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책소개

본 책자에서는 기본 편으로 뇌가 어떻게 만들어져서 어떤 기능을 보이게 되는지 뇌의 구조와 기능을 설명하고, 뇌의 기능에 중심이 되는 생리현상을 설명하였다. 응용 편으로 뇌 질환 중심으로 설명하고, 최근에 발전하고 있는 공학적 응용도 덧붙였다.

목차

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 / 32
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) / 73
1.2.2.1 상행경로(ascending pathways) / 73
1.2.2.2 하행경로(descending pathways) / 81
1.2.2.3 입력기와 출력기 / 85
1.2.3 중추신경계 부속구조 / 85
1.2.3.1 뇌의 보호계 / 85
1.2.3.2 뇌혈관(cerebral blood vessel) / 89
1.2.3.3 뇌척수액(cerebrospinal fluid: CSF) / 94
1.2.3.4 말초신경계(peripheral nervous system: PNS) / 98

1.3 뇌의 기능 / 108

1.3.1 신체부위별 (머리, 얼굴, 목, 몸통, 사지) / 112
1.3.1.1 입; 미각(taste) / 112
1.3.1.2 코; 후각(olfaction) / 112
1.3.1.3 눈; 시각(vision) / 112
1.3.1.4 귀; 청각(audition)과 평형각(equilibrium) / 119
1.3.1.5 팔다리; 일반 감각 중추 / 119
1.3.1.6 팔다리; 체성 운동 중추 / 121
1.3.2 기능별(감각, 운동기능) / 123
1.3.2.1 감각(sensation) / 123
1.3.2.2 의식(consciousness) / 142
1.3.2.3 운동(movement) / 148
1.3.2.4 반사(reflex) / 150
1.3.2.5 자율(autonomia) / 153

02 뇌는 어떻게 기능을 하며 어떻게 죽어갈까?
(뇌의 생리와 병리현상)

2.1 뇌세포의 종류(교세포, 신경세포) / 157

2.1.1 교세포(glial cells) / 158
2.1.2 신경세포(neuron) / 158
2.1.2.1 뉴론의 일반 구조 / 160
2.1.2.2 뉴론의 미세구조 / 160
2.1.2.3 뉴론의 종류 / 163

2.2 뇌세포의 기능(흥분, 전도, 전달) / 167

2.2.1 뉴론의 안정과 흥분 / 167
2.2.1.1 안정 막전압(resting membrane potential)과 이온분포 / 167
2.2.1.2 활동전압(action potential)과 역치(threshold) / 169
2.2.2 뉴론의 전도와 전달 / 171
2.2.2.1 신경 전도(conduction): 도약전도(saltatory conduction) / 171
2.2.2.2 시냅스의 신경전달물질(neurotransmitter) / 173
2.2.3 뉴론의 흥분 전달 과정 / 176
2.2.4 뉴론의 소통 / 178

2.3 뇌세포의 기억(LTP, LTD) / 180

2.3.1 단기기억 민감(short-term sensitization) / 180
2.3.2 장기 강화(long-term potentiation: LTP) / 181
2.3.3 장기억제(long-term depression: LTD) / 183
2.3.4 해마체(hippocampal formation) / 186

2.4 뇌척수액과 뇌혈액의 순환조절(circulation control) / 192

2.4.1 뇌압의 조절(ICP control) / 192
2.4.2 뇌혈액의 조절(CBF control) / 194

2.5 뉴론의 죽음과 사람의 뇌사(brain death) / 197

2.5.1 뉴론의 죽음: 괴사(necrosis)와 자멸사(apoptosis) / 197
2.5.2 사람의 죽음: 뇌사(brain death) / 199

03 뇌의 병들은 어떤 것들이 있으며, 어떻게 확인하고 치료할까?
(뇌질환의 종류와 진단)

3.1 진단적 방법 / 205

3.1.1 임상검사실검사(혈액검사, 뇌척수액검사) / 205
3.1.2 신경생리검사(neurophysiologic tests) / 205
3.1.3 뇌영상(neuroimaging tests) / 208
3.1.3.1 뇌의 구조 영상(structural image) / 210
3.1.3.2 뇌의 기능 영상(functional image) / 210
3.1.4 기타검사 / 214
3.1.4.1 신경심리검사(neuropsychological tests) / 214
3.1.4.2 신경병리검사(neuropathologic tests) / 219
3.2 뇌신경질환의 이해 / 222

3.2.1 뇌혈관질환(cerebrovascular diseases) / 222
3.2.1.1 뇌경색(cerebral infarction) / 222
3.2.1.2 뇌출혈(intracerebral hemorrhage) / 228
3.2.1.3 뇌동맥류(cerebral aneurysm) / 228
3.2.1.4 모야모야병(Moyamoya syndrome) / 231
3.2.2 퇴행성 뇌질환(degenerative diseases) / 232
3.2.2.1 치매(dementia) / 233
3.2.2.2 파킨슨병(Parkinson disease: PD) / 239
3.2.2.3 다계통위축증(multiple system atrophy: MSA) / 245
3.2.2.4 루게릭병(amyotrophic lateral sclerosis: ALS) / 245
3.2.3 기능성 뇌질환 / 247
3.2.3.1 뇌전증(간질, epilepsy) / 247
3.2.3.2 조현병(정신분열증, schizophrenia) / 251
3.2.3.3 우울증(depression) / 252
3.2.3.4 자폐증(autism) / 254
3.2.3.5 뚜렛증후군(Tourette syndrome) / 254
3.2.3.6 기타 정신병(psychosis) / 255
3.2.4 척수 및 말초신경질환(spine and peripheral nerve disease) / 257
3.2.4.1 척수병증(myelopathy) / 257
3.2.4.2 길랑바레 증후군(Guillain-Barre’s syndrome) / 260
3.2.4.3 샤르코-마리-투스병(Charcot-Marie-Tooth disease) / 260
3.2.5 기타 뇌질환 / 262
3.2.5.1 뇌외상(cerebral trauma) / 262
3.2.5.2 다발성경화증(multiple sclerosis) / 265
3.2.5.3 야콥병(Jacob’s disease) / 268
3.2.5.4 다운증후군(Down syndrome) / 270
3.2.5.5 헌팅톤병(Huntington disease) / 270
3.2.5.6 소뇌위축증(cerebellar atrophy) / 272
3.2.5.7 두통(headache) / 273
3.2.5.8 통증(pain) / 276
3.2.5.9 뇌종양(brain tumor) / 276

04 뇌와 공학이 만나면 어떤 일들이 이루어질 수 있을까?
(뇌공학의 발달)

4.1 신호처리와 망 / 280

4.1.1 신호처리 방법 / 280
4.1.2 신경모방계(neuromorphic system) / 283
4.1.2.1 맴리스터(memoristor: memory resistor) / 283
4.1.2.2 신경보철학(neuro-prosthetics) / 284
4.1.3 인공신경망(artificial neural network) / 284

4.2 신호처리의 응용 / 286

4.2.1 뇌파(EEG)와 고주파진동(HFO) / 286
4.2.2 유발전위(EP)와 사건유발전위(ERP) / 292
4.2.3 뇌자도(MEG) / 297
4.2.4 자기공명영상(MRI)과 기능적MRI(fMRI) / 297
4.2.5 기타 방법 / 300

4.3 기능제어 / 304

4.3.1 뇌조정술(neuromodulation) / 304
4.3.1.1 경두개자기자극술(transcranial magnetic stimulation: TMS) / 304
4.3.1.2. 미주신경자극술(vagus nerve stimulation: VNS) / 304
4.3.1.3 심부뇌자극술(deep brain stimulation: DBS) / 308
4.3.1.4 반응성 뇌자극술(responsive neurostimulation: RNS) / 310
4.3.1.5 기타 / 310
4.3.2 신경초음파(neurosonolgy) / 312
4.3.2.1 경두개 초음파(transcranial Doppler) / 312
4.3.2.2 경동맥 초음파(carotid duplex sonography) / 312
4.3.2.3 고강도집속형 초음파(HiFu) / 312
4.3.3 광유전학(optogenetics) / 315

4.4 기타 뇌과학의 활용 / 316

05 건강한 뇌 기능을 유지하기 위해 어떤 일들이 벌어지고 있나?
(생활과 뇌건강)

5.1 항상성(homeostasis)과 호르몬(hormone) / 320

5.2 수면-각성 주기(sleep-wake cycle) / 325

5.3 감각(sense)과 통증(pain) / 332

5.4 공간감(spatial orientation)과 어지럼증(dizziness) / 338

부록용어(terminology) / 341