신경계(뉴런, 탈분극, 흥분의 전도, 흥분의 전달, 중추신경, 말초신경)

신경계(뉴런, 탈분극, 흥분의 전도, 흥분의 전달, 중추신경, 말초신경)

김진국

1. 우리 몸의 조절작용

우리의 몸은 여러 조직들로 구성된 많은 기관들로 이루어져 있다. 우리의 몸이 생명력을 유지하기 위해서는 이들 여러 기관이 유기적으로 적절히 활동하여야 한다. 그러기 위해서는 이들 여러 기관들이 어떤 시기에 어느 정도로 어떻게 작용하여야 될 것인지를 전체적으로 통합하여 조절하여 명령을 내리는 작용이 필요하다. 그래서 외부와 내부의 자극을 감지하여 전달받고 이들을 판단, 기억, 추리하고 조절하여 명령이나 정보를 보내고 이 정보를 반응기에 전달하여 반응하도록 하는 기관들이 있다. 판단, 기억 추리, 조절, 명령 등의 기능은 중추신경(뇌)이 담당하고 자극이나 신호, 명령 등을 전달하는 작용은 말초신경이나 호르몬이 담당한다.

2. 동물
조직에서의 전기 발견 및 뉴런막의 전위 측정

가. 동물 전기

물질의 마찰로 정전기가 생기며 정전기에 의해 스파크가 일어난다는 정도로 전기에 대해 별로 알려지지 않은 시절에 이미 루이지 갈바니(Luigi Galvani, 1737~1798, 이탈리아, 해부학 교수)는 생물의 조직이 전기에 의해 반응을 일으키는 현상을 관찰하였다.
갈바니는 발코니 난간에 매달아 놓은 개구리의 다리가 바람에 흔들려 금속의 난간에 닿을 때마다 움찔하는 것을 관찰하고 금속의 난간이 신경 속에 숨어있던 전기를 흐르게 하는 것이라고 생각했다.
실제로 위와 같은 현상이 일어난 이유는 금속의 난간에 발생된 정전기가 신경을 자극한 것이다.
1794년에 갈바니는 개구리의 한쪽 다리 근육을 잘라 신경을 노출시켜 다른 쪽 다리의 근육에 대었다. 이때 다른 쪽 다리가 팔딱거렸다. 이것을 관찰한 갈바니는 번개의 전기와 비슷한 것이 신경에 있다고 생각하고 이것을 '동물 전기'라고 불렀다.
1900년대 초에 독일의 베른스타인(Julius Bernstein, 1839~1917)은 그때까지 신경 충격의 전달은 전기의 흐름이라고 하였으나 신경 충격의 전달 속도가 전자의 흐름이라고 하기에는 너무 느리므로 신경세포막 안팎에 불균등하게 퍼져있는 이온의 이동으로 일어나는 전기 화학적 현상이라고 주장했다.

나. 뉴런 막 전위 측정

1939년에 영국의 신경생리학자인 호지킨(Alan Lloyd Hodgkin, 1914 ~1998)과 헉슬리(Andrew Fielding Huxley, 1917 ~)는 거대 오징어를 이용하여 뉴런막 전위를 측정하였다. 거대 오징어의 신경세포막은 안팎이 다른 전기를 띠고 있어 전위차가 있으며 이것을 이용하여 신경세포는 신호 전도가 일어날 수 있다는 사실은 밝혔다.
그들은 대서양에 사는 거대 오징어를 이용함으로 해서 실험이 가능하게 되었다. 거대 오징어는 사람 신경세포의 축삭돌기보다 수백 배나 굵은 거대 축삭돌기(지름 약 1mm)를 가지고 있으므로 축삭돌기 안으로 전극을 꽂으면 신경세포막 안팎의 전위차를 잴 수 있었다. 그 공로로 1963년 노벨상을 받았다.

3. 뉴런(neuron, 신경세포)

신경계를 구성하는 기본단위로 정보의 전달에 알맞도록 분화된 특별한 세포다.
뉴런은 세포막이 여러 개 늘어나 있어(신경돌기) 여러 곳의 신호를 받을 수 있으며 또 길게 늘어난 것도 있어 먼 곳으로 신호를 전하기에 알맞다.

가. 뉴런의 구조

뉴런은 신경 세포체, 가지 돌기(수상 돌기), 축삭 돌기로 이루어져 있다.

1) 신경 세포체

신경 돌기(수상 돌기-가지 돌기, 축삭 돌기)를 제외한 뉴런의 본체이며, 그 속에 핵, 미토콘드리아, 골지체 등이 있어 뉴런의 생장, 물질대사 등 일반 세포에서와 같이 뉴런의 생명 활동을 조절하고 통제한다.

2) 가지 돌기(수상 돌기)

신경 세포체에 돋아 있는 여러 개의 짧은 돌기로 돌기의 수가 수없이 많으며, 다른 뉴런으로부터 흥분을 받아들이는 부분이다.

3) 축삭 돌기

신경 세포에서 뻗어 나온 한 개의 긴 돌기이며, 그 끝은 여러 개의 가지로 나뉘어 다른 뉴런이나 기관으로 흥분을 전달하는 돌기이다. 중앙에 축삭(索 : 동아줄 삭, 索 : 찾을 색)이 있고, 그 둘레를 신경초(슈반초, Schwann cell, 뉴런의 수초를 생성하고 영양을 공급하는 뉴런 유지, 각각 한 개의 세포)가 싸고 있고 슈반초세포의 세포막이 길게 늘어나 속으로 감긴 말이집(수초, 세포막이 지질성분 비율이 다른 세포에서 보다 높아 Na+, K+의 투과성이 매우 낮아 절연체 구실을 함)라고 하는 막이 겹겹이 둘러싸고 있다.
신경초를 이루는 슈반 세포(Schwann cel)들은 세포와 세포 사이가 약간 떨어져 있는데, 이 떨어진 부분을 랑비에 결절이라고 한다.
그리고, 축삭에 말이집(수초)이 없는 뉴런도 있어 축삭의 겉을 말이집(수초)과 슈반초가 싸고 있으면 말이집 신경(유수 신경), 말이집(수초)과 슈반초가 모두 없거나 슈반초만 싸고 있으면 민말이집 신경(무수 신경)이다. 말이집신경(유수 신경)은 민말이집신경(무수신경)보다 흥분 전도 속도가 빠르다.
나. 뉴런의 종류

1) 감각 뉴런(구심성)

감각기에서 받은 자극을 중추 신경계로 전달한다.
외부나 내부에서 감각세포에 역치 이상의 자극이 작용하면 감각세포는 반응(흥분)하여 전위가 발생하며 발생된 전위가 감각 뉴런의 가지 돌기를 자극하여 반응(흥분)시키는 것이다.

2) 연합 뉴런(중추성)

수많은 연합 뉴런이 연결되어 인식, 종합, 판단, 기억, 조절 등의 작용을 하는 중추 신경계(뇌)를 구성하며 감각 뉴런과 운동 뉴런을 연결한다.

3) 운동 뉴런(원심성)

중추 신경의 명령을 운동 기관으로 전달한다.

※ 뉴런의 구조에 따른 종류

뉴런의 신경돌기를 싸고 있는 껍질인 말이집(수초) 및 신경초(슈반초)의 유무에 따라 다음과 같이 네 가지로 나눈다.
첫째로 유초유수신경섬유가 있다. 유초유수신경섬유는 신경돌기가 수초로 싸이고 다시 그 주위를 신경초(슈반초)로 싸는 신경섬유로서 원구류를 제외한 척추동물의 운동신경과 감각신경이 여기에 속한다.
둘째로는 무초유수신경섬유가 있다. 무초유수신경섬유는 말이집(수초)만 있는 신경섬유로서 사람과 고등동물의 중추신경계(척수 포함)의 백질을 통과하는 신경섬유는 대부분 여기에 속한다.
셋째는 유초무수신경섬유이다. 유초무수신경섬유는 신경초만 있는 신경섬유로서 교감신경의 대부분이 여기에 속한다.
넷째로는 무초무수신경섬유이다. 무초무수신경섬유는 신경초와 수초가 모두 없다. 신경섬유의 시작 부위 및 말단 부위(신경 종말)와 후신경, 중추신경의 짧은 축삭돌기는 무초무수신경섬유이다.
그 외에도 신경섬유는 굵기와 흥분 전도 속도에 따라 A섬유(체성 신경의 유수신경섬유), B섬유(자율신경의 부교감신경섬유, 유수신경섬유), C섬유(무수신경섬유)로 나누며 A섬유는 다시 α, β, γ, δ 섬유 등으로 세분한다.
하등 동물의 신경은 무수신경이라고 알려져 있지만 일부 연구자는 지렁이, 새우 등에서 발달되지 않은 수초가 있다고 주장하고 있다.


4. 흥분의 전도와 전달(흥분 전도와 전달 conduction and transmission of excitation)

가. 흥분의 전도(conduction of excitation)

뉴런에서 자극을 받아들이는 흥분(반응)이 탈분극이다.
그런데 뉴런이 자극을 받으면 뉴런에 없던 전기가 처음으로 생성되는 것이 아니고 자극을 받기 전에 능동 수송으로 ( Na+) 이온을 밖으로 수송하여 전기를 생성해 놓고(분극) 자극을 받으면 막의 ( Na+) 이온 이동통로가 열리고 ( Na+) 이온이 수동 수송으로 즉시 대량 흘러(탈분극) 들어와서 극이 바뀌는 것이 흥분(반응)이다. 능동 수송은 느리고 수동 수성은 빠르기 때문에 자극에 신속히 반응할 수 있는 것이다.
탈분극은 신경 세포체에서 축삭돌기로 이어지는 지점에서 시작하여 축삭돌기로 진행한다.
탈분극 된 막내부 전위(흥분)가 옆으로 흐르는 것(반응의 이동)을 흥분의 전도라 한다. 즉 한 뉴런이 감각세포나 다른 뉴런으로부터 받은 역치 이상의 자극에 의해 발생한 흥분(반응)이 뉴런의 신경 돌기를 따라 이동(하나의 뉴런 내에서의 이동)하는 것을 흥분의 전도라 한다.
그런데 한 번의 탈분극으로 형성된 전위는 흐르는 동안 약화되어 뉴런 끝까지 흘러갈 수 없으므로 중간에 연속으로 다시 탈분극이 일어나 계속 전위를 보충해서 흐르는 것이다.
흥분의 전도가 일어난 뒷부분은 다음에 오는 자극을 대비해 원상태로 되는데 이를 재분극과 이온 배치이다.

1) 분극(分極, polarization)
뉴런이 자극을 받지 않았을 때, 뉴런은 세포막 안쪽은 음(-)으로, 바깥쪽은 양(+)으로 대전되어 있는 상태를 말한다. 이때, 세포 막 안팎의 전위차는 안쪽을 기준으로 -70mV 정도(휴지 막 전위)이다. 뉴런에서 전위차를 생성시키는 요인은 두 가지가 있다. 첫째는 뉴런의 막 안팎에 존재하는 모든 이온의 농도 차이다. 둘째는 뉴런의 막이 각 이온에 대해 선택적인 투과성을 지니고 있는 것이다.
뉴런의 막의 안쪽은 바깥쪽에 비해 칼륨이온 농도가 상대적으로 높고 나트륨 이온의 농도는 상대적으로 낮다.
이들 두 종류의 이온에 의해 모든 전위가 나타난 것이 아니고 다른 많은 종류 이온이 분포한 곳에 이들 이온 분포의 차이가 결정적으로 작용하는 것이다.
ATP를 사용하는 능동적 작용인 나트륨-칼륨 펌프( Na+-K+) 작용으로 막의 밖을 (+) 극, 안쪽을 (-) 극으로 대전시키는 분극(극이 나누어짐) 작용이 일어나는 것이다. 나트륨-칼륨 펌프( Na+-K+) 작용으로 나트륨 이온을 막 밖으로 능동적으로 퍼낼 때 칼륨 이온은 동반하여 막 안쪽으로 들어오게 된다.

2) 탈분극(脫分極, depolarization)
휴지 상태의 뉴런의 막이 역치 이상의 자극을 받으면 해당 부분의 나트륨 펌프 기능이 중지되고 다량의 Na+가 빠르게 나트륨 이온 통로를 통해 수동 수송으로 확산되어 막 안쪽으로 들어온다. 그 결과 막 안쪽이(+)로 되고, 막 바깥쪽이(-)로 되는데 이를 탈분극이라 한다. 이때 막의 전위차가 세포막을 경계로 +35mV 정도로 유지되며, 탈분극 상태의 전위와 휴지 전위의 차는 약 100mV가 되는데 이것을 활동 전위라고 한다.
자극의 세기가 역치 이하이면(15mV 이하로 증가되어 막 전위가 -55mV이하이면) 나트륨 이온이 막 안쪽으로 약간 유입되어 역치 값 미만의 전위(막 전위가 -55mV이하)가 발생하기는 하지만 완전한 탈분극에 이르지 못한다.
탈분극은 자극을 받아 막 밖의 이온이 유입되어 막 안쪽의 전위가 15mV이상으로 증가되어 막 전위가 -55mV이상(역치)이 되면 이온통로가 열려 순간적으로 대량의 나트륨 이온이 수동적으로 유입되어 막 전위가 +35mV로 높아지는 것이다.

3) 흥분의 전도(conduction of excitation)
탈분극 될 때 흐르는 활동 전류가 인접 부위에 영향을 주어 연속적으로 탈분극을 일으키며 이동하는 현상을 흥분의 전도라 한다. 탈분극 되어 활동 전위가 발생하면 세포막 안쪽은 음(-) 극에서 양(+) 극으로 바뀌어졌지만, 그 인접 부분은 음(-) 극이므로 전류는 막 속의 양(+) 극에서 옆의 음(-) 극 부분으로 흐르게 된다. 이것을 흥분의 전도라 한다.
그리고 세포막 밖에서도 세포막 안쪽에서와 비슷하게 전류가 반대 방향으로 흐르게 된다.
그런데 한번 탈분극 한 전위차로 뉴런의 끝까지 흥분이 전도되지 않는다. 그 이유는 세포막 안쪽의 전류가 방전되고 확산되어 전위차가 점점 줄어들기 때문이다. 그래서 전도되는 전위가 역치 이하로 낮아지기 전에 탈분극을 다시 일으켜 전위차를 유지하여야 흥분의 전도가 계속될 수 있다.
세포막 밖에서 전도되는 역방향의 전류의 흐름은 세포막 내에서 보다 현저히 느리다. 그래서 흥분한 부분에서 인접한 비 흥분 부분 사이에 전류가 흐르고 자극을 하여 비 흥분 부분이 다시 흥분되므로 흥분의 전도가 일어나는 것이다.
신경 활동 전위가 생긴 바로 인접 부분 휴지막 상태(세포막 바깥에는 전류의 전파 속도가 느려 분극 상태임)에 있는 나트륨 이동 통로에 자극을 주어 탈분극을 일으킴으로써 흥분의 전도가 된다.
이와 같이 전류가 탈분극으로 막 속으로 흐르고 다시 이웃으로 흘러 탈분극을 자극하고 막 밖으로 흐르는 것을 극소 전류설이라 한다.
이런 현상은 다음 인접 부분으로 계속되어 전파된다. 따라서 신경 흥분 전도를 국소 전류에 의한다고 할 수 있다.

* 극소전류설(局所電流說)
축삭돌기 작은 부분에서 자극을 받아 탈분극으로 막 바깥에서 안쪽으로 전류가 흐르고 다시 안쪽의 인접한 이웃으로 흘러 자극하고 나트륨-칼륨 펌프( Na+-K+) 작용으로 막 바깥으로 전류가 흐르는 것을 극소 전류, 국소 회로(局所回路)라고 한다.
축삭돌기의 막에 탈분극이 일어나면 탈분극 지점의 내부에서는 인접한 옆으로 전류가 흘러 흥분의 전도가 일어나고 탈분극 지점의 외부에서도 역방향으로 전류가 흐른다. 그런데 막 내외의 이온의 농도 등 환경이 달라 그들의 흥분 전도 속도가 다르다. 그래서 이웃이 탈분극 되는 극소전류가 연속으로 일어나 흥분의 전도가 일어날 수 있다는 것이다.
만약 양쪽의 탈분극의 흥분 전도 속도가 같다면 이어서 탈분극 될 예정 지점의 막 바깥이 (-) 극으로 되어 있으므로 탈분극에 일어날 수 없다. 탈분극은 한 번만 일어나고 이어서 다음 탈분극은 일어날 수 없는 것이다.

*흥분의 전도가 일어나는 방향
흥분의 전도가 일어나는 방향은 자극을 가지 돌기에서 받아들이므로 가지 돌기에서 축삭 돌기 방향으로 일어난다.
그런데 실험실에서 인위적으로 뉴런의 축삭돌기 중간에 자극을 주어 탈분극을 일으키면 양방향으로 탈분극 되어 흥분의 전도가 양쪽으로 일어난다.
그렇지만 가지 돌기 쪽으로 전도된 탈분극은 가지 돌기 끝에서 그치지만 축삭 돌기 끝으로 전도된 탈분극은 다음 뉴런의 가지 돌기로 전달된다.

4) 재분극(再分極, repolarization)
뉴런이 계속 다음 자극을 전도하기 위해서는 탈분극 되었던 세포막이 원상태인 휴지막 전위(분극) 상태로 되어야 한다. 탈분극 되었던 세포막이 극이 원상태로(막 밖이 양극, 막 속이 음극)되는 것을 재분극이라 한다. 재분극 과정은 다음과 같다. 먼저 막 안쪽에 있던 K+가 칼륨이온 통로가 열림에 따라 막 밖으로 방출되어 재분극이 되며, K+이 먼저 세포막 밖으로 방출되는 것은 안쪽의 K+이 높기 때문에 세포막의 K+의 통로가 열리기만 하면 농도차로 쉽게 수동 수송이 일어나기 때문이다.

*과분극
K+이온이 수동 수송에 의해 밖으로 방출되어 재분극이 일어나면 막 안쪽의 전위가 -70mV로 정확히 분극 되어 끝나는 것이 아니고 -70mV보다 더 낮게 분극 되는 현상이 일어날 수 있는데 이를 과분극이라 하며 과분극은 탈분극을 어렵게 하므로 이온의 배치를 일어나게 한다.

5) 이온 배치
K+이온의 세포막 밖 방출로 재분극이 완료되면 나트륨-칼륨 펌프 작용이 작동되어 탈분극으로 세포막 안쪽으로 들어왔던 Na+를 다시 ATP를 사용하는 능동 수송으로 밖으로 내보내고 밖으로 나갔던 K+를 들어오게 하여 원래의 분극 상태로 된다(능동 수송으로 나트륨을 세포 밖으로 퍼낼 때 동반하여 칼륨은 안으로 들어옴, 나트륨-칼륨 펌프).

※ 말이집 신경(유수 신경)과 민말이집 신경(무수 신경)의 전도 속도 : 대개 말이집신경(유수신경)의 흥분 전도 속도가 민말이집신경(무수신경)보다 5～6배 빠르다. 그 이유는 유수신경(말이집 신경)의 말이집(수초, 슈반초세포의 세포막이 길게 늘어나 감긴 것, 세포막이 지질성분 비율이 다른 세포에서 보다 높아 Na+, K+의 투과성이 매우 낮음)은 절연체 역할을 하므로 말이집(수초)이 없는 랑비에 결절에서만 분극이 되어있으므로, 말이집신경(유수 신경)은 이 랑비에 결절에서만 탈분극(활동 전위)이 일어나기 때문이다. 이것은 마치 큰 보폭과 짧은 보폭으로 달리는 것과 같은 원리이다. 부연하면 민말이집신경(무수 신경)은 뉴런막 안쪽으로 들어온 Na+이 옆으로 이동하는 동안 막 밖으로 Na+이 일부 새어나가 곧 전위가 떨어지므로 전위가 역치 이하로 떨어지기 전에 다시 탈분극을 일으켜 전위를 역치 이상으로 높여야 한다. 그러므로 연이어 탈분극이 일어나야 하므로 에너지 소비도 많고 전도 속도도 느리다. 반대로 말이집신경(유수신경)은 뉴런막 안쪽으로 들어온 Na+이 (-)쪽으로 옆으로 이동하는 동안신경의 말이집(수초)이 절연체 역할을 하기 때문에 Na+이 뉴런막 밖으로 새어나가는 양이 적다. 그래서 옆으로 상당이 길게 이동하는 동안에도 전위차가 떨어지지 않으므로 탈분극이 일어나는 간격이 길어도 된다. 그래서 길게 떨어져 있는 랑비에 결절에서만 탈분극이 일어나도 전도가 된다. 그 결과 말이집신경(유수신경)의 전도는 에너지 손실도 적고 전도 속도도 빠른 것이다. 민말이집신경(무수신경)이 일반 전화선의 원리라면 말이집신경(유수신경)은 전반사로 신호의 유실이 적은 광 케이블의 원리이다.

나. 흥분 전달(transmission of excitation)

뉴런과 뉴런, 즉 한 뉴런의 축삭 돌기 말단과 다른 뉴런의 신경 세포체나 가지 돌기(수상 돌기)의 연결 부분을 시냅스라고 한다. 한 뉴런의 축색 말단까지 전도된 흥분이 시냅스에서 다른 뉴런의 수상돌기에 전해지는 것이다.
1) 시냅스에서는 틈(10～20nm)이 있기 때문에 시냅스에서의 흥분 전달은 전기적인 신호로는 일어날 수 없고, 축삭 말단에 있는 시냅스 소포에서 분비된 물질인 아세틸콜린이 시냅스 틈에 확산되어 다른 뉴런의 수상 돌기막의 수용체(아세틸콜린 수용체)에 전해져서 일어나는 화학적 전달이다.
2) 시냅스 소포는 축삭 돌기의 말단에만 존재하므로 흥분의 전달은 축삭 돌기에서 다른 뉴런의 가지 돌기(수상돌기) 쪽으로만 일어난다.
3) 시냅스에서 일어나는 흥분의 전달은 화학 물질의 전달이기 때문에 신경 세포 내에서 전기적으로 일어나는 흥분의 전도보다 전달 속도가 느리다.
4) 아세틸콜린, 에피네프린(아드레날린) 등의 전달 물질은 시냅스에서 전달 작용이 끝나면 분해되며, 분해된 물질은 다시 합성되어 시냅스 소포에 저장된다. 시냅스 전달 물질은 아세틸콜린, 에피네프린(아드레날린) 외에도 50여 종이 있다.

5. 사람의 신경계

가. 중추 신경계와 말초 신경계

1) 중추신경계

사람의 뇌는 약 150억 개의 뉴런으로 되어 있고 무게는 약 1.5㎏ 정도이다. 혈액량의 20%가 뇌로 흐르며 몸 전체의 25%의 산소가 뇌에서 소비된다. 사람의 뇌는 대뇌, 소뇌, 뇌간 (간뇌, 중뇌, 연수, 교뇌 : 중뇌와 연수 사이에 위치)로 구분이 되며 구조와 기능은 다음과 같다.

가) 대뇌 : 전체 뇌의 약 2/3를 차지하며 좌우 반구로 구분된다. 좌뇌와 우뇌 사이의 연결 부위를 뇌량이라 한다. 대뇌 피질은 회백질, 수질은 백질로 되어 있다. 대뇌 피질의 두께는 2～4mm 정도이며 100억 개의 뉴런으로 되어 있고 주름이 많아 표면적(약 200㎠)과 용량을 크게 한다. 대뇌 피질은 신경 세포체가 많이 모여 있는 곳으로 고등한 정신 작용이 일어난다. 대뇌 피질의 각 부분을 위치에 따라 중심구와 측구를 경계로 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽으로 나눈다. 대뇌 피질의 기능은 운동 영역, 감각 영역, 연합 영역 등으로 대뇌의 역할을 분담한다. 대뇌의 수질 부분은 주로 신경 돌기가 모여 있는 곳이다.

나) 소뇌 : 대뇌의 명령을 받는 수의근의 조절 기능과 귀속에 있는 평형감각 기관을 담당하여 몸의 평형과 자세를 유지한다.

다) 중뇌 : 간뇌 밑에 위치하는데 안구 운동 및 홍채의 수축, 이완에 의한 동공 반사에 관계하고 또 소뇌와 함께 몸의 평형을 유지하는 중추가 된다. 즉 중뇌에는 적핵(red nucleus)이라 칭하는 큰 핵이 있으며 흑질 (substantia nigra)이라는 흑색을 띤 뉴런이 등 쪽에 있다. 적핵과 흑질은 운동신경의 통제에 관여하는 핵이며, 예컨대 흑질의 뉴런이 변성되면 파킨슨씨병(Parkinon's disease)에 걸린다.

라) 간뇌 : 중뇌와 대뇌 사이에 있으며 시상과 시상하부로 나누며 시상하부에는 뇌하수체가 있다. 시상은 모든 감각 신경이 지나는 통로로서 척수나 연수로부터 오는 흥분이 시냅스에 의해 중계된다. 그리고 시상하부는 자율신경 최고의 조절 중추로서 체온, 삼투압, 혈당량 등을 조절하고, 또 한 뇌하수체를 지배하여 호르몬 분비를 조절함으로써 내부 환경의 항상성 유지에 중요한 역할을 한다.

마) 연수 : 중뇌 밑에 있으면서 척수와 연결되어 있다. 연수의 백질에서는 뇌와 척수 사이를 연결하는 신경섬유가 교차되어 있어 대뇌의 좌반구는 우반신을, 우반구는 좌반신을 지배하게 된다. 회백질에는 호흡운동, 심장 박동, 소화 운동 및 소화액 분비 작용 등의 자율신경 중추와 기침, 재채기, 하품, 구토, 눈물 분비 등의 반사 중추가 있다. 그리고, 연수와 뇌교를 통해 열두 쌍의 뇌신경 (cranial nerve) 중 후각신경(olfactory nerve, CN I, 후신경)과 시각신경 (optic nerve, CN II, 시신경)을 제외한 열 쌍의 말초신경이 나온다.

바) 뇌교

12개 뇌신경의 대부분의 출입구는 연수와 뇌교(pons)이다. 뇌교에는 먹는 일과 얼굴 표정의 통제에 관여하는 중추가 있다.

사) 척수 : 척수는 연수에 이어져 척추 속으로 내려간 중추로서, 피질은 백질이며 수질은 회백질이다. 척수의 피질(백질)에는 주로 신경돌기가 분포하는 곳으로 뇌와 감각기, 뇌와 반응기 사이의 흥분 전달의 통로가 되며, 척수의 수질(회백질)에 분포하는 신경 세포체가 배뇨․배변․무릎반사 및 젖과 땀 분비의 중추가 된다.

※ 척수에서 흥분의 전달
척수의 배 쪽(앞쪽)으로는 운동 신경이 모여서 된 다발이 좌우로 1개씩 나와 전근을 이루고, 등 쪽(뒤쪽)으로는 감각 신경이 모여서 된 다발이 좌우로 1개씩 들어가 후근을 이룬다. 척수의 전근과 후근은 합해져 1쌍의 척수신경을 이루며, 몸의 각 부분에 분포하게 된다. 따라서 피부와 같은 감각기로부터 오는 흥분은 후근의 감각 신경을 통해 뇌로 전달되며, 뇌에서의 명령은 전근의 운동신경을 통해 반응기로 전달된다.

2) 말초 신경계

말초 신경계는 연결 부위에 따라 뇌신경과(12쌍) 척수 신경(31쌍)으로 나누고, 구조와 기능에 따라 체성 신경과 자율 신경으로 나누며, 체성 신경은 다시 감각 신경과 운동 신경으로 나누고, 자율 신경은 교감 신경과 부교감 신경으로 구분한다.

가) 체성 신경계

대뇌의 지배를 받아 의식할 수 있는 자극과 반응에 관계하는 신경계로 신경절이 없다. 체성 신경에는 감각기로부터 오는 흥분을 중추로 보내는 감각 신경과 중추에서 몸통과 팔다리의 골격근에 보내는 운동 신경이 있다.

나) 자율 신경계

대뇌의 지배를 받지 않으며 내장 기관, 혈관, 피부에 분포하는 원심성 신경으로 간뇌, 연수, 척수의 지배를 받는 신경이며 교감 신경과 부교감 신경이 있다.

(1) 교감 신경 - 척수에서 나오며, 절전 섬유가 짧고, 절후 섬유가 길다. 절전 섬유 끝에서는 아세틸콜린이 분비되고 절후 섬유 끝에서는 아드레날린(에피네프린)이나 노르아드레날린(노르에피네프린)이 분비된다.

(2) 부교감 신경 - 뇌간(미주 신경)과 척수의 끝에서(선수 신경) 나오며, 절전 섬유가 길고, 절후 섬유가 짧다. 절전, 절후 섬유 끝에서 모두 아세틸콜린이 분비된다.

※ 길항 작용 : 촉진과 억제와 같이 반대되는 작용을 하는 신경이나 호르몬이 짝을 이루어 조절하는 작용

6. 조건 반사와 무조건 반사

반응들은 대개 대뇌의 판단과 명령에 따라 나타나는 행동이다. 대뇌의 판단과 명령에 따라 나타나는 반응을 조건 반사라 한다. 후천적 경험이 조건이 되기 때문이다. 이것과는 달리 연수나 척수 등의 명령을 받아 일어나는 반사를 무조건 반사라 한다. 손이 뜨거운 물체에 닿으며 자기도 모르는 사이에 움츠린다든지 걸어가다가 발이 돌에 걸려 넘어지려 할 때 자동적으로 팔을 앞으로 뻗어 몸을 지탱하는 행동 등은 대뇌가 감지하기 전에 척수의 명령으로 반응이 일어난다. 이를 척수 반사라고 한다. 척수 반사는 우리의 의지와는 관계없이 빨리 일어나므로 갑자기 닥치는 위험으로부터 몸을 보호해 주는 중요한 역할을 한다.

가. 조건반사 경로
자극→ 감각기 흥분→ 감각 뉴런→ 척수→ 대뇌→ 척수→ 운동 뉴런→ 근 수축→ 반응
예) 파블로프 조건반사

나. 무조건 반사 경로

척수 반사 경로 : 자극→ 감각기 흥분→ 감각 뉴런→ 척수→ 운동 뉴런→ 근수축→ 반응
예) 무릎, 배뇨, 배변, 위험

연수 반사 경로 : 자극→ 감각기 흥분→ 감각 뉴런→ 척수→ 연수→ 척수→ 운동 뉴런→ 근 수축→ 반응
예) 재채기, 하품, 딸꾹질, 침과 눈물 분비, 기침 등

중뇌 반사 경로 : 자극→ 감각기 흥분→ 감각 뉴런→ 척수→ 중뇌→ 척수→ 운동 뉴런→ 근 수축→ 반응
예) 동공 반사

※ 눈꺼풀을 깜짝이는 것은 소뇌가 담당하며 어린 아기 때는 물체가 눈에 접근해도 눈꺼풀을 깜짝이지 않고 자람에 따라 훈련으로 깜짝이므로 무조건 반사가 아니다.

신경계(뉴런, 탈분극, 흥분의 전도, 흥분의 전달, 중추신경, 말초신경).hwp

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