송과선
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1. 개요
송과선은 뇌의 정중선에 위치한 짝을 이루지 않는 구조물로, 솔방울 모양에서 유래된 이름처럼 붉은 회색을 띠며, 멜라토닌을 생성하는 주요 기능을 한다. 상시상부의 일부를 형성하며, 뇌척수액에 잠겨 있다. 멜라토닌은 수면 패턴 조절에 중요한 역할을 하며, 빛의 자극에 의해 멜라토닌 생성이 억제된다. 송과선의 석회화는 멜라토닌 합성을 방해할 수 있으며, 종양 발생 시 파리노 증후군 등의 증상을 유발할 수 있다. 척추동물의 송과선은 진화적으로 망막 세포와 유사하며, 조류와 파충류에서는 광 신호를 전달하는 멜라놉신을 발현하기도 한다. 역사적으로는 철학자 데카르트가 영혼의 자리로, 신지학에서는 제3의 눈으로 여겨지기도 했다.
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| 송과선 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| |
| 라틴어 | glandula pinealis |
| 영어 | pineal body (송과체) pineal gland (송과선) epiphysis (뇌상체) |
| 위치 | 등쪽 사이뇌 |
| 전구체 | 신경외배엽, 사이뇌의 지붕 |
| 동맥 | 후대뇌동맥 |
| 정맥 | 해당 없음 (문서에 정보 없음) |
| 기능 | |
| 기능 | 멜라토닌 분비, 생체 리듬 조절 |
| 식별 | |
| 그레이 해부학 | '276' |
| 그레이 페이지 | '1277' |
| 메시 (MeSH) | Pineal+gland |
| 도를란드 사전 (Dorlands Pre) | 해당 없음 (문서에 정보 없음) |
| 기타 | |
| 어원 | "pineal" (소나무의) 형용사 |
2. 구조
송과선은 결합조직 공간에 의해 둘러싸인 송과체세포의 소엽 유조직으로 구성되어 있고, 표면은 연질막 주머니에 의해 둘러싸여 있다. 주로 송과체세포로 이루어져 있지만, 그 외에 4가지 다른 유형의 세포들이 확인되었다.
| 세포 유형 | 설명 |
|---|---|
| 송과체세포 | 4-6개의 돌기를 갖는 세포체이다. 멜라토닌을 생성하고 분비한다. 특수한 은 첨착 방법으로 염색할 수 있고, 세포질은 약한 호염기성을 띤다. 특수한 염색법을 통해 길고 갈라진 세포질돌기를 관찰할 수 있으며, 이 돌기들은 결합조직 중격과 혈관까지 뻗어있다. |
| 사이질세포, 간질세포 | 송과체세포 사이에 존재하며, 길쭉한 핵과 세포질을 가지고 있다. 핵과 세포질은 염색 시에 송과체세포보다 훨씬 어둡게 염색된다. |
| 혈관주위세포 | 송과샘에는 많은 모세혈관이 존재하며, 혈관주위세포는 이러한 모세혈관 근처에 인접해 있다. 이 세포들은 항원제시세포에 속한다. |
| 송과체뉴런 | 고등척추동물에서는 신경세포가 보통 송과샘에 위치한다. 그러나 척추동물에 속하는 설치류에서는 송과샘에 신경세포가 존재하지 않는다. |
| 펩티드성 뉴런 유사 세포 | 몇몇 종들에서 펩티드성 뉴런 유사세포가 관찰된다. 이러한 세포들은 주변분비를 통해 조절 작용을 할 것으로 여겨진다. |
뇌와 특히 송과샘의 몇몇 부위에서는 '뇌모래'라 불리는 모래 상태의 물질이 관찰되는데, 이는 칼슘 구조로 이루어져 있다. 뇌모래는 나이가 들수록 그 수가 증가하는 경향이 있다. 화학 분석 결과 뇌모래는 인산칼슘, 탄산칼슘, 인산암모늄으로 구성되어 있다는 것이 밝혀졌고,[89] 2002년에 송과샘 내부 방해석 퇴적물로써 처음 보고되었다.[90] 송과샘 내부의 칼슘과 인의 퇴적은 노화와 밀접한 관련이 있다.
인간의 송과샘은 생후 1-2년까지 크기가 커지다가 이후에는 성장이 멈추고 안정된다. 사춘기가 시작되면 크기는 일정한 채로 질량만 점차 증가한다. 소아기에 풍부한 멜라토닌 분비는 2차 성징을 억제하는 것으로 알려져 있으며, 송과샘 종양은 성조숙증과 밀접한 관련이 있다. 일반적으로 사춘기에 이르면, 멜라토닌 생산은 감소한다.
2. 1. 위치
송과선은 정중선을 따라 위치하고 있는 유일한 뇌 구조이며, 짝을 이루지 않는다. 솔방울 모양과 닮아서 이러한 이름이 유래되었다. 송과선은 회적색 빛을 띠고 있으며, 사람에서는 쌀 한 톨(5-8mm) 정도의 크기를 보인다.[10] 시상상부의 일부이며, 고삐교차연결(habenular commissure) 뒤와 가쪽으로 위치한 시상체(thalamic bodies) 사이에 위치한다. 사구체(corpora quadrigemina) 근처의 사구체조(quadrigeminal cistern) 안에 위치하고 있다.[11] 또한, 제3뇌실 뒤에도 위치하고 있으며,[12] 송과샘의 줄기에 튀어나와있는 제3뇌실의 작은 송과체오목을 통해 공급된 뇌척수액에 잠겨있다.보통 두 개의 상구 사이의 함몰 부위에 위치한다.[10] 측면에 위치한 시상체와 고삐맞교차 뒤쪽에 위치한다.[11] 제3뇌실 뒤쪽에 위치하며,[12] 뇌관으로 돌출된 제3뇌실의 작고 뇌척수액으로 채워진 송과선 함요를 둘러싼다.
사람의 송과체는 적회색이며 8mm 정도의 크기이다. 상구 위에, 시상 수조 아래에 위치하며, 좌우 시상에 끼여 있다. 송과체는 시상 후부의 일부를 구성한다.
송과체는 뇌의 중앙선상에 위치하며, 두개골을 X선으로 촬영하면 석회화된 것이 찍히는 경우가 있다. 송과체의 석회화가 일어난 경우, X선 촬영으로 뇌의 중앙에 있어야 할 것이, 예를 들어 뇌종양 등이 원인이 되어 좌우로 변위되지 않았는지를 간단히 판단하는 것이 가능하다.
2. 2. 혈류 공급
포유류의 뇌에서 관찰되는 여러 부위와는 달리, 송과샘은 혈액뇌장벽에 의해 고립되어 있지 않다.[13] 후대뇌동맥의 맥락막 가지로부터 공급된 혈류가 신장 다음으로 많다.[14]2. 3. 신경 분포
송과샘은 윗목교감신경절에서 분지된 교감신경의 지배를 받는다. 또한, 날개입천장신경절(익구개 신경절)과 귀신경절(이개 신경절)에서 분지된 부교감신경 역시 신경연접 되어있다. 더욱이, 몇몇 신경섬유들은 송과샘 줄기를 통해 송과샘을 관통한다. 또한, 삼차 신경절 속 뉴런들이 뉴로펩타이드인 뇌하수체 아데닐산 시클라아제 활성화 펩타이드(PACAP)를 포함한 신경섬유와 함께 송과샘에 신경지배하고 있다.[15][16]송과선의 구심성 신경 공급은 상위 경추 신경절에서 교감 신경계 구심성 신경을 받는 송과신경에 의해 이루어지며, 익구개 신경절과 이개 신경절에서 부교감 신경 구심성 신경을 받는다. 동물 연구에 따르면, 삼차 신경절의 신경세포는 뇌하수체 아데닐산 시클라아제 활성화 펩타이드 신경 펩타이드 신호 전달에 관여하여 송과선에 투사된다.[17]
2. 4. 미세 해부학
송과선은 주로 송과체세포로 이루어져 있지만, 그 외에도 4가지 다른 유형의 세포들이 확인되었다.| 세포 유형 | 설명 |
|---|---|
| 송과체세포 | 4~6개의 돌기를 갖는 세포체이다. 멜라토닌을 생성하고 분비한다. 특수한 은 첨착 방법으로 염색할 수 있고, 세포질은 약한 호염기성을 띤다. 특수한 염색법을 통해 길고 갈라진 세포질돌기를 관찰할 수 있으며, 이 돌기들은 결합조직 중격과 혈관까지 뻗어있다. |
| 사이질세포, 간질세포 | 송과체세포 사이에 존재하며, 길쭉한 핵과 세포질을 가지고 있다. 사이질세포의 핵과 세포질은 염색 시에 송과체세포보다 훨씬 어둡게 염색된다. |
| 혈관주위세포 | 송과샘에는 많은 모세혈관이 존재하며, 혈관주위세포는 이러한 모세혈관 근처에 인접해 있다. 이 세포들은 항원제시세포에 속한다. |
| 송과체뉴런 | 고등척추동물에서는 신경세포가 보통 송과샘에 위치한다. 그러나 척추동물에 속하는 설치류에서는 송과샘에 신경세포가 존재하지 않는다. |
| 펩티드성 뉴런 유사 세포 | 몇몇 종들에서 펩티드성 뉴런 유사세포가 관찰된다. 이러한 세포들은 주변분비를 통해 조절 작용을 할 것으로 여겨진다. |
뇌, 특히 송과샘의 몇몇 부위에서는 칼슘 구조가 관찰되는데, 소위 ‘뇌모래(brain sand)’라 불리는 중추신경 조직에 존재하는 모래 상태의 물질이 바로 그것이다. 뇌모래는 나이가 들어감에 따라 그 수가 비례하여 증가하는 경향을 보인다. 화학적 분석 결과 뇌모래는 인산칼슘, 탄산칼슘, 인산암모늄으로 구성되어 있으며,[89] 2002년에 송과샘 내부 탄산칼슘 형태의 방해석 퇴적물로써 처음 보고되었다.[90] 송과샘 내부의 칼슘과 인의 퇴적은 노화와 밀접한 관련이 있다.
2. 5. 뇌모래
뇌와 특히 송과샘의 몇몇 부위에서는 '뇌모래(brain sand)'라 불리는 모래 형태의 물질이 관찰되는데, 이는 칼슘 구조로 이루어져 있다. 뇌모래는 나이가 들수록 그 수가 증가하는 경향이 있다. 화학 분석 결과, 뇌모래는 인산칼슘, 탄산칼슘, 인산암모늄으로 구성되어 있다는 것이 밝혀졌다.[89] 2002년에는 송과샘 내부에서 방해석 형태의 탄산칼슘 퇴적물이 처음으로 보고되었다.[90] 송과샘 내부의 칼슘과 인의 퇴적은 노화와 밀접한 관련이 있다.송과선 석회화는 젊은 성인에게서도 흔하게 나타나며, 심지어 두 살 정도의 어린이에게서도 관찰된다.[35] 송과선 석회화는 멜라토닌[37][38] 합성을 방해하여 수면 문제를 일으킬 수 있다는 주장이 있지만, 이에 대한 과학적 결론은 아직 내려지지 않은 상태이다.[39][40]
석회화된 송과선은 두개골 X-ray 촬영에서 종종 관찰된다.[35] 석회화 비율은 국가별로 큰 차이를 보이며, 나이가 들수록 증가하여 17세 미국인의 약 40%에서 석회화가 나타나는 것으로 추정된다.[35]
2. 6. 발달
인간의 송과샘은 생후 1~2년까지 크기가 커지다가 이후에는 성장이 멈추고 안정된다.[20][21] 그러나 사춘기가 시작되면 크기는 그대로인 채 무게만 점차 증가한다.[22][23] 어린 시절에 많이 분비되는 멜라토닌은 2차 성징을 억제하는 것으로 알려져 있으며, 송과샘에 종양이 생기면 성조숙증이 나타날 수 있다. 보통 사춘기가 되면 멜라토닌 생산은 줄어든다.[24]발생 과정에서 송과선은 두정안과 같은 기원을 가진다. 척추동물의 조상은 머리 윗부분에 위치한 두정안을 통해 빛을 감지했다. 하지만 트라이아스기를 거치면서 두정안은 대부분 퇴화하였고, 현재는 칠성장어류나 일부 도마뱀류에서만 찾아볼 수 있다.
동물의 발생 과정에서 두정안이 될 눈의 근원은 간뇌포에서 위로 뻗어 올라간다. 이 "눈의 근원"은 원래 좌우 두 개가 나란히 있지만, 좁은 간뇌포에서 전후로 나란히 성장한다. 두 개 중 하나는 송과선이 되고, 다른 하나는 일부 파충류에서는 두정안이 되거나 대부분의 종에서는 사라진다.[92]
3. 기능
송과샘의 주된 기능은 멜라토닌을 생성하는 것이다. 멜라토닌은 중추신경계에서 여러 기능을 수행하는데, 그 중 가장 중요한 것은 수면 패턴 조절이다.[28][29] 멜라토닌 생성은 어두울 때 촉진되고 밝을 때 억제된다.
송과샘은 한때 큰 기관의 흔적 기관으로 여겨졌으나, 1960년대에 멜라토닌 생성과 일주기 리듬 조절 기능이 밝혀졌다. 멜라토닌은 아미노산의 일종인 트립토판에서 합성되며, 일주기 리듬 외에도 다른 기능을 수행한다.[98]
송과샘은 아이들에게는 크지만 사춘기가 되면 작아지고 멜라토닌 생성량도 감소한다. 성 기능 발달 조절, 동면, 신진대사, 계절 번식에 중요한 역할을 하는 것으로 보이며, 아이들의 멜라토닌 양은 성 성숙을 억제하는 것으로 여겨진다. 소아에게 발생하는 송과체 종양은 성조숙증을 유발할 수 있다. 송과체 종양은 수두증의 원인이 되기도 하며, 파리노 증후군이라 불리는 안구 운동 장애를 일으킬 수 있다.[99] 송과샘의 석회화는 성인에게서 흔히 나타나는 변화이다.
송과체 세포 구조는 척삭동물의 망막 세포와 진화적으로 유사한 것으로 보인다.[93]
3. 1. 멜라토닌 생성 경로
멜라토닌은 중추신경계에서 다양한 역할을 하는데, 그 중 가장 중요한 역할은 수면 패턴 조절이다. 멜라토닌의 생산은 어두운 환경에서 촉진되며, 빛이 있는 환경에서는 생산이 억제된다.[98] 망막에 존재하는 빛에 민감한 신경세포는 빛을 감지하고, 이 신호를 시교차상핵에 보내 낮-밤 주기를 맞추도록 한다. 그러면, 신경섬유는 시교차상핵에서 뇌실곁핵으로 빛 정보를 전달하고, 척수와 교감신경을 거쳐 위목신경절로 전달된 뒤, 최종적으로 송과샘에 도달하게 된다.송과샘의 멜라토닌 생성을 조절하는 전형적인 신경 경로는 눈에서 시작하여 망막의 광민감성 신경절 세포에서 시작된다. 이 세포는 시상하부의 시상곁핵으로 억제성 GABA성 원심성 섬유를 투사한다. 이 경로는 망막시상하부로를 거친다. 시상곁핵은 차례로 상경신경절로 투사하며, 이는 최종적으로 송과샘으로 투사된다. 따라서 어둠은 시상곁핵의 억제를 풀리게 하여 상경신경절을 통해 송과샘의 멜라토닌 생성을 활성화시킨다.
멜라토닌은 아미노산의 일종인 트립토판에서 합성된다.[98]
3. 2. 멜라토닌 외 기능
베타-카르볼린(beta-carboline)에 속하는 피놀린(pinoline)이 송과샘에서 만들어진다.설치류 연구에 따르면 송과샘은 뇌하수체의 성호르몬인 난포 자극 호르몬(FSH)과 황체 형성 호르몬(LH) 분비에 영향을 미친다. 설치류에서 송과샘 절제술을 시행했을 때 뇌하수체 무게 변화는 없었지만, 뇌하수체 내 FSH와 LH 농도가 증가했다.[31] 멜라토닌 투여로는 FSH 농도가 정상으로 돌아오지 않아, 송과샘이 알려지지 않은 전달 분자를 통해 뇌하수체의 FSH 및 LH 분비에 영향을 주는 것으로 보인다.[31]
송과샘에는 조절 신경 펩타이드인 엔도텔린-1의 수용체가 있으며,[32] 이것을 피코몰 단위로 가쪽 뇌실에 주사하면 송과샘의 포도당 대사가 칼슘 매개 방식으로 증가한다.[33]
설치류 연구에 따르면, 송과샘은 코카인(cocaine), 플루옥세틴(프로작)과 같은 항우울제에 의한 행동에 영향을 미치며,[102] 뉴런의 민감성 규칙화에 기여한다.[103] 또한 멜라토닌이 신경퇴행(neurodegeneration)을 막을 수 있다는 사실이 알려져 있다.
척추동물 중에는 송과체 세포가 눈의 광수용기 세포와 유사한 동물이 있다. 일부 진화생물학자들은 송과체 세포가 진화 과정에서 망막 세포와 기원을 같이한다고 생각한다.[93]
척추동물에서 빛에 노출되면 송과샘에서 효소, 호르몬, 뉴런 수용체에 연쇄 반응이 일어나 일주기 리듬의 규칙화를 돕는다.[94]
인간 등 포유류에서는 일주기 리듬 기능이 망막 시상하부에 의해 수행되며, 시상하부시교차상핵 안에 리듬이 전달된다. 인공적인 빛에 노출되면 시교차상핵 시계에 영향이 발생한다. 포유류 피부에서 합성되는 옵신 관련 수광 기능에 대해서는 논쟁 중이다. 일부 동물은 송과체가 자기력 감지 기능을 가지고 있다는 연구도 있다.[95]
조류의 일종인 닭의 송과체에는 인간 망막 등에서 보이는 빛 감지에 관여하는 로돕신과 유사한 피노프신이라는 옵신의 일종이 발견되었다.[96] 참새의 두개골은 얇아 송과체에 태양광이 직접 도달하며,[97] 참새의 일주기 리듬에 관여하는 것으로 알려져 있다.
먹장어나 투아타라 등 일부 척추동물(또는 척삭동물)은 송과체 근처에 두정공을 가지고 있다.
현재 조류와 파충류에서는 송과샘에서 광 신호를 전달하는 감광 색소의 발현이 관찰된다. 조류의 송과샘은 포유류의 시교차상핵 역할을 하는 것으로 여겨진다.[100]
3. 3. 뼈 대사 조절
생쥐 대상 연구에 따르면 송과선에서 생성된 멜라토닌은 새로운 뼈 침착을 조절한다. 송과선 유래 멜라토닌은 MT2 수용체를 통해 뼈 세포에 작용을 매개한다. 이 경로는 골다공증 치료의 잠재적인 새로운 표적이 될 수 있는데, 연구에 따르면 폐경기 후 골다공증 마우스 모델에서 경구 멜라토닌 치료의 치료 효과가 나타났다.[34]4. 임상적 의의
송과체 종양은 송과체종이라고 불리며, 매우 드물게 나타난다. 종양의 분화 정도에 따라 송과체아세포종, 송과세포종, 그리고 이 두 가지가 섞인 종양 형태의 세 가지 범주로 나눌 수 있으며, 이는 종양의 공격성과 관련이 있다.[43] 송과체세포종 환자는 수년까지 생존할 정도로 임상 경과가 연장되었지만, 종양이 발생하는 위치 때문에 외과수술을 통해 제거하기가 매우 어렵다는 한계가 있다.[44]
4. 1. 석회화
송과샘의 석회화는 젊은 성인에게서 일반적으로 나타나며, 2살 정도의 유아에게서도 관찰된다.[35] 석회화된 송과샘은 종종 두개골 X-ray에서 관찰될 수 있다.[35] 석회화 속도는 나라별로 다양하며, 연령의 증가와 밀접한 관련을 가지고 있는데, 17세 미국인의 약 40% 정도에서 송과샘의 석회화가 나타나기 시작한다.[35] 송과샘의 석회화는 뇌 모래와 크게 관련이 있다.송과샘의 내분비는 생식선의 발달을 방해하는 것처럼 보이는데, 이는 송과샘이 손상된 유아에게서 가속화된 생식기와 뼈의 발달이 관찰되기 때문이다.[36]
몇몇 연구 결과는 송과샘 석회화의 정도가 다른 유형의 치매 환자에 비해 알츠하이머병 환자에게서 더 높은 정도로 나타났음을 보여준다. 송과샘의 석회화는 또한 알츠하이머병의 병인에 기여하는 것으로 여겨지며, 결정화 억제자가 부족해진 것으로 보여진다.
뇌가 늙어감에 따라 더 많은 침착물이 나타나는 것으로 보아, 송과샘의 칼슘, 인, 그리고 불소 침착물은 노화와 깊은 연관을 맺고 있다는 것을 알 수 있다. 나이가 들어감에 따라 송과샘은 치아와 같이 비슷한 불소의 양을 포함하게 된다. 송과샘에 존재하는 불소와 칼슘의 양은 밀접한 연관이 있다. 송과선 석회화는 멜라토닌[37][38]의 합성을 방해하며, 수면 문제를 일으키는지에 대해서는 과학 문헌에서 결론이 나지 않은 상태이다.[39][40]
4. 2. 종양
송과체 종양은 송과체종이라고 불리며, 매우 드물게 나타난다. 이 종양의 50%에서 70%는 격리된 배아 생식 세포에서 발생하는 배아세포종이다. 조직학적으로 고환의 정상피종 및 난소의 이형성종과 유사하다.[41]송과체 종양은 상구와 등쪽 중뇌의 전개측 영역을 압박하여 파리노 증후군을 유발할 수 있다. 또한 뇌실수도를 압박하여 비교통성 수두증을 유발할 수 있으며, 압력 효과로 인한 시력 장애, 두통, 정신 쇠퇴, 때로는 치매와 유사한 행동 등이 나타날 수 있다.[42]
이러한 신생물은 분화 정도에 따라 송과모세포종, 송과세포종, 혼합 종양의 세 가지 범주로 나뉘며, 이는 종양의 공격성과 관련이 있다.[43] 송과세포종 환자의 임상 경과는 연장되어 평균 수년까지 이어진다.[44] 그러나 이러한 종양은 위치 때문에 수술적 제거가 어렵다.
소아에게 발생하는 송과체 종양은 성적인 조숙을 가져온다. 또한, 송과체 종양이 발생하면, 나이에 관계없이 중뇌수도를 협착시켜 수두증의 원인이 되며, 파리노 증후군이라고 불리는 안구 운동 장애가 나타난다.[99]
5. 다른 동물들
현생 조류와 파충류는 송과샘에서 빛을 전기 신호로 바꾸는 멜라놉신 색소를 발현한다. 조류의 송과샘은 포유류의 시교차상핵과 유사한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.[63]
대부분의 척추동물은 송과샘을 가지고 있지만, 원시 척추동물인 먹장어는 예외이다. 그러나 먹장어의 등쪽 간뇌에는 "송과샘에 상응하는" 구조가 존재할 수 있다.[6] 꼼치는 송과샘을 가지고 있으며,[47] 창고기는 인식 가능한 송과샘이 없다.[47] 원삭동물은 뚜렷한 송과샘 구조를 가지지 않지만, 판상체라는 광수용체 세포 덩어리를 가지고 있으며, 이는 송과샘의 상동기관으로 여겨진다.[48][49]
악어와 일부 열대 포유류(일부 빈치류, 천산갑, 해우류, 일부 유대류)는 두정안과 송과 기관을 모두 잃었다.[59][60][58] 반면, 바다코끼리와 일부 물범과 같은 극지 포유류는 유난히 큰 송과샘을 가지고 있다.[59] 모든 양서류는 송과 기관을 가지고 있지만, 일부 개구리와 두꺼비는 두정안과 본질적으로 동일한 "전두 기관"을 가지고 있다.[61]
많은 비포유류 척추동물의 송과세포는 눈의 광수용체 세포와 매우 유사하다. 형태학 및 발생 생물학적 증거에 따르면 송과선 세포는 망막 세포와 공통 진화적 조상을 갖는다.[62]
약 9천만 년 전, 러시아 멜로바트카 지역 조류 화석에서는 현생 조류보다 훨씬 큰 두정안과 송과샘이 발견되었다.[66]
5. 1. 두정안 (제3의 눈)
몇몇 척추동물에서 빛 노출은 일주기 리듬을 조절하는 송과샘 내부의 연쇄적인 효소 반응을 개시시킨다. 일부 고대 척추동물의 두개골 화석에서 송과체 구멍(pineal foramen)이 발견되었다. 이것은 이른바 현재의 ‘살아있는 화석’으로 불리는 칠성장어와 뉴질랜드 투아타라를 비롯한 그 밖의 다른 척추동물들에서 발견되는 두정안(parietal eye)과 연관이 있으며, 일부 척추동물에서 두정안은 빛에 민감한 특성을 보인다. 따라서, 한편, 뉴질랜드 도마뱀의 송과안(또는 두정안, pineal eye) 에서는 각막(cornea), 수정체(lens), 그리고 망막(retina)의 구조를 관찰할 수 있으며, 비록 망막에 대해서는 척추동물보다 연체동물인 문어와 더 비슷하긴 하지만 여전히 유사성은 존재한다.[7] 포유동물을 포함하여 두정안이 사라진 동물들에서 송과낭은 송과샘의 형태로 밀집되고 유지되었다.배아 발생 동안, 현대 도마뱀[55] 과 투아타라[56]의 두정안과 송과 기관은 뇌 외배엽에서 형성된 주머니에서 함께 형성된다. 많은 현존하는 사지형류에서 두정안의 소실은 거북, 뱀, 조류 및 포유류의 발생 중인 배아에서 한 쌍의 구조가 형성되어 이후 단일 송과선으로 융합되는 것에 의해 뒷받침된다.[57]
척추동물의 조상은 수중을 생활권으로 하여 중추신경계를 근원으로 하는 시각을 얻는 감각기로 외측안과 두정안을 갖추고 있었다. 외측안은 머리 좌우의 두 개이며 현재의 통상적인 척추동물의 양안에 해당한다. 두정안은 머리 윗부분에 위치해 있었다. 초기 척추동물의 조상은 머리 중추신경계, 즉 지금의 뇌에 해당하는 부분에 인접하여 존재했던 이들 좌우와 정점의 시각 기관을 사용하여 피부 등을 투과하여 외계를 감지하고 있었지만, 피부의 투명도가 사라지거나 강고한 두개골이 발달함에 따라 외측안은 체표면 쪽으로 이동했다. 또한, 외측안이 명암을 감지하는 정도의 원시적인 것에서 선명한 상을 감지할 수 있을 정도로 점차 고도화된 것에 비해, 두정안은 거의 큰 변화를 일으키지 않고, 명암을 감지하는 정도의[91] 능력에 머물렀고, 위치도 대뇌에 부속된 채로 있었다. 이윽고 원인은 불분명하지만 트라이아스기를 경계로 이 두정안은 퇴화하여 대부분의 종에서는 소실되어 버렸다. 현재의 척추동물에서는 칠성장어류나 도마뱀과 같은 도마뱀류의 일부에서만 이 두정안의 존재를 찾아볼 수 있다.
수정 후 배아에서 성장하는 과정인 동물의 발생 과정에서는, 동물 공통의 형태 변화를 볼 수 있는데, 이 과정에서 두정안이 될 눈의 근원은 간뇌포에서 위로 뻗어 올라간다. 이 "눈의 근원"은 원래 좌우 두 개가 나란히 존재하지만, 좁은 간뇌포에 생긴 이것들은 이윽고 전후로 나란히 성장한다. 두 개 중 한쪽이 송과선이 되고, 남은 한쪽은 어떤 종류의 파충류에서는 두정안이 되거나 대부분의 종에서는 소실되어 버린다.[92]
6. 역사
송과선은 뇌 속 깊이 위치하여 역사적으로 철학자들에게 특별한 의미를 지녔다. 이러한 위치적 특성과 분비 활성에 대한 불확실성은 송과선을 신비롭고 형이상학적이며 초자연적인 이론들과 함께 "미스터리한" 분비샘으로 간주하게 만들었다.
송과선에 대한 최초의 기록은 서기 2세기 그리스 의사 갈렌에게서 찾아볼 수 있다.[67] 갈렌은 헤로필로스(기원전 325–280년)가 이미 이 구조를 뇌실을 분할하는 일종의 밸브, 특히 생명 활력(프뉴마)의 흐름을 위한 것으로 간주했다고 언급했다.[68] 고대 그리스인들은 이 구조가 (현재 제3뇌실로 확인된) 중간 뇌실에서 제4뇌실로 가는 활력의 움직임을 유지한다고 믿었다.[69][70]
갈렌은 《인체 부위의 용도에 관하여, 7권》과 《해부학적 절차에 관하여, 9권》에서 송과선을 묘사했다.[71] 그는 소나무 열매와 같은 원뿔을 의미하는 "κωνάριο" (''konario'', 종종 라틴어로 ''conarium''으로 표기)라는 이름을 도입했으며,[72] 송과선이 제3뇌실 바로 뒤에 위치한다는 것을 정확히 밝혔다. 그러나 그는 송과선이 뇌 조직 밖에 위치하며 스스로 움직이지 않는다는 점을 들어 밸브라는 당시의 개념에 반박했다.''[67]'' 대신 밸브를 소뇌 내의 벌레 모양 구조(오늘날 ''소뇌 벌레'' 또는 소뇌충부)로 확인했다.[73] 갈렌은 송과선을 둘러싼 혈관 연구를 통해 갈렌 정맥이라고 불리는 소뇌의 큰 정맥을 발견했지만,[72][74] 송과선의 기능적 역할은 확립하지 못하고 뇌 정맥의 구조적 지지체로 간주했다.[75]
19세기 후반, 신지학의 창시자인 블라바츠키 여사는 힌두교의 '제3의 눈(아즈나 차크라)'과 송과샘을 동일시하였고, 이는 오늘날에도 유효하다. 요가에서는 송과체를 여섯 번째 차크라(아즈나 또는 제3의 눈), 또는 일곱 번째 차크라(사하스라라)와 연결하기도 한다.
작가이자 연구가인 릭 스트라스만(Rick Strassman)은 송과샘이 특정한 조건 하에서 환각제의 일종인 N,N-dimethyltryptamine(DMT)를 생산할 것이라는 이론을 제시했다. 2013년 그와 다른 연구자들은 설치류의 송과샘 미량투석을 통해 DMT의 존재를 처음으로 보고했다.
"송과안"의 개념은 프랑스 작가 조르주 바타유의 중심 철학 사상이었고, 문학 연구가 드니 올리에(Denis Hollier)의 연구 ‘Against Architecture’에서 상세히 분석되었다. 올리에는 바타유가 송과안의 개념을 서구적 합리성의 맹점으로 참조하고 과도한 헛소리의 기관으로 사용했음을 논의한다.
옥스퍼드 대학교의 월터 볼드윈 스펜서는 1886년 도마뱀의 송과선에 대한 최초의 묘사를 했다. 그는 두정안과 송과선 줄기와 관련된 눈과 같은 구조를 묘사했는데, 이를 송과체 또는 두정안이라고 불렀다.[77] 1918년, 스웨덴 동물학자 닐스 홀름그렌은 개구리와 슴새에서 "두정안"을 묘사하고,[80] 두정안이 망막의 원뿔 세포와 유사한 감각 세포로 구성되어 있으며,[75] 원시적인 광 수용체 기관(광수용체)이라고 제안했다.[80]
6. 1. 데카르트와 송과선
데카르트는 뇌의 송과선에 대해 깊이 연구하였으며,[104] 이곳을 "영혼의 자리"라고 불렀다.[105] 그는 송과선이 인간 뇌에서 좌우로 나뉘지 않은 유일한 기관이라고 믿었지만, 이는 정확하지 않다. 현미경으로 보면 송과선은 두 개의 대뇌 반구로 나뉘어 있다.17세기 철학자이자 과학자인 데카르트는 해부학과 생리학에 큰 관심을 보였다. 그는 첫 저서 《인체론》(1637년 이전 작성, 1662/1664년 사후 출판)과 마지막 저서 《영혼의 열정》(1649)에서 송과선을 "영혼의 주요 자리이자 모든 생각이 형성되는 장소"로 간주했다.[8] 《인체론》에서 데카르트는 신이 창조한 존재인 인간을 몸과 영혼이라는 두 가지 요소로 구성된 것으로 묘사했다.[8][76] 《영혼의 열정》에서 그는 인간을 몸과 영혼으로 나누고, 영혼이 "뇌 물질의 중간에 위치하고 뇌의 전방강에 있는 정기가 후방강에 있는 정기와 소통하는 통로 위에 매달려 있는 어떤 매우 작은 선"에 의해 온 몸과 연결되어 있다고 강조했다. 데카르트는 이 구조가 뇌의 유일한 짝을 이루지 않는 구성 요소였기 때문에 중요성을 부여했다.[8]
데카르트는 송과선을 통해 물질과 정신이라는 두 가지 실체가 상호 작용한다고 보았다. (이러한 생각은 현대 철학자들 사이에서 실체 이원론이라고 불린다.) 송과선에 관한 다른 이론으로는, 체액을 방출하는 밸브로 작용한다는 것이 있었다. 손을 머리에 대고 사색하면 그 밸브를 열 수 있다고 생각했다.
하지만 데카르트의 기본적인 해부학적, 생리학적 가정은 대부분 현대는 물론이고, 그의 시대에 이미 알려진 사실에 비추어 보아도 완전히 틀린 것이었다.
영국 의사 토마스 윌리스는 그의 저서 《Cerebri anatome cui accessit nervorum descriptio et usus》(1664)에서 ''glandula pinealis'' (송과선)을 묘사하며 데카르트의 개념을 비판했다. 그는 "상상력, 기억력 및 기타 영혼의 우월한 힘이 거의 없는 동물에게도 이 선 또는 핵이 크고 꽤 훌륭하기 때문에, 이것이 영혼의 자리이거나 영혼의 주요 능력에서 비롯된다고 믿기 어렵다."라고 언급했다.[75]
6. 2. 멜라토닌의 발견
송과선은 처음에는 더 큰 기관의 "흔적기관" 정도로만 인식되었다. 1917년, 소에서 얻어낸 송과체 추출물을 개구리의 피부에 처리했더니 미백 효과가 있다는 사실이 알려졌다.[82] 예일 대학교의 피부과 교수 에런 B. 러너와 그의 동료들은 송과체로부터 얻어진 미지의 물질이 피부병을 치료하는 데 도움이 될 수 있을 것이라는 희망을 품고 1958년 송과체로부터 해당 물질을 분리한 뒤 멜라토닌이라 이름 붙였다.[82] 이 물질은 의도한 것과는 달리 피부병에 어떤 효능이 있다는 사실을 밝혀내지 못하였다. 하지만, 멜라토닌의 발견은 ‘왜 쥐의 송과체를 제거했을 때 과도하게 난자가 성장하는지’, ‘왜 쉬지 않고 쥐에게 빛을 쬐어주는 것이 송과체의 무게를 감소시키는지’와 더불어 ‘왜 송과선 절제(Pinealectomy)와 끊임없는 빛에 노출되는 것이 동일한 정도로 난소의 성장에 영향을 주는지’에 대한 실마리를 제공하는 데 큰 도움을 주었다.[83] 이 지식들은 결과적으로 새로운 학문의 영역인 시간생물학이 태동하는 데 활력을 불어넣게 되었다.[83]7. 사회와 문화
조르주 바타유는 자신의 철학에서 "송과선"이라는 개념을 서구 합리주의의 사각지대이자 과잉과 델리리움(delirium, 섬망)의 기관으로 보았다. 이 개념은 그의 초현실주의 텍스트인 『예수브』와 『송과선』에 명시적으로 나타난다.[85][86]
19세기 말, 신지학의 창시자 마담 블라바츠키는 송과선을 힌두교의 제3의 눈 또는 ''아즈나 차크라''와 동일시했다. 이러한 연관성은 오늘날에도 여전히 인기가 있다.[8] 송과선은 ''불화의 원리''에서 불화의 여신 에리스와 접촉하는 데 사용될 수 있다고 주장하는 등 다른 종교적 맥락에서도 등장한다.[87]
H. P. 러브크래프트의 단편 소설 "넘어선 존재"에서 한 과학자는 공명파를 방출하는 전자 장치를 만들어 송과선을 자극하고, 인정된 현실 범위를 벗어난 존재를 인식하게 한다. 이 작품은 1986년 동명의 영화로 각색되었고, 2013년 공포 영화 『밴시 챕터』에 영향을 주었다.
"아메리칸 대드" 시즌 16, 에피소드 6("원더캐비넷")에서 스티브는 삶의 의미를 이해하기 위해 송과선을 사용하여 "별의 투사"를 시도한다.
데카르트는 송과체를 "영혼의 자리"라고 부르며[104][105], 물질과 정신이 상호작용하는 곳이라고 생각했다. 그는 송과체가 뇌에서 좌우로 나뉘지 않은 유일한 기관이라고 믿었지만, 이는 현미경 관찰 결과 사실이 아닌 것으로 밝혀졌다.
요가에서는 송과체를 여섯 번째 차크라(아즈나 또는 제3의 눈) 또는 일곱 번째 차크라(사하스라라)와 연결하기도 한다. 일부에서는 송과체가 깨어나면 텔레파시를 사용할 수 있다고 믿는다.
뉴에이지 운동의 초기 지도자인 앨리스 베일리는 자신의 저서 『화이트 매직』에서 "송과체의 눈"을 정신적인 세계관의 중요한 요소로 보았다.
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