0 4 말과학 Thomas P. Marquardt and Christine L. Matyear 학습목표 1. 중추신경계와말초신경계의주요기관과그기능을안다. 2. 뇌의말기능과언어기능의국재화 (localization) 에대해안다. 3. 말산출을위한호흡, 발성, 공명, 그리고

0 4 말과학 Thomas P. Marquardt and Christine L. Matyear 학습목표 1. 중추신경계와말초신경계의주요기관과그기능을안다. 2. 뇌의말기능과언어기능의국재화 (localization) 에대해안다. 3. 말산출을위한호흡, 발성, 공명, 그리고조음의기본과정을이해한다. 4. 영어말소리의음향특성을안다. 5. 말소리가유무성과위치, 산출방법에근거하여어떻게분류되는지를안다. 말을하는것이대부분의사람들에게는별로힘든일이아니다. 우리는별다른피로감을느끼지않으면서도오랜시간동안말을할수있다. 말을하는데는최소한의생 리적인수고만이필요하기때문이다. 사탕포장지를입으로물어뜯는다든지풍선을부는 것도말하는것보다는신체적으로더욱힘든일이다. 말하기에는호흡기관, 후두기관그리고조음기관이관련되어있는데, 이들모두가신 경계통의지배를받는다. 이구성요소를하나씩차례로살펴보기로하는데, 그렇다고해도 말을하는동안이들이각각독립적으로기능을하는것이아니라하나로기능을한다는 것을잊어서는안된다. 먼저신체각기관간의관계를이해하는데도움이되는위치용어 ( 표 4-1) 를알아둘 필요가있다. 이용어들은호흡계, 후두계그리고조음체계뿐만아니라신경계기관의위 치를알려준다. 논의를계속하기전에잠시살펴보기로하자.

88 제 2 부말장애 신경계 신경계는말과언어를가능하게하는일련의복잡하고, 밀접하게연결된기관들로이루어져있다. 신경계의중요한기초단위는뉴런인데, 뉴런은작용에필수적인다른세포들의하위기관에의해서지지된다. 신경계는뇌와척수로구성된중추신경계 (central nervous system, CNS) 와 CNS로부터그리고 CNS로정보를전달하는뉴런으로구성된말초신경계 (peripheral nervous system) 로이뤄져있다. 뉴런신경계에는백억개가훨씬넘는많은뉴런이있다. 뉴런은위치와기능에따라크기와모양이다르다. 종종우리는이들이아주미세하고빽빽하게들어차있다고생각한다. 그러나뉴런은길이가매우긴경우도있다. 흔치는않지만기린의예를들면, 뇌의표면부터척수의꼬리끝까지이어지는, 총길이가아마도 14피트가됨직한뉴런도있다. 뉴런의크기, 모양또는기능과는상관없이, 구조상의특징에는공통점이있다. 그림 4-1의뉴런을살펴보면, 세포체, 1개의핵과핵소체, 수상돌기여러개, 그리고 1개의축삭돌기 (axon) 를찾아볼수있다. 뉴런에수상돌기는여럿있을수있지만, 축삭돌기는단 1개뿐이다. 수초 (myelin) 와신경섬유초 (neurilemma) 는있는경우도있고없는경우도있는데, 전자는축삭돌기를싸고있는지방질의절연체로자극의전달을빠르게해주고, 후자는축삭돌기를싸고있는물질로서축삭돌기가손상을입은후에다시기능을하도록해준다. 표 4-1 해부학기술에쓰이는위치용어 상방의 (superior): 상부에위치한, 상방을향한후방의 (posterior): 후면또는후방에위치한내측의 (medial): 신체나기관의정중면이나정중선에가까운복측의 (ventral): 배 ( 위장 ) 쪽을향한위치에있는표면의 (superficial): 표면에가깝게위치한근위의, 기부의 (proximal): 중심부에가까운 하방의 (inferior): 하부에위치한전방의 (anterior): 전면또는전방에위치한외측의 (lateral): 신체나기관의정중면이나정중선에서떨어진위치에있는배측의, 배면의 (caudal): 등쪽을향한위치에있는심층의 (deep): 표면에서멀리위치한원위의, 말단의 (distal): 중심부에서떨어진위치에있는

제 4 장말과학 89 그림 4-1 뉴런 출처 :Rothenberg, M. A., & Elling, M. K. (2003). Paramedic: Anatomy and physiology (p. 31). Sudbury, MA: Jones and Bartlett. 말초신경계의신경에만신경섬유초가있으며, 이는축삭돌기에손상이가해진후에효과적으로기능을복원시킬수있는유일한뉴런이다. 뉴런은기능에따라묘사할수있다. 고등기관에서하위기관으로자극을전달하는뉴런은원심성 (efferent) 이라고한다. 대부분의경우, 원심성뉴런은운동 (motor) 뉴런인데뇌와척수로부터근육과샘 (glands) 으로자극을전달하는신경을이룬다. 신경계통의고등기관으로정보를전달하는뉴런은구심성 (afferent) 이라고한다. 구심성뉴런은감각 (sensory) 뉴런인데귀, 눈그리고코등으로부터뇌로정보를전달한다. 간뉴런 (interneurons) 은뇌와척수의신경조직을구성한다. 그들은감각뉴런과운동뉴런을모두합친것보다수가훨씬많다. 뉴런은시냅스로소통을하는데, 시냅스란어떤뉴런의축삭돌기와주변뉴런의수상돌기, 세포체사이의기능적공백이다. 뉴런이흥분했을때, 전기활동의한파장 [ 탈분극화 (depolarization)] 이말단줄기에이르기까지축삭돌기를따라서빠르게전달되는데, 여기서신경전달물질 (neurotransmitters) 이분비되어주변에있는뉴런의반응을흥분시키거나억제한다. 신경전달물질은신경계의화학적전달자이다. 많은다른종류의신경전달물질들이반응을촉진하거나억제하고뉴런다발의복잡한기능적네트워킹을가능케한다. 뉴런의네트워크는한집단으로함께작용하지만, 단일한뉴런이둘이상의네트워크에관련되

90 제 2 부말장애 어있는경우도있다. 사실, 시냅스의관계가다양하므로뉴런은수백가지의다른뉴런의영향을받을수도있다. 신경계에는중요한세포의집단이또있는데, 신경교세포 (glial cells) 라고한다. 신경교세포는많은기능을한다. (1) 자극이축삭돌기를따라서전달되는속도에영향을미치는축삭돌기의지방질수초덮개를형성하고, (2) 뉴런에전달되는영양분을위한혈류-뇌차단벽 (blood-brain barrier) 의역할을하고, (3) 신경계에서죽은세포를제거한다. 뇌에는회백질과백질로된특징적인영역이있다. 회백질은주로뉴런세포체로이루어져있다. 백질은뇌의여러부분간에투사 (projections) 또는전달 (transmission) 선을이루는축삭돌기의수초덮개에의해모습이정해진다. 중추신경계 중추신경계란대뇌, 뇌간, 소뇌그리고척수 ( 그림 4-2) 를말한다. 두개골과척추에둘러싸여있고, 조직층 [ 수막 (meninges)] 으로덮여있으며, 순환하는뇌척수액으로둘러싸여있다. 대뇌 (cerebrum) 에는 2개의대뇌반구 (cerebral hemispheres) 가있는데모양이비슷하지만똑같지는않다. 2개반구의영역의크기에는차이가있지만, 그차이의기능적중요성을아직완전하게이해하고있지는않다. 대뇌각반구에는 4개의엽 (lobes) 인, 전두엽 (frontal lobe), 두정엽 (parietal lobe), 측두엽 (temporal lobe), 후두엽 (occipital lobe) 이있다 ( 그림 4-3). 반구의엽은각자고유한, 그러나배타적이지는않은기능적역할을한다. 전두엽은운동계획과수행을맡고있고, 측두엽은청각처리에, 후두엽은시각처리에, 두정엽은감각연상과공간처리에중요하다. 대뇌의표면은올라온곳 [ 이랑 (gyri)] 과들어간곳 [ 고랑 (sulci)] 으로주름이잡혀져있다. 이랑과고랑은뇌엽 (lobe) 과위치로식별된다. 예를들면, 전두엽의 3가지이랑은상전두이랑, 중전두이랑, 하전두이랑으로나뉜다 ( 그림 4-3). 2개의반구는깊은세로열에의해서분리되어있지만, 뇌량 (corpus callosum) 을이루는일련의연결통로에의해서접합되어있다. 전두엽은측두 (sylvian) 종렬과중심 (rolandic) 종렬에의해서경계가지어진다. 측두종렬과중심종렬은또한두정엽의앞쪽경

제 4 장말과학 91 그림 4-2 중추신경계의구조 출처 :Rothenberg, M. A., & Elling, M. K. (2003). Paramedic: Anatomy and physiology (p. 169). Sudbury, MA: Jones and Bartlett. 계선과측두엽의윗부분을표시해준다. 후두엽은각반구의뒷부분에자리잡고있다. 대뇌의표면은회백질 (gray matter), 곧뉴런세포체로되어있다. 이회백질층의깊은곳에는백질 (white matter) 이있는데, 뉴런축삭돌기의수초가모여있어서희게보인다. 각반구의내부에는감각처리와운동처리에중요한세포체 ( 핵 ) 의집단인기저신경핵 (basal ganglia) 과시상 (thalamus) 이있다. 기저신경핵은몸움직임의통제에중요하다. 이부위에손상을입게되면, 파킨슨병에걸린나이든성인이나뇌성마비아동이팔을비트는행동에서관찰할수있는것같은불수의운동이생기게된다. 감각정보는시상을통해피질의표면까지투사된다. 이는후각을제외한모든감각으로부터오는정보모두대뇌의표면으로

92 제 2 부말장애 그림 4-3 대뇌피질 출처 :Rothenberg, M. A., & Elling, M. K. (2003). Paramedic: Anatomy and physiology (p. 169). Sudbury, MA: Jones and Bartlett. 가는도중에시상을통과한다는것을의미한다. 시상핵의한예는내측슬상핵인데제 13 장 에서다루었던각통로안에있는부위이다. 뇌간뇌간 (brainstem) 은소뇌의앞쪽, 뇌의기저부에위치하고있으며위에서아래로내려가면서중뇌 (midbrain), 뇌교 (pons), 연수 (medulla) 가있다. 뇌간은시각, 청각, 균형그리고운동뿐만아니라촉각, 온도, 통각그리고압각의수용체로부터들어오는감각정보와몸의근육으로가는운동통로의도관이기도하다. 뇌간의전략적위치는그림 4-2에아주분명하게드러나있다. 머리와목으로부터감각정보를가져오고또그지역의근육으로투사하

제 4 장말과학 93 는신경의많은부분이뇌간에위치하고있으므로이부위는말산출에중요하다. 소뇌소뇌 (cerebellum) 는뇌간뒤쪽꼭대기에자리잡고있고, 2개의반구로되어있다. 소뇌피질은주름이아주많이잡혀있으므로, 표면적이넓다. 소뇌피질은세통로로뇌간과연결되어있는데, (1) 동체에서오는감각정보를입력하고, (2) 운동수행신호를동체근육조직으로출력하고, (3) 소뇌의기능통제를위해대뇌에서오는입력을수용한다. 소뇌는신체의균형을잡고여러가지운동조정을위해중요한데, 특히운동의타이밍, 분량그리고속도조정을확보하는중요한기능을한다. 척수척수 (spinal cord) 는척추 (vertebral column) 안에자리잡고있다. 대뇌, 소뇌와는달리, 척수의바깥부분은백질로이루어져있으며, 그안에회백질이나비모양의부위를이루고있다. 척수의영역은주변의척추골 (vertebrae) 들로구분된다. 경추 (cervical) 7개, 흉추 (thoracic) 12개, 요추 (lumbar) 5개, 천추 (sacral vertebrae) 5개와 1개의미골 (coccyx) 이있다. 척추는팔과다리의감각자극과운동자극을수용하기위하여경추와요추에서굵어진다. 말초신경계중추신경계로부터뻗어나온신경다발은말초신경계 (peripheral nervous system) 를이룬다. 신경은대뇌와뇌간에서뻗어나온고도로전문화된뇌신경과척수에서뻗어나온척추신경으로나눌수있다. 뇌신경 (cranial nerves) 은 12쌍이있는데, 이는감각, 운동또는감각및운동기능을위해전문화되어있다 ( 표 4-2). 말산출에가장중요한뇌신경에는 3차신경 (trigeminal), 안면신경 (facial), 설인강신경 (glossopharyngeal), 미주신경 (vagus), 부신경 (accessory) 그리고머리와목의근육조직을자극하는설하신경 (hypoglossal) 이있다. 이쯤에서표 4-2에나와있는신경을하나씩짚어가며이름과기능을알아두는것이도움이될것이다. 척추신경 (spinal nerves) 은척수에서올라와서목아래몸의감각기능과운동기능을자극하는데, 31쌍이있다. 뇌신경과는달리, 척추신경은감각기능또는운동기능에전문

94 제 2 부말장애 표 4-2 뇌신경 번호 이름 기능 Ⅰ 후각신경 (olfactory) 냄새맡기기능 Ⅱ 시신경 (optic) 시각기능 Ⅲ 안구운동 (oculomotor) 눈움직임을위한운동 Ⅳ 활차신경 (trochlear) 눈움직임을위한운동 Ⅴ 3차신경 (trigeminal) 저작운동 ( 씹기 ) 안면, 아랫니, 눈의감각 Ⅵ 외전신경 (abducents) 눈움직임을위한운동 Ⅶ 안면신경 (facial) 얼굴움직임을위한운동혀의앞부분에서의맛감각 Ⅷ 전정와우신경 (vestibulocochlear) 청각과균형감각 Ⅸ 설인강신경 (glossopharyngeal) 인두움직임을위한운동혀뒷부분에서의맛감각 Ⅹ 미주신경 (vagus) 후두와인두내부의움직임을위한운동흉부, 복부내장운동감각 XI 부신경 (accessory) 어깨움직임을위한운동 XII 설하신경 (hypoglossal) 혀움직임을위한운동 화되어있지않고몸의특정한영역을자극한다. 다리의측면또는팔아래와같은신체의특정영역으로부터전반적인감각정보를전달하며, 중추신경계로부터근육으로가는운동자극의최종공통통로역할을한다. 일반적으로경추부위로부터의입력은손과팔로, 흉부로부터의입력은몸의동체로, 요추, 천골그리고미골부위로부터의입력은다리와발의앞뒤쪽으로전해진다. 뇌반구기능의전문화 / 국재화 2 개의뇌반구는가장능숙하게처리하는정보의유형에따라전문화되어있다. 좌반구는

제 4 장말과학 95 순차적기능, 우반구는종합적처리에맞도록전문화되어있다. 말과언어의처리에는시간이걸리므로, 좌반구는의사소통기능이라는면에서는주도적인역할을한다. 우반구의종합적처리는얼굴인식, 감정이해와표현그리고음악에더욱능숙하도록해준다. 이기능상의비대칭은왼손잡이든오른손잡이든대부분의경우에적용된다. 2개의반구가각자가장잘처리할수있는종류의정보에전문화되어있기는하지만, 의사소통도중에는함께작용하는것이분명하다. 예를들어, 친구와이야기를할때는말하는내용뿐아니라말하는방식, 얼굴의모습, 구절의억양그리고몸짓까지도함께듣는다. 친구가전달하는것에는말자체보다더많은의미가담겨있다. 앞서뇌반구의엽들이각각맡고있는기능의종류가서로다르다는것을언급하였다. 예를들면측두엽은청각처리를맡아서하고, 후두엽은시각처리를맡아서한다는점을언급하였다. 좌반구의피질부위에는더욱특정역할이부여되는데, 특정처리과제를수행할때모자이크모양이아니라다른것에비해서어떤영역의역할이더증대되는방식으로주어진다. 브로드만 (brodmann) 번호체계에근거한좌반구의기능국재화가그림 4-4에나와있다. 여기서미리밝혀둘것은, 이장에서는기능의전문화를상세히다루지는않고, 감각과운동행동및말과언어의표현에초점을둘것이다. 이목적을위해해부학적묘사를기능적묘사가함께사용하고자한다. 해부학적으로는, 각각의뇌이랑 (gyri) 을찾아볼것이다. 기능의관점에서는브로드만영역을기술할것이다. 브로드만번호는특정유형의처리가수행되는영역을표시한다. 예를들면이해가쉬울것이다. 언어운동계획을프로그램하는영역은브로드만 44번영역이다. 이는또한세번째 ( 하부 ) 전두엽의뒷부분으로묘사될수있을것이다. 전두엽은중심앞이랑 (precentral gyrus, 브로드만 4번영역 ) 에서반대편몸의운동기능을주재하는중요한일을하는데, 브로드만 4번영역은전두종렬 (frontal fissure) 앞쪽에자리잡고있다. 50년보다더전에연구자들은뇌수술을하는동안이영역을연구했다. 그들은뇌의오른편에있는이 운동띠 (motor strip) 를자극함으로써몸의왼편에있는여러부분을움직이게할수있다는것을알아냈다. 뇌정수리근처의회를자극하면다리를움직일수있고, 더낮은지점에서이랑을자극하면팔과혀를움직일수있다. 그들은또한팔움직임때보다더넓은영역을자극해야혀나엄지손가락을움직일수있다는것을관찰했다. 뇌반구의가운데부분이발과다리의움직임을통제하고, 몸, 목그리고머리, 그

96 제 2 부말장애 그림 4-4 대뇌피질의말중추 출처 :Chiras, D. D. (2008). Human biology(6th ed., p. 200). Sudbury, MA: Jones and Bartlett. 다음에는손이측면에서통제되는식으로, 뒤집혀지고좌우가바뀐형태라는것을보여주었다. 몸전체모양의죄우가바뀐것은혀나엄지손가락과같이고도로발달된운동기능을지닌영역으로투사되는아주많은수의뉴런이있기때문이다. 이 운동띠 가몸의근육으로가는직접적인운동통로의 1차적근원이다. 측두종렬 (lateral fissure) 바로뒤에는두정엽 ( 브로드만 1, 2, 3번영역 ) 의중심뒤이랑 (postcentral gyrus) 이있다. 여기가운동띠와비슷한형태로몸의감각을주재하는곳이다. 발과다리는이랑의꼭대기근처에서통제하고, 동체, 얼굴, 손은옆면을따라통제된다. 전두엽과두정엽의넓은영역은뇌의다른엽들과마찬가지로연합령피질을함유하고있다. 이영역들은고도로전문화된기능을하지는않지만, 여러종류의정보를처리하는일에관여하고있다.

제 4 장말과학 97 뇌의왼편에말과언어에중요한몇가지영역이있다. 브로카영역 (44번영역 ) 과하전두이랑의뒷부분의조직은말산출을위한움직임을프로그램하는데중요하다. 이부위에손상을입으면언어운동을계획하고수행하는데문제가생긴다. 측두엽에는청각정보를이해하는데아주중요한영역 ( 베르니케영역 ) 이들어있다. 이영역 ( 브로드만 42번영역 ) 은첫번째측두이랑의뒷부분위에자리잡고있다. 그것은언어해석에중요한모서리위이랑 (supramarginal gyri) 과각이랑 (angular gyri) 에연결되어있다. 베르니케영역에손상을입으면들은것을이해하는데뚜렷한어려움이있다. 측두엽의다른부분들은읽기에중요하다. 뇌반구내에서, 그리고반구들사이의한지점에서다른지점으로정보를전달하는통로가없다면뇌는기능을할수없다. 말과언어에특별히중요한것은베르니케영역을브로카영역에연결해주는궁섬유속 (arcuate fasciculus) 이다. 이연결통로에손상을입으면베르니케영역과브로카영역간에정보가효율적으로전달될수없기때문에들은것을반복하는데문제가생긴다. 브로카영역-궁섬유속-베르니케영역지대는말과언어기능에결정적이다. 이영역에손상을입으면성인에게는분류가능한종류의언어장애를일으키는데, 그것은신경언어장애에관한장의초점이될것이다 ( 제12장참조 ). 운동통로 운동활동은신경계의 2가지주요한신경섬유 추체 (pyramidal) 와외추체 (extrapyramidal) 에의해서통제된다. 추체로 (pyramidal tract) 는피질표면에서말초신경으로가는직접적인통로이다 ( 그림 4-5). 추체로뉴런은상부운동뉴런 (upper motor neurons) 으로, 말초신경뉴런은하부운동뉴런 (lower motor neurons) 으로불리기도한다. 몸에들어오는모든입력은필연적으로근육을자극하는하부운동뉴런을통하도록되어있으므로이들은최종공통통로이다. 추체로가시작되는점은운동띠 ( 브로드만 4번영역 ) 에모여있는데, 대략중심앞이랑이있는영역이다. 앞서말한대로운동기능은서로몸의반대편을통제하도록되어있으며, 발과동체는전두엽의상부에서통제하고, 얼굴과손은반구측면에서통제한다. 추체로의뉴런은각반구의내부를통과하여뇌간의뇌신경또는척추신경으로가는통로를이룬다. 척추신경으로가는섬유의대략 85% 가연수에서몸의반대편으로가로지른다. 그러므로몸의왼편은뇌의오른편으로부터자극을받고, 또그반대로그러하다.