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-좌반구와 우반구의 분리된 역할
대뇌피질은 두 개의 대뇌반구로 분리되고 두 대뇌반구들이 하나의 통합된 단위로 작용한다. 그러나 때로는 질환이 뇌가 기능하는 능력을 위협하고, 이를 막을 수 있는 유일한 방법이 과격할 수 있다. 이러한 경우는 주로 심각한 난치성 간질을 앓는 환자들에서 일어난다. 한 대 뇌반구에서 시작한 발작이 뇌량(두 대뇌반구가 소통하도록 도와주는 신경 섬유 다발)을 건너 다른 반구로 전달되어 피드백 고리를 시작하게 하여 마치 뇌에 대폭발이 일어나는 결과를 초래한다.
간질 발작이 지나치게 심할 경우 이를 치료하기 위해 외과 의사들은 분리뇌 절차를 통하여 뇌량을 전달할 수 있다. 이 경우 한 대뇌반구에서 시작한 간질이 그 대뇌반구에 고립되게 하는데, 이는 다른 반구와의 연결이 더 이상 존재하지 않기 때문이다. 이 절차는 간질 환자들에게 도움이 되지만 예상 가능한 기이한 행동들을 초래한다.
노벨상 수상자인 로저 스페리와 그의 동료들은 분리뇌 환자의 행동을 조사하기 위해 여러 실험을 하였고 그 과정 동안 좌반구와 우반구의 독립적인 기능들에 관한 많은 정보가 밝혀졌다. 정상적으로 좌반구로 들어간 어떤 정보도 우반구에 전달되고 우반구에 들어간 어떤 정보도 좌반구에 전달된다. 즉 정보가 한 대뇌반구에 들어가면 이후 뇌량을 건너 다른 반구로 전달되기 때문에 양반구는 무엇이 일어나는가에 관해 이해하게 된다. 그러나 분리된 환자의 경우 한 대뇌반구에 들어간 정보가 그곳에만 머문다. 정상적으로 기능하는 뇌량이 없으면 한 대뇌반구의 정보가 다른 대뇌반구로 전달될 길이 없다. 스페리와 동료들은 이러한 편재화된 지각에 관한 이해를 일련의 실험에 사용하였다. 예를 들어 그들은 환자로 하여금 스크린의 중앙에 잇는 점을 바라보게 한 후 스크린의 좌측 혹은 우측에 자극을 제시하여 한 자극이 단지 하나의 대뇌반구로만 전달되게 하였다.
대뇌반구들은 서로 다른 기능들에 전문화되어 있다. 방금 살펴본 브로카 영역과 베르니케 영역은 언어 과정이 좌반구의 활동이라는 것을 밝혀 준다. 따라서 어떤 정보가 분리뇌 환의 좌반구에 들어가고 환자에게 제시된 것이 무엇인지 말로 설명하게 할 경우 환자는 아무런 문제없이 이를 설명할 수 있다. 좌반구가 정보를 가지고 있고 이와 동시에 언어를 담당하는 반구이기 때문에 환자는 방금 자신이 본 것을 말로 설명하는 데 아무런 어려움을 가지지 않는다. 그러나 환자에게 스크린 뒤로 왼손을 뻗어 방금 자신이 본 것을 집어 보라고 지시한다고 가정해 보자. 대뇌반구는 반대편 신체를 통제, 즉 왼손은 우반구에 의해 통제된다. 그러나 이 환자의 우반구는 그 물체가 무엇인가에 관한 단서를 가지고 있지 않은데, 이는 좌반구가 정보를 받았고 이 정보가 우반구로 전달되지 못하기 때문이다. 따라서 분리뇌 환자는 물체를 보고 말로 설명할 수 있음에도 불구하고 그 물체에 관한 다른 과제, 예를 들어 왼손으로 일련의 물체들 중에서 방금 본 물를 정확하게 선택하는 과제를 수행하기 위해 우반구를 사용할 수 없다.
물론 우반구에 전달된 정보도 이와 상호 보충되는 결함을 초래할 것이다. 이 경우 환자의 왼손에 친숙한 물체를 제시하면 환자는 그것이 무엇인지 알고 있다는 것을 보여 줄 수 있지만, 자신이 쥐고 있는 것이 무엇인지에 관해 말로 설명하지 못한다. 이 경우 우반구의 정보가 언어산출을 통제하는 좌반구로 전달되지 못하기 때문이다.
더욱이 분리뇌 환자에게 생소한 얼굴을 제시한다고 가정하자. 이 얼굴을 합성 얼굴이라고 부르며 얼굴의 왼쪽과 오른쪽이 서로 다른 사람의 얼굴로 합성되어 있다. 어느 얼굴이 제시되었는가를 지적하게 할 경우 분리뇌 환자는 자신이 두 얼굴 모두를 보았다고 답하는데, 이는 좌측의 얼굴에 관한 정보는 우반구로 전달되고, 우측의 얼굴에 관한 정보가 좌반구에 전달되기 때문이다.
이러한 분리뇌 연구들은 두 대뇌반구들이 서로 다른 기능들을 가지고 있으며 뇌량이 정상적으로 기능하는 한 서로 상호작용한다는 것을 밝혀 준다. 정보가 한 대뇌반구에서 다른 대뇌반구로 전달되는 방법이 없으면 정보는 한 대뇌반구에 갇히게 되며 이를 통하여 우리는 각 대뇌반구가 서로 다른 기능을 가지고 있다는 것을 알게 된다. 물론 분리뇌 환자는 자신의 눈을 약간 돌려 정보가 양반구에 자유롭게 들어가게 함으로써 이 결함에 적응할 수 있다. 분리뇌 연구는 지난 수십 년 동안 지속되어 왔고 앞으로도 어떻게 뇌가 작용하는가에 관한 우리의 이해를 높이는 데 공헌할 것이다.
-분리뇌 실험
스크린의 우측에서 반지를, 좌측에서 열쇠를 본 분리뇌 여성이 자신이 본 것들 중 반지는 '반지'라고 말로 반응할 수 있지만 열쇠는 말로 반응하지 못하는데 이는 좌반구가 반지를 보았고 언어가 주로 좌반구에 위치하기 때문이다. 이 환자는 스크린 뒤에 놓여 있는 여러 물체들 중에서 자신의 왼손으로 열쇠를 선택할 수 있다. 그러나 오른손으로 반지를 선택하지 못하는데, 이는 반지를 본 좌반구가 오른쪽 신체와 의사소통을 하지 못하기 때문이다.
-합성 얼굴과 분리뇌
분리뇌 환자가 브래드 피트와 레오나르도 디카프리오의 합성 사진을 볼 경우 그녀의 좌반구는 단지 레오나르도 디카프리오만을 인식하고 우반구는 브래드 피트만을 볼 수 있다. 그녀에게 누구를 보았는가를 물으면 환자는 "레오나르도 디카프리오"라고 답하는데, 이는 언어가 좌반구에 의해 통제되기 때문이다. 왼손으로 자신이 본 얼굴을 지적하게 할 경우 그녀는 브래드 피트를 지적하는데 이는 우반구가 단지 사진의 왼쪽 반만을 인식하기 때문이다.