신경과학과 땀
의예과 977168 정지원

고대학자의 저서를 한 번이라도 읽은 적이 있는 사람이라면, 수많은 과학적 발견이 간단한 관찰과 추리에 의해 이뤄졌다는 것에 대해 대단히 놀랐을 것이다. 인체 기관의 기능에 관한 과학자와 의사의 지식은 이미 2000년 전에도 상당한 수준에 이르고 있었다. 그러나 뇌의 참된 기능에 관해서만은 아주 잘못된 생각을 갖고 있었다. 그리스의 대철학자 아리스 토텔레스조차 뇌는 혈액을 냉각시키는 큰 샘에 불과하다고 보았다.

오늘날에는 적어도 뇌는 냉장고가 아니며 그가 말하는 이른바 '샘'이 무엇 을 위해 필요한 지는 국민학생도 알 수 있을 정도이지만, 뇌의 기능에 대해서는 아직도 많은 수수께끼가 남아 있다.

인간의 뇌가 완성되기 까지 신경계는 오랫동안 진화과정을 밟아 왔다. 신경계의 시초는 각기 흩어져 있던 분자의 결합으로 살아있는 물질이 탄생했던 원시 대양으로까지 거슬러 올라간다.

이 생명체는 곧 복잡한 단세포생물이 되어 큰 군락을 이루고 군생을 시작 했다. 이 단세포생물은 두 개의 주요한 특징으로 피자극성과 전도성, 말하자면 흥분을 이웃세포에 전달할 수 있는 능력을 갖추고 있었다.


그 후 다세포생물에서 기능 분화가 생기기 시작했다. 강장 동물에게는 신경세포라고 하는 특별한 구조가 생겼고, 그 피자극성과 전도성은 고도한 발전을 이뤘다. 보다 미묘한 외계의 자극을 수용하여, 생명체에게 유용한 반응으로 응답할 수 있는 세포와 기관에 자극 을 전달하는 것이 이 신경세포의 기능이었다.

히드라나 해파리 등 하등한 강장동물의 신경 세포는 그 돌기가 서로 뒤엉켜 신경망을 이루고 있다. 이것이 가장 원시적인 신경계이다. 그 후 진화과정에서 신경세포 각각의 덩어리가 나타난데 이어 그것이 보다 복잡한 조직을 가진 완전한 신경줄기로 진화되었다.

그것은 수축하는 요소가 충분히 조화되어 움직여야만 하는 장소에 생겼다. 해파리의 갓 가장자리를 통과하는 신경집단 망을 구성하고 있는 것도 이와 같은 신경 세포 덩어리이다. 그 덕택에 해파리는 갓 전체를 수축, 이완시키면서 물 속을 이동할 수 있게 되었다.

강장동물의 자손인 기생충 등의 편형동물은 신경 세포가 모여서 줄기를 이루고 몸의 세로 방향으로 늘어서있다. 이 세로 줄기들은 서로가 교차되어 있고, 또 그 사이에 가로 연락이 있기 때문에 전체 신경계가 함께 작동할 수 있다. 그러나 동물의 몸 각 부분과 기관의 기능을 지배하는 이 같은 줄기모양의 신경계는 그 구조가 대단히 복잡하고 방대해져 그 자체의 작동 방향을 결정하는 별도의 기관을 필요로 했다.

고등한 편형동물을 와서 비로소 이와 같은 중추 기관이 발생했다. 세로 줄기가 교차하는 몇몇 장소에 신경계의 수가 많아지고 신경절이 생겨나서 가장 복잡한 기능을 떠맡을 뿐 아니라 신경계 각 부분의 작동에 영향을 미치게 되었다. 편형동물에 있어서 신경절은 우선 눈이나 평형기관 등 감각기관 부근에서, 먹이를 물었다가 장으로 보내는 인두 가까이에서 나타났다.















Brain Facts


신경절 형태의 신경계는 매우 편리했다. 확실히 평형동물로부터 생겨났다고 여겨지는 환형동물(지렁이등)에서는 모든 신경세포가 신경절에 모이고, 이들을 연결시키는 신경줄기(세로줄기)는 이 신경세포들의 긴 돌기가 통과하고 있는 장소에 불과하다. 보통 각 몸마디에는 한 쌍의 신경절이 있고 이들은 가로로 연합해서 연락되고 있다. 또한 앞 뒤 마디의 한 쌍의 신경절은 세로로 연합해서 연결되어 있다. 이와 같은 신경계는 계단 모양으로 되어 있어 '계단형 신경계'라 불리고 있다. 그 중에서 머리에 있는 신경절은 가장 크고 복잡한 기능을 하면서 다른 신경절 연쇄와 관련해서 주도적인 역할을 맡고 있다. 고등한 환형동물에서는 신경절이 서로 인접해 있어서 하나의 밀집된 구조를 이루고 있는데. 이 같은 신경계는 현재의 척추동물 신경계와 어느 정도 유사하다.

최초에 척추동물의 뇌가 어떠했는지는 알 수 없지만, 원색동물의 하나인 괄태충은 신경관만 있고 뇌는 없다. 뇌가 처음 나타난 것은 원구류(장님장어, 칠성장어)와 어류에서이다.

이같은 하등한 동물에서도 뇌의 구성은 인간의 뇌와 본질적으로 같다. 그러나 구성은 같아도 그 구조와 주된 기능은 매우 다르다. 전뇌는 인간에게는 심리활동이 통제되 는 곳이지만, 어류와 칠성장어에서는 냄새자극의 분석만 하고 있다. 한편 개구리, 도마뱀 등의 양 서류에서는 그 기능이 약간 복잡해졌다.

물에서 육지로 올라온 양서류는 많은 곤란에 부딪혔다. 특히 후각이 현저 하게 손상되었다. 어류는 물에 녹은 물질의 냄새를 느낄 수있다. 그런데 육지에 올라온 양서류가 냄새를 맡기 위해서는 먼저 콧속의 액체로 냄새나는 물질을 녹인 후에야 비로소 '냄새를 맡을'수 가 있었다. 양서류의 후각수용기는 새로운 작업조건에 제대로 적응하지 못하고 전 뇌에 아무런 정보도 주지 못했다. 이 때문에 전 뇌는 다른 일거리를 찾아야만 했다.그 결과 양서류의 전뇌는 시각, 청각 등 많은 자극 분석에 참여하게 되었다. 이에 따라 모든 정보가 집중되는 뇌 부분이 비로소 나타나게 되었다.

포유류의 뇌는 특히 급속하게 진화되었다. 우선 어떤 특정한 자극-시각, 청각, 후각, 피부 자극-만을 전담하여 분석하는 각각의 감각 분야가 나타났다. 하지만 그 윤곽은 아직 명확하지 못했다. 더욱이 고등한 포유류에서는 개개의 감각 분야 사이에 작은 섬 , 이른바 연합분야가 나타났다.

Brain Facts

이 연합분야는 뇌가 진화함에 따라 더욱 커지고 발달하였다. 원숭이와 사람에게는 연합 분야가 대뇌반구 표면의 상당부분을 차지하고 있다.당연한 일이지만 가장 복잡하고 인간만이 가진 심리 기능을 수행하는 것은 이 연합분야이다.

지금까지 신경의 변천을 보았다.여기서 신경의 일종인 교감신경계는 신체 전반에 걸쳐 광범위하게 분포하며 심장, 폐, 혈관벽근육, 모낭, 땀샘, 복부 및 골반 장기를 지배한다. 교감신경계의 기능은 신체를 위급한 상황에 대처하도록 하는 것이다. 심박동수는 증가하며, 피부와 소화관의 소동맥은 수축하고 근육의 소동맥은 확장되고 혈압은 상승한다. 따라서 피부나 위장의 혈액이 심장, 근육으로 집중되는 혈액의 재분포현상이 일어난다. 그 외에 동공을 확장시키며 기관지, 소화관, 방광의 평활근 수축을 억제하며, 항문과 방광의 조임근을 수축시키고, 털이 일어서며, 땀이 분비되게 된다.

여기서 땀은 땀샘을 통해 배출이 되며 흥분 상태의 몸의 체온을 유지하기 위해(열손실을 위해)분비가 된다. 이 외에도 땀은 노폐물의 배출이란 측면에서도 기여한다. 덧붙여 이야기하자면 인간의 체취가 여기서 나온다. 즉 인간은 주로 애포크린 땀샘에 의해 작용에 의하는데, 이 애포크린샘은 털과 관련이 있으며, 냄새가 강한 음식을 섭취하면, 냄새의 성분이 땀과 함께 애포크린 땀샘에서 발산한다.