언어를 포함한 인간의 모든 정신활동을 주관하는 곳은 뇌입니다.
그래서 뇌손상 시 언어 행동이나 다른 인지 수행에 장애를 보이는 경우가 종종 있습니다.
신경과학에서의 발견은 언어 습득이나 언어 처리과정을 밝혀주는 데 중요한 정보를 제공합니다.
좌반구 기능으로서의 언어
분리 뇌
스페리는 분리 뇌 환자를 스크린 중앙에 있는 점에 시선을 고정하게 하였습니다.
그리고 이 점의 오른쪽 또는 왼쪽에 그림이나 글자를 제시하였습니다.
이때 왼쪽 스크린에 있는 정보가 피험자의 우반구에 전달되고 오른쪽에 나타난 정보는 좌반구에 전달됩니다.
정상인의 경우는 정보가 어느 한쪽 반구에 입력되도록 조작해도 다른 쪽 반구로 정보가 전달되어 통합적으로 정보를 처리하지만 뇌량이 절단된 분리 뇌 환자들은 정보가 입력된 곳에서만 정보를 처리합니다.
그래서 스크린의 왼쪽에 어떤 단어를 제시하고 분리 뇌 환자들에게 물어보았을 때 환자들은 대답하지 못했습니다.
반면 스크린에서 본 단어에 해당하는 물건을 집으라고 하면 왼손으로 정확하게 집어냈습니다. 이것은 대뇌 기능의 비 대칭성을 보여줍니다.
실어증
1861년 브로카는 대뇌의 특정 영역의 손상 시 말을 하는데 문제가 생긴다는 것을 발견하였습니다.
좌반구의 실비안 열구의 윗부분 또는 실비안 열구의 주변 영역이 손상되었을 시 실어증을 보임을 알게 되었습니다.
이 영역이 손상된 환자들은 언어영역에 문제가 있었는데 경미한 경우는 몇 개의 단어나 구절은 구사할 수 있지만 심각한 경우는 한 개의 단어도 말할 수 없기도 하였습니다.
이 같은 결함은 브로카 영역이 운동을 통제하는 부분과 인접해 있어서 언어의 발화에 관여하는 것이 아닐까 생각됩니다.
베르니케는 좌반구 측두엽의 뒷부분이 손상된 환자들은 브로카 실어증과는 다른 형태의 문제가 발생한 것을 발견하였습니다.
사용하는 단어나 단어의 조합이 적절하지 않고 말을 이해하는데 심각한 문제가 있었습니다.
이처럼 언어의 이해에 문제가 생기는 수용성 실어증을 베르니케 실어증이라 합니다.
이런 실어증은 모두 좌반구가 손상되었을 경우 나타났고, 언어가 좌반구에 좌우된다는 것을 보여줍니다.
하지만 대뇌를 연구하는 새로운 기술이 개발되면서 대뇌에서 언어능력을 담당하는 특정 영역을 찾는 것은 어려운 것으로 생각됩니다.
언어를 담당하는 대뇌 부위의 여러 곳에서 발견되고 사람에 따라 다른 부분에서 발견되기도 하기 때문입니다. 최근 신경과학자들은 대뇌의 활동을 신경회로의 형성과 관련되어 설명합니다.
이런 연구결과는 언어 기능이 좌반구에 집중된 것은 사실이나 좌반구의 언어 영역 내에서 국부화 되어 있는가에 대해서는 견해가 모두 다름을 보여줍니다.
언어에 대한 좌반구 편재화의 발달
앞에서 좌반구가 언어에 대해 편재화되어 있음을 보았습니다. 이러한 편재화는 언제부터 가능해지는 것인지 대뇌피질의 특정 반구가 언어를 담당하도록 미리 지정되어 있는지 아니면 태어날 때에는 동등한 능력이었다가 발달하면서 좌반구에 점차 편재화되어 가는 것인지에 대해 알아봅니다.
좌반구 편재화에 대한 가설
좌반구 편재화에 대해서는 두 가지 관점이 있습니다.
하나는 태어날 때에는 좌반구가 언어에 대해 편재화되어 있지 않고 언어를 습득하는데 동등한 잠재력을 가진다는 동등 잠재력 가설입니다.
레네버그는 생의 초기 좌반구 손상 시에는 언어 습득에 영향이 거의 없지만 비슷한 부위가 손상된 성인의 경우 심한 언어 지체를 보이거나 언어를 전혀 구사하지 못한다고 주장하였습니다.
하지만 레네버그의 이러한 주장은 1970년대 말소리 처리과정의 연구에 의해 반박되었습니다.
몰페스 등은 10개월 이하의 영아, 4~11세의 아동, 성인의 세 집단에게 음절, 말소리가
아닌 소리를 음성으로 들려주고, 각 자극이 있을 때 나타나는 전기생리학적 활동을 기록하였습니다.
대부분의 피험자는 말소리에 대해서는 좌반구에서, 말소리가 아닌 소리에 대해서는 우반구에서 더 크게 나타났습니다.
이러한 결과는 대뇌의 언어에 대한 기능적 비대칭성은 태어날 때부터 형성되어 바뀌지 않는다는 것을 보여 줍니다. 이것은 불변성 가설과 일치합니다.
이 가설은 반구 절제술이나 국부 손상을 입은 아동을 대상으로 연구에 의해 지지되는데 좌반구가 제거된 아동의 경우 통사적 과제나 음운론적 과제에서 결함을 보였고, 어릴 때 좌반구에 국부적으로 손상을 입은 아동들 에게서 비슷한 결과가 보고되었습니다.
최근의 연구에서도 동등 잠재력 가설이나 불변성 가설과 관련된 논쟁은 여전히 지속되고 있습니다.
존슨은 좌측 측두엽이 언어를 담당하도록 미리 지정된 부위라기보다는 언어에 필요한 빠른 시간적 정보를 처리하는 데 가장 적합한 부위 일지 모른다고 제안하였는데 이러한 대뇌피질 기본 구조의 특징 때문에 환경에서 유입되는 언어적 정보는 좌반구의 측두엽이 처리하게 되고, 이러한 상호작용을 거치면서 좌반구의 측두엽은 언어 처리를 담당하도록 편재화되었을 가능성이 있다는 것입니다. 이와 같이 대뇌피질의 편재화가 대뇌의 구조적 차이와 언어 자극을 처리하는 과정 사이의 상호작용 결과로 나타난 것으로 본다면 언어에 대한 좌반구의 편재화는 동등 잠재력 가설과 불변성 가설 사이의 어딘가에서 설명할 수 있습니다.
신경학적 가소성
어린 아동들은 좌반구 손상 시 성인보다 더 빠르고 완전하게 언어를 회복합니다.
이러한 현상은 대뇌 발달에서의 가소성 즉 대뇌의 부위가 정상 시에 가동하지 않던 기능을 양도받아 갖게 되는 능력으로 설명되는데 미성숙한 뇌가 더 큰 가소성을 갖는다는 사실은 대뇌 발달의 가장 특징적인 패턴인 과잉생산 후 가지치기로 설명할 수 있습니다.
한편 베이츠 등은 좌반구와 우반구 사이의 차이가 발달의 여러 시점에서 나타나는 시냅스의 변화와 관련되었을 가능성을 주장하였습니다.
생후 8~9개월경에 행동 및 신경 발달에 변화가 일어나 전두엽으로부터 긴 연결 부위를 형성하고 성인 수준의 신진대사 활동이 시작된다는 것입니다. 이와 같은 신경 발달로 아동은 단어의 이해와 발화를 하며 모국어에서 허락하지 않는 음소의 억제가 일어납니다. 또한 아동들은 16~24개월경 어휘가 폭발적으로 증가하는데 대뇌피질에서 시냅스 밀도가 폭증되면 정보 처리나 저장 능력이 커지는 데, 이것이 어휘 폭발과 관련되는 듯합니다. 또한 4세경 아동은 모국어의 형태론적 또는 통사적 기본 구조를 습득하는데 이것이 대뇌의 신진대사와 시냅스 밀도의 감소와 관련이 있다고 생각됩니다.
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