신경

3. 분류

신경은 신호의 활동 방향, 또는 중추신경계에 어떻게 연결되었는지에 따라 분류할 수 있다. 신경을 분류하는 방법에는 구조적·기능적 관점이 있지만, 각각 장단점이 있다. 구조적 관점에서 중추와 말초로 나누며, 뇌신경, 척수신경처럼 신경이 어느 부분에서 나오는지에 따라 세분화된다. 하지만 중추와 말초는 실제로는 끊김 없이 이어져 있다.

3. 1. 기능에 따른 분류

• 들신경(구심성 신경)
• 날신경(원심성 신경)
• 혼합신경

• 구심성 신경은 감각 뉴런에서 중추 신경계로 감각 정보를 전달한다. 예를 들어, 피부의 기계 수용기에서 정보를 전달한다. 구심성 섬유 다발은 ''감각 신경''으로 알려져 있다.^[6][1]
• 원심성 신경은 중추 신경계에서 운동 뉴런을 따라 표적 근육과 샘으로 신호를 전달한다. 이러한 섬유 다발은 ''원심성 신경''으로 알려져 있다.
• 혼합 신경은 구심성 및 원심성 축삭을 모두 포함하며, 따라서 동일한 다발에서 들어오는 감각 정보와 나가는 근육 명령을 모두 전달한다. 모든 척수 신경은 혼합 신경이며, 일부 뇌신경도 혼합 신경이다.

3. 2. 연결 부위에 따른 분류

• 척수신경은 신체의 대부분에 분포하고, 척주를 통해 척수 및 중추 신경계에 연결된다. 척주에 연결되는 척추에 따라 문자-숫자 지정이 부여된다.
• 뇌신경은 머리의 일부에 분포하고, 뇌(특히 뇌간)에 직접 연결된다. 일반적으로 1부터 12까지의 로마 숫자가 지정되지만, 제0뇌신경이 포함되는 경우도 있다. 또한 뇌신경은 설명적인 이름을 가지고 있다.^[6]

4. 발생

신경 성장은 일반적으로 사춘기가 끝날 무렵 종료되지만, "노치 신호 전달"이라고 알려진 분자 메커니즘을 통해 다시 자극될 수 있다.^[3] 만약 뉴런의 축삭이 손상되더라도, 뉴런의 세포체가 손상되지 않은 경우 유도세포의 도움으로 축삭이 재생되고 뉴런과의 시냅스 연결을 재구축할 수 있다. 이는 신경 재생으로도 불린다.^[4] 신경은 손상 부위에서 원위쪽으로 신경을 파괴하는 과정을 시작하여, 손상 부위 근처의 슈반 세포, 기저막 및 신경초가 재생관을 생성하기 시작하게 한다. 신경 성장 인자가 생성되어 많은 신경 돌기가 싹을 틔운다. 성장 과정 중 하나가 재생관을 발견하면, 재생관에 의해 항상 안내되면서 원래 목적지로 빠르게 성장하기 시작한다. 신경 재생은 매우 느리며 완료하는 데 몇 달이 걸릴 수 있다. 이 과정은 일부 신경을 복구하지만, 복구가 완벽하지 않기 때문에 여전히 기능적 결손이 있을 것이다.^[5]

5. 기능

신경은 뉴런으로 구성되며, 활동전위라고 알려진 전기화학적 신호(신경 충격) 형태로 정보를 전달한다. 이러한 신호는 매우 빨라서, 일부 수초화된 뉴런은 최대 초속 120m의 속도로 전달된다.^[1][6] 신호는 시냅스를 건너 한 뉴런에서 다른 뉴런으로 이동하며, 이때 메시지는 전기적 신호에서 화학적 신호로 변환된 후 다시 전기적 신호로 돌아온다.

하나의 뉴런 내에서 막전위 변화에 따라 정보가 전달되는 것을 "전도"라고 하고, 축삭말단에 도달한 전기적 변화가 세포막의 미세 구조적 변화(개구분비)를 일으켜 특유의 물질이 방출되면서 정보가 전달되는 것을 "전달"이라고 한다.

호르몬을 통한 정보 전달과 비교했을 때, 신경계는 다음과 같은 특징을 가진다.

• 극미량의 신경전달물질이 국소적으로 작용한다.
• 시냅스 간극에는 신경전달물질을 분해하는 효소가 존재한다.
• 전달 속도가 매우 빨라 효과가 단시간에 끝나기 때문에, 자극은 단시간에 반복 가능하다.

5. 1. 신경계

6. 임상적 중요성

신경과 전문의들은 일반적으로 신체 검사를 통해 반사 작용, 보행 및 기타 의도적인 움직임, 근육 약화, 고유수용성 감각, 그리고 촉각 감각 검사를 포함하여 신경 질환을 진단한다.^[8] 이러한 초기 검사 후에는 신경 전도 검사, 근전도 검사(EMG), 그리고 컴퓨터 단층 촬영(CT)과 같은 검사가 이어질 수 있다.^[8]

신경은 수근관 증후군(CTS)과 반복성 긴장성 손상과 같은 질환뿐만 아니라 신체적 손상으로 인해 손상될 수 있다. 자가면역 질환인 길랭-바레 증후군, 신경퇴행성 질환, 다발신경병증, 감염, 신경염, 당뇨병 또는 신경 주변 혈관의 기능 장애는 모두 신경 손상을 일으키며, 그 심각도는 다양하다. 신경 압박은 보통 부상이나 임신으로 인한 부종으로 인해 신경에 압력이 가해질 때 발생하며, 통증, 약화, 마비 또는 마비를 유발할 수 있으며, 수근관 증후군이 그 예이다. 증상은 실제 손상 부위와는 멀리 떨어진 곳에서 느껴질 수 있는데, 이러한 현상을 연관통이라고 한다. 연관통은 손상으로 인해 다른 부위로의 신호 전달이 변화될 때 발생할 수 있다.

암은 신경 주변의 공간을 침범하여 전이될 수 있다. 이는 특히 두경부암, 전립선암 및 대장암에서 흔하다. 다발성 경화증은 광범위한 신경 손상과 관련된 질병이다. 이는 개인의 면역 체계의 대식세포가 신경의 축삭을 절연하는 수초를 손상시킬 때 발생한다.

7. 다른 동물에서의 신경

뉴런은 위치, 신경전달물질, 유전자 발현 패턴, 연결성 등의 특징으로 구별된다. 같은 종의 모든 개체가 동일한 특성을 가진 뉴런을 하나씩만 가질 경우, 그 뉴런을 "특정 뉴런"이라고 한다.^[9] 척추동물의 신경계에는 이러한 "특정 뉴런"이 매우 적다. 인간에게는 특정 뉴런이 없다고 여겨지지만, 단순한 신경계에서는 일부 또는 모든 뉴런이 고유할 수 있다.^[10]

척추동물에서 가장 잘 알려진 특정 뉴런은 물고기의 거대한 마우트너 세포(Mauthner cell)이다.^[11] 모든 물고기는 뇌간 아랫부분에 좌우 각각 하나씩, 총 두 개의 마우트너 세포를 가진다. 각 마우트너 세포는 축삭이 교차하여 같은 뇌 수준의 뉴런을 지배하고, 척수를 따라 내려가면서 수많은 연결을 형성한다. 마우트너 세포가 생성하는 시냅스는 매우 강력하여 단일 활동전위가 주요 행동 반응을 일으킨다. 밀리초 이내에 물고기는 몸을 C자 모양으로 구부린 다음 곧게 펴서 빠르게 앞으로 나아간다. 이 기능은 강한 음파나 압력파가 물고기의 측선 기관에 부딪힐 때 가장 쉽게 유발되는 빠른 탈출 반응이다. 마우트너 세포는 물고기의 유일한 특정 뉴런이 아니며, 각 척수 분절핵에 "마우트너 세포 유사체" 쌍을 포함하여 약 20가지 유형이 더 있다. 마우트너 세포는 단독으로 탈출 반응을 일으킬 수 있지만, 일반적인 행동에서는 다른 유형의 세포가 반응의 크기와 방향을 형성하는 데 기여한다.

마우트너 세포는 명령 뉴런(command neuron)으로 설명된다. 명령 뉴런은 단독으로 특정 행동을 유발할 수 있는 특수한 유형의 특정 뉴런이다.^[11] 이러한 뉴런은 다양한 종의 빠른 탈출 시스템에서 가장 일반적으로 나타난다. 오징어 거대 축삭(squid giant axon)과 오징어 거대 시냅스(squid giant synapse)는 신경생리학의 개척적인 실험에 사용된 거대한 크기 때문에 오징어의 빠른 탈출 회로에 참여한다. 그러나 초기에는 명령 뉴런의 설명에 맞는 것으로 보였던 일부 뉴런이 제한된 상황에서만 반응을 일으킬 수 있다는 연구 결과 때문에 명령 뉴런의 개념은 논란이 되고 있다.^[12]

방사 대칭(radial symmetry) 동물에서는 신경망(nerve net)이 신경계 역할을 한다. 뇌나 중앙 집중식 머리 영역이 없고, 대신 신경망에 퍼져 있는 상호 연결된 뉴런이 있다. 이러한 신경망은 자포동물, 빗해파리류, 극피동물에서 발견된다.

8. 역사

헤로필로스(기원전 335~280년)는 시각에서 시신경의 기능과 안구 운동에서 동안신경의 기능을 설명했다. 두개골의 신경 분석을 통해 그는 혈관과 신경을 구분할 수 있었다.^[13]

현대 연구에서는 윌리엄 컬렌이 1785년에 제시한 정신 상태와 신체 신경의 연관성에 대한 가설이 확인되지 않았다.^[13] 비록 대중적 또는 일반 의학에서는 여전히 어떤 종류의 심리적인 걱정이나 주저함을 진단하거나 비난할 때 "신경"을 언급할 수 있다. 예를 들어, "내 불쌍한 신경들",^[14] "신경이 예민한", "신경 쇠약" 등이 일반적인 전통 표현이다.^[15]

신경은 19세기에 발달한 조직 염색 기술을 적용해도 전혀 염색되지 않아, 그 염색에 현상금이 걸릴 정도였다. 신경 염색에 처음 성공한 사람은 이탈리아의 카밀로 골지로, 1873년 질산은을 이용한 골지 염색법을 개발했다. 스페인의 산티아고 라몬 이 카할은 이 방법을 이용하여 1887년 뉴런을 발견했다.^[19] 그러나 시냅스 간극은 광학 현미경으로는 관찰되지 않을 정도로 좁았기 때문에, 1906년 두 사람이 노벨상을 수상했을 당시에는 신경 전체가 그물처럼 연결되어 하나의 통일체를 이룬다는 골지의 생각(망상설)과, 신경은 수많은 뉴런 단위로 구성된다는 라몬 이 카할의 생각(뉴런설)이 대립하고 있었다.^[20] (뉴런이라는 명칭을 제안한 사람은 독일의 하인리히 폰 발다이어이다.)^[21] 전자 현미경으로 신경 세포 사이의 시냅스 간극이 발견되어 뉴런설의 정당성이 증명된 것은 1955년이 되어서였다.

9. 신경계의 특징 (일본어판 참고)

호르몬을 통한 정보 전달과 비교했을 때, 신경계는 다음과 같은 특징을 가진다.

• 목표 영역에만 극미량의 신경전달물질이 작용하므로, 작용은 국소적이다.
• 시냅스 간극에는 신경전달물질을 분해하는 효소가 존재한다.
• 전달 속도가 매우 빨라 효과가 단시간에 끝나기 때문에, 자극은 단시간에 반복 가능해진다.

참조

_[1] 서적 Human Anatomy & Physiology https://archive.org/[...] Pearson
_[2] 저널 Biology of the blood-nerve barrier and its alteration in immune mediated neuropathies 2013-02
_[3] 뉴스 Yale Study Shows Way To Re-Stimulate Brain Cell Growth ScienceDaily https://www.scienced[...] 1999-10-22
_[4] 저널 Laser-based single-axon transection for high-content axon injury and regeneration studies
_[5] 웹사이트 Pathophysiology of Peripheral Nerve Injury: A Brief Review: Nerve Regeneration http://www.medscape.[...] Medscape 2011-10-26
_[6] 서적 Neuroscience https://archive.org/[...] Sinauer Associates 2008
_[7] 서적 Principles of Anatomy and Physiology (15th edition). J. Wiley.
_[8] 서적 Normal computed tomography of the brain
_[9] 서적 Identified neurons and behavior of arthropods Plenum Press
_[10] 웹사이트 Wormbook: Specification of the nervous system http://www.wormbook.[...]
_[11] 서적 Neurons, Networks, and Motor Behavior MIT Press 1999
_[12] 서적 Nerve Cells and Animal Behaviour https://archive.org/[...] Cambridge University Press
_[13] 서적 The Metaphor of Mental Illness https://books.google[...] Oxford University Press 2023-05-27
_[14] 서적 Pride and Prejudice: An Annotated Edition https://books.google[...] Harvard University Press 2023-05-27
_[15] 서적 The Metaphor of Mental Illness https://books.google[...] Oxford University Press 2023-05-27
_[16] 웹사이트 脳と神経 https://www.igaku-sh[...] 医学書院 2018-08-06
_[17] 서적 人間のための一般生物学 裳華房 2010-03-10
_[18] 서적 人間のための一般生物学 裳華房 2010-03-10
_[19] 서적 科学は歴史をどう変えてきたか　その力・証拠・情熱 東京書籍 2011-08-22
_[20] 서적 科学は歴史をどう変えてきたか　その力・証拠・情熱 東京書籍 2011-08-22
_[21] 서적 知の最先端 日本実業出版社 1998-02-28
_[22] 서적 Human Anatomy & Physiology https://archive.org/[...] Pearson
_[23] 저널 Biology of the blood-nerve barrier and its alteration in immune mediated neuropathies 2013-02