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1. 신경계통
1.1. 신경계통의 기능과 분류
신경계통의 기능과 분류는 다음과 같다. 신경계통은 감각기능, 통합기능, 운동기능을 수행한다. 감각기능은 인체 내부와 외부의 자극에 반응하여 이를 감지하고 신호로 변환하여 중추신경계통에 전달한다. 통합기능은 감각 정보를 받아서 처리, 저장, 회상하여 어떤 반응을 해야 할지 결정하는 역할을 한다. 운동기능은 중추신경계통에서 발생한 반응 신호를 근육과 선세포에게 전달하여 실제 반응을 일으킨다.
신경계통은 크게 중추신경계통과 말초신경계통으로 구분된다. 중추신경계통은 머리뼈와 척추로 둘러싸여 보호되는 뇌와 척수로 구성되며, 신경계통의 통합기능을 수행한다. 말초신경계통은 중추신경계통에서 나오거나 들어가는 신경들과 신경절로 구성되며, 감각기능과 운동기능을 담당한다.
뉴런과 신경교세포가 신경계통을 구성하는 주요 세포이다. 뉴런은 감각, 통합, 운동 기능을 수행하는 세포로 세포체, 수상돌기, 축삭 등의 구조를 가지고 있다. 신경교세포는 뉴런을 보호하고 지지하는 역할을 한다.
종합하면, 신경계통은 감각, 통합, 운동의 3가지 주요 기능을 수행하며, 중추신경계통과 말초신경계통으로 구분된다. 이를 구성하는 주요 세포는 뉴런과 신경교세포이다.
1.2. 뉴런의 기본 구조
뉴런의 기본 구조는 신경계통의 기능을 수행하는 데 있어 매우 중요한 요소이다. 뉴런은 신경 세포로서 정보를 전달하는 주된 역할을 담당한다.
뉴런의 주요 구조는 세포체, 수상돌기, 축삭으로 구성된다. 세포체는 뉴런을 조절하는 중심이 되며 핵을 포함하고 있다. 수상돌기는 다른 뉴런으로부터 신호를 받는 부분이다. 축삭은 뉴런이 다른 세포에 신호를 보내는 출력 통로 역할을 한다.
축삭의 말단부에는 종말단추라는 구조물이 있는데, 이곳에는 신경전달물질이 저장된 신경 말단이 존재한다. 신경전달물질은 신경세포 간 정보 전달에 사용된다.
신경세포 외부에는 슈반세포가 있어 축삭을 감싸고 수초를 형성한다. 수초는 신경 신호가 빠르게 전달되도록 돕는다. 수초 사이사이에는 랑비에 결절이라는 부위가 존재하며, 신경 신호가 이 결절을 통해 점프하듯 전달된다.
이처럼 뉴런은 다양한 구조적 특징을 통해 신경계통 내에서 효율적인 정보 전달 기능을 수행한다. 뉴런의 기본 구조에 대한 이해는 신경계통의 작동 원리를 파악하는데 필수적이다.
1.3. 신경교세포
신경교세포는 뉴런을 보호하고 뉴런의 기능을 돕는 역할을 한다. "Glia"라는 단어는 그들의 역할 중 하나인 "접착제"를 의미한다. 태아기에 신경교세포는 목적지를 향해 어린 뉴런을 안내하는 발판을 형성한다. 성숙한 뉴런이 다른 세포와 시냅스 접촉을 하지 않는 곳에는 언제나 신경교세포가 감싸고 있다. 이는 신호 전송을 위해 분화되는 시점이 아니라면 뉴런들이 서로 접촉하는 것을 막고 따라서 정밀한 전도 통로를 제공한다.
신경교세포의 종류에는 희소돌기아교세포, 뇌실막세포, 미세아교세포, 별아교세포가 있다. 희소돌기아교세포는 뇌와 척수에 말이집을 형성하고, 뇌실막세포는 뇌와 척수의 속공간을 이루어 뇌척수액을 분비하고 순환시킨다. 미세아교세포는 미생물과 이물질, 죽은 신경조직을 파괴하고 포식작용을 한다. 별아교세포는 뉴런이 시냅스하는 부위와 뇌의 표면을 덮으며 중추신경계통의 지지조직과 혈액뇌장벽을 형성한다. 또한 뉴런에 영양을 공급하고 성장인자를 제공하여 뉴런을 자극하며, 칼륨과 신경전달물질을 제거하여 뇌와 척수의 세포 바깥액의 조성을 조절한다.
말초신경계통에는 슈반세포와 위성세포가 있다. 슈반세포는 모든 말초신경섬유와 말이집 주위에 신경집을 형성하고 손상된 신경섬유의 재생을 돕는다. 위성세포는 신경핵 주위의 뉴런이 세포체 주위를 둘러싸고 전기적 절연을 제공하며 뉴런의 화학적 환경을 조절한다.
신경교세포는 뉴런을 보호하고 뉴런의 기능을 돕는 중요한 역할을 한다. 특히 태아기에 목적지를 향해 뉴런을 안내하는 발판을 형성하고, 성숙한 뉴런이 서로 접촉하는 것을 막아 정밀한 전도 통로를 제공한다. 또한 말초신경계통에서는 손상된 신경섬유의 재생을 돕는 등 다양한 기능을 수행한다.
1.4. 안정막전위의 생성
신경세포는 전기적 현상을 통해 정보를 전달한다. 세포막의 경계로 안쪽은 음전하, 바깥쪽은 양전하를 띠는데 이러한 전압차를 안정막전위라고 한다. 안정막전위가 생성되는 이유는 세포막의 선택적 투과성과 반투막 때문이다.
세포 밖 환경에는 나트륨 이온(Na+)이, 세포 내부에는 칼륨 이온(K+)이 더 많이 존재한다. 이러한 이온 분포의 불균형이 세포 내부를 음전하로 만든다. 세포막에는 Na+, K+ 채널이 있어 이들 이온이 농도 차이에 따라 확산될 수 있다. Na+은 세포 밖에서 안으로, K+은 세포 안에서 밖으로 이동하려 한다.
Na+-K+ 펌프는 3개의 Na+을 내보내고 2개의 K+을 세포 안으로 능동 수송한다. 이를 통해 Na+과 K+의 불균형을 지속적으로 유지한다. 이렇게 형성된 전압차가 안정막전위이며, 보통 –70mV 수준이다.
자극이 가해지면 국소전위가 생성되고, 이 전위가 문턱값에 도달하면 활동전위가 발생한다. 활동전위가 일어날 때 Na+ 통로가 열리고 막전위가 양(+)으로 움직인다. 이후 K+ 통로가 열려 다시 음(-)전위로 돌아간다. 이 과정이 연쇄적으로 일어나면서 활동전위가 전파된다. 이렇게 신경신호가 전달되는 것이다.
2. 척수
2.1. 척수의 구조
척수는 원통형의 신경조직으로 45cm 길이이며 대후두공에서 두 번째 요추척추, 늑골 바로 아래까지 내려간다. 신생아나 어린이의 경우 척수의 길이가 좀 더 길다. 평균 1.8cm 너비이며, 팔과 다리의 복잡한 움직임을 조절하기 위해 엄청나게 많은 뉴런이 있기 때문에 목 아래쪽과 허리 부분에서 약간 넓어진다. 그렇게 넓어진 부분을 목팽대(경팽대)와 요부팽대라고 한다.
척수의 길이를 따라 일정한 간격으로 2개의 척추 사이에 있는 추간공에서 피부, 근육, 뼈, 내장기관으로 뻗어있는 1쌍의 척수신경이 나온다. 이 부분을 척수의 분절이라고 한다. 척수는 아래쪽에서 끝나는데 그 부분을 척수원추라고 부른다.
척수의 회색질 부분은 후각, 측각, 전각으로 나뉘는데, 이는 마치 나비 날개와 비슷한 모양이다. 백색질 부분은 후삭, 측삭, 전삭으로 구성된다.
척수를 둘러싸고 있는 것은 3층의 수막으로, 바깥쪽부터 경막, 지주막, 연막이다. 이 중 경막은 가장 두껍고 단단한 막으로 척추뼈에 붙어 있다.
척수신경은 구심성 섬유(감각신경섬유)와 원심성 섬유(운동신경섬유)로 구성되어 있다. 구심성 섬유는 뒤뿌리신경절에서 교체되어 척수로 들어가고, 원심성 섬유는 전근으로부터 나온다.
2.2. 척수신경의 구조
척수신경은 척수의 양쪽에서 기시하는 31쌍의 신경이다. 첫 번째 척수신경은 대후두공과 제1경추 사이에서 나오고, 나머지 척수신경들은 척추 사이구멍을 통해 나온다. 척수신경은 목부, 등부, 요부, 천골부로 구분된다.
척수신경은 원심성 섬유인 운동신경섬유와 구심성 섬유인 감각신경섬유로 구성되어 있다. 운동신경섬유는 척수의 앞뿌리에서 나오고, 감각신경섬유는 척수의 뒤뿌리에서 나온다. 뒤뿌리에는 감각신경절이 있어 감각수용기로부터 들어온 정보를 척수로 전달한다.
척수신경은 분절을 이루고 있으며, 각 분절마다 한 쌍의 척수신경이 존재한다. 척수신경은 몸의 표면과 내부기관에 감각과 운동 신호를 전달하는 역할을 한다. 또한 척수반사에 관여하여 빠른 반응을 가능하게 한다.
3. 반사
3.1. 체성반사
체성반사란 자극을 받은 감각수용기와 해당 근육 사이에서 이루어지는 반사로, 피부, 근육, 힘줄, 관절 등에 가해진 자극을 중추신경계통에서 빠르게 받아들여 반사적인 근육수축을 유발하는 기능을 ...
