중뇌변연계 경로
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1. 개요
중뇌변연계 경로는 배쪽 피개부에서 시작하여 기댐핵과 후각결절을 포함하는 배쪽 선조체로 이어지는 도파민 신경세포들의 집합이다. 이 경로는 뇌자극보상을 매개하며, 유인적 현저성, 동기 부여, 강화 학습, 공포 등 다양한 인지 과정에 관여한다. 특히, 탐닉의 신경생물학에서 핵심적인 역할을 하며, 코카인, 알코올, 니코틴과 같은 중독성 물질에 의해 활성화되어 도파민 분비를 증가시킨다. 중뇌변연계 경로는 조현병, 우울증, 파킨슨병 등 다양한 신경 및 심리 장애와도 관련이 있다.
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| 중뇌변연계 경로 |
|---|
2. 구조
중뇌변연계 경로는 유인적 현저성, 동기 부여, 강화 학습, 공포 등 여러 인지 과정을 조절한다.[48][49][50]
탐닉의 신경생물학에서 중뇌변연계 경로와 그 출력을 받는 특정 종류의 신경세포(예: 기댐핵의 D1-유형 중간크기 가시뉴런)는 핵심 역할을 한다.[40][41][42]
중뇌-변연계 경로는 배쪽 피개부(VTA)에서 뻗어나와 기댐핵(NAcc)과 후각결절을 포함하는 배쪽 선조체로 가는 도파민신경세포들의 모임이다.[43] 뇌자극보상을 매개하는 신경 경로들의 모임인 안쪽앞뇌다발에 속한다.[44]
중뇌에 위치한 배쪽 피개부는 도파민·GABA·글루탐산 신경세포들로 이루어져 있다.[45] 이 부위의 도파민신경세포는 대뇌다리교뇌핵과 등가쪽 피개핵의 콜린성신경세포로부터 자극을 전달받고, 전전두엽 등 다른 부위의 글루탐산신경세포로부터도 자극을 받는다. 배쪽 선조체에 위치한 기댐핵과 후각결절은 주로 중간크기 가시뉴런(MSN)으로 이루어져 있다.[43][46][47] 기댐핵은 각각 변연기능과 운동기능에 관련된 NAcc 껍질(NAcc shell)과 NAcc 핵심(NAcc core)의 두 부분으로 나뉜다.[45] 기댐핵의 중간크기 가시뉴런은 배쪽 피개부의 도파민신경세포와 해마·편도체·안쪽전전두엽의 글루탐산신경세포로부터 자극을 전달받는다. 이러한 자극을 받고 활성화된 중간크기 가시뉴런은 배쪽 창백핵으로 GABA를 분비한다.[45]
3. 기능
이 경로는 동기 부여 인지에 관여한다. 도파민이 고갈되거나 시작 부위에 병변이 생기면, 동물이 보상을 얻으려 행동하는 정도가 줄어든다. 예를 들어 쥐가 니코틴 정맥 주입을 받으려고 손잡이를 누르는 횟수나 먹이를 찾으러 돌아다니는 시간이 감소하는 것을 관찰할 수 있다. 도파민성 약물은 동물이 보상을 얻으려 행동하는 정도를 증가시킬 수 있다. 보상을 기대하는 동안에는 중뇌변연계 경로 신경세포의 발화율이 증가하는데, 이는 갈망(craving)의 기전에 대한 설명이 될 수 있다.[51] 과거에는 중뇌변연계 경로의 도파민 분비가 쾌감의 주된 매개체로 생각되었으나, 현재는 쾌감 지각에 있어 중뇌변연계의 역할은 부차적일 뿐이라고 여겨진다.[52][53]
4. 임상적 중요성
코카인, 알코올, 니코틴 등 흔히 접할 수 있는 중독성 물질은 중뇌-변연계 경로, 특히 기댐핵에서 세포외 도파민 농도를 높인다. 그 기전은 약물의 유형에 따라 다르다.유형 표적 예시 알코올 음료 GABAA 수용체, NMDA 수용체 맥주, 와인 및 기타 음료 칸나비노이드 칸나비노이드 수용체 대마초 니코틴 니코틴성 아세틸콜린 수용체 담배 아편 제제 μ 오피오이드 수용체 모르핀, 헤로인 펜시클리딘 NMDA 수용체 PCP 각성제 도파민 수송체 코카인, 암페타민, 메스암페타민
중뇌-변연계 경로가 활성화되어 도파민을 분비하면 보상을 인지하게 되고, 이렇게 형성된 자극과 보상의 연결은 소거에 저항성이 있으며, 보상을 준 행동을 반복하려는 동기를 증가시킨다.[56]
2017년의 한 연구에 따르면 감정적·신체적·성적 학대와 부정적 생애사건은 코카인에 대한 변연계의 높은 반응 수준과 상관관계가 있다. 즉, 학대를 경험한 사람은 코카인 등 약물 사용에 빠지기 쉬운 뇌 신경회로를 가질 확률이 더 높다는 것이다.[57]
조현병, 우울증,[58][59][60] 파킨슨병과 관련이 있으며,[61][62] 전자 매체 과용에도 관련돼 있다는 주장이 있다.[63] 각각의 장애는 중뇌-변연계의 서로 다른 구조적 변화를 동반한다.[58]
4. 1. 탐닉 기전
중뇌-변연계 경로와 그 출력을 받는 특정 종류의 신경세포(예: 기댐핵의 D1-유형 중간크기 가시뉴런)은 탐닉의 신경생물학에서 핵심 역할을 한다.[40][41][42] 약물 탐닉은 습관적인 약물 사용에 따른 뇌 신경회로의 화학적 변화 때문에 생기는 병이다.[54]
코카인, 알코올, 니코틴 등 흔히 접할 수 있는 중독성 물질은 중뇌-변연계 경로, 특히 기댐핵에서 세포외 도파민 농도를 높이는 것으로 드러났다. 그 기전은 약물의 유형에 따라 다르다. 예를 들어 코카인은 시냅스전 도파민 전달체를 차단하여 시냅스 도파민의 재흡수를 막는다. 또다른 자극제인 암페타민은 시냅스소포의 도파민 분비를 촉진한다. 자극제가 아닌 약물의 경우 리간드 개폐 통로나 G 단백질 연결 수용체와 결합하는 경우가 많은데, 알코올, 니코틴, 테트라하이드로카나비놀(THC) 등이 그 예이다.[55]
| 유형 | 표적 | 예시 |
|---|---|---|
| 알코올 음료 | GABAA 수용체, NMDA 수용체 | 맥주, 와인 및 기타 음료 |
| 칸나비노이드 | 칸나비노이드 수용체 | 대마초 |
| 니코틴 | 니코틴성 아세틸콜린 수용체 | 담배 |
| 아편 제제 | μ 오피오이드 수용체 | 모르핀, 헤로인 |
| 펜시클리딘 | NMDA 수용체 | PCP |
| 각성제 | 도파민 수송체 | 코카인, 암페타민, 메스암페타민 |
이처럼 중뇌-변연계 경로가 활성화되어 도파민을 분비하면 보상을 인지하게 된다. 이렇게 형성된 자극과 보상의 연결은 소거에 저항성이 있으며, 보상을 준 행동을 똑같이 반복하려는 동기를 증가시킨다.[56]
2017년의 한 연구에 따르면 감정적·신체적·성적 학대와 부정적 생애사건은 코카인에 대한 변연계의 높은 반응 수준과 상관관계가 있다. 즉, 학대를 경험한 사람은 코카인 등 약물 사용에 빠지기 쉬운 뇌 신경회로를 가질 확률이 더 높다는 것이다.[57]
4. 2. 신경 및 심리 장애와의 관계
조현병, 우울증,[58][59][60] 파킨슨병과 관련이 있다.[61][62] 또 전자 매체 과용에도 관련돼 있다는 주장이 있다.[63] 각각의 장애는 중뇌-변연계의 서로 다른 구조적 변화를 동반한다.[58]5. 다른 도파민 경로
- 중뇌-피질 경로
- 흑색질-선조체 경로
- 결절-누두체 경로
- Mesocortical pathway영어
- Nigrostriatal pathway영어
- Tuberoinfundibular pathway영어
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