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통증의 경로

신경에서 나오는 신호를 증폭기와 스피커를 통해 통과시킬 수만 있다면 고통스런 자극에 대한 반응으로서 신경이 내는 소리를 들을 수 있을 것이다. 그 충격은 가이거 계수에서처럼 스타카토로 폭발할 것이며, 따라서 거기에 귀를 기울이고 있으면 타인의 통증을 거의 있는 그대로 느낄 수 있다.

스웨덴의 웁살라에서 에릭 토렌뵈르크는 통증에 대한 연구를 가능한 한 실험실에 할 수 있는 것으로 환원시켜 버렸다. 그는 이 불가사의한 감각을 물리학의 법칙만큼이나 신뢰할 수 있고, 스톱워치처럼 예측 가능하게 만들고자 애쓰고 있다. 그는 가능한 한 최대한 정밀하게 통증을 신경과 화학 물질과 신경 연접부에만 국한시키려고 한다. 그는 완전히 깨어 있는 피험자의 피하 신경 속으로 미세 전극을 이식하여 통증의 과정이 시작되는 것을 조사한다. 이런 방법으로 신경 다발의 최소 단위(단일 신경 섬유의 미세한 말단부가 피부에서 끝나고 그 신경 세포체는 척수에 근접해 있다)를 자극하거나 그 반응을 기록할 수 있다.

토렌뵈르크는 이런 작은 감각 단위가 담당하는 영역의 지도를 그릴 수 있다. 예를 들어, 장딴지의 신경 하나를 자극할 경우 피험자는 발등의 피부 2㎝ 범위에서 통증을 느낄 것이다. 만약 그가 같은 신경 섬유에서 자연적으로 일어나는 자극을 기록하려 한다면, 방금의 실험에서 통증을 느낀 똑같은 부위를 핀으로 찌르거나, 성냥불을 갖다댈 때 아주 강렬한 자극이 폭발적으로 유발됨을 알 수 있다. 인접한 다른 신경 섬유가 처음 영역 바로 옆의 피부를 관장하고, 또 다른 신경 섬유는 또 그 옆 부위를 관장하는 식으로 자극이 계속 파생되어 나간다. 겉으로 보기에 이어진 자국이라곤 전혀 없는 피부는 사실은 이처럼 신경 말단을 누더기처럼 이어 놓은 것이다.

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각 신경 말단은 가볍게 닿거나 간지르거나 온도의 변화나 손상 같은 자극이 오면 뇌로 그 신호를 보낼 준비를 하고 있다. 많은 신경 섬유들이 이미 어떤 종류의 물리적인 자극에만 반응할지 정해져 있다. 다른 사람과 악수를 하면 당신의 손은 손이 닿는 순간과 그것의 움직임, 그리고 다른 사람 손의 온도와 잡는 힘, 그리고 심지어는 잡는 힘이 통증을 느끼게 만드는 순간까지도 뇌로 전달해 준다. 토렌뵈르크는 실험실의 단순화된 조건에서는 인간의 뇌가 신경의 자극을 아주 정확하게 통증으로 전환시킬 수 있음을 발견했다. 즉, 신경 섬유당 자극의 수가 얼마이며 신경 섬유 자체가 몇 개냐라는 것이 고통스런 자극의 양을 결정하고, 이것이 뇌에 의해 통증의 강도로서 해석된다.

두 종류의 신경 섬유가 통증의 전도에 관계한다. 한 종류는 피부에 손상을 주는 기계적 자극(예를 들면, 꼬집거나 긁는 경우 같은)에만 선택적으로 짧게 반응한다. 그러나 화학 물질이나 열에 의한 손상에는 반응하지 않는다. 또 하나의 다수를 이루고 있는 종류는 피부는 물론 거의 모든 내부 장기에서 가지치기를 하는 가장 미세한 섬유들로 이루어져 있다. 그들은 자극을 매우 느리게 전달한다. 발가락에서부터 나온 신호가 뇌에 도달하는 데는 1호 이상의 걸린다. 이렇게 어디에나 존재하는 신경 섬유들은 앞에서 언급한 일반 원칙에 위배된다. 각각의 섬유는, 예를 들자면, 가벼운 접촉이나 따뜻함과 고통스런 자극과 같이 많은 다양한 형태의 자극들에 반응을 보인다. 이들 중 거의 모든 섬유들이 통증을 일으키는 것에 반응한다.

전파 속도가 다른 두 가지 집단의 신경 섬유들이 존재하므로, 손상을 받았을 때 오는 통증도 대개 두 가지의 파장으로 오게 된다. 망치에 엄지손가락을 맞았을 때 먼저 닿는 느낌이 오고 거의 동시에 짧고 예리하며 잘 국재화된 통증을 느끼게 되는 것은 바로 굵은 섬유에 의해 손상을 알려주는 형태이다. 당신이 망치를 떨어뜨리고 망치에 맞은 손을 어루만질 때쯤이면 가는 신경 섬유에 의해 두 번째 통증의 물결이 도달한다. 즉, 불쾌하고 더 오래 지속되면서 넓게 퍼져있고 고동치는 깊숙한 통증이 오는 것이다.

두 종류의 신경 섬유에서 오는 충격들은 척수로 가서 신경끼리 연결된 경로를 지나 뇌로 올라가서 피질에 도달한다. 신호의 일부는 두정엽의 앞부분에 위치한 뇌 피질로 가는데, 여기서는 다른 감각들도 처리된다. 그러나 다른 일부는 전두엽에 도달해서 여기서 변연계로 연결된다. 변연계는 전뇌의 중심부에 위치해 있으면서 우리늬 정서를 지배하는 신경망 구조이다. 간단하게 말해서 신경과 그 접속, 반응과 감각 모두가 슬개건 반사나 밝은 빛에 의한 동공 수축처럼 자동적이다. 그러나 고통의 연산법은 이보다 더 신비로운 것이다.

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