신경과학과 통증

977109 김민호

통증이란 무엇인가?

우리는 누구나 통증이 무엇인지 안다고 생각한다. "아프다"고 하는 것은 일상의 언어를 사용하지 않고도 심지어 말을 배우기 이전의 어린아이라도 신음소리나 찡그림으로 전달할 수 있다. 그러나 아파본 일이 없는 사람에게 아프다는 것이 뜻하는 바를 알아듣기 쉽게 설명한다는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 단순히 "통증은 대단히 불쾌한 느낌이다"라는 식으로 말할 수 있을 뿐이다.

통증이라는 것에는 육체적 현상인 것과 감정적인 것이 있다. 이 두 가지를 분명하게 구분할 수 있을까? 통증의 원인에는 육체적인 것과 정신적인 것이 있다. 등산가가 추락하였을 경우 뼈가 부러지면 육체적인 원인이 될 것이고 홀로 버려져 있다는 생각이 든다면 이는 정신적인 원인이 될 것이다. 통증의 효과에도 육체적인 것과 정신적인 것이 있다. 무력증과 발열은 육체적인 것이고 우울해지는 것은 정신적인 것이다. 그러나 통증 자체는 순전히 육체적인 것일 수도 없고 순전히 정신적인 것일 수도 없다.


서온타리오 대학의 정신과 교수인 해롤드 머스키가 경험이 많고 관심을 가진 일단의 사람들을 모아 통증에 대해 다음과 같은 정의를 도출하였다.

통증이란 실제적 조직 손상 또는 조직 손상의 가능성이 있을 때 수반되는 또는 그같은 손상이라고 말할 수 있을 때의 불쾌한 감각적 및 정서적 경험이다. 통증이란 항상 주관적인 것이다. 모든 사람들은 살아오는 동안 받았던 상처에 관계되는 경험을 통하여 어떤 용어를 사용할 것인가를 배운다. 이는 의심할 바 없이 우리 몸의 일부에서 일어나는 감각이다. 그러나 이는 항상 불쾌하고 따라서 감정적 경험이기도 한 것이다. 유해 자극에 의하여 통각 수용체 또는 통각 경로에 유발된 활동은 통증이 아니다. 대부분의 경우 통증이란 육체적 원인을 갖는다는 것을 충분히 인정한다 하더라도 통증은 항상 심리적 상태인 것이다.

실제 사람들이 통증을 이야기 할 때 "칼에 찔리는 듯한 통증"식으로 자신의 경험에 비유하는 식의 말을 많이 사용한다.

대표적인 통증에는 치통, 두통, 요통과 출산에 의한 것, 수술 후의 통증, 화상, 암, 말초신경 손상, 관절염, 심장발작등에 의한 통증들이 있다.

신경에 대하여....

19세기 까지만 해도 시야의 한계 때문에 당시 과학자들은 한 신경세포와 다른 신경세포 사이에 매우 가늘고 긴 한 가닥의 섬유가 있어 이 섬유가 두 신경 사이를 직접 연결하고 있기 때문에 각각의 신경세포가 독립적으로 존재하는 것이 아니라는 생각과, 이와는 달리 각각의 신경 세포들은 개개의 세포들 사이에 좁은 간격을 두고 서로 떨어져 독립적으로 존재한다는 주장이 서로 맞서 있었다. 하지만 1950년대 이후 전자현미경이 보급되면서 각각의 신경세포로 구성된다는 사실이 밝혀짐으로써 뒤의 주장이 지지 받게 되었다.

모든 신경원은 전기적 신호를 발생시켜 이를 전달하는 능력과 다른 신경원의 활동을 바꿔 놓을 수 있는 화학적 물질을 분비하는 능력을 가지고 있다. 이러한 전기적 신호를 신경충격(nerve impurse)이라고 하는데, 이 신경충격은 신경원의 세포막을 넘나드는 이온의 운동에 의해 발생된다. 신경충격은 신경전달물질(neurotransmitters)이라는 화학적 물질에 의해 한 신경원으로부터 다른 신경원으로 이동한다.

<신경원의 구조>

신경원(neuron)은 그 종류에 따라 크기나 모양은 다르지만 공통점도 많다. 포유류의 경우 대부분의 신경원은 세포체의 지름이 10-100㎛ 정도로 매우 작은 것이 특징이지만 세포체로부터 멀리 떨어진 곳까지 뻗어 가는 축색은 길이가 1m 이상이나 되는 긴 것도 있다.

신경원이 정보를 처리, 전달, 저장하는 기능은 다음과 같은 두가지 특성에 의한다. 첫째는 전기적 신호를 야기하고 전달하는 기능과 둘째는 신경전달물질을 생성하고 분비하는 기능이다.

신경원은 몇 가지 상이한 부분으로 구성된다. 세포체로부터 뻗어 나오는 돌기에는 축색 또는 축색돌기(axon)와 수지상돌기(dendrite)가 있다. 수지상돌기와 세포체는 신경원으로 들어오는 정보를 받아들이는 수용기 역할을 한다. 모든신경원의 수지상돌기에는 수지상가시(dendritic spine)라는 작은 돌기가 있는데 이것은 수지상 돌기의 변형이다. 축색은 신경원의 출력부(output)에 해당되며 축색의 종말부 쪽으로 신경충격을 전달한다. 하나의 신경원은 축색의 종말에서 다른 신경원과 기능적으로 연락되는데, 이 부위를 시냅스(synapse)라 한다. 또한 축색은 여러 개의 곁가지를 가지며, 축색종말부의 경우 일반적으로 수백 개의 곁가지가 있다. 축색의 종말 부에는 작은 주머니들이 많이 있는데, 이곳에는 신경전달물질들이 저장되어 있다.

<신경교세포>

이 세포들은 그 자체로는 신경충격을 생성시키지 못하지만 신경원들이 고유의 기능을 수행하는데 도움을 준다. 신경교세포의 중요한 기능 가운데 하나는 신경원의 축색을 둘러싸는 수초(myelin sheath)를 만드는 것인데, 이 과정을 수초화라고 한다. 수초화는 신경충격을 보다 신속하게 전달하는 데 주요 역할을 하며, 축색들 사이의 전기적 방해를 방지하는 역할도 한다. 말초신경계에서는 슈완(Schwan) 세포라는 신경교세포가 이 기능을 담당한다. 수초의 주성분이 지방질이기 때문에 수초화된 신경섬유는 표면이 흰색으로 보인다. 따라서 뇌나 척수에서 수초화된 신경섬유를 백질(white matter)이라 부르고, 수초화가 이루어지지 않은 세포체나 수지상 돌기를 회백질(gray matter)이라 부른다

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<신경원의 전기신호>

몸의 여러 가지 이온중 신경원의 전기적 신호에 중요한 역할을 하는 것은 나트륨(sodium), 칼륨(potassium), 칼슘(calcium), 염소(chloride)와 같은 4가지 이온이다. 이것들중 나트륨, 칼륨, 칼슘은 양전기(+)를 띠는 양이온(cation)이 되며 염소는 음전기(-)를 띠는 음이온(anion)이 된다. 대부분의 동물에서 안정전위는 -40㎷에서 -90㎷정도의 음전기를 뛴다. 나트륨펌프라는 것도 이것과 관계가 있다.

여기서 세포내 전도 속도는 지름이 가는 축색에서는 1㎧미만에 불과하고, 지름이 굵지만 수초가 없는 축색의 경우는 10㎧이고, 지름이 굵고 수초가 덮여 있는 축색의 경우는 100㎧ 또는 그 이상인 경우도 있다.

<시냅스 전도>

신경충격이 축색종말에 이르면 인접하는 다른 세포들과의 정보소통을 위한 일련의 사건들이 일어난다. 이때 소통이 이루어지는 다른 세포는 신경세포일 수도 있고, 근육세포일 수도 있으며 내분비 세포일 수도 있다. 한 신경원의 축색종말과 다른 신경원의 수지상돌기, 세포체 또는 축색과의 접합을 시냅스라고 한다. 시냅스에는 전기적 시냅스와 화학적 시냅스가 있는데 화학적 시냅스가 대부분이다.

이 신경에는 크게 말초신경과 중추신경이 있다. 말초신경계에는 뇌신경과 척수신경이 있는데 이것은 신체전체에 널리 퍼져 신체활동에 매우 중요한 기능을 하지만 인간이 가진 전체 신경원의 1%에 불과하고 나머지는 뇌와 척수로 이루어진 중추신경계가 차지한다.

사람의 감각

우리 사람이 느끼는 감각에는 시각, 청각, 평형감각, 미각, 후각, 통각 등이 있다. 이중 시각은 눈이라는 수용기에 의해서 청각, 평형감각은 귀, 미각은 혀, 후각은 코라는 수용기에 의해서 자극을 받아들이지만 통각은 몸의 모든 부분에서 받아들인다. 이 모두가 신경을 통해서 우리가 지각하게 된다. 시신경, 청신경 등에서 자극을 받아들여 신경을 통해 뇌까지 이동 우리가 느끼게 되는 것이다.

통 각

대부분의 사람들은 통증을 느낀다. 통각을 통해서 받아들이는 것이다. 그러나 가끔은 통증을 전혀 느끼지 못하는 사람들도 있는데, 이들은 심한 상처를 입어도 아픔을 느끼지 못하므로 정상적인 생명유지가 불가능하다. 따라서 정상적인 통각은 생명 유지를 위한 경고 기능을 제공한다. 그 밖에도 통각은 주의를 끌게 하고 놀래게 하고 도움을 줄 사람을 찾게 하고 고통스런 자극을 회피할 수 있도록 동기화시켜 주기도 한다.

통각을 전달하는 말초신경은 A델타 섬유 또는 C섬유 중 어느 하나에 속한다. A델타 섬유를 보통 대섬유(large fiber: L fiber)라 하며 C섬유를 소섬유(small fiber: S fiber)라 한다. L섬유는 정교하게 수초화되어 있고 C섬유는 수초화되어 있지 않다. 이 두 종류의 신경섬유는 바늘이 피부 깊숙이 들어갈 때 느껴지는 두 종류의 통각, 즉 먼저 잠깐 동안 따끔하게 느껴지는 통각과 잇따라 타는 듯한 심한 통각에 관여한다. 즉 처음의 따끔한 통각은 첫 자극에 의해 유발되는 순간적인 신경충격을 15㎧정도의 빠른 속도로 이동시키는 L섬유에 의하고, 뒤이어 지속되는 타는 듯한 통각은 계속적인 자극에 의해 이어지는 지속적인 신경충격을 1㎧정도의 느린 속도로 전달하는 S섬유에 의한다. 통각을 담당하는 고등 뇌중추 부위에 관해서는 아직 잘 모르지만, 뇌간의 망상체와 이와 관련된 내측 시상핵(medial thalamic nuclei)이 중요한 곳으로 간주된다(Casey, 1982).

말초신경 손상

질병이나 부상으로 신경이 잘리면 그 신경이 지배하고 있던 부위는 감각이 둔해지거나 무감각해진다. 잘라진 감각신경은 조직으로부터 감각충격을 척수로 전달할 수 없는 것이다. 척수는 감각신호가 도달하지 않는 것에 대한 반응으로 흥분성이 증가하므로 감각이 둔해진 부위에 기분나쁜 통증을 일으킬 수 있다.

Ref.

1. 패트릭 월, 머빈 존스. 박찬웅(역). [통증을 이기자 : 아파보지 않은 사람은 아픈 사람의 심정을 모른다]. -서울. 고려의학, 1995.

2. 장현갑. [생물심리학]. -서울. 민음사, 1995.















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