척추동물의 두뇌 진화는 대뇌를 포함한 전뇌의 부피증가가 특징적인가요?
뇌
척추동물의 두뇌 진화는 대뇌를 포함한 전뇌의 부피증가가 특징적이다. 원시어류의 경우 척추 앞부분에 약간 부풀어오르는 돌기모양의 뇌를 갖는다. 그보다 조금 더 발달한 어류는 원시어류에 비해 약간 큰 1~2g 정도의 돌기를 갖게 되었다. 이 돌기가 고등 동물의 후뇌, 뇌간, 중뇌에 해당된다.
중추신경계통
파충류는 소뇌가 작은 것이 특징적이다. 중뇌는 시각과 관계되는 시엽(視葉)과, 그 뒤쪽에 청각에 관계되는 1쌍의 융기가 생김으로써 '사구체(四丘體)'라고 하는 구조가 처음으로 나타난다. 단뇌는 양서류보다 더욱 발달되는데, 포유류에서 볼 수 있는 신피질의 근원이 나타나기 시작한다. 대뇌핵과 구피질과의 구별도 뚜렷해져 처음으로 뇌실을 가진 대뇌 반구가 나타난다.
뼈대
척추동물 특유의 골격으로 다수의 척추뼈가 체절 모양으로 늘어서 있다. 척색에서 진화한 것으로서, 본체는 원통 모양의 추체(椎體)인데, 여기서 갖가지 돌기가 나와 있다. 등쪽에는 한 쌍의 신경 돌기가 있고, 그 끝은 척수를 둘러싸며 합쳐져 추궁(椎弓)이 되고 그 정점은 가시 모양의 돌기를 이루고 있다. 몸통의 척추뼈에는 배쪽에 한 쌍의 혈도 돌기(血道突起)가 있는데, 그 속으로 혈관이 지나고 있다. 어류에서는 이것이 일종의 갈비뼈가 되어 창자를 보호하게 된다. 또 어류 이상의 동물에는 추체의 양쪽에 횡돌기가 있는데, 여기에 갈비뼈가 붙어 있다, 척추뼈의 수는 동물에 따라 달라, 개구리는 10개 밖에 안 되지만, 뱀은 400∼500개의 척추뼈를 지니고 있다. 또 척추뼈는 부위에 따라, 경추·흉추·요추·미추 등으로 구별되고, 구조도 여러 가지로 분화되어 있다.
유아
유아기의 가장 눈에 띄는 변화는 신체의 크기나 모습에서 현저한 변화한다. 영아기 이후에 신장은 매년 7cm씩 증가하여 6세가 되면 115cm 정도로 성장한다. 유아기의 신장은 성인이 되었을 때에 얼마만큼 자랄 것인가를 어느 정도 정확하게 예측할 수 있는 지표가 된다. 신체의 비율에서도 신장에 대한 머리 크기의 비율이 급격히 감소하여, 초등학교 입학시기가 되면 머리가 크고 무거워 보이는 모습에서 벗어나게 된다. 체중의 증가도 완만하게 이루어져, 6시가 되면 20kg 정도가 된다. 두뇌의 발달은 영어기와 마찬가지로 급속하게 이루어지며, 2세경에는 성인의 두뇌크기의 75%, 5세경에는 성인의 90%까지 성장한다.
뇌
인간의 경우 성인의 뇌 무게는 약 1,400g~1,600g 정도이며 이는 1000억 개 정도의 뉴런을 포함한다. 가로 15cm, 너비 15cm, 깊이 20cm로 평균 1350cc 정도의 부피를 가진다.
뼈대
척추동물 특유의 것으로 원구류에 처음으로 나타났으며, 포유류에서는 매우 견고한 것으로 발달하고 있다. 발생상으로는 뇌와 감각기를 감싸는 두개골과 구강과 인두의 벽에 생긴 안면골로 구성되어 있다.
대뇌피질
대뇌피질의 각 부분이 서로 다른 기능을 한다는 것은 브로카(Pierre Paul Broca, 1824~1880)에 의해 최초로 관찰되었으며, 현재는 1909년에 브로드만(Korbinian Brodmann, 1868~1918이 47개의 영역으로 분류한 방법이 가장 널리 쓰이고 있다.
다람쥐원숭이
다람쥐원숭이의 키는 25 ~ 35 cm까지 성장하며, 꼬리는 35 ~ 42 cm 이다. 몸무게는 750 ~ 1100 g이다. 주목할만 것은 다람쥐원숭이의 뇌와 체중의 비는 1:17로, 모든 영장류 중에서 비율면에서 가장 크다. 사람은 1:35 이다.
후기 발생
신경배는 그 내부에서도 커다란 변화가 일어난다. 즉, 중배엽 중에서 신경관의 바로 밑부분이 앞뒤로 길게 뻗는 척색이 된다. 또, 척색 양쪽에 있는 중배엽의 일부는 체절인데, 이것이 신경관과 척색을 에워싸고 척추가 된다. 한편, 신경배의 내배엽은 양쪽 벽이 위쪽으로 뻗어 중앙에서 합쳐지므로 원장을 둘러싸며 소화관이 된다. 소화관의 앞끝을 향하여 표면으로부터 외배엽이 들어가 구멍이 뚫려서 입이 되고, 소화관의 뒤쪽으로 항문이 생긴다. 또 소화관 벽이 부풀어서 간과 이자가 된다. 척색 양쪽의 중배엽 일부는 배쪽을 향해 아래쪽으로 뻗으면서 측판이 된다. 측판은 나중에 안쪽과 바깥쪽으로 갈라지는데, 바깥쪽 측판은 외배엽에서 유래된 피부를 안에서 받치는 형태로 체벽의 근육이 되고, 안쪽의 측판은 소화관에 접하여 내장의 근육과 장막이 된다. 안팎 측판 사이의 빈곳은 체강이 된다.
신경가소성
20세기에 들어와서도 뇌의 하부 신피질 영역의 구조는 아동기 이후로 불변 이라는 생각은 변함이 없었다. 그러나 의미 있는 학습은 연결 길이의 변화에 의해서 이뤄지고, 해마와 치상돌기 회와 같이 기억의 형성에 관련된 영역과 성인기까지 새로운 뉴런들이 계속해서 생성되는 곳은 큰 가소성을 지닌다는 것이 대다수의 의견이었다. 그러나 점차 예외가 발견되었다. 여러 연구들은 환경적인 변화가 현존하는 뉴런 사이의 연결을 수정하고, 해마와 소뇌를 포함한 다른 뇌 부분의 신경조직발생을 통해서 행동과 인지를 바꿀 수 있다는 것을 밝혀내었다.
진화
적응으로 인한 진화가 지속적으로 일어난 경우 같은 류의 생물의 상동성을 갖는 기관이 매우 다양한 형태로 분화된다. 이러한 상동 기관의 예로는 박쥐의 날개와 인간의 손, 고래의 지느러미가 같은 뼈 구조로 되어있다는 점을 들 수 있다. 이들 모두에서 뼈는 마디가 달린 다섯 가닥의 구조로 되어있다. 대왕판다의 "가짜 엄지"는 손목의 종자뼈에서 진화된 것이다. 이는 생물의 적응이 무궁무진할 수 있다는 사실을 보여준다.
중간뇌
또한 뇌하수체루두부와 회백융기 유두체 후유공질이 대뇌각간와에 존재한다.
중뇌의 복측부 즉 앞면에는 대뇌각과 교 그리고 대뇌에 의해 둘러 쌓여져있는데 대뇌각 안쪽에서는 동안신경이 나오며 대뇌각 외측으로는 활차신경이 나온다.
또한 뇌하수체루두부와 회백융기 유두체 후유공질이 대뇌각간와에 존재한다.
상구는 피질하시각중추를 구성한다. 시색을 통한 시각정보를 시상후부의 외측슬장체에 중계하고 다시 이 시각정보는 후두엽의 시각중추피질에 전달된다 .
그리고 이선에서 동안시경핵과 부핵즉 야쿠보비치 핵이 존재한다.
하구는 피질하청각중추를 구성한다. 청각신경로를 따라온 정보는 하구를 거쳐 시상후부의 내측즐장체에 들어가고 이 청각정보는 측두엽의 청각중추피질에 전달된다.
그리고 이선에서 활차신경핵이 존재한다.
뇌
인간 발생에서는 4주까지 신경관의 앞부분이 전뇌와 중뇌와 후뇌로 나뉜다. 후뇌 쪽에 있는 신경관 뒷부분은 척수가 된다. 발생이 계속 되면 대뇌의 성장이 급속도로 빨라져 뇌간을 뒤덮는다. 발생 후 6주 정도 되면 중추신경계는 대뇌, 간뇌, 중뇌, 소뇌, 교뇌, 연수, 척수의 뇌의 7개 주 부분을 형성하게 된다. 또한 중심 체강은 속이 빈 뇌실로 확장하기 시작하여 2개의 가쪽뇌실과 2개의 하향뇌실로 발달하게된다. 신경관의 중앙강은 척수의 중심관으로 발달한다.
척추동물
척추동물의 몸은 머리 부분·몸통 부분·꼬리 부분으로 나뉜다. 몸통 부분에는 대개 몸을 지탱하는 두 쌍의 부속지가 있는데, 어류에서는 이것이 지느러미로 나타나지만, 양서류 이상의 동물에서는 앞다리와 뒷다리로 나타난다. 그러나 예외적으로 고래에서는 뒷다리가, 뱀에서는 앞다리와 뒷다리가 모두 퇴화되어 있다.
대뇌화 지수
특히 동종 간의 비교에 사용하는 것은 어렵다. 가령 개의 주요 품종 가운데 가장 대뇌화 지수가 높은 것은 치와와이지만, 치와와가 대형 개보다 지적이라는 것은 아니다.
소뇌
소뇌 반구는 고등동물에 발달한 부분으로, 이를 '신(新)소뇌'라고 부르기도 한다. 어류나 조류에도 소뇌는 발달해 있고 크기도 크지만 이들은 모두 고소뇌만으로 되어 있다.
소뇌와 기타 뇌와는 상·중·하의 세 가지 소뇌각(脚)에 의해 연락을 하는데, 이들은 모두 신경 섬유 다발이다. 이 가운데 상소뇌각은 소뇌핵에서 나와 중뇌·간뇌 등으로 가는 섬유를 주로 함유하는데, 중소뇌각은 대뇌 피질에서, 하소뇌각은 연수·척수에서 소뇌 피질에 들어오는 섬유를 주로 함유하고 있다.
대뇌피질
Ⅰ. 분자층(molecular layer) : 가장 바깥층으로 신경세포가 거의 없다. 주로 가지돌기(dendrite)와 축삭(axon)의 종말가지로 이루어져 있다. 신경섬유에 대한 염색을 하였을 때 가지돌기와 축삭이 점상으로 관찰된다. 이 층에 분포하는 가지돌기는 피라밋세포(pyramidal neuron)에서 뻗어 나온 것이 대부분이다. 반면 축삭은 같은쪽 및 반대쪽 대뇌반구의 대뇌피질 또는 시상에서 나온 것들로 구성되어 있다. 분자층은 주로 시냅스가 일어나는 층이라고 할 수 있다.
밈
유전자와 밈이 같은 방향으로 진화한 대표적인 예가 큰 뇌와 언어를 가지게 된 인간의 진화이다. 인간의 뇌는 다른 어떤 동물과도 비할 수 없을 정도로 인체에서 큰 비율을 차지한다. 큰 뇌가 가지는 많은 이점들도 있지만, 몸무게의 2%에 불과한 뇌가 에너지의 20%를 사용하며 뇌를 발달시키고 유지시키는 막대한 비용을 생각하면 다른 동물들의 경우 인간처럼 큰 뇌를 가지도록 진화하지 않은 이유를 알 수 있다. 밈의 존재를 주장하는 사람들은 이러한 막대한 기회비용에도 불구하고 인간이 큰 뇌를 가지게 된 이유를 밈을 이용하여 설명한다. 인간이 영장류 수준이었을 때부터 밈이 출현하여, 큰 뇌로 얻게 되는 이점이 비용보다 커졌다는 것이다. 밈을 전파시키는 모방 행동이 발달한 뇌와 언어에서 유래된 것이 아니라, 그보다 먼저 출현한 밈이 큰 뇌와 언어의 발달을 야기했다는 것이다. 언어 역시 큰 뇌와 마찬가지로 다산성, 충실도, 긴 수명을 가졌기에 선택적 유전을 통해 살아남은 밈을 전달하는 효과적인 도구이다.
자연변증법
엥겔스는 《반뒤링론》에서 썼던 과학에 관한 생각들을 보다 발전시켜 《자연변증법》에 기록했는데, 이 원고 중에는 유명한 〈원숭이의 인간화에 있어서 노동의 역할〉도 있다. 여기서 엥겔스는 인간의 손과 뇌가 함께 진화했다고 주장했으며, 이는 후대에 화석 발견을 통해 지지받는다.
뇌척수액
발생하는 전뇌는 신경관()을 감싸고 있다. 신경관은 궁극적으로 가쪽뇌실이 된다. 뇌실의 안쪽 표면을 따라서 얇은 뇌실 벽이 있고, 맥락얼기가 발달하여 뇌척수액을 방출한다. 뇌척수액은 재빨리 신경관()을 채운다.
대뇌화 지수
대뇌화 지수는 그 몸무게에 걸맞은 뇌의 크기에 비해서 어느 정도 큰 뇌를 갖고 있는지 나타내고 있다. 다만 그것이 동일하면 같은 지성이라는 선험적인 이유는 없다.
중추신경계통
관상 신경계는 원색동물인 창고기 등에서도 볼 수 있지만, 뇌와 척수가 뚜렷이 구별되는 것은 척추동물 가운데 원구류 이상인 동물에서이다.
생애 초기 스트레스로 인한 신경생물학적 영향
두개의 대뇌 반구는 정보 처리 능력에서 상당히 특화되어 있다. 주로 좌반구가 언어의 지각과 표현 및 논리적, 분석적 사고에 특화되어 있다. 좌반구가 발달에 있어 약간 더 복잡하며 다양한 과제에서 더 우세하다. 이와 대조적으로 우반구는 감정-특히 부정적 감정-의 인식과 표현을 담당한다. 우세 반구 및 분화된 기능의 정도와 방향은 유전적, 호르몬적, 경험적 요인에 의해 좌우된다. 두 반구는 서로 긴밀하게 상호작용할 필요가 있으며 뇌량 및 전면, 후면의 접합부를 통해 연결되어 있다. 고양이 대상의 연구에서 우반구, 좌반구간의 정상적인 양방향적 정보 흐름이 초기 경험에 의해 영향을 받을 수 있는 것으로 나타났다. 극단적 상황에서는 뇌량이 너무나 영향을 바다 소통이 완전히 일방향적이 될 수 있다. 초기 스트레스는 좌우반구적 통합의 수준에 강한 영향을 미치는 것을 추정할 수 있다.
쥐와 인간 뇌에서 신경전달체계의 신경분포 패턴은 기능분화되어 있으며 이런 기능분화 차이에 있어 정도와 방향은 행동에 중요한 영향을 미칠 것이다. 예를 들어 앞서 살펴 보았듯 편도체와 전두엽 피질로의 세로토닌과 도파민 분출에 있어 좌반구보다 우반구가 큰 비대칭은 실제 전달 수준에 비해 불안 수준과 더 높게 관련되는 것으로 관찰된다. 초기 스트레스는 모노아민 신경전달물질의 발달을 변형시켜 기능분화 정도에 영향을 미친다.
신경가소성
과거 과학자들 사이에서 두뇌는 유년기 같은 초기 단계의 중요한 기간 이후에는 변경되지 않는다고 믿어졌다. 1800년 말엽까지는 척추동물의 뇌에 있는 모든 뉴런들이 배아 발생기 동안이나, 아무리 늦어도 유아기 동안 다 형성된다고 생각되었다. 감각 경로는 중요한 시기 이후로 고정되어 있고, 그 시점을 지나면 뇌는 뉴런을 상실할 수만 있을 뿐 절대로 다시 만들 수는 없다는 전통적인 믿음을 가졌던 것이다.
신경계통
대부분의 무척추동물과 모든 척추동물의 감각수용기와 운동반응기는 신경계의 방식으로 연결되어 있다. 이러한 동물의 신경계는 뉴런과 지지세포로 이루어져 있다. 감각수용기와 연결된 뉴런을 감각 뉴런이라 하고 운동반응기와 연결된 뉴런을 운동 뉴런이라 한다. 감각 뉴런과 운동 뉴런은 뇌와 척수에 있는 연합 뉴런에 연결되어 있다. 연합 뉴런은 감각 뉴런을 통해 전달된 감각을 파악하고 운동뉴런을 통해 몸을 움직이게 한다. 연합 뉴런이 있는 뇌와 척수를 합해 중추신경계라 한다. 척추동물의 중추신경계는 뉴런이라 불리는 특수한 세포로 된 신경망을 사용하여 신체의 다양한 활동을 통합하고 조절한다.
인간의 뇌
개인차에 따라 다르지만, 성인의 두뇌는 평균적으로 1.2-1.4kg 가량으로 신체의 2% 정도의 중량을 차지하며, 남성의 뇌는 1260cm, 여성의 뇌는 1130cm 정도 부피이다.
대뇌화 지수
여기서 "E"는 뇌의 무게, "C"는 두화량, "S"는 몸무게, "r"은 지수 상수이다. 지수 상수는 일반적으로 영장류엔 0.28, 포유류엔 0.56이나 0.66이다.
대뇌피질
대뇌피질의 대부분을 차지하는 신피질의 대부분에서는 6개의 층 구조가 발견된다. 각각의 피질층은 신경세포종류와 다른 피질영역(cortical region)과 피질하영역(subcortical region)에서 연결의 차이가 있다.
층구조에 따라 대뇌피질영역을 나눌 수 있는데, 6개의 층구조가 명확하게 나눠져 있는 부위를 신피질(동종피질, neocortex)라고 하고 반대로, 부등피질(이종피질, allocortex)는 6개보다 적은 층구조이다
부등피질을 갖는 부위의 예로는 해마조직(hippocampus)가 있는데, 해마조직의 피질을 3개의 세포층을 갖는다.
연체동물
순환계는 심장이 커지고, 배출기도 잘 발달되고 소화계에서도 간장이 매우 커졌다. 호흡계도 잘 발달된 두 쌍의 아가미가 생겨 환형동물보다 발달된 체제를 가지게 되었다. 특히 두족류의 경우, 눈은 척추동물과 같이 잘 발달되었고, 신경구가 모두 머리 부분에 모여 연골로 에워싸여 척추동물의 뇌와 비슷한 형태이다.
대뇌
대뇌의 표면에는 많은 주름이 있는데 다른 부분보다 돌출된 부분을 이랑()이라 하고 주름져 안으로 들어간 부분을 고랑()이라 한다. 대뇌는 이랑과 고랑의 모양에 따라 이마엽, 관자엽, 마루엽, 뒤통수엽 등으로 나뉘며 각각의 부위에 따라 수행하는 기능이 다르다.대뇌의 좌우 반구()는 뇌들보에 의해 서로 연결되어 있지만, 대뇌반구 각각의 엽들의 가운데 표면과 아랫쪽 표면은 명확히 구분되어있지 않다.회백질의 층으로 덮여있으며 대뇌반구의 내부는 측뇌실, 기저핵, 신경다발 (백질)로 구성된다.대뇌의 깊은 안쪽 부분에는 시상, 시상하부, 기저핵, 해마, 후각 망울이 위치해 있으며 이 구조물들은 대뇌의 하부구조를 구성한다.대뇌는 신체 운동 중 의식적이고 의지적인 운동을 담당한다. 일차 운동 피질과 기타 전두엽 운동 영역 운동에 대한 계획이 수립된다. 일차 운동 피질에 있는 상위 운동 뉴런은 축삭을 뇌줄기와 척수로 보내 하위 운동 뉴런과 시냅스를 형성하고, 하위 운동 뉴런은 근육에 자극을 준다. 대뇌 피질의 운동 영역이 손상되면 전체적으로 마비되기보다는 근력이 감소하고 운동의 정확성이 떨어진다.
중추신경계통
뇌의 각 부분의 발달 정도는 동물의 진화 정도에 따라 다를 뿐만 아니라, 여러 가지 행동을 하는 동물의 종에 따라서도 차이를 볼 수 있다.
대뇌는 기억과 판단 등을 관장하는 정신활동의 중추이며 또한 감각과 수의운동의 중추로서, 대부분의 행동을 통합하고 조절하는 기능을 하는 고등 정신 작용의 중추이다. 그 작용은 신경 세포체가 모인 회백질에서 일어나는데, 대뇌의 단면을 보면 바깥쪽 부분(피질)은 회백색, 속부분(수질)은 백색을 띠고 있어서 회백색 부분은 '회백질', 백색 부분은 '백질'이라고 한다. 회백질부는 신경 세포체가 많이 모여 있고, 백질부는 축색 돌기가 많은 부분이다.
대뇌피질은 감각영역과 연합영역,운동영역으로 나뉘며 감각영역은 구심성뉴런을 통한 일반감각과 특수감각을 인지한다. 운동영역의 경우 크게 두가지 경로로 나뉘며 추체로와 뇌간로가 이에 속한다. 전자의 경우 다듬어지지않은 운동형태로 나타나며 아주 기본적으로 설계된 운동을 수행한다.뇌간로에서는 이와같은 운동을 정교하고 세심하게 교정하는데 주변환경과 감정적 요소들을 고려한다.연합영역은 위의 두 영역을 제외한 나머지를 말하며 보통은 감각과 운동영역을 통합하는 역할을 수행한다.소뇌는 뇌교와 연수의 뒤쪽에 위치하고 있으며 대뇌 반구로 덮여있다. 소뇌는 신체와 대뇌 운동영역의 중계자 역할을 하며 몸의 균형을 유지시키는 중추이며, 약 120g의 무게를 가지고 있다. 소뇌의 주요 기능은 신체 각부의 수의근의 수축과 이완을 조절하는 역할과 자세와 평형감각 정보를 받아들여 신체의 평형을 조정한다. 한편, 운동학습 기능이 있어 연습이나 훈련에 의한 운동패턴을 기억하여 숙련된 운동에 대하여는 대뇌피질의 명령이 아닌 소뇌가 직접 주관하여 말초조직에 명령을 전달한다.
간뇌는 중뇌의 앞쪽으로 이어져 좌우 대뇌 반구 사이에 위치하며, 항상성을 유지하는 작용을 하는 자율신경계와 내분비계의 중추이다. 시상, 시상상부 및 시상하부로 이루어져 있다. 특히 시상하부는 자율신경계의 최고 중추이다.
중추신경계통
해면동물을 제외한 모든 동물은 신경계를 가지고 있지만, 편형동물부터 활발한 움직임을 필요로 하게 되어 두화가 일어나게되며 신경세포들이 개체의 앞쪽으로 집중되어 뇌와 신경삭을 이루게 되었다.
대뇌피질
전두엽(前頭葉, 이마엽, )은 대뇌반구의 전방에 있는 부분으로 전전두엽 관련 영역을 가져 기억력·사고력 등의 고등행동을 관장하며 다른 연합영역으로부터 들어오는 정보를 조정하고 행동을 조절한다. 또한 추리, 계획, 운동, 감정, 문제해결에 관여한다. 전두엽의 피질은 중앙전두피질, 안와전두피질, 후하전두피질, 등측면 전두피질로 구분할 수 있다.두정엽(頭頂葉, 마루엽 )은 중심고랑과 두정후두고랑 사이, 바깥쪽 틈새 상부에 있으며 기관에 운동명령을 내리는 운동중추가 있다. 체감각 피질과 감각연합영역이 있어 촉각, 압각, 통증 등의 체감각 처리에 관여하며 피부, 근골격계, 내장, 미뢰로부터의 감각신호를 담당한다.측두엽(側頭葉, 관자엽 )은 대뇌반구의 양쪽 가에 있는 부분으로 청각연합영역과 청각피질이 있어 청각정보의 처리와 감정, 사실적 기억, 시각적 기억 정보를 처리한다. 오른쪽 측두엽이 손상된 환자는 비언어적 청각자극 (예: 음악)에 대한 해석능력을 상실한다. 왼쪽 측두엽이 손상되면 언어의 형성과 기억, 인지능력에 크게 방해받는다.
대뇌피질
사람의 대뇌피질은 표면적이 매우 넓어 주름져 있으며, 이를 이랑(gyrus) 및 고랑(sulcus)이라고 한다. 몇몇 이랑과 고랑은 대뇌 겉질의 영역을 구분하는 지표가 된다. 측면고랑(lateral sulcus)와 두정후두고랑(parieto-occipital sulcus)은 태아기 초기에 형성되며, 성인의 대뇌 고랑 중 가장 깊게 패여 있다. 이 두 대뇌 고랑과 중심고랑(central sulcus) 및 섬둘레고랑(circular sulcus)은 대뇌반구를 전두엽(이마엽, frontal lobe), 두정엽(마루엽, parietal lobe), 측두엽(관자엽, temporal lobe), 후두엽(뒤통수엽, occipital lobe)으로 나누는 경계가 된다.
대뇌기저핵
선조체는 기저핵에서 가장 큰 구조이다. "선조체(Striatum)"라는 용어는 이 곳을 가로지르는 신경섬유들의 크고 작은 수많은 다발들(백질)로 인해 특정 방향으로 잘렸을 때 줄무늬가 보이는 것에서 기인한다. 선조체 내의 구조는 엄청나게 복잡하다. 이곳의 신경세포 중 96% 정도는 중간크기 가시뉴런(Medium spiny neurons)이고 이들은 GABA성 세포들(즉, 그들의 타겟을 저해함)이며 세포체는 작고 수지상 조직(Dendrite)은 수상돌기(Dendritic spine)로 빽빽하게 덮혀있으며 주로 시상과 피질로부터 신호를 받는다. 그 다음으로 많은, 2% 정도를 차지하는 세포타입은 매끈한 수지상 조직을 가진 콜린성 중간뉴런(interneuron)들이다. 그리고 여러 다른 종류의 중간뉴런들이 나머지를 차지하고 있다.
뇌줄기
중간뇌로 이어지는 팽융부(膨隆部)가 '다리뇌', 이것이 척수로 이행해가는 부분이 '숨뇌(연수, 延髓)'이다. 이들 배쪽에는 구심성·원심성 신경 다발이 달리고 있으며, 등쪽에는 뇌신경 핵이 존재한다. 교 배쪽의 불룩한 부분은 교핵이 존재하기 때문이며, 이 핵은 운동 신경의 추체 외로에 관계하는 신경 세포의 집합체로, 소뇌 피질과의 연락을 맡고 있다. 연수의 배쪽에는 추체로(錐體路)의 운동성 신경의 대부분이 반대쪽으로 이행하고 있으며, 이를 '추체 교차'라고 한다. 그 바로 위쪽 내부에는 지각성 신경이 반대쪽으로 이행하고 있으며, 이를 '모대(毛帶) 교차'라고 한다. 교뇌와 연수 등쪽의 소뇌 사이의 공간은 '제4뇌실'이라 부른다. 그 바닥을 이루는 부분은 사다리꼴을 하고 있어 '능형와(菱形窩)'라고 하는데, 여기에는 제5부터 제12까지의 뇌신경에 관계된 신경 세포가 가득 들어 있으며, 뇌신경핵이라고 총칭되고 모두 중계소 역할을 하고 있다. 특히 제10 뇌신경(미주 신경)은 골반내장을 제외한 모든 내장을 지배하는 자율 신경인데, 그 출발점(신경핵)이 연수에 있다는 것은 내장의 여러 기능의 중추가 연수임을 시사한다. 실험적으로 동물은 대뇌 피질을 적출해도 죽지 않지만 연수가 손상되면 단시간에 죽는다. 연수에는 또한 피부에서의 지각 신경의 최초의 중계소인 골핵 및 블루다하핵과 운동성 추체 외로의 중계소인 올리브핵 등이 존재한다.
뇌 유사장기
뇌 유사장기를 만드는 과정은 피부 등에서 채취한 체세포를 OCT4, SOX2, MYC, KLF4등을 이용해 역분화 하여 유도만능줄기세포(iPSC)로 만든 뒤 다시 뇌세포로 분화시키는 방법을 통하여 제작한다. 줄기세포는 신호전달 경로를 조절하는 요소들을 통하여 다양한 신경조직으로 분화하는데 FCS, TGF-β, BMP-2, NRG-1, Wnt1 등을 사용하여 여러 신경조직으로 분화시킨다. 이와 유사하게 신호 전달 경로를 조작함으로써 뇌 유사장기를 제작하게 된다. 뇌 유사장기를 배양하기 위하여 두가지 방법이 개발되었다. Eiraku 등에 의해 개발된 SFEBq(Serum-free culture of embryoid body-like aggregates,quick)는 끝뇌(telencephalon)와 유사한 유사장기를 생성하였고, Lancaster 등은 회전 바이오리액터(bioreactor)를 사용하여 뇌의 여러부위와 유사한 대뇌 유사장기를 생산하였다. 바이오리액터를 이용한 배양방법은 생체 기질 환경(metrigel,젤라틴 단백질 혼합물)에 ESC를 도입하여 복잡한 유기체를 만들기 위한 성장 인자와 영양, 산소 공급을 해주게 되고 이 때 발달을 촉진시키기 위해 레티노 산이 추가된다. 8-10일 내에 뉴런이 나타나고 20-30일 사이에 뇌의 영역이 형성된다. 실제 인간 배아에서 뇌 영역이 형성될 때까지는 몇 달이 걸린다. 이렇게 만들어진 뇌 유사장기는 배지에서 자라기 때문에 혈액 공급 부족과 영양 제한이 있기 때문에 직경 4mm 까지 성장하며 그 이상의 크기로 자라지 않는다. 이러한 뇌 유사장기는 초기 태아의 뇌보다 훨씬 작지만 정상적인 뇌 발달의 특징을 가지고 있으며 전뇌, 중뇌, 후뇌, 뇌막, 해마 및 망막을 비롯한 다양한 뇌 영역을 발생시킨다. 대뇌 피질 영역은 정상적인 인간 두뇌를 운동, 시각 및 다른 영역으로 나누는 것과 같이 세분화 된다.
신경 progenitor 세포와 줄기세포가 특정 신경조직으로 분화되는지 여부를 몇가지 유전자 마커를 통하여 확인할 수 있다. pluripotent 상태에서는 OCT4와 NANOG가 마커로 존재 한다. 유사장기 개발과정에서 두 마커는 감소하게 되고, 신경유도가 일어나면 SOX1,PAX6가 증가하게 된다. 이 마커들을 통하여 뇌 유사장기의 자가유도 및 분화를 확인한다. 뇌 유사장기에서 뇌 영역이 전뇌와 후뇌로 발달할때 전뇌는 FOXG1과 SIX3가 높게 나타나고, 후뇌의 경우 EGR2와 ISL1이 초기에 증가하고 후기에는 감소하게 된다. 
뇌 유사장기가 짧은 시간에 체외에서 제작되었으나 실제 뇌 부분의 기능을 가진 뉴런을 생성하며 불완전하지만 정상 인간 대뇌 피질 발달을 나타 낼 수 있으며 신경 전위등 인간 뇌와 유사한 성격을 가지고 있다. 제작된 뇌 유사장기가 실제 뇌의 영역과 얼마나 유사한지에 대한 것은 아직 명확하게 밝혀지지 않았으나 연구가 진행되고 있다.
전두엽
두정엽, 측두엽, 후두엽과 함께 대뇌피질을 구성한다.
인류의 진화
솔로인("Homo erectus soloensis")은 홍적세 후기의 고생인류로 자바 중부의 솔로강 유역 트리닐 근처와 간동이란 곳에서 1931, 1932년에 발굴되었다. 두개골은 크고 약간 높다. 안와상융기가 두드러지고 대퇴골은 약간 원시적이다. 뇌의 용적은 1150cm, 뼈의 구조로 본다면 네안데르탈인과 닮았으나 오히려 직립원인에 가깝다. 솔로인이 출토된 층은 간동층이라고 하며, 하마·물소·인도코끼리·멧돼지의 화석과 골기(骨器)를 포함하고 있다. 석기는 옥수제(玉髓製)의 박편이나 석핵(石核)이 발견되었다.
신경가소성
수세기에 걸친 연구는 신피질 처리 영역에서 실질적인 변화가 일어남을 보여주었고, 이러한 변화들은 경험에 대한 반응으로 신경적인 활성화를 변경시키는 것으로 나타났다. 신경가소성에 관한 이론에 의하면, 경험은 실질적으로 두뇌의 물리적 구조와 기능적 조직 모두를 변화시킬 수 있다. 최근 신경과학자들은 발달 이후의 불변성이 어떻게 변화 되는지와 중대한 시기가 언제인지에 대한 연구적 일치에 몰두하고 있다.
중추신경계통
경골어류는 생활 양식에 따라 뇌의 발달도 다양하다. 단뇌는 대부분이 후각의 중추로 후뇌 또는 후엽이라 불리며, 후구·후색 등의 돌기물이 분화되는 것도 있다. 특히, 간뇌의 하면에는 뇌하수체나 혈맥층이라 불리는 구조가 있는데, 혈맥층은 혈관이 많은 부속물로 수압에 의해 수심을 감지하는 작용을 하는 것으로 생각된다.
후두엽
전두엽, 두정엽, 측두엽과 함께 대뇌피질을 구성한다.
동물의 잠
조류와 포유류의 수면은 수면이 온혈동물에서 REM과 NREM으로 나뉘어 함께 진화했다는 점에서 유사점이 있다. 포유류와 유사하게 조류에서도 감소된 수면에 대한 보상이 한번 수면을 할 때 더 깊은 수면을 하거나 아니면 좀 더 강력한 SWS(slow-wave sleep)를 보이는 것으로 일어난다.
조류는 REM과 NREM 수면을 하며 포유류와 유사한 EEG패턴을 갖는다. 조류의 종이 다르다면 수면의 시간(양)도 차이가 나지만 포유류에서 보이는 수면과 체 질량, 뇌 질량, 상대적인 뇌 질량, 기저가 되는 대사와 수면 시간과의 상관성은 나타나지 않는다. 수면시간에대한 가장 명백한 변화요인으로 설명되는 것은 포식자에게 얼마만큼 노출되어 있느냐 하는 환경요인이며 위협이 클수록 깊은 잠에 덜 빠지게 된다.
수생 포유류와 함께하는 조류의 특징은 반구수면을 할 수있는 능력이 있다는 것이다. 반구수면은 한쪽 반구가 깨어있는동안 나머지 반구가 잠을 자는 수면이다. 한쪽의 반구가 잠을잘 때 그 반대쪽 눈이 감겨지게 된다. 두 반구사이 수면의 분배와 반구수면의 시간(양)은 깨어있는 동안 어느 쪽의 뇌가 가장 활동적인지로 결정이 되며(가장 활동적인 부분의 뇌가 깊게 수면함) 또한 포식자로부터의 공격 위험에 의해서도 결정이 된다.
오리무리의 가까운 주변에는 포식자의 공격을 감지하는 역할을 하는 오리가 있다. 이 오리는 좀 더 많은 반구수면을 하며 뜨고 있는 눈으로 위험에 대해 반응을 한다.
철새에서는 수면의 해석이 약간 다르다. 주된 논란은 철새가 날고 이는 상태에서 수면을 하는지 안하는지이다. 이론적으로 특정 유형의 수면은 날고 있는 동안 가능하지만 날고 있는 동안의 기술적인 어려움이 뇌활동 저장을 방해한다.
상동성
각각의 종들은 모두 형태학적으로 차이를 가지지만, 진화의 과정 동안 보존되는 형태적 특징도 나타나게 된다. 이는 진화적으로 가까운 종들일수록 뚜렷하게, 많이 나타난다. 포유류 앞다리 뼈는 매우 다양한 형태를 가진다. 예를 들면 인간의 앞다리는 정교한 작업이 가능하도록 진화하였으나, 고래의 그것은 수중 생활에 적합하게 지느러미와 같이 변하였고 박쥐의 경우는 날개로 진화하였다. 그러나 이들의 앞다리의 골격 구조를 보면 많은 골격 요소들과 전체적인 연결 형태가 상동성을 띔을 알 수 있다. 한편 이를 좀 더 거슬러 올라가면, 양서류, 조류를 포함한 파충류, 포유류의 앞다리는 모두 상동이라고 할 수 있다. 사지류의 공유파생형질인 네 다리는 어떠한 공통조상의 형질로부터 유래한 것이기 때문이다. 여기서 상동성과 상사성에 대해 유의해야 할 것은, 박쥐와 조류의 날개는 사지류 전체에서 본다면 상동형질이나, 이들의 가장 가까운 조상은 공통적이지 않기 때문에 다른 조상에서 독립적으로 비슷한 기능이 진화한 상사성으로 볼 수도 있다는 것이다. 즉, 이 용어들을 사용할 때는 어느 수준에서 종과 형질들을 다루고 있는지를 유념해야 한다.
소뇌
소뇌(小腦, )는 대부분의 척추동물에서 도드라게 관찰되는 뇌의 한 부분이다. 지금까지 밝혀진 주기능은 감각 인지의 통합과 운동근육의 조정과 제어에서 중요한 역할을 담당하는 것이다. 그 이외에도 주의, 언어와 같은 인지 기능과 두려움 조절, 쾌락 반응 등에 관련되어 있는 것이 알려져 있다.
DISC1
DISC1은 뇌의 성장의 결정적 시기에 가장 높게 발현된다. 특히 신경전구세포가 발견되는 대뇌피질의 embryonic ventricular and subventricular zone에서 발견된다. 이 위치는 DISC1이 배아와 성체뇌신경생성에 중요한 조절인자임을 알 수 있으며 신경세포의 증식과 분화를 조절한다고 볼 수 있다. 신경전구세포의 순환에서 단백질의 농도은 뉴런으로 분화되는 신경전구세포와 신경전구세포로 남는 것의 여부에 영향을 미친다. 발달과정동안 해마에서 유전자발현프로필이 가장 높게 나타난다. DISC1은 뇌에 뉴런의 통합의 속도를 조절하며 새로운 뉴런의 위치를 조정한다. 시냅스에서 DISC1의 위치가 발견된 것으로 볼 때 DISC1은 시냅스 후부위의 밀도에서 큰 역할을 하고 있는 것으로 볼 수 있으나 어떠한 역할을 하는 지는 구체적으로 나와있지 않다.
DISC1의 엑손 9번에서 13번까지의 부위가 11번 염색체로 이동하는 돌연변이를 균형전위(balanced chromosomal tranlocation)라고 하며, 그 결과로 생성되는 불완전한 단백질은 정상적으로 상호작용해야 하는 다른 유전자들과 결합하지 못하고 신경세포 가지돌기의 발달 등에 장애를 일으키는 것으로 관찰되었다. 결국 DISC1은 광범위한 뇌 부위에 발현하여 다양한 유전자들과 상호작용하면서 뇌신경의 발달과 다중적인 연결에 관여하는 것으로 볼 수 있다.
대뇌화
2004년 Dennis Bramble과 Daniel Lieberman은 초기 Homo는 죽은 동물의 뼈를 열고 고기를 얻기 위해 석기를 사용했다고 제안했다. 그들은 인간이 다른 죽은고기를 먹는 동물들과 시체를 얻는 경쟁을 위해 장거리 달리기에 전문화되었다고 제안했다. 이런 식품공급을 보장하는 것에 대한 적응이 뇌가 커지는 것을 가능하게 했다고 제안했다.
뇌 유사장기
뇌 유사장기는 인간 두뇌와 유사한 발달과정을 거치면서 일어나는 복잡한 과정을 단계적으로 관찰하여 연구 할 수 있다. 뇌 유사장기는 피질과 뇌 발달 초기 단계의 특징인 전구세포 영역(progenitor zone)을 가지고 있고 완전한 기능을 하는 뉴런을 포함 하고 있다. 실제 2016년 중남미 지역에서 유행한 지카 바이러스(Zika virus)가 태아의 소두증을 유발한다고 알려졌지만 원인을 규명할 수 없었으나 소두증 환자의 세포에서 얻은 줄기세포를 통하여 질환 모델 뇌 유사장기를 제작하여 지카 바이러스의 감염이 신경세포의 미성숙을 유발하는 신경발달 손상 기작을 규명하였다. 또한 자폐증 환자의 유도만능줄기세포(iPSC)에서 유래한 뇌 유사장기를 통하여 GABA성 억제 뉴런이 과도하게 형성 된 것을 확인 하였다.
머리
아주 단순한 동물의 경우 머리가 없는 것도 있으나 대부분의 좌우대칭동물류는 머리가 있다. 척추동물은 배아 시기부터 신경관의 발달과 함께 머리가 형성된다. 척추동물 배아의 머리가 형성되는 과정에서 신경관은 뇌가 되고 머리뼈로 둘러싸이게 되며 뇌에서 나온 척수는 척추로 보호된다. 머리는 척추동물의 부위 중 가장 복잡한 해부학적 구조를 지니고 있다.
숨뇌
숨뇌에는 침분비·기침·재채기의 반사·호흡·순환 운동 등의 조절 중추가 있다. 또, 숨뇌에는 대뇌의 좌우 반구에서 나가는 신경 섬유(수의 운동에 관한 신경)의 80% 정도가 교차된다. 나머지 20%는 척수 내에서 교차하므로, 대뇌의 우반구는 몸의 좌반신을, 좌반구는 우반신을 지배하게 된다.
원숭이
몸무게가 다양하며 약 80g의 애기여우원숭이도 있다. 원숭이류의 진화의 특징을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 눈이 얼굴의 양쪽에서 앞쪽으로 이행하여 양쪽 눈을 함께 사용할 수 있어 입체적으로 볼 수 있게 되었다. 이것은 나무 위에서의 민첩한 행동과 관계가 있다. 둘째, 코가 퇴화하고 눈이 발달하여 후각 위주의 생활에서 시각에 의존한 생활로 이행한다. 셋째, 입천장이 퇴화하고 이빨의 수가 감소한다. 넷째, 손의 엄지손가락은 다른 4개의 손가락과 서로 마주보게 되어서 나무의 가지를 꽉 쥐거나 먹이 등을 잡을 수 있어 손은 점점 보행기관으로부터 해방되었다. 다섯째, 손발톱이 갈고리 모양에서 편평한 것으로 변화되고 지문의 발달을 볼 수 있다. 여섯째, 한 번에 낳은 새끼의 수가 줄면서 임신기간이 길어지고 점차로 직립화가 확립된다. 일곱째, 수명이 길어지고 사회적인 행동과 사회구조가 복잡화된다. 간혹 얼굴 등이 붉거나 검은 원숭이가 있는데, 이것은 색소나 혈액의 관계에 의한 것이다.
뇌하수체
대부분의 척추동물에서 발견되는 부분이나, 인간의 경우 퇴화하여 존재하지 않으며 뇌하수체 전엽이 이를 대신한다. 뇌하수체 중엽에서 분비되는 호르몬은 다음과 같다.
장기강화
토끼의 해마에서 최초로 발견된 이후, 장기강화는 대뇌피질, 소뇌, 편도체 등의 여러 신경구조에서 발견되고 있다. 장기강화의 대표적인 연구자인 로버트 마렌카(Robert Malenka)는 장기강화는 포유류가 지니는 모든 흥분성 시냅스에서 일어나고 있다고 말하고 있다.
새
조류는 대체로 머리에 비해 눈알이 크고, 망막의 시신경이 발달해 있어 시력이 예민하다. 부엉이 등의 야행성 종에서는 시세포가 간상세포만으로 되어 있으나, 주행성 종에서는 원추세포가 발달해 사람이 느끼는 색상을 대부분 감지할 수 있다. 귀는 머리 부분의 좌우에 한 쌍이 열려 있는데, 모두 깃털로 싸여 있기 때문에, 겉에서는 잘 보이지 않는 경우가 많다. 청각도 잘 발달해, 시각과 함께 조류가 생활하는 데 가장 중요한 감각 기관이다. 반면 후각은 타조목·슴새목 외에는 예민하지 않으며, 미각도 그리 발달해 있지 않다. 철새같은 경우는 이동을 해야하는데 이 넓은 지구를 길한번 잃지 않고 간다. 지금도 과학자들은 이것에 대해 연구를 하고 있다.
척수
척수는 뇌와 말초신경의 중간 다리 역할을 하는 신경계로 운동, 감각신경들이 모두 모여 있는 곳이라고 할 수 있다.
뇌에서부터 아래로 내려가는 운동신경은 사지의 모든 근육들의 운동기능을 담당하고 반대로 말단부의 감각 수용기로부터
위로 올라가는 감각신경은 우리 몸 전체의 감각(얼굴 부분 제외)을 담당한다. 또한 일부 자율신경 기능을 담당하는
신경다발도 포함이 되어 있어 방광 조절이나 항문조임근 조절 등의 기능도 하고 있다.
척수는 척추골이 이루는 척추관 안에 들어 있으며, 출생 시 척추관 전체의 길이에 걸쳐있지만 어른에서는 요추 1번째 혹은 2번째 위치까지 분포되어 있다. 이는 척수의 생후 성장은 일어나지 않는데에 반해 대신 척추골만 성장하기 때문이다.
척수는 척추골의 단단한 뼈로 이루어진 관내에 위치하고 3층의 뇌막(경막/지주막/연막)이 있어 해부학적으로 외부에서 손상을 받지 않도록 잘 보호되어 있고 연막과 지주막 사이에는 지주막하강이라는 공간이 있다.
영장류
영장류는 두개골 전면의 얼굴에 앞을 향한 눈을 지니고 있다; 양안시는 거리를 정확하게 지각하고, 모든 유인원의 선조들이 나무가지를 팔로 매달리며 건너다니기 유용하도록 해주었다. 안와 위에 일종의 뼈가 융기된 곳이 있다; 이 융기된 곳은 씹는 동안에 피로가 쌓이는 얼굴 내의 약한 뼈들을 보강해 준다. 곡비원류는 눈을 보호하기 위해 안와 둘레에 일종의 후안와봉을 가지고 있다; 반면에, 더 고등한 영장류인, 직비원류는 완전히 진화된 안와를 지니고 있다.
영장류 두개골은 둥글고 큰 덮개를 가지고 있으며, 특히 안드로포이드(anthropoid)에게 두드러진 특징이다. 두개골 덮개는 이 집단의 구별되는 특징의 하나인, 큰 뇌를 보호하는 역할을 한다. 뇌용적(두개골 내의 부피)은 일종의 뇌 크기를 반영하며, 사람이 나머지 영장류들보다 세 배나 크다. 평균 뇌용적은 사람이 1201 cm, 고릴라가 469 cm, 침팬지가 400 cm 그리고 오랑우탄이 97 cm이다. 영장류 진화의 주요 방향은 두뇌의 정교화에 있으며, 특히 감각 인지와 운동 명령의 생성, 공간 추론, 의식적인 사유 그리고 사람의 언어와 관련이 있는 신피질 (대뇌 피질의 일부분)에 있다. 다른 포유류들이 후각에 상당히 의존하는 반면에, 영장류들의 수상(樹上) 생활은 일종의 촉각과, 시각을 지배적인 감각 기관으로 이끌었으며, 뇌에서 후각을 담당하는 부분의 축소와 복잡한 사회적 행동의 증가를 낳았다.
영장류는 원래 각 손발에 5개의 손발가락(五指)을 가지고 있으며, 각 손발가락의 끝에는 각질로 된 손발톱이 있다. 손발의 바닥 면은 손발의 끝에 민감한 피부를 지니고 있다. 대부분 영장류의 특징 중 하나인 마주보게 할 수 있는 손가락을 가지고 있다. 그러나 마주보게 할 수 있는 손가락은 영장류만 있는 것은 아니다(예를 들어, 주머니쥐도 가지고 있다.). 일부 종들은 엄지손가락을 통해 도구를 사용할 수 있다. 영장류에서, 마주보게 할 수 있는 손가락들의 배합, 즉 짧은 손발톱(고양이 매 따위의 발톱이기 보다는)과 길고 안쪽으로 접히는 손가락들은 나무 가지를 움켜쥐던 습성의 영장류 선조들의 유물 중 하나이며, 부분적으로, 일부 종들에게 매우 중요한 이동수단으로써 팔로 매달리며 건너다닐 수 있는 기술을 발달시켜 주었다. 원원류는 각 발의 두 번째 발가락에 고양이 매 따위의 발톱과 같이 생긴 발톱이 있으며, "몸단장용-발톱"이라고 부르며, 털을 손질할 때 사용한다.
진화
진화유전학의 최신 관심사는 진화의 속도로서 Accelerated Region이라 불리는 진화의 속도가 빨라진 특정 유전자 혹은 비암호화 서열의 트랜스포존이 될 수 있는 요소들을 연구하는 것이 포함된다. 이 부분들의 존재는 강력한 진화의 증거가 됨과 동시에, 진화의 속도를 연구하는 단서가 되며, 이런 부분들의 기능을 연구하는 수많은 과학자들은, 이것이 인간의 뇌 발달과 관련이 있다는 것을 밝혀내기도 했다.
생애 초기 스트레스로 인한 신경생물학적 영향
최근들어 주의, 언어, 인지 및 정서에 있어 소뇌의 중요한 역할에 대한 인식이 증가하고 있다. 인지적, 언어적, 사회행동적 및 정서적 장애가 소뇌 및 충부 출혈시 주요한 임상적 결과로 나타나고 있다. 계통 발생적 증거는 최근 수백만 년 동안의 소뇌 반구 확장이 전두엽 크기의 극적인 진화적 증가와 병행되었음을 보여준다. 뇌 부피의 10-20%만을 차지하는 소뇌는 뇌전체 뉴런의 반 이상을 보유한다.
새로운 연구 결과들은 소뇌충부의 비정상성은 조현증, 자폐증, ADHD 및 양극성, 단극성 우울증 등 많은 정신과적 질환과 관련되어 보인다. 소뇌충부는 norepinephrine 및 도파민 분출을 위한 세포체 영역인 청반(locus coeruleus), 복측피개영역(ventral tegmental area), 흑질(substantia nigra)에 있어 강한 조절 효과를 나타낸다. 소뇌는 높은 밀도의 글루코코르티코이드 수용체와 CRF 수용체를 보유하며 스트레스 반응 조절에 중요한 기능을 하는 것으로 보인다. 소뇌는 시스템적 순환만을 조절할 뿐 아니라 rCBF(국소뇌혈류량)에도 상당한 영향을 미치며, 혈류에 대한 영향과 독립적으로 허혈성 손상으로부터의 뇌의 장기적 신경보호를 촉발한다.
소뇌충부(vermis)는 정신건강 유지에 있어 중요한 부위이며 초기 스트레스나 방임에 유의하게 영향을 받으며, 초기 스트레와 방임으로 인한 중요한 신경행동학적 결과의 일부를 중재하는 것으로 보인다.
중추신경계통
조류는 전뇌, 즉 대뇌·간뇌가 두드러지게 발달되는데, 이것은 대뇌핵의 선상체가 발달한 것으로, 피질은 파충류에 비해 그다지 진보되지 않았다. 그러나 사물을 잘 보므로 시엽이 두드러지게 발달하여, 간뇌의 양쪽에 튀어나오게 된다.
신경가소성
신경가소성(Neuroplasticity)은 인간의 두뇌가 경험에 의해 변화되는 능력을 말한다. 즉 뇌가 성형적(plastic)이고 순응성이 있다(malleable)는 것이다. 이러한 두뇌의 특징은 꽤 현대에 와서야 발견되었다. 우리의 뇌는 경험에 대한 반응으로 자기 스스로를 (한계 내에서) 재설계할 수 있는 능력을 진화시켜 왔다 (Shatz 1992). 해부학적 뇌 구조의 가소성 덕분에 개개인의 활동에 적합하도록 뇌를 맞춤 설계를 하는 게 가능해졌다. 뇌는 신경세포(뉴런)와 신경교세포가 연결되어 구성된다. 학습은 신경세포 연결 길이의 변화, 연결의 추가 또는 제거, 그리고 새로운 신경세포의 형성을 통해 일어날 수 있는데, 가소성은 바로 이러한 학습과 관계가 있다.
파키케팔로사우루스
2012년에 발표된 연구에서 "P. wyomingensis"의 두개골 부분에 있는 병변이 공세적 행동때문이라는 견해가 제시되었다. 또 다른 후두류 표본들에서 이전에는 매몰 과정에서 생긴 변형, 혹은 뼈가 재흡수되면서 생긴 변형이라고 생각되었던 것이 공세적 행동 때문에 생긴 것으로 보인다고 주장했다. 피터슨과 동료들의 2013년 연구에서는 파키케팔로사우루스과 공룡 두개골 부분의 병리학적 흔적을 연구하여 조사한 두개골의 22% 에서 골막염때문인 것으로 보이는 병변을 발견하였다. 이것은 외상을 입어 구멍이 뚫리거나 두개골을 덮고 있는 조직에 외상이 생겨 뼈조직까지 감염되었을 경우 생기는 질병이다. 높은 병변의 발생률은 파키케팔로사우루스과의 돔이 종 내부의 싸움에 이용되었을 것이라는 가설에 힘을 실어주었다. 파키케팔로사우루스 와이오밍엔시스 표본인 BMR P2001.4.5 의 이마뼈 (frontal bone)에서는 23 개의 병소, "P. wyomingensis" 표본 DMNS 469 에서는 5 개의 병소가 관찰되었다. 외상의 빈도는 크기와 돔의 구조가 서로 다르고 서로 다른 지질학적 시기에 살았던 파키케팔로사우루스과의 여러 속에서 모두 비슷하게 나타난다. 이 발견은 상대적으로 납작한 머리를 가진 파키케팔로사우루스과 공룡들을 분석했을 때 병변을 발견할 수 없었던 결과와는 사뭇 다르다. 이 결과는 납작한 머리를 가진 개체들이 암컷이거나 어린 개체라는 가설을 지지하는 것으로 암컷이나 어린 개체들 사이에서는 종 내 싸움이 없었을 것으로 보인다.
대뇌피질
대뇌피질(大腦皮質, Cerebral cortex)또는 대뇌겉질은 대뇌의 표면에 위치하는 신경세포들의 집합이다. 두께는 위치에 따라 다르지만 1.5~4밀리미터 정도이다. 같은 포유류라도 종에 따라 대뇌피질의 두께는 다양하다. 대뇌피질은 부위에 따라 기능이 다르며 각각 기억, 집중, 사고, 언어, 각성 및 의식 등의 중요기능을 담당한다.
고제3기
무척추동물로는 유공충, 부족류나 복족류 등이 표준화석으로 많이 등장한다. 척추동물로는 말·코끼리·코뿔소 등의 선조가 발전하였으며 어류는 진골어류와 경골어류가 번성하였다. 초기에는 중생대형의 것도 약간 잔재하였으나 팔레오세가 끝나기 이전에 모두 멸종하였다. KT대멸종 이후에 파충류가 쇠퇴하기 시작하면서 육상이나 해상의 생태계에 큰 공백이 생기자 포유류와 조류는 이를 이용하여 초기의 작고 단순한 형태에서 크고 복잡한 형태로 진화하였다. 이 시대 초기의 매우 온난하고 습한 기후도 포유류와 조류의 번성과 진화를 도운 것으로 생각되고 있다.
대뇌
대뇌는 뇌에게 가장 큰 부분이다. 뇌줄기의 꼭대기나 앞에 있으며 사람에게는 뇌에서 가장 크고 발달한 부분이다. 대뇌는 계통학적으로 가장 나중에 발달한 구조로 포유류가 다른 종에 비하여 가장 크고 잘 발달한 대뇌를 갖는다. 포유류에게만 대뇌 피질이 있다. 큰 포유류의 경우에 대뇌 피질은 많은 이랑과 고랑으로 이루어져 있어 부피 대비 표면적을 늘렸다.
몸감각 기관
인간의 대뇌 겉질에 있는 일차 체성 감각 영역은 마루엽의 중심뒤이랑에 존재한다. 이 영역은 받아들여진 촉각 정보가 주로 가는 곳이다. 다른 감각 영역처럼, 이곳에도 호문쿨루스가 존재한다. 일차 체성 감각 겉질의 경우는 특별히 “감각 호문쿨루스”라는 이름의 ‘지도’가 존재한다. 이 부분의 인간 뇌는 몸의 특정 부분에서 오는 감각을 받아들이며, 각 부위에 할당된 신경의 양이 다르다. 예를 들면, 손으로 들어오는 감각을 처리하는 신경의 양은 많은 반면, 등쪽의 감각을 처리하는 신경은 적다. 흥미롭게도, 한 연구에 따르면 체성 감각 겉질이 편두통을 앓는 사람들에게서는 21% 정도 더 두꺼운 것이 발견되었다고 한다. 아직 이 현상의 의미는 알려져있지 않다. 고유감각과 자세에 관련된 정보는 대뇌가 아닌 소뇌에서 주로 처리를 하게 된다.
대뇌화 지수
대뇌화 지수 (Encephalization quotient, EQ), 또는 대뇌화 정도는 동물의 지능이나 인지에 대한 대략적인 추정치를 가정하는, 실제 뇌 용적의 비율과 특정한 크기의 동물을 위한 예측된 뇌 용적 사이의 비율로 정의된 상대적 뇌 용적의 척도이다.
대뇌피질
두정후두고랑(): 반구의 위쪽의 중앙끝부분에서 시작하여 후두극까지 이어진다. 중앙표면아래로 내려와서 조거구 (Calcarine sulcus, 새발톱고랑)와 만난다.
분추목
다수의 분추류는 현생 양서류보다 훨씬 크고 얼핏 보기에 악어를 닮았다. 상대적으로 작고 도롱뇽을 닮은 종류도 있다. 대부분은 넓고 평평한 머리를 가졌고 주둥이는 뭉툭하거나 길쭉하다. 두개골은 위에서 보았을 때 둥글거나 삼각형 모양이며 대개 구멍과 돌기들로 덮여 있다. 울퉁불퉁한 뼈의 표면에는 혈관이 자리잡고 있어 이산화탄소를 뼈로 이동시켜 피 속에 산성 물질이 쌓이는 것을 중화시켜주었을 것으로 생각된다(초기 반수생 네발동물은 땅 위에 머무는 동안 이산화탄소를 제거하는 데 어려움을 겪었을 것이며 진피골(dermal bone)이 문제를 해결하는 초기의 방법이었을 수 있다). 또 많은 분추류들은 두개골에 감각구(sensory sulcus)라 불리는 수로같은 홈을 가지고 있었다. 감각구는 보통 코와 눈 주위에 위치하는데 이것은 물 속에서 진동을 감지하는데 사용되는 측선 시스템의 일부였다. 반수생 동물로 대부분의 분추류는 앞발에 네 개, 뒷발에 다섯 개의 발가락이 있는 작은 다리를 가지고 있었다. 육상 분추류는 더 크고 굵은 다리를 가지고 있었고 일부는 발톱도 있었다. 특이한 육상 분추류인 파옐라는 상대적으로 몸통에 비해 긴 다리를 가지고 있었으며 아마 먹잇감을 좇아 활동적으로 달리는 생활을 헀을 것이다.
분추류의 대부분의 뼈는 다른 초기 네발동물들의 뼈와 상동인데, 어떤 분추류 분류군에서 발달한 간비골(internasal), 간전두골(interfrontal), 간두정골(interparietal)을 비롯한 두개골의 몇몇 뼈는 그렇지 않다. 대부분의 분추류는 두개골 뒤쪽에 테이블뼈(tabular bone)를 가지고 있는데 이것은 두개골의 다른 부분과 이와로 구분되어 둥글게 튀어나와 있다. 자트라키스와 같은 분추류에서는 테이블뼈가 뾰족하고 눈에 띄게 튀어나와 있다. 분추류의 두개골에서 가장 눈에 띄는 특징은 간익상골(interpterygoid)의 빈 공간으로 입천장 뒤쪽에 있는 두 개의 큰 구멍이다. 또다른 한 쌍의 구멍인 코아나는 이 구멍 앞쪽에 있으며 비강과 입을 연결해 준다. 분추류는 턱 뿐 아니라 입천장에 이빨이 있는 경우가 많다. 이빨 중 어떤 것은 매우 커서 엄니로 불리기도 한다. 니게르페톤 같은 분추류는 아래턱의 엄니가 입천장을 뚫고 두개골 위쪽의 구멍으로 솟아나와있기도 하다.
필트다운인
필트다운 인 조작 사건은 초창기 인류의 진화 연구에 큰 영향을 주었다. 당시 과학계에서는 인류가 섭취하던 음식물이 변화하면서 턱과 두개골의 변화가 먼저 오고 사지의 변화는 보다 후대에 이루어졌다고 가정하고 있었다. 필트다운 인은 이러한 가설에 부합하는 형태로 조작된 것이었다. 1920년대 남아프리카 지역에서 오스트랄로피테신에 속하는 여러 원인(猿人)들이 발견되면서 인류의 진화는 직립보행이 먼저 이루어지고 이후에 머리가 커지기 시작하였다는 점이 밝혀지 전까지 필트다운 인은 인류 진화를 밝히는 주요 화석으로 취급되어 이를 바탕으로 한 연구 논문은 250 건 이상이나 되었다.
대뇌
척추동물 대부분은 대뇌의 상당 부분을 냄새 감각을 담당하는 후각 망울이 차지하고, 그와 달리 사람은 전두엽 아래에 일부만을 차지한다. 다른 감각 수용체는 시상을 거쳐 각 감각 피질로 감각 정보를 보내지만, 후각 망울은 직접 축삭을 후각 피질로 보낸다. 후각 망울이 손상되면 냄새를 맡는 감각을 잃는다.
뇌
이어서 전뇌포 양쪽에서 크게 부풀어올라 대뇌 반구가 되며, 남은 원래의 부분이 간뇌가 된다. 중뇌포는 그대로 중뇌가 된다. 후뇌포는 이윽고 앞뒤 두 부분으로 갈라져 앞부분의 배쪽이 교뇌, 등쪽은 눈에 띄게 발달하여 소뇌가 되며, 뒷부분은 연수가 된다. 나머지 신경관 부분에서는 주위의 벽이 거의 같이 발달하여 척수가 된다. 대뇌 반구와 소뇌를 제외한 나머지 부분은 뇌간으로 발생한다.
뇌
전두엽은 대뇌반구의 전방에 있는 부분으로 전전두엽 관련 영역에서 기억력·사고력 등의 고등행동을 관장하며 다른 연합영역으로부터의 정보를 조정하고 행동을 조절한다.
대뇌
사람의 경우 대뇌는 진화적으로 오래된 부위를 감싸고 있다. 변연계, 후각계, 운동계는 대뇌에서 뇌줄기와 척수로 신경섬유를 뻗는다. 인지와 의지 기능은 대뇌에서 시작하여 시상과 중뇌의 특정 영역에 이르는 회로를 통하여 일어난다. 대뇌의 신경 네트워크는 사회적 상호작용, 생각, 판단, 학습, 작업 기억, 그리고 인간의 경우 발화와 언어를 포함하는 복잡한 기능을 가능하게 한다.
시노케라톱스
쉬싱에 의하면 시노케라톱스는 다음의 특징들로 구분할 수 있다. 최소한 10 개 이상의 심하게 구부러진 뿔 같은 돌기들이 마루뼈의 뒤쪽 경계를 따라 돋아나 있다. 인상골에 최소한 네 개의 뿔 같은 돌기가 있다 전안와창 앞쪽으로 큰 구멍이 있다 (다른 켄트로사우루스아과 공룡에서는 볼 수 없는 특징). 마루뼈의 바깥쪽 경계에 돌기 등이 없는 온전한 형태다 (다른 켄트로사우루스아과 공룡에서는 볼 수 없는 특징). 밑둥이 넓은 에폭시피탈이 있다 (다른 켄트로사우루스아과 공룡에서는 볼 수 없는 특징).
완모식표본인 ZCDM V0010 은 뇌머리뼈를 포함한 불완전한 두개골로 중국 샨동 지방 왕시 층군의 신거장 층에서 발견되었다. 표본은 백악기 후기 샹파뉴절, 약 7200만년에서 6600만년 사이에 퇴적된 하천퇴적물에서 발견되었다. 같은 지층에서 두 개의 표본이 더 발견되었다. ZCDM V0011 은 천장 부분과 뇌머리뼈의 대부분으로 구성된 두개골이고, ZCDM V0012 는 뇌머리뼈 일부만으로 구성되어 있다.
생애 초기 스트레스로 인한 신경생물학적 영향
뇌량과 같이 수초가 형성되는 영역도 높은 수준의 스트레스 호르몬에 초기에 노출될 경우 취약한 부분인데, 수초형성에 중요한 glial cell division이 억제되기 때문이다. Juraska등(1988)의 초기 연구들에서 뇌량의 크기가 초기 경험에 영향을 받으며 그 영향은 성별에 따른 차이가 있는 것으로 나타났다. Teicher등(1997)은 인간에서 아동기 외상(trauma)이 뇌량의 발달에 영향을 미칠 수 있다는 연구결과를 시사했는데, 이에 따르면 학대나 방임을 경험한 정신과 입원 아동(특히 남아)에서 뇌량의 중간 부위가 통제집단에 비해 감소되어 나타났다. 이런 결과는 De Belllis등(1999)의 연구에서도 확인되었는데 이에 의하면 뇌량 크기의 감소는 학대나 PTSD 및 학대 경험이 있는 아동에서 나타나는 가장 유의한 해부적 요인이며 남성이 여성에 비해 더 영향을 받는 것으로 나타났다.
뇌량 크기의 감소는 반구 피질간의 소통 감소와 관련된다. Schiffer등(1995)의 연구에서, 아동기 외상이 있는 성인들에서 중립적 기억 및 불편한 기억의 회상 과정시 반구 활동이 극적으로 차이를 보이는 것으로 나타났다. 중립자극과 불편한 아동기 기억을 각각 회상하게 했는데, 정상 통제집단에선 두 경우 모두에서 양측반구간 진폭에 차이가 없었다. 이에 비해 외상경험이 있는 집단에선 중립기억 회상과정에선 좌반구에서 유의한 반응 억제가 나타난데 비해 불편한 기억 회상시에는 우반구 반응 억제가 나타났다. 이런 결과는 정상군은 두 과제 모두에서 양측반구 모두를 사용하는데 비해 외상경험 집단에선 과제에 따라 반구 처리과정에서의 두드러지는 기능분화가 나타남을 보여준다.
소뇌
최초의 해부학자는 소뇌의 독특한 모양을 보고 인식했다. Aristole과 Herophilus는 소뇌를 뇌(encephalon)와 반대된다는 뜻으로 parencephalis라 불렀다. Galen는 소뇌가 살아있다는 것을 최초로 서술하였으며, 소뇌가 운동신경의 중추일 것이라 추측했다.[3]
르네상스까지 해부학의 중요한 발전은 없었다. 이후 Vesalius가 간단히 소뇌를 논의하였고 해부학은 1664년 Thomas Willis에 의해 더욱 철저하게 서술되었다. 해부학적 작업이 18세기에 시작되었지만 19세기 초까지 소뇌의 기능을 알지는 못했다. 1809년 Luigi Rolano는 운동장애가 소뇌의 손상 때문이라는 것을 발견했다. 19세기 전기 때 Jean pierre Flourens는 실험을 통해 소뇌가 손상된 동물이 움직일 수는 있지만 조정력(강한 움직임, 어색한 걸음걸이, 근력약화)은 상실하며, 병변이 크지 않을 경우 그 기능의 회복이 가능하다는 것을 밝혀냈다.[4] 20세기가 되면서 소뇌의 주기능이 운동조절과 관련 있다는 것이 일반화되었고 20세기 전기에 들어 인간의 소뇌질환과 관련된 몇몇 임상적 증상들이 자세히 소개되기 시작했다.[5]
곤충
중추신경계는 일련의 신경절로 구성되어 있다. 머리에 있는 3가지 주요 신경절(전대뇌•중대뇌•후대뇌)이 보통 합해져서 뇌나 식도상신경절(supraesophageal ganglion)을 구성한다. 뇌는 일반적으로 식도신경환에 의해 앞창자 배 쪽에 있는 신경절과 연결되는데, 이것이 식도하신경절(subesophageal ganglion)로 매우 복잡하며 큰 턱•작은 턱•아랫입술분절을 나타내는 3개의 융합된 신경절로 구성되어 있다. 식도하신경절은 구기•침샘•목 부위에 연결된 근육과 감각 기관에 신경을 보내며, 많은 곤충에서 전체의 운동을 촉진, 억제시키는 역할을 한다.
뇌 유사장기
인간 대뇌 피질은 다른 동물에 비해 인간에서 현저하게 진화되어 왔다. 따라서 동물모델은 인간 특유의 특징을 재현하지 못하고 실제 인간 질병을 모델링 하기 위해 사용하는 마우스의 뇌는 인간의 약 1/1000에 해당하는 작은 대뇌 피질을 가지고 있기 때문에 인간 질병을 모델링 하기에는 한계가 있다. 현재 우리는 비정상적인 뇌 발달 및 뇌 질환에 대하여 영상을 통해 뇌의 형태와 활동을 관찰하고 사후 뇌조직을 검사하는 방법으로 제한되어 있었다. 유사장기는 특정 장기의 특성을 가지고 있는 유사 장기 로써 모델 동물보다 인간에 가까운 생리 활성을 나타내고 있기 때문에 약물 스크리닝, 환자 유사장기 바이오뱅킹, 다양한 질병 모델링, 유전체 교정기술 융합을 통한 재생치료, 환자 맞춤 치료, 정밀치료 등에 활용될 수 있다.
대뇌화
대뇌화()는 뇌가 발달하면서 뇌의 기능이 발달하는 것을 일컫는 용어이다. 이는 동물의 전체 몸질량에 대한 뇌 질량의 양으로 정의된다. 동물의 대뇌화를 정량화하는 것은 동물의 지적수준과 직접적으로 관련되어 있는 것으로 뵌다. 아리스토텔레스는 기원전 335년에 "모든 동물중, 인간은 몸에 비해 가장 큰 뇌를 가지고 있다"라고 썼다.
소뇌
소뇌는 매우 단단하게 접혀진 구조로 되어 있으며 피질은 쭈글쭈글한 주름(소뇌회)으로 이루어져 있는데, 대뇌 반구와는 다르게 거의 평행으로 가로주름 모양으로 있다. 주름 사이의 홈은 얕은 것이 주로 있지만 곳곳에 아주 깊이 패어있고, 내부에서 나뭇가지 모양으로 갈라져있다. 소뇌 백질의 깊숙한 안쪽으로 겹겹이 쌓여져있는 핵들이 존재하며 가장 아래 부분은 액체로 가득찬 뇌실이 존재한다.
뇌
대뇌는 감각과 수의 운동의 중추일 뿐만 아니라 기억이나 판단 등 정신활동의 중추이다. 대뇌는 뇌량으로 연결된 2개의 대뇌반구로 이루어져 있으며 뇌량에 의한 연결은 두 대뇌 반구의 신호전달과 상호작용에 중요한 역할을 한다.
회색늑대
개는 늑대의 가장 가까운 친척 관계(회색늑대와 개 사이의 유전적 분산은 1.8%이며 회색늑대와 에티오피아늑대, 코요테 사이는 4%이다)이며, 개와 늑대의 행동 및 해부학적 구조 연구에서 개의 생리 및 유전성숙 및 아형보유 구조가 대부분 늑대와 비슷하다. 늑대의 청각융기는 볼록하며 원형이지만, 개의 청각융기는 작고 압축되었으며 약간 뒤틀렸다. 같은 개와 늑대의 크기를 비교할 시, 늑대는 20% 더 큰 두개골과 10% 더 큰 뇌 크기를 가졌다. 이 이해 부위의 노출은 뇌의 중간 부분에 자리를 잡았다. 늑대의 이빨도 개와 비례해서 크며, 소구치와 대구치는 늑대가 덜 빽빽하고 더 복잡한 교두 패턴을 이룬다. 개는 전미골부샘(pre-caudal gland) 기능이 부족하고, 개가 대부분 1년에 두 번 발정하는 데 비해 늑대는 1번 발정한다.
개의 기원
시간이 지남에 따라 늑대의 가축화는 물리적 또는 형태적 변화를 동반한다. 예를 들어, 전체적인 크기가 줄어들고, 털 및 피부색이 변화하며, 턱이 짧아져 치아가 빽빽해지고 나중에는 치아 크기도 줄어들며, 두개골과 뇌의 크기도 같이 감소하고(특히, 야생에서 필요한 경계 감각 처리 구역이 줄어듬), 발음이 멈추게 되는 것이 발달되며 이마 앞이 수직으로 떨어지는 단두증 증상이 나타난다. 어린 시기 부분적으로 소화한 먹이가 역류하는 늑대 같은 증상 또한 사라졌다.
중추신경계통
양서류는 계통적으로는 어류보다도 발달한 동물이지만, 뇌의 발달면에서는 오히려 원시적인 특징을 많이 가지고 있다. 그러나 단뇌는 고등한 척추 동물의 기본 요소를 가지고 있어서, 등쪽 부분에는 대뇌 피질로 발달된 조직이 나타나 있다. 단뇌의 대부분은 후각 중추이나, 배쪽 부분에는 대뇌핵이 길게 발달되어 있어서 후각 이외의 각종 구심성 회로의 중추 역할을 한다. 소뇌는 동물에 따라 다르지만, 개구리 등에서는 평형 감각의 발달과 함께 소뇌도 잘 발달되어 있다.
큰까마귀
큰까마귀의 뇌는 조류 전체를 통틀어 가장 큰 축에 속하며 일반적인 포유류를 능가한다. 이들의 뇌피질은 확실히 매우 큰 편이다. 큰까마귀들은 모방, 통찰, 문제해결능력과 같은 인지능력을 나타낸다.
타르키아
이들은 비슷한 시기에 비슷한 지역에 살던 사이카니아와 닮았는데 두개골에서 차이를 보인다. 타르키아는 두개골의 높이가 높고 뇌주머니가 사이카니아보다 컸다. 사이카니아와 두개골의 크기는 비슷했지만 뇌주머니의 크기가 더 컸으며, 속명 역시 이러한 특징에서 비롯된 것이다.
알츠하이머병
알츠하이머병은 대뇌 피질 및 특정 피질 아래의 영역에서 뉴런과 시냅스의 소실이 특징이다. 이러한 손실은 측두엽, 두정엽과 전두엽 피질과 띠모양의 회전부 (cingulate gyrus) 부분의 변성을 포함한 피해 지역의 총 위축을 가져온다. 변성은 또한 파란색 반점 핵 (locus coeruleus) 같은 뇌간 핵에도 존재한다. MRI와 PET를 이용한 연구는 경도의 인지 장애에서 알츠하이머병으로 진행됨에 따라, 그리고 건강한 노인에서의 비슷한 이미지와 비교할 때 알츠하이머병 환자들에서 특정 뇌 영역의 크기 감소를 보고하고 있다.
종교의 진화 기원
종교적인 마음은 뇌의 진화의 결과의 하나이며, 거기에 따라 종교적, 철학적 사고가 가능하게 되었다. 인류의 진화의 역사 중에서, 사람과의 뇌는 초기와 비교해서 3배가 되어, 50만 년전에 절정으로 달했다. 뇌의 거대화의 상당수는 신피질에서 일어났다. 뇌의 이 부분은 보다 높은 인지 기능의 정보 처리에 관계하고 있어, 종교 신앙에 필요하다. 신피질은 자기의식, 언어, 감정을 맡고 있다. 로빈 댄바의 이론에 의하면, 많은 종에서 신피질의 상대적인 크기가 사회성의 복잡함과 상관하고 있다. 신피질 크기는 몇 개의 사회적인 변수, 예를 들면 사회 집단의 규모나 구애 행동의 복잡함과 상관하고 있다. 침팬지에게는 신피질이 뇌의 50%를 차지하지만, 현대인에게는 그것이 80%이다. 댄바는 50만 년 전의 초기의 호모 사피엔스에서 신피질의 중대한 진화가 일어났다고 주장하고 있다. 그의 연구는 사람과의 현금종과 멸종종의 사회 행동에 구성된 신피질 크기의 회귀 분석에 근거한다.
DISC1
DISC1은 410kb 정도 길이로 13개의 엑손(axon)을 포함하고 있다. DISC1의 발현 부위는 주로 해마, 대뇌, 피질, 소뇌, 후각망울(olfactory tulb), 시상하부 등으로 알려졌다. 기능적으로 뉴런의 성장을 조절하고 뇌의 성숙(뉴런의 증식, 분화, 이동, cAMP 신호화, 세포 골격 조절, 다양한 신호경로를 통한 변형 조절)에 관여한다. DISC1은 동물적 연구를 통해“DISC1 interactome”이라는 거대한 단백질-단백질간의 상호 네트워크를 통해 기능하는 것으로 보고되었다. 이러한 상호작용 네트워크는 14-3-3ε, LIS1, PDE4B 효소이다. DISC1은 NUDEL, LIS1과 같은 다양한 유전자들과 신경 세포의 성장과 이동 등 뇌의 발달에 중요한 역할을 한다. DISC1은 미소관결합단백질인dynein의 활동을 가능하게 한다. 미소관 이동을 조절하는 것은 뉴런 이동, 신경돌기 성장, 축삭 형성에 관여하는 것이다.
삼위일체뇌
R-영역 : 파충류의 뇌
변연계 : 포유류의 뇌
대뇌피질 : 영장류의 뇌
복셀 기반의 형태 계측
또 다른 논문에서는 465명 성인 정상인을 대상으로 나이가 회질, 백질, 뇌척수액의 부피에 미치는 영향을 연구했다. 이 연구에서 전체 회질의 부피는 나이에 따라서 선형적으로 감소함이 밝혀지만, 전체 백질의 부피는 나이에 따라 변하지 않는 것으로 나타났다.
지구 온난화가 해양 포유 동물들에게 미치는 영향
해양 포유동물들은 바다에서 살 수 있도록 진화해 왔지만, 기후 변화의 영향은 그들의 자연 서식지를 급속히 변화시키고 있다. 우리는 북극 해양 포유동물들의 서식지, 분포, 풍부함, 이동과 이주, 신체조건, 행동, 그리고 그들의 민감도의 차이를 연구함으로써 그들에게 미치는 지구 온난화의 결과에 대해 배울 수 있다. 기후가 급격히 변화하고 있어, 특정 종들이 충분히 빠르게 적응하는 것을 어렵게 만들고 있어요. 지구 온난화로 인한 엄청난 압력과 스트레스가 해양 포유동물들에게 가해져서 그들의 잠재적인 멸종으로 이어질 수 있습니다.
척추동물의 영향은 가장 적게 연구하는 개발도상국에서 잘 알려 져 있지 않다. 1970년과 2012년 사이에 척추동물은 58%감소했고 각각 81,36,35% 줄었다.
삼위일체뇌
R복합체는 "파충류의 뇌"라 불린다. R은 파충류(Reptile)를 의미한다. 이 부분은 가장 먼저 발달하였으며 뇌간과 소뇌를 포함하고 있으며 기본적인 생존의 행동과 생각이 나온다.
뇌간 상단부를 모자처럼 뒤덮고 있는 부위
 * 인간의 공격적 행위
뇌
대뇌는 11주 정도에 다른 부분에 비해 현저하게 확장되며, 출생시에는 뇌에서 가장 크고 분명한 구조를 이루어 간뇌, 중뇌, 교뇌를 둘러싸게된다.
뇌실계통
뇌가 발달하면서 배아 발생 4주 째가 되면 신경관은 머리가 생길 곳에 여러 군데 부불어 오른다. 각각의 소포는 각기 다른 중추신경계 구성 요소가 된다. 앞쪽부터 앞뇌(), 중간뇌(), 뒤뇌(능형뇌, ) 이렇게 1차 소포 3개는 다시 5개로 나뉜다. 신경수관 주위로 초기 뇌가 발달하면서, 내부 공간은 원시적인 뇌실이 된다. 앞뇌가 끝뇌()와 사이뇌(간뇌, )로 나뉜다. 끝뇌에 있는 뇌실은 가쪽뇌실이 되고, 사이뇌에 있는 것은 제3뇌실이 된다. 중간뇌에 있는 뇌실은 중간뇌수도관()이 된다. 뒤뇌는 뒤뇌(후뇌, )와 숨뇌(연수, )로 나뉜다. 뒤뇌에 있는 뇌실은 제4뇌실이 된다.
활동전위
식물, 곤충 같은 무척추동물, 파충류와 포유류 등 척추동물을 포함하여 다세포생물에 널리 활동전위가 존재한다. 해면동물은 다세포 진핵생물 중 활동전위를 전달하지 않는 주요 문에 속한다. 다만 전기적 형태의 신호를 갖추고 있다는 연구도 있다. 활동전위의 크기 및 지속 시간과 마찬가지로 휴지전위는 진화를 거치면서 크게 변화하지 않았다. 전도 속도는 반면에 축삭 지름과 미엘린 수초 형성을 통하여 크게 증가하였다.
삼위일체뇌
뇌의 가장 바깥 부분에 위치한다.
진화론적 관점에서 수백만 년 전 인간이 영장류였던 시기에 생긴 부위
대뇌 피질은 원시 두뇌(R-영역, 변연계)를 둘러싸고 억제하고 있다.
신경가소성
성인의 두뇌는 고정되거나 불변인 신경 회로를 지닌 견고한 전달이 아니다. 훈련에 의한 신경 회전의 피질과 부피질의 재연결에 대한 많은 예가 존재한다. 성인 포유류 뇌 세포의 탄생에 대한 많은 증거가 있으며, 이러한 변화는 높은 나이에서도 존재한다. 신경발생에 대한 증거는 주로 해마와 후각구에 제한되지만, 최근 연구는 소뇌를 포함한 다른 뇌 부분도 관련될 수 있을 것이라는 결과를 찾아내었다.
뇌척수액
뇌는 배아 발생 4주 째에 나타나기 시작한다. 이 시기에는 머리가 생길 신경관 주위가 여러 군데 부풀고, 이후에 각각 중추신경계의 구성요소로 분화한다. 이 시기의 뇌는 앞뇌(), 중간뇌(), 마름뇌() 세 부분으로 나뉜다.
대뇌
포유류, 특히 영장류의 대뇌는 더욱 발달하여 피질이 대뇌 반구의 거의 대부분을 덮는다. 옛겉질은 뇌의 배쪽 표면으로 밀려 후각엽이 되고, 원시겉질은 가운데 등쪽 가장자리로 말려 올라가 해마가 된다. 태반을 형성하는 포유류는 뇌량이 발달하여 두 반구를 연결한다. 대뇌 표면에 형성되는 복잡한 이랑은 고등 포유류에서만 존재한다. 코끼리같이 큰 포유류의 대뇌는 예외적으로 크지만, 사람을 제외하고는 체중의 2% 가량을 대뇌가 차지하는 종으로는 돌고래가 유일하다.
후기 발생
척추동물은 배를 둘러싸는 배막이 발달하여 발생상 중요한 작용을 한다. 배막의 구조와 기능은 동물의 종류에 따라 다르다.