그렇다면 뇌는 어떻게 만들어질까? 뇌는 신경관의 머리 쪽에서 만들어진다. 신경관의 전신경공이 닫힌 후 신경관의 머리 쪽이 구부러지고 접혀 세 부분으로 구분된 후 커지고 신경관 벽도 두꺼워진다. 세 부분의 앞쪽은 전뇌(prosencephalon – 앞뇌)인데, 4주된 인간 배아에서 전뇌 부위를 살펴보면 각 영역과 뇌섬, 후각, 그리고 해마 부위의 상대적 위치를 확인할 수 있다. 그리고 5주 때 배아에서 대상회와 전전두엽이 같은 피질로 표시되어 있다. 전대상회와 전전두엽의 감정과 인지작용에서 구조와 기능의 유사성을 발생 과정에서 유추해볼 수 있다.
뇌 발생 과정이 계속되면서 중뇌와 능형뇌 사이에 굴곡이 생기고, 전뇌와 중뇌사이 그리고 뇌에서 척수로 이어지는 부분이 구부러진다. 또한 전뇌의 바닥에서 시각신경, 망막, 홍채를 만드는 눈소포(optic vesicle)가 형성된다.
머리 쪽의 전뇌는 종뇌(telencephalon – 끝뇌)와 간뇌(diencephalon – 사이뇌)로 분화되고 꼬리 쪽의 능형뇌는 후뇌(metencephalon – 뒤뇌)와 수뇌(myelencephalon)로 발생 후에 분화한다. 후뇌 부분은 다시 구부러지면서 굴곡이 생긴다. 종뇌는 대뇌반구를 형성하고, 간뇌는 외측슬상체, 내측슬상체, 내측전핵, 중심전핵, 등쪽전핵 등 여러 핵들로 분화되다가 점차 시상상부, 등쪽시상, 배쪽시상, 시상하부로 구분되기 시작한다. 여기서 시상하부의 일부 조직이 자라 깔때기 형태가 만들어지고, 이 깔대기가 구강상피에서 분화된 라트케 주머니를 만나 전엽과 후엽으로 구성되는 뇌하수체가된다. 후뇌에서는 능형뇌입술(rhombic lip)이 등쪽으로 자라 소뇌가 만들어지면서 교뇌와 소뇌로 나뉘고, 소뇌는 연수가 된다.
제3뇌실 아래의 중뇌수도관과 제4뇌실을 관 형태로 둘러싸고 중뇌, 교뇌, 연수가 이어진다. 중뇌에서 연수까지를 뇌간(brain stem)이라 한다. 뇌간의 단면을 보면 척수의 단면과 비교가 된다. 뇌간이나 척수나 모두 신경관에서 유래한 구조이고 서로 이어져 있지만, 날개판과 기저판이 다르게 분화된다. 뇌간은 등쪽에서부터 배쪽으로 천장판, 피개, 기저부로 나뉜다. 소뇌는 뇌간의 천정판이 크게 팽창하고 접혀서 형성된 구조이다.
등쪽의 천정판은 날개판이 발달하여 만들어진 구조이다. 연수 아래쪽 천정판에는 분별촉각과 관계 있는 얇은핵과 쐐기핵이 생기고, 중뇌 쪽 천정판에는 상구.하구 핵과 신경다발이 생긴다. 이 천정판을 덮개 혹은 시개라고도 한다.
가운데 피개의 중심에는 그물형성체가 나타나는데, 피개가 천정판과 기저부보다 발생학적으로 오래된 구조임을 알 수 있다. 뇌신경핵들도 피개에서 만들어진다. 연수 아래쪽에 설하신경과 부신경, 연수 위쪽에 미주신경과 설인신경, 연수와 교뇌 사이에 안면신경과 전정달팽이신경, 교뇌 아래쪽에 외전신경, 교뇌 위쪽에 삼차신경, 중뇌에 동안신경과 도르래신경이 나타난다. 삼차신경, 안면신경, 설인신경, 미주신경의 이 네 가지 뇌 신경핵은 아가미궁에서 기원한다. 뇌 신경핵뿐만 아니라 이 피개 부분에는 피질척수로를 제외한 이른바 추체외로계의 하행운동 신경로가 모여 있다. 하행운동신경로는 적핵척수로, 전정척수로, 시개척수로, 그물척수로가 있다. 이와 더불어 중뇌 부분의 피개에 형성되는 중요한 핵이 두가지 있다. 적색핵과 흑색질이다.
배쪽의 기저부는 대뇌피질에서 내려와 척수로 이어지는 피질척수로와 대뇌피질에서 뇌간으로 이어지는 피질뇌간로로 구성된다. 이 두 신경로를 피라미드로라고 한다. 연수의 피라미드 부위를 지난다. 피라미드로는 포유류에서만 나타나는 구조이다. 피라미드로는 피질척수로와 피질연수로로 구성되는데, 피질척척수로의 발달로 인간은 매우 정교한 손가락 운동을 할 수 있다. 또한 이 기저부에서도 여러 핵이 만들어진다. 연수가 되는 수뇌 등쪽의 날개판에 있던 신경모세포의 일부가 배쪽 바깥으로 이동해서 하올리브핵으로 분화되며, 후뇌에서 날개판의 신경모세포의 일부가 배쪽 안으로 이동하여 교뇌핵을 형성한다. 하올리브핵과 교뇌핵은 모두 소뇌와 연결된다.
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