. 뿐만 아니라 인간의 감정과 행동을 뇌과학으로
분석하고 교정하려는 시도와 신경연결망(Neuralnetwork)의 이해를 통해 다량의 데이터 정보를 분석처리에 접목시키는 등 우리 일
상생활까지 유기적으로 적용되고 있다.
대부분의 신경/정신과적 병의 임상증상은 인지/행동장애, 정서장애, 운동/감각장애로 나타난다. 이러한 장애들을 치료하기 위해
서는 우선적으로 증상들이 왜 나타나는지 신경병리기전을 이해하는 것이 필수적이다. 임상 의사들은 질환의 진단과 치료가 최종
목표이기 때문에 기초과학에 해당하는 신경병리기전 등에 대한 관심이 적은 편이다.
나는 미국에서 네브라스카대학 정신과 및 Bethesda National Naval Medical Center 신경과 레지던트를 거쳐 정신과 및 신경과 전
문의 (Board) 자격을 취득하였다. 오랜 세월 두 전문분야를 공부하면서 나 나름대로의 경험과 논리를 터득한 것은 기초과학에 대
한 이해가 튼튼한 의사만이 훌륭한 임상의사가 될 수 있다고 생각한다. 단순히 병을 알아 맞히고, 약 처방만 한다든지, 수술만
하는 의사는 기술자에 불과하다고 생각한다. 어떤 사회기반시설을 가지고 있는가에 의해 그 사회의 발전속도가 결정되는 것과 마
찬가지로 의료의 지속적인 진보와 발전에 있어 기초과학의 이해는 필수적이다. 나는 우리나라 의료 전문의 교육 및 전문의 시험
에서도 기초과학 할당을 더해야 한다고 생각한다.
이 책에는 간혹 어렵게 느껴지기 쉬운 뇌과학의 핵심 기초 이론을 비교적 쉽고 명료하게 설명되어있어 신경기전 이해를 원하는
신경과/정신과 의사들, 자격시험을 앞둔 의사들, 지속적인 연구 활동을 원하는 의사들에게 도움이 될 것으로 믿기에 이 책을 추
천하는 바이다. 이 책이 출간되기까지 수고해준 가톨릭대학교 의과대학 신경과학교실 양동원 주임교수를 비롯해 여러 교실원들
의 노고에 감사드린다.


2012. 12. 30
감수자 김 범 생


도서목차
SECTION 01 The Basic Structures



CHAPTER 1

역사적 관점 Historical perspective 3
1. 뇌 과학의 간략한 역사 4
2. 현대의 연구 10
➊ 영상연구 10
➋ 동물연구 10



CHAPTER 2

신경해부학 Neuroanatomy 13
1. 대뇌피질 13
➊ 브로드만 영역(Brodmann’s Area) 13
➋ 전전두엽피질 16
➌ 해마(Hippocampus) 18
➍ 편도핵(Amygdala) 19
➎ 시상하부(Hypothalamus) 19
2. 자율신경계 22
3. 소뇌 22
4. 혈액뇌장벽(Blood-brain barrier) 23



CHAPTER 3

신경계 세포 Cells of the Nervous System 25
1. 신경세포 25
2. 전기적 신호 30
➊ 시냅스후전위 30
➋ 활동전위 31

➌ 전기화학적 신호 32
3. 비신경세포 34



CHAPTER 4

신경전달물질 Neurotransmitters 37
1. 전통적 신경전달물질 38
➊ 아미노산(Amino acids) 38
➋ 모노아민 40
2. 신경펩티드(Neuropeptides) 44
3. 비전통적 신경전달물질 47
➊ 기체 47
➋ 내인성카나비노이드(Endocannabinoids) 47



CHAPTER 5

수용체와 핵으로의 신호 전달 Receptors and Signaling the Nucleus 51
1. 서론 51
작용제와 대항제(Agonists and antagonists) 51
2. 빠른 수용체: 화학적 작용 51
➊ 아미노산 수용체 52
3. 느린 수용체: 대사적 작용 54
➊ 세로토닌 수용체 56
➋ 도파민 수용체 57
➌ 아드레날린 수용체 58
➍ 히스타민 수용체 58
➎ 콜린성 수용체 58
4. 세포 핵으로의 신호 전달 59
5. 장기강화작용(Long-term potentiation) : 요약된 예 61



CHAPTER 6

호르몬과 뇌 Hormones and the Brain 65
1. 호르몬의 특징 65
➊ 분류 66
➋ 표적 세포에 대한 영향 66
2. 중추신경계와 호르몬 67
3. 갑상선: 시상하부-뇌하수체-갑상선(HPT) 축 71
4. 시상하부-뇌하수체-부신(HPA)축과 스트레스 73
➊ 스트레스 75



CHAPTER 7

성인발달과 가소성 Adult Development and Plasticity 81
1. 발달의 단계(Phases of development) 81
➊ 신경발생(Neurogenesis) 82
➋ 세포확장(Cell expansion) 86
➌ 연결고리 정교화(Connection refinement) 86
➍ 세포자멸사(Apoptosis) 87
➎ 뇌영상연구들 88
2. 신경영양성장인자(Neurotrophic growth factors) 88
3. 임계기(Critical periods) 89
4. 성인의 신경가소성(Adult neuroplasticity) 92
➊ 음악가의 뇌 93
➋ 부적응의 신경가소성 95
➌ 세포의 변화 95
➍ 성인의 신경재생 96
➎ 논쟁은 계속된다 96





SECTION II Behaviors



CHAPTER 8

통증 Pain 101
1. 급성 통증 101
➊ 말초조직(Peripheral tissue) 101
➋ 척수(Spinal cord) 101
➌ 상행경로 103
2. 선천성 무통증(Congenital insensitivity to pain) 105
➊ 통증 내성 스펙트럼 106
3. 하행경로와 아편유사제 107
➊ 아편 108
➋ 속임약(Placebo) 108
➌ 침술 108
➍ 스트레스 유발 진통(Stress induced analgesia) 110
4. 만성 통증 111
➊ 통증 기억(Pain memory) 112
➋ 회색질 손실(Gray matter loss) 112
5. 우울증과 항우울제 113
➊ 설명되지 않은 통증의 유행 114



CHAPTER 9

쾌락 Pleasure 115
1. 쾌락 추구 115
➊ 행복 116
2. 보상의 해부학 116
➊ 뇌영상 117
➋ 쾌락과 새로움 120
➌ 편도핵(Amygdala) 121
➍ 쾌락을 추구하는 것 122
3. 중독은 뇌를 변화시킨다 123

➊ 전반적 장애 124
➋ 도파민 수용체 124
➌ 욕망과 전두엽 124
➍ 신경접합부 재형성(Synaptic remodeling) 125
➎ 분자의 변화(Molecular changes) 126
➏ 재발 126
➑ 발달 장애? 127
➒ 치료 128
➓ 각성제는 신경독성이 있나? 128
11 1결2 론 129



CHAPTER 10

식욕 Appetite 131
1. 설정점(Set point) 131
2. 항상성 메커니즘 133
➊ 단기 신호(Short-term signals) 134
➋ 장기 신호(Long-term signals) 135
➌ 후속 목표(Downstream targets) 137
3. 섭식장애 140
➊ 비만 140
➋ 공기 배기(Purging) 141
4. 정신적 약물 141



CHAPTER 11

분노와 공격 Anger and Aggression 145
1. 진단 145
➊ 두 가지 종류의 공격 146
2. 뇌의 기제 147
➊ 시상하부(Hypothalamus) 147
➋ 전두엽피질(Frontal cortex) 148
➌ 편도핵(Amygdala) 149

3. 호르몬과 신경펩티드(Hormones and neuropeptides) 151
➊ 테스토스테론(Testosterone) 151
➋ 바소프레신(Vasopressin) 153
➌ 신경성장인자(Nerve growth factors, NGF) 153
4. 세로토닌(Serotonin) 154
5. 사이코패스(The psychopath) 156
➊ 안정 시 심박수 156
➋ 폭력의 즐거움 157



CHAPTER 12

수면 Sleep 159
1. 정상 수면 159
➊ 수면의 단계 160
2. 신경회로(Neuroral circuit) 166
➊ 시교차상핵(Suprachiasmatic nucleus) 166
➋ 분자 기전 167
➌ 상행성각성계(Ascending arousal system) 168
➍ 수면 스위치 169
3. 왜 잠을 자는가? 171
➊ 발달(Development) 171
➋ 신경발생(Neurogenesis) 172
➌ 에너지 보존(Energy conseruation) 172
➍ 복원(Restoration) 172
➎ 기억강화(Memory consolidation) 173
4. 기분 장애 174
➊ 계절성정동장애(Seasonal Affective Disorder, SAD) 174
➋ 양극성장애(조울증) 175



CHAPTER 13

성과 뇌 Sex and the Brain 177
1. 성적 이형성 177

➊ 분홍과 파랑 177
➋ 소녀로 키워진 소년 178
➌ 환경 179
2. 호르몬 179
➊ 분화와 활성화 180
➋ 인간의 선천성 이상 181
3. 신경 회로 183
➊ 신경 성장 183
➋ 명금 185
➌ 시상하부 186
4. 정신질환 188
➊ 인지 저하 188
➋ 성적 기능장애 189
➌ 기분 장애 190



CHAPTER 14

사회적 애착 Social Attachment 193
1. 부모행동(Parental behavior) 193
➊ 호르몬(Hormone) 194
➋ 뇌(The brain) 195
➌ 도파민(Dopamine) 196
➍ 핥기 및 털손질(Licking and Grooming) 196
2. 두 사람의 유대감(Pair bonding) 201
➊ 낭만적 사랑과 도파민 201
➋ 성장인자(Growth factors) 202
➌ 바소프레신(Vasopressin) 202
➍ 옥시토신(Oxytocin) 204
➎ 지속적인 유대관계 204
3. 단절(Disconnected) 205
➊ 자폐증범위질환 205



CHAPTER 15

기억 Memory 211
1. 기억의 종류 211
➊ 즉각, 단기 그리고 장기기억(Immediate, short, and long) 212
➋ 기억상실(Amnesia) 213
2. 세포기전(Cellular mechanism) 213
➊ 장기강화작용(Long-term potentiation) 213
➋ 단백질합성(Protein synthesis) 213
➌ 소멸(Extinction) 214
➍ 빠른 소멸?(Rapid extinction?) 214
➎ 구조형성력(Structural plasticity) 215
➏ 재응고화(Reconsolidation) 217
3. 서술기억의 조직화(Organization of declarative memory) 218
➊ 해마(Hippocampus) 218
➋ 신피질(Neocortex) 220
➌ 시스템응고화(System consolidation) 220
4. 망각(Forgetting) 222
➊ 전기경련요법(Electroconvulsive therapy) 223



CHAPTER 16

지능 Intelligence 225
1. 지능 225
➊ 유전 225
➋ 뇌크기 226
➌ 전두두정엽 네트워크(Frontoparietal network) 227
➍ 피질의 발달 228
➎ 수행 향상 229
2. 결손(Deficits) 230
➊ 정신지체 230
➋ 읽기장애(Dyslexia) 231
3. 창조력 232



CHAPTER 17

집중력 Attention 237
1. 서론 237
➊ 집중력의 측정(Measuring attention) 238
2. 작업기억(Working Memory) 239
➊ 전전두엽피질 239
➋ 카테콜아민(Catecholamines) 241
➌ 바이오피드백(Biofeedback) 241
3. 보상과 충동 조절(Reward and impulse control) 243
➊ 중격의지핵(Nucleus accumbens)과 도파민 244
➋ 충동과 젊음 244
➌ 약물 중독 245
4. 주의력결핍과다활동장애(ADHD) 245
➊ 유전학 245
➋ 뇌의 크기 246
➌ 회색질 두께 246
➍ 타이밍과 소뇌 247





SECTION III Disorders

CHAPTER 18
우울증 Depression 253
1. 서론 253
➊ 모노아민가설(Monoamine Hypothesis) 253
➋ 우울한 뇌 254
➌ 전두엽피질 255
2. 시상하부-뇌하수체-부신 축(HPA axis) 255
3. 신경생성과 뇌유래신경영양인자(BDNF) 257

➊ 부피소실 257
➋ 정신과적 치료와 뇌유래신경영양인자(BDNF) 258
➌ 신경발생 258
➍ DNA 손상 259
➎ 항우울제가 신경보호작용이 있는가? 262
4. 양극성장애 263
➊ 전반적 활성화 263
➋ 리튬과 회색질 264
➌ 양극성장애의 요약 264



CHAPTER 19

불안 Anxiety 267
1. 서론 267
➊ 진단적 통계분석체계(Diagnostic and Statistical Manual, DSM) 267
➋ 급성 스트레스 268
2. 신경회로(Neuronal circuitry) 269
➊ 편도핵 269
➋ 전전두엽 272
➌ 해마 273
3. 신경전달물질과 세포 생물학 274
➊ 감마아미노뷰티르산(γ-Aminobutyric acid, GABA) 274
➋ 노르에피네프린(Norepineprine, NE) 275
➊ 뇌유래성 신경영양인자(Brain–derived neurotropic factor, BDNF) 275
4. 강박장애(Obsessive-compulsive disorder, OCD) 276
➊ 기저핵(Basal ganglia) 277
➋ 정신수술요법(Psychosurgery) 277



CHAPTER 20

정신분열병 Schizophrenia 281
1. 역사 281
2. 근대 역학 282

3. 회색질 283
➊ 신경모 감소설(Reduced neuropil hypothesis) 285
➋ 기능적 뇌영상 287
➌ 억제 신경세포(Inhibitory neurons) 287
4. 백질 288
➊ 뇌영상 289
➋ 수초(Myelin) 289
5. 환청 291
6. 원인 292
➊ 유전학 292
➌ 핀란드 입양연구(Finnish adoption study) 293
➍ 유전자 발현 293



CHAPTER 21

알츠하이머병 Alzheimer’s Disease 295
1. 역사적 관점 295
➊ 장수하는 인간(Human longevity) 295
➋ 알츠하이머(Alois Alzheimer) 296
2. 알츠하이머병 296
➊ 피질위축(Cortical atrophy) 296
➋ 아밀로이드판(Amyloid plaques) 298
➌ 신경세포섬유매듭(Neurofibrillary tangles) 300
3. 예방 및 치료 302
➊ 백신 302
➋ 신경성장인자(Nerve growth factor) 303
➌ 뇌예비력(Brain reserve) 304
➍ 칼로리제한(Caloric restriction) 306
참고문헌 307
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