대뇌피질의 언어 생성 영역과 언어 관련 신경단절에 의한 언어장애

 

 

포유동물의 목소리는 주로 발성기관인 후두에서 생성된다.

동물의 목에는 공기 통로인 기도와 음식 통로인 식도의 두개 관이 존재한다.

구강과 기도를 연결하는 영역이 후두이며, 구강과 식도를 연결하는 영역이 인두이다. 후두의 관은 기관으로 이어져 허파로 연결되어 호흡할 때 공기가 들어오고 나간다. 

혀의 뒤뿌리 이후부터 식도와 후두가 분리되는 영역까지가 인두인데, 인두에는 공기와 음식이 함께 유입될 수 있다. 

따라서 음식이 우연히 후두로 들어갈 수 있는 구조이므로 후두에 음식물 유입을 막는 성대덮개가 존재한다. 음식을 삼키는 과정에서 자동적으로 성대덮개가 후두 구멍을 막아 폐로 음식물이 들어가는 현상을 방지해준다. 이물질이 폐로 들어가면 심각한 문제가 생기므로 포유동물은 기도의 입구에 위치하는 후두에 막을 만들어 이중으로 안전장치를 마련했다. 그런데 후두를 덮는 막이 공기 유입을 허용해야 하므로 이 막은 열고 닫힘이 가능한 움직이는 막이며, 바로 성대의 막이 된다.

결국 인간의 발성기관인 성대는 원래 성대덮개와 더불어 이물질이 폐로 유입되는 것을 막아내는 기능에서 출발했다. 
소리를 만드는 역할은 나중에 새로 생겨난 것이다. 침팬지에서 현생 인류의 선조가 갈라지는 대략 600만년 전부터 후두의 점진적인 변화가 생겨 인간 언어의 출현으로 이어진다. 이 과정에서 핵심은 인대, 연골, 근육으로 구성된, 인체에서 가장 정교한 기관중 하나다. 동공의 운동보다 더 빠르고 정확히 제어된 운동기관이 바로 후두 연골에 부착된 근육이다. 

후두의 연골로는 갑상연골, 윤상연골, 피열연골이 있으며, 갑상연골은 윤상연골과 결합하여 후두의 외곽을 방패처럼 둘러싸고 있다. 윤상연골의 두꺼운 뒷부분에 피열연골이 부착되어 있다.

피열연골은 윤상연골과 두 곳에서 근육으로 연결되어 있고, 피열연골 사이에도 평행과 교차 방향으로 근육이 연결되어 있다. 그리고 윤상연골은 갑상연골과 근육과 인대로 연결되어 후두관속에서 앞뒤로 이동할 수 있다. 피열연골과 갑상연골 사이에는 두 가닥의 성대 인대가 위치하는데, 성대 인대와 윤상연골 사이는 인대막으로 덮여 있다. 성대 인대의 열리고 닫히는 신속한 운동으로 폐에서 나오는 공기의 흐름이 초당 수백번 이상 끊어져 분리된 공기 덩어리가 되어 소리를 만든다.

성대 인대는 편안한 호흡시 긴 이등변삼각형 형태로 고정되며, 발성시에는 인대가 평행 상태에서 진동을 하여 후두로 통하는 공기 흐름을 빠르게 절단하게 된다. 발성시 인대의 움직임은 피열연골에 부착된 근육들의 정교하게 제어된 작동으로 가능해진다. 갑상연골과 윤상연골 사이의 근육이 수축하면 성대 인대가 느슨해져 발성이 변하게 된다.

성대의 구조는 표층에 점막으로 덮인 상피세포와 그 아래로 상부피층, 인대층, 근육층으로 이루어져 있다. 성대가 닫히는 정도에 따라 소리의 특성이 구분되는데, 성대주름의 상부만 가볍게 접촉하는 상태에서 울리는 소리를 두성, 그리고 성대주름이 강하게 접촉하여 접촉면적이 최대로 되는 발성이 흉성, 중간 정도의 접촉 강도에서는 중성이 된다.

발성기관을 제어하는 뇌의 영역으로는 척수, 뇌간, 대뇌운동피질이 있다. 브로카영역에서 발음 운동순서가 출력되며, 전대상회에서 발음에 감정적 변화를 준다. 전대상회에는 놀라움과 위험을 표현하는 발성 관련 영역이 존재하는데, 이 영역은 편도체로 연결되고 편도체는 시상하부로 연결된다. 시상하부와 전대상에서 중뇌수도관주위 회식질을 통해 뇌간 그물형성체를 자극하고 그물형성체는 뇌간의 발성 관련 신경핵에 신경흥분을 전달한다. 뇌간의 발성 관련 신경핵은 얼굴, 턱, 입술, 혀, 인두, 후두, 가로막을 조절하여 인간의 상징적 발음을 생성한다. 그리고 척추사이근육과 복근이 허파와 복부의 움직임으로 소리의 신체 공진기를 조절한다. 결국 발음은 몸과 뇌의 협연이다.

발성에는 인간의 몸통 전체가 관여한다. 폐와 복부에서는 발성을 위한 공기의 압력을 증가시킨다. 후두는 성대로 공기를 절단하여 진동하여 울리는 모음을 생성하고 구강, 비강, 인두는 소리의 공진기 역할을 한다. 성대에서 생성되는 모음이 구강의 공진기를 통과하면서 주파수에 따른 차등적 진동 과정이 생겨 사람마다 고유한 발음의 특징이 생기게 된다. 결국 발음이란 인간의 몸통 전체가 관여하는 것으로, 복근과 갈비사이근 그리고 후두의 정교하게 제어된 일곱개의 근육들이 타이밍을 맞춘 운동의 결과이다.

 

어느 책에서 읽은 영화이야기가 기억난다. 황금 종을 찾는 사람들이 섬에서 황금 종 탐색을 시작했다. 

오랫동안 황금 종을 찾아 많은 곳을 곡괭이로 파헤쳤지만 황금종을 찾지 못했고, 결국 사람들은 탈진한 상태에서 발굴을 포기하면서 곡괭이를 던졌다. 그러자 섬 전체에서 황금 종소리가 울려퍼졌다. 바로 그 섬 자체가 황금 종이었던 것이다.
인간의 말소리의 근원을 찾아가면 후두와 구강과 입술에 주목하게 된다. 하지만 성대가 진동하려면 복부와 흉부의 근육수축으로 공기 압력을 높여야 하므로, 인간 발음은 몸통 전체가 작용하는 과정이다. 인간의 소리를 만드는 종은 인간 몸 그자체이고, 우리의 몸이 바로 황금 종일수 있다.

가슴과 배의 근육 작용으로 압력이 높아진 날숨의 연속된 공기 흐름이 후두성대에서 절단되어 공기 덩어리로 분리되고, 이것이 인간이 발음하는 음소가 된다. 뭉쳐진 공기 덩어리가 구강과 비강 그리고 입술에 의해 형성된 공진기를 울려 개인 특유의 음성을 만든다. 타인의 음성을 듣는 경우에는 공기 덩어리의 시간적 변화인 공기 압력의 변화가 고막을 울려서 달팽이관의 림프액을 율통시키고, 유모세포가 그 진동을 전압펄스로 변환시켜 청신경을 통해 측두엽의 일차청각피질로 전달한다. 일차청각피질에서는 주파수별로 소리 처리영역이 배열되며, 연합청각피질에서 인간의 말소리를 이해하게 된다. 

황금 종소리는 인간 현상 그 자체의 울림이다.

대뇌피질의 언어 생성영역과 언어 관련 신경 단절에 의한 언어장애

대뇌 피질에서 언어를  처리하는 영역은 시각영역, 두정엽, 측두엽, 전두엽이다.
시각 영역은 문자를 시각적으로 식별하는 읽기 기능을 담당한다. 강이랑과 모서리이랑은 연합촉각 영역이며,

이 영역과 시각 영역이 단절되면 시각적 실인증과 순수실독증이 생기고, 체감각피질과 이 영역이 단절되면 촉각적 실어증과 촉각적 실인증이 생긴다. 감각 언어 영역인 베르니케영역과 운동 언어 영역인 브로카영역이 단절되면 전도성 실어증이 생긴다.

운동피질과 시각, 청각, 체감각피질 사이가 단절되면 감각자극에 대한 운동 반응이 불가능해지는 실행증이 생긴다. 
청각피질과 베르니케영역이 절단되면 순수 단어농이 발생한다.