우리의 몸은 약 60조 개의 세포로 이루어져 있다. 하지만 우리는 단지 세포의 집합체가 아니라, 각각의 세포가 서로 관여하며 협조함으로써 생명활동을 이어나간다. 모든 세포를 통합하고 조절하는 것이 바로 '신경(Nerve)'과 '호르몬(Hormone)'이다.
0. 목차
- 신경
- 뇌의 구조
- 대뇌
- 척수
- 자율 신경, 호르몬
- 내분비 기관
1. 신경
신경에는 뇌와 척수의 '중추 신경(Central Nervous System)'과, 중추 신경과 몸의 각 부분을 연결하는 '말초 신경(Peripheral Nervous System)'이 있다. '말초 신경'에는 근육과 연결된 '운동 신경', 내장과 연결된 '자율 신경', 감각과 연결된 '지각 신경' 등이 있다. 중추, 말초의 모든 신경은 '신경 세포'와 그것을 지지하는 '지지 세포'로 구성되어 있다.
신경 세포는 다른 세포로부터 받은 '신호(정보)'를 또 다른 세포로 전달하는 세포이다. 신경 세포는 세포체에서 '수상 돌기'와 '축삭'이라는 두 종류의 돌기가 뻗어 있는 모양을 하고 있다. '수상돌기'는 '신호'를 수용하고, '축삭'은 다른 신경 세포로 '신호'를 전달한다. 그리고 '축삭 돌기'의 말단과 다음 신경세포의 '수상돌기'가 만나 '시냅스'라는 구조를 이룬다.
1-1. 중추 신경
중추 신경은 신경 세포와 3개의 글리아 세포(아스트로글리아, 올리고덴드로글리아, 마이크로글리아)로 이루어져 있다. 중추의 신경 세포는 전체적으로 그물눈과 같은 복잡한 구조로 되어있으며, '신호(정보)'의 전달을 담당한다. 중추 신경은 신호를 주고받음으로써 기억이나 감정 등을 만들어 낸다.
'글리아 세포(gliacyte)'는 신경 세포의 입체 구조를 지탱함과 동시에, 신경 세포에 영양을 공급하는 세포다. 그 수는 신경 세포의 약 10배에 이른다. 먼저 '아스트로글리아'는 중추의 신경 세포와 주변 구조물과의 사이에서 '받침대 역할'을 하는 세포다. 특히 모세혈관을 감싸, 혈액에서 신경 세포로 물질을 수송한다고 생각된다. 아스트로글리아 속에는 '중간 섬유' 등의 섬유가 많다. '올리고덴드로글리아'는 신경 세포의 축삭을 감싸, 거기에 수초를 만드는 세포다. 1개의 올리고덴드로글리아가 복수의 축삭을 감싼다. 마지막으로 '마이크로글리아'는 뇌의 손상 부위에 모여 상처 난 중추의 신경 세포를 제거한다고 여겨지는 세포다.
2. 뇌의 구조
뇌는 다양한 부위로 나누어진다. 그중 인간에게 특히 발달한 부위가 '대뇌'인데, 그 표층에는 뇌의 총 무게의 40~50%를 차지하는 '대뇌 피질'이 있다. '간뇌'는 대뇌에 감싸져 있으며, 그 바로 뒤쪽에는 '중뇌'가 있고, 조금 더 뒤쪽에는 운동을 간좡하는 '소뇌'가 있다. 그리고 뇌와 온몸으로 뻗는 신경 다발(척수)를 연결하는 '연수'가 있다.
'대뇌(Cerebrum)'에서는 시각, 청각 등 감각 정보의 처리뿐만 아니라 운동의 지령, 고도의 정신 활동이 이루어진다. 지적 활동의 바탕이 된다. '소뇌(Cerebellum)'는 운동 뇌의 다른 부분이나 척수로부터 받은 외부에 대한 감각정보를 처리, 구성 통합하여 운동 기능을 조율한다. 그래서 소뇌가 손상되면 제대로 걸을 수 없다. 두 다리의 근육을 맞추어 교대로 수축시키는 지령을 내리는 중심이 소뇌이기 때문이다. '중뇌(Midbrain)'에서는 시각이나 청각 정보를 중계하고 운동의 제어에 관여한다. '간뇌(Diencephalon)는 '시상(Thalamus)'과 '시상 하부(Hypothalamus)'로 이루어져 있다. 감각 정보를 중계하고 내장의 기능을 조절한다. 간뇌는 호르몬을 분비케 하여 소화나 흡수, 배설에 관여하는 장기 전체를 조절한다. '연수(Medulla)'는 뇌와 척수를 연결하고, 호흡이나 온몸의 혈액 흐름을 조절한다. 이 아래의 '척수(Spinal cord)'는 목부터 허리까지 이어지며, 온몸으로 신경을 연결한다. 그래서 연수와 간뇌가 손상되면 생명을 유지하기조차 어렵게 되는 것이다. '뇌량(Corpus Callosum)'은 좌우의 대뇌 반구를 연결하는 신경 다발이다.
3. 대뇌
'대뇌'에서는 사고 등의 고도 처리가 이루어진다. 대뇌 피질은 영역별로 다른 기능을 담당한다. 예를 들어, 머리 뒤쪽 영영이 손상되면 시야가 흐려지는 경우가 있는데, 그 이유는 이 부분에 눈으로 들어오는 정보가 이 영역으로 보내지기 때문이다. 시각뿐만 아니라 오감의 정보가 보내지는 뇌의 영역은 각각 다르다. 또 인간의 뇌에서 눈에 띄는 영역이 몇 군데 있다. 이들 영역은 추상적인 개념, 언어, 자기 억제, 사회성 등 인간에게 특징적인 능력과 관계되어 있다.
독일의 해부학자 '코르비니안 브로드만(Korbinian Brodmann)'은 대뇌피질을 관찰하여, 기능에 따라 52개의 영역으로 구분한 지도인 '브로드만 지도'를 발표했다. 지금도 뇌의 각 부분을 가리키기 위해 사용되고 있다. 또 '신피질(Noocortex)'은 바깥에서 보면 크게 '전두엽(frontal lobe), '두정엽(parietal lobe)', '후두엽(occipital lobe)', '측두엽(temporal lobe)'의 4개 부위로 나눌 수도 있다.
4. 척수
'척수(Spinal cord)'는 '뇌(Brain)'와 함께, 감각 기관 등으로부터 오는 정보를 처리하는 중요한 '중추 신경(Central nervous system)'이다. '척수'가 '중추'라고 불리는 이유는, 뇌를 대신해 몸의 기능과 운동의 일부를 제어하기 때문이다. 우리는 공이 날아올 때 순간적으로 머리를 돌리고, 뜨거운 것을 만졌을 때 순간적으로 손을 뺀다. 이는 '반사'라는 메커니즘 덕분이다. '반사'는 대뇌의 관계없이 무의식적으로 이루어지는데, 척수가 이 '반사'를 담당한다. (연수나 중뇌가 관여하는 반사도 있음)
'중추 신경(Central nervous system)'에서 뻗은 '말초 신경(Peripheral nerves)'은 몸의 각 부분과 '중추 신경' 사이를 연결하는 연락망 역할을 한다. '척수'는 '척추'의 중앙을 지나며, 3층의 막으로 감싸여 있다. 또한 척수에 접속하는 '말초 신경'은 전부 31쌍이다. 척수에서 좌우로 뻗은 신경 가운데, 등 쪽으로 뻗은 것은, 몸의 각 부분에서 오는 정보를 척수로 전달하는 '감각 신경'의 역할을 한다. 또 척수에서 좌우로 뻗은 신경 가운데, 배 쪽으로 뻗은 것은 뇌나 척수에서 오는 명령을 근육으로 전달하는 '운동 신경'의 역할을 한다.
5. 자율 신경, 호르몬
뇌의 '시상 하부(Hypothalamus)'는 '자율 신경(Autonomic nervous system)'과 '호르몬(Hormone)' 두 가지 메커니즘을 통해 자동적으로 몸속 환경을 조절한다.
5-1. 자율신경
'자율 신경'은 '교감 신경(sympathetic nerve)'과 '부교감 신경(parasympathetic nerve)'이라는 2개의 대조적인 기능을 하는 신경으로 이루어진다. 교감 신경은 척수의 가슴 부위에서 허리 부위까지 걸친 부위에서 나오며, 척수 좌우로 상하로 연결되어 '교감 신경 줄기'를 만든다. 반면, 부교감 신경은 뇌와 척수의 말단 부근에서 나온다. 같은 장기에 교감 신경과 부교감 신경 양쪽에 연결되어 있는 경우가 많다. 예를 들어 심장의 경우, 교감 신경이 활성화되면 심장 박동 수가 올라가고, 부교감 신경이 활성화되면 심장 박동수가 내려간다.
무엇인가에 놀라는 등 스트레스를 느꼈을 때는 교감신경이 활발해지는 경우가 많다. 교감신경이 활발해지면, 온몸의 근육으로 가는 혈류가 늘어나고, 심장 박동 수를 많이 하거나 호흡을 많이 하게 된다. 반대로 소화관 기능은 억제하고 혈류도 줄인다. 교감 신경이 반응하면 스트레스를 만난 이후 몇 초 이내에 일어난다. 그리고 스트레스가 사라지면 곧바로 원래 상태로 돌아간다.
5-2. 호르몬
몸속 환경을 조절하는 또 하나의 메커니즘은 '호르몬(Hormone)'의 분비다. '호르몬'이란 혈관을 통해 특정 장기나 기관에 영향을 미치는 물질을 말한다. 내분비의 반응은 혈액을 매개로 하기 때문에, 스트레스를 만난지 몇 분 후에 일어난다. 스트레스가 없어져도 몇 시간 더 지속되는 경우도 있다. '신경(nerve)'을 '유선 통신'에 비유한다면, '호르몬(hormone)'은 '우편'에 비유할 수 있다.
6. 내분비 기관
인간의 몸에는 '호르몬'을 분비하는 세포가 여러 기관에 존재한다. 호르몬 분비를 통해 몸속 환경을 안정적으로 유지하는 담당하는 메커니즘을 '내분비계(Endocrine system)'라고 한다.
호르몬 분비를 전문으로 하는 독립된 기관에는 시상 하부 바로 아래에 있는 '뇌하수체'와 목 부근에 있는 '갑상선(Thyroid gland)', 신장 위에 있는 '부신(Adrenal gland)' 등이 있다. 다른 기능을 가진 기관 중에서도, 그 일부가 호르몬을 분비하는 기능을 가진 경우도 있다. 예를 들어 '췌장'안에 묻혀 점점이 박혀 있는 '랑게르한스섬'은 혈당치를 조절하는 호르몬을 분비한다. 또 생식기 속의 난소나 정소는 '성호르몬'을 분비하며, 위는 위산의 분비를 촉진하는 '가스트린'이라는 호르몬을 분비하는 등, 다양한 기관이 호르몬을 분비하고 있다.
6-1. 뇌하수체
호르몬 분비 기관 중에서도 '뇌하수체(hypophysis)'는 호르몬 사회의 사령탑이라고 말할 수 있을 정도로 특별하다. 왜냐하면 '자극 호르몬(tropic hormone)'이라는 여러 호르몬을 분비하여, 멀리 떨어져 있는 호르몬 공장이 작동하도록 하기 때문이다.
예를 들어, 뇌하수체 전엽에서 방출된 '갑상선 자극 호르몬(Thyroid Stimulating Hormone)'은 갑상선에 작용해 '티록신(Thyroxine)'이라는 호르몬의 분비를 촉진한다. 또 '생식샘 자극 호르몬(Gonadotropic Hormone)'은 정소나 난소에 작용해 남성 호르몬이나 여성 호르몬의 분비를 촉진한다. 뇌하수체는 자극 호르몬 외에도 성장을 촉진하는 호르몬인 '성장 호르몬'도 분비한다.