신경과학과 식권
977146 이경훈
신경과학과 식권의 관계를 알기 전에 먼저 신경이란 무엇인지 알아보자. 중추의 흥분을 몸의 각 부분에 전하고, 몸의 각 부분으로부터의 자극을 중추에 전도하는 실 모양의 기관을 신경이라 한다. 개별 말초신경의 신경간을 말하며, 중추신경계와 여러 말초 기관 사이를 잇는다. 구조는 신경돌기 즉 신경 섬유가 뭉쳐서 결합조직 성의 외신경망으로 둘러싸여 있다. 기능은 신경 충격의 구심적 또는 원심적인 전도이고 이것은 원형질 본래의 흥분전도 능력이 극도로 발달한 형태라고 해석된다. 전도에 관한 학설에는 국소적이니 활동전류를 매개로 하여 계기적, 도약적으로 행해진다는 전기설과 뉴론간의 연결부에서 신경 호르몬의 매개에 의해 전달된다는 화학설의 두 가지가 있다. 이러한 신경들의 상호 관계 및 기능에 대해서 연구하는 학문이 바로 지금 우리가 다루고자 하는 신경과학이다.


지금부터 신경과학과 식권에 대해서 본격적으로 살펴보자. 먼저 식권에 의한 감각 기관들의 반응을 살펴보자. 먼저 식권을 사기 위해 학관에 들어섰을 때 우리의 후각이 가장 먼저 반응한다. 학관에서 만들어지는 수많은 음식들이 풍기는 냄새는 우리 코에 들어온다. 그렇게 들어온 냄새가 어떤 과정을 거쳐 우리가 인식하는 하나의 냄새로 되는지 알아보자. 먼저 우리가 하나의 공기를 냄새로 받아들이는데 결정적 공헌을 하는 코는 어떤 구조로 되어 있는지 알아보자. 코에는 수많은 후세포가 있다. 후세포의 축색다발은 후각망울에 도달한다. 후각로의 이차뉴론인 승모세포는 하나의 수상돌기를 가지고 있고, 수상돌기 말단이 가지쳐 수많은 후세포와 시냅스를 이루고 있다. 약 1,000개의 후세포의 섬유는 집합하여 한 승모세포 수상돌기와 연접하고 있어 접촉 부위가 동그란 덩어리를 이루므로 이를 후신경사구라 한다. 후세포 섬유의 일부는 사구주위세포와도 시냅스를 이루고 있으며, 사구주위세포는 후신경 사구층과 승모세포층에 흥분성 또는 억제성 영향을 미친다. 승모세포 축색돌기는 후각로가 되어 다른 후각로와 연접하며 후각신호를 여러 곳에 전달한다. 후각로에서 직접 후각 신호를 받는 부위는 반대측 뇌의 후각망을, 전이상영역, 이상엽, 해마들이며 시상하부 자율신경핵은 편도핵을 통해 간접으로 정보를 받는다. 후각망울로부터 중추로 흥분이 전달되는 동안, 후각 신호는 중추의 원심성 조정을 받는다. 중추에서 온 원심섬유는 과립세포와 사구주위세포에 끝나므로 후각로삼각에서 온 흥분은 승모세포 수준에서 수정된다. 위의 구조를 거쳐 하나의 음식냄새는 하나의 공기로 우리의 신경에 영향을 미친다. 이런 후각 신호가 변연계에 전달됨으로써 후각의 정서감정적 요소가 가미된다. 냄새의 질에 따라 즐거움 또는 역겨움 등 감정이 변화된다. 자신이 좋아하는 음식의 냄새가 난다면 자신도 모르게 입에 군침이 돌고 자신이 싫어하는 음식의 냄새가 난다면 반사적으로 호흡이 멈추어진다.

그 다음 반응하는 것이 식권을 사고 나서 식권을 보고 반응하는 시각이다. 식권의 강렬한 색깔을 보고 반응하는 색보기에는 두 가지 학설이 있다. 이 두 학설은 시각 기전의 두 과정을 해석하는 학설로서 색보기를 이론적으로 해석하는데 서로 보완적이다. 그 중 하나는 Young, Maxwell, Helmholtz가 제창한 삼원색설이다. 삼원색설은 가시광선 스펙트럼 중 세 원색 청색, 녹색, 적색에 특별히 감수성이 높은 광색소를 가진 세 가지 원뿔세포를 색감수성 원뿔세포라 부르고, 이를 원뿔세포의 활동 비율에 따라 색조를 감각한다는 것이다. 이 삼원색설은 색보기를 감수기 수준에서 설명하는데 대하여 Hering의 대칭색설은 길항적 색특이성 신경 기전으로 설명한다. 대칭색설은 적, 황, 녹, 청의 네 원색이 있고, 적-황, 녹-청은 서로 길항적으로 작용하며, 무색계의 보색인 흑-백도 길항적이다. 이들 색의 쌍들을 대칭색이라 한다. 녹색광에 흥분하는 색특이적 뉴론은 적색광에 의해 억제된다는 것이다. 두 학설 중 삼원색설은 감수기 수준을 잘 설명하고 있고, 대칭색설은 고위신경계에 잘 적용되지만 각각 독립적으로 활동하는 원뿔세포와 고위 신경계의 색감수성이 어떻게 서로 연결되는지가 문제이다. 이렇게 식권의 색깔은 우리의 시각을 자극시킨다. 붉은 색깔은 덮밥을 의미하고 녹색은 백반을 청색은 김밥 등을 대신하게 된다.

이와 함께 식권을 내고 나서 먹게 되는 음식에서 느껴지는 미각이 있다. 미각은 무엇인지 알아보자. 미자극을 받아들이는 감각기를 맛봉오리라 한다. 맛봉오리는 세 가지의 유두에 장치되어 있지만 맛봉오리의 감수기세포가 각각 다른 모양을 하고 있는 것은 아니다. 미각은 네 가지 기본 감각, 즉 단 맛, 짠 맛, 신 맛, 쓴 맛 등으로 구분한다. 맛봉오리에 도달한 음식은 맛봉오리를 흥분시키는데 이 흥분을 중추에 전달하는 미각신경은 안면 신경과 설인신경이다. 상곽유두, 잎새유두 맛봉오리는 주로 설인신경을 통해 흥분을 전달하고, 혀의 앞 부분 버섯유두 맛봉오리는 안면신경 가지인 고삭을 통해 연수 고속핵에 이르러 여기서 이차신경과 시냅스를 이룬다. 연수를 나온 미각신경은 내측계제의 일부가 되어 시상 복측핵에 이르며, 시상을 떠난 삼차미각신경은 내낭을 통해 대뇌피질 후중심 회전의 외측 미각영역에 도달한다.

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지금까지 우리는 우리 감각기관과 식권의 관계를 살펴보았다. 이러한 감각들의 경로의 생리학적 특성에 대해 살펴보자. 먼저 에너지 변환이 이루어진다. 여러 종류의 에너지 형태로 가해진 자극은 감수체 기전에 의하여 전기적 신호로 바뀌는데 이 과정을 변환이라 부른다. 다음으로 시냅스에서의 통합이 이루어진다. 구심신경으로 중추에 전달되는 구심 정보는 여러차례의 시냅스 부위를 거쳐 상행하여 대뇌에 도달하여 해석, 인식된다. 각 시냅스의 부위에서는 발산, 폭주, 소통, 억제 등 여러 기전에 의해 통합된 후 다음 시냅스 부위로 흥분을 전달한다. 다음으로 평행 경로를 거치게 된다. 중추로 들어온 구심정보는 단일 상행경로가 아니라 동시에 여러 개의 평행경로를 통하여 처리되며 이들 경로들은 밀접하게 상호작용한다. 각각의 경로는 가해진 자극에 대해 다각도로 반응하는데 역할을 분담한다. 다음 마지막으로 하향성 조절 과정을 거친다. 구심정보가 중추로 들어와 처리되는 각 단계에서 보다 고위중추로부터 하향하는 정보들에 의하여 구심정보의 처리가 조종된다. 이렇게 도달된 감각들은 대뇌피질에서 어떻게 처리되는 것일까? 먼저 대뇌피질은 어떻게 구성되어 있는지 살펴보자. 대뇌피질은 표면으로부터 6층으로 구성되어 있다. 피질표면에 수직으로 기능적 기둥을 형성하며 동일 기둥내 세포들은 동일한 자극 및 감수야를 갖는다. 동일기둥내에서도 단순세포와 복합세포가 존재하여 움직임이나 방향성 처럼 어느 정도 정보처리가 이루어진다. 체성감각영역에는 두 가지가 있는데 하나가 1차 체성감각영역이고 다른 하나가 2차 체성감각영역이다. 1차 체성감각영역에는 반대측 신체부위에 대해 국소순위적 배열이 뚜렷한 피질지도가 표시된다. 이 지도에는 손, 얼굴, 혀 등이 넓게. 동체는 좁게 표시되어 있으며 얼굴이 외측부에, 둔부가 두정부에 표시되어 있다. Sensory impression과 sensory perception은 각성상태의 유지가 전제조건이며 정서, 동기적 측면이 개재된다. 이렇게 대뇌피질에서 우리의 감각은 처리된다. 연합 영역은 대뇌피질의 대부분을 차지하고 감각투사영역과도 연결되어 있다.

이외에도 식권을 살 때 느껴지는 감정도 신경과 관련이 있다. 식권을 사기 위해 줄을 서 있으며 새치기하는 사람들에 대해 느끼는 분노. 식권을 누가 살 것인지를 서로 눈치보는데서 오는 긴장감. 식권 파는 예쁜 누나의 얼굴을 보고 느끼는 즐거움, 고장난 식권판매기를 보고 느끼는 아쉬움. 동전이 없어서 지폐를 깨야할 때 느끼는 안타까움. 어떤 종류의 음식을 먹어야 할지 모를 때 느끼는 갈등. 식권을 사고나서의 만족감. 식권을 내고 나서의 허망함 등 식권과 관련되어 나타나는 감정은 무수히 많다. 이러한 일련의 감정은 측두엽에 의하여 매게된다. 그 증거로는 다음의 세 종류의 환자들을 들 수 있다. 첫 번째로 Aprosodea가 있다. 이 경우는 왼쪽의 Wernicke 영역에 해당하는 오른쪽 대뇌반구 측두엽의 손상시 언어의 감정적 요소를 이해하지 못하는 경우를 말한다. 두 번째로 만성 측두엽 간질이 있고 마지막으로 Panic attack이 있다. 이는 특별한 이유없이 극도의 공포를 느끼는 증상이 되풀이되는 경우로 우측 parahippocampal gyrus에 병변이 생긴 경우이다. 이 세 가지 증례는 우리의 감정이 측두엽으로부터 매개된다는 것을 잘 보여주고 있다. 그리고 우리의 mind라는 것은 피질에 국재가 가능한 고등기능들의 총합체라기 보다는 이들 기능이 mind의 기본 단위이다. 보다 복잡한 고등기능들은 이들 국재 가능한 기능들이 평행 혹은 직렬로 상호작용하여 나타난다.

자금까지 우리는 식권을 통해서 느끼는 여러 감각 기관들의 반응과 그 반응 경로, 뇌에서의 처리 과정과 감정의 측두엽에서의 처리 과정에 대해서 알아보았다. 식권 그 간단한 종이 쪼가리가 우리의 신경에 많은 영향을 끼친다는 것을 알았다. 이 작은 것에도 반응하는 우리의 신경은 우리의 흥미를 유발시키기에 충분하다. 이처럼 작은 것 하나에도 크게 그리고 많은 부분이 반응하는 신경에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 대부분의 신경과학이 아직 정확하게 밝혀지지 않은 부분이 많다. 따라서 여기에 기재된 내용들이 절대적이라h고 볼 수도 없다. 더 많은 연구와 실험이 행해져서 여기 쓰인 많은 것들이 잘못된 것임이 밝혀질 지도 모르는 일이다. 이번 기회를 통해서 신경과학의 현주소와 앞으로의 발전 방향에 대해서 생각해 볼 수 있었다. 신경과학은 앞으로 많은 발전이 있을 것으로 예상되는 학문이다.















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