신경과학과 전화기

977131 의예과 1년 박홍규

뇌는 인간의 모든 의식적, 무의식적 활동을 지배한다. 외적 정보를 받아들이고 분석하고 근육에 명령을 내려서 달리고 뛰게 하는 이 모든 일을 맡아보는 곳이 뇌다. 거기다가 정서에 관한 일, 운동장을 뛸 때 소비되는 에너지를 충당하기위해 심장을 더 빨리 뛰게 하거나 어떤 물체인가 날아와서 그것을 피하고 저절로 눈을 감게 하는 무의식적인 자율에 관한 일까지 조절하는 센터가 이 뇌에 있다. 이러한 뇌의 지배는 신경을 통해서 각 기관으로 전달된다. 신경은 약간 노르스름한 기를 띈 흰색의 섬유이다. 사람이 전화 통화를 하는 과정을 살펴보면 모든 과정에서 이러한 과정이 항상 일어나고 있음을 알 수 있다.

전화가 온다. 귀에 소리가 들려 온다. 전화를 받으러 가야지. 전화를 받으러 간다. 수화기를 든다. 송화기로부터 들려오는 이야기들을 듣고 있으면 머리속에서는 할 말을 생각한다. 그러면 곧 머리 속에 있는 생각을 수화기에 대고 이야기 한다. 할 이야기를 다 했을 때 즈음엔 전화를 끊는다는 이야기를 하고 끊는다. 이 과정을 각 부분별로 세분해보면 다음과 같다. 우선 전화의 벨소리가 공기를 타고 우리 귀의 외이도를 통해 중이의 고막에 달하면 고막밑, 청소골 등 기타 기관은 이 소리 신호를 청각으로 바꾸어 준다. 그러면 그 신호는 신경을 타고 뇌로 전달된다.

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신경 전달 과정을 살펴보면 사람의 축삭돌기의 길이는 약 1 m 정도이고 가지돌기는 1 mm 이하로 짧다. 한 세포의 축삭돌기와 다른 세포의 가지돌기가 연결된 부위를 시냅스라 하는데 한 개의 세포는 수천개의 다른 세포와 시냅스로 연결되어 있다. 두 돌기는 맞붙어 있는 것이 아니고 그 사이에 1백만분의 2 cm (20 nm) 정도의 시냅스공간이라는 간격이 있다. 축삭돌기의 말단에 많은 수의 조그마한 주머니가 있고 이 주머니속에 화학물질이 들어 있다. 정보가 시냅스를 통해 다른 세포로 전달될 때 이 주머니가 터져서 1천분의 1초에서 2초내에 화학물질이 시냅스 공간으로 유리된다. 이 화학물질이 시냅스 공간을 가로질러 인접세포의 가지돌기의 세포막에 있는 수용체 분자에 붙어서 그 신경세포가 흥분하게 된다. 이 화학물질을 신경자극 전달물질이라고 한다. 현재까지 여러 가지 물질이 밝혀졌는데 처음에는 서너개 정도 있는 것으로 생각했으나 지금은 수백개가 있을 것으로 추정하고 있다. 아세틸콜린과 노에피네프린이 대표적 예이며 그외에 도파민계, 세로토닌, 히스타민 등의 아민화축삭과 그루타민산, GABA 등의 아미노산, 엔돌핀 같은 펩타이드들이 신경자극전달물질의 역할을 하는 것으로 알려져 있고 이들은 그 고유의 신경계에서만 발견되는 것이다. 따라서 자극전달물질계에 이상이 있으면 뇌와 마음에 이상이 생길 수 있다는 것은 분명하다. 희한하게도 뇌는 모든 정보를 수집하고 분석하는 센터이면서도 그 자체에는 감각신경이 없다.

전화의 연결 구조면에서 살펴보면 많은 유사점을 발견할 수 있다. 전화의 연결 구조는 뇌세포에서 신경전달체계와 매우 유사하다. 앞서 이야기 했듯이 하나의 세포는 시냅스를 통해 수많은 세포와 연결이 되어있기 때문에, 인간의 뇌에서는 하나의 정보가 수만 개의 세포 사이에 자극으로 나타나고, 각 세포 사이에는 수많은 신경 전달 물질에 의해 정보가 전달된다. 또한 수많은 세포 사이에 산과 골이 있고, 훈련에 의해 뇌의 한 부위가 다른 곳보다 더 발달하기도 한다.

전화국의 전화 교환기에 연결된 수많은 전화기들은 세포에, 뇌의 신호를 전달하는 신경 전달물질은 사람들간의 통화 내용이 전달되는 전기 신호에, 연결해주는 신경섬유는 전화 신호가 전달되는 전화선에 비유할 수 있다. 또한 통화량의 증가로 전화 포트가 증설되는 것은 신경세포의 산과 골이 형성되는 현상과 유사하다. 신경은 이와같이 정보를 뇌로 전달하고 뇌의 명령을 인체의 각 기관에 전달하는 통신망이다.















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