신경세포<뇌와 생각의 출현>

식물과 동물이 다른 점은 식물은 태양을 받아 화학에너지<탄수화물>를 만들고 동물은 동일한 태양 에너지를 받아 전압펄스<신경 이미지>를 만든다. 동일한 빛을 받지만 동물은 빛을 받아 시각을 통해 먹이를 보고 그 쪽을 향해 운동한다는 뜻이다.

 

뉴런은 본질적으로 하나의 전지이며 전지와 마찬가지로 전압을 발생시킬 수 있다<I of Vortex 이나스>

 

브레인 스토리<수전 그린필드>. 신경세포도 세포다. 진핵세포다. 핵이 있고 핵 안에 유전정보가 보호되어 있다. 중요한 점은 신경세포 막이 수 십 센티까지도 길게 늘어나 연장된다는 점이다. 이를 축색이라 한다. 축색 끝<축색돌기>은 세포막<수상돌기>과 만나 단백질로 된 입체구조인 이온채널이 형성된다. 축색돌기는 1만배 농도 차이의 외부 칼슘이온을 대량으로 받아들인다. 축색 말단부의 신경전달물질을 담고 있는 소포체가 세포막 쪽으로 이동하고 소포체 주머니가 열리며 신경전달물질 아세틸콜린이 분출된다. 이 때 세포체와 신경축색 말단 사이를 시냅스라 한다. 

 

시냅스<Synapse> - 한 뉴런의 축색말단 돌기와 다음 뉴런의 수상돌기 사이의 연접부위. 간격은 약 원자 수백개가 들어갈 정도의 20 나노미터.

 

신경전달물질이 세포막 이온채널에 부착되면 이온채널이 열리고 세포막 외부의 많은 Na이온이 들어온다. 나트륨 이온은 + 전기를 띠고 있다. 세포막 안은 -10m볼트. 외부와 -70m볼트 차이. 나트륨이 세포막 안으로 들어오면서 세포막 외부의 전압이 -55m볼트로 올라가면 여기서 신경펄스가 생성된다. 한 개의 신경세포엔 대략 수 천에서 2만개까지의 시냅스가 있다. 인간의 뇌에는 대략 160억개의 신경세포가 있다. 시냅스 연결부위를 대략 1만으로 치면 얼마나 많고 복잡하겠나?

 

신경세포가 흥분하게 돼 한계점을 넘게되면 또 다른 전압펄스를 만들어 다른 신경세포에 전달하게 된다. 우리가 말하는 사고 생각 기억은 크리스마스 트리 같이 시냅스와 시냅스가 만나는 3차원 구조의 총체라 말하고 있다. 우리가 학습하는 것 민감화 습관화도 결국 이런 신경 시냅스가 얼마나 많아지느냐 적어지느냐의 현상이다.

 

학습의 정의 – 뇌에서 이루어지는 시냅스 활성의 변화에 따른 뉴런간 네트워킹이다. 즉 신경망의 구성이다<Kandel et al 1995>.

 

습관화<Long term habitation>되면 이 연접부위가 하나로 통일된다. 간단히 말하면 한 가지 쪽으로만 생각하게 된다. 입력과 출력이 동일하게 된다는 의미다.

민감화<Long term sensitization>되면 동일한 자극이 들어왔는데 쉽게 흥분하게 되는 것으로 원인은 신경연접부위 시냅스가 2에서 4로 많아졌다는 것을 의미한다.    

여성 호르몬인 에스트로겐이 뇌세포에 미치는 영향 – 배란기 시냅스 밀도 증가. 월경초기의 뇌세포-배란기 때의 뇌세포-배란기 이 후의 뇌세포를 비교해 보면 배란기 중 뇌세포가 가장 활발한 것은 이 기간 중 임신이 가능하도록 직접 간접으로 남성이 오게 하는데 민첩하게 작용하도록 두뇌를 발달시키는 것이다<출처 두뇌의 신비 자궁에서 무덤까지 강성종>

 

흥분성 시냅스: 주로 수상돌기

억제성 시냅스: 주로 축삭 출발부위<출처 뇌 톰슨>

 

학습을 하고 나면 Dendritic spines가 증가한다. Spine의 소멸과 생성. 시간이 경과하면서 보이는 spine의 변화가 결국 우리의 학습결과이고 기억이고 감정이다.

<예>쥐의 입주위 털<민감한 감각모>배열 패턴과 뇌 피질의 배열구조는 동일하다. 털 하나 하나를 확인해 보면 많은 신경세포들이 연결되어 있다.

뇌로부터 마음을 배운다<오키 고스케> 신경 전압펄스를 전달하는 방식은 2가지다. 2세포가 만났을 때 동일한 행동을 보이는 이유는 무엇인가? 2 세포간 정보를 주고 받는 간단한 방법은 혈액을 통해 느린 속도로 호르몬을 확산시켜 전달하는 방법이 있다. 하지만 생존환경이 긴박한 동작을 요할 때는 세포 축색끼리 통합하는 전용선을 만든다. 이를 무수신경이라 한다.

 

무수신경<Nonmyelinated nerve> - 수초나 신경초 등의 피복구조를 가지지 않은 신경섬유로 유수신경과 대응된다. 신경섬유의 말단에 수초와 슈반초가 없이 나출되어 있다.

<예>원구류를 제외한 척추동물의 운동신경이나 지각신경의 대부분이 무수신경 여기에 속한다. 전선에서 수<피복>가 없다는 소리다. 속도가 느리다.

유수신경<Medullated nerve> - 미엘린초 또는 수초에 싸여 있는 신경섬유로서 횡단면을 보면 중앙에 신경세포에서 나온 세포질의 연장인 축색이 있고 측색의 외측은 두꺼운 수초에 싸여 있고 다시 최외층은 얇은 슈반초<신경초>에 싸여 있다. 전선이 피복에 감긴 상태. 신경세포 축색이 절연체로 싸이는 것을 수초화라 한다. 수초화가 되면 전압 펄스가 점핑을 하면서 속도가 빨라진다.

 

인간 뇌의 수초화 진행시기 – 전전두엽의 수초화는 20세 이후에도 계속됨. 뇌 영역별 수초화 진행 양상은 인간 뇌 발달을 이해하는데 중요함<학습의 결정적 시기와 관련됨>

운동신경 대아 -0세. 감각신경 대아 -1세. 뇌간 0-1세. 소뇌 0-1세. 대뇌 0-15세. 전두전야 20세. 신경은 아래로부터 위로 발달한다. 분화는 진화를 추구한다. 수초화는 위로 진행. 대아의 시대에 수초화한다. 20대 이하 청소년들이 아무리 머리가 빨리 돌아가도 50대와 보는 관점이 다른 것은 전전두엽의 수초화 정도가 다르기 때문이다.           

 

인간 뇌 수초화<유수신경>시기 – 수초화 진행은 감각과 운동신경-유아기에 완성. 연합영역신경-청소년기를 통해 계속 진행.  Myelin Development 감각영역 운동영역 연합영역으로 나누었을 때 수초화가 맨 나중에 진행되는 것이 연합영역이다.

인간 뇌 수초화 순서 – 수초화 진행순서 생존에 긴요한 1차 감각, 1차 운동에서 연합영역 순으로.

예로 사람이 걷고 물고기가 헤엄치는 것은 굉장히 빨리 수초화된다. 고등동물로 가서 수초화가 늦게 되는 부분은 전전두엽의 개념적 사고 부분이다.

실행기억<개념 계획 행동 종특유운동> 인식기억<개념 의미 일화 다중감각 종특유감각>   

 

사실 인간은 움직이는 능력을 마음껏 즐긴다<I of Vortex 이나스>

 

동물과 인간의 차이점: 동물=운동한다. 인간=잘 운동한다. 능숙하게 잘 운동한다.

동물은 생존이 허용하는 범위 만큼만 한다. 오케스트라 지휘 정치가의 웅변을 보라. 동일한 말이지만 잘 할 수 있다는 점이 다르다. 말도 대표적인 운동이다. 동물은 단발적인 소리만 만든다. 하지만 사람은 외마디 소리는 기본이고 그 외 놀라울 정도로 완벽하게 말 운동을 숙련할 수 있다. 최고의 감각능력과 표출능력이 만난다. 결국 호모 사피엔스에 와서 뭔가 잘 할 수 있게 된 것이다. 뭘? 운동을.

 

결국 많은 뉴런들이 모여서 잘 할 수 있는 것이 뭐냐면 운동이다. 그래서 세포의 뒤쪽은 감각이고 앞쪽은 운동이다. 결국 감각과 운동은 동일한 하나의 현상이다.

<예>개구리 발생과정: 말려 들어가는 부분이 항문이 되고 척추가 되고 척추는 뇌가 된다. 척추가 말려 들어가 하나의 관을 만든다. 관 안의 구멍이 대뇌 맨 위까지 계속 연결된다. 이 관의 단면을 잘라 보면 척추의 배쪽 반쪽은 운동을 척추의 등쪽은 감각을 담당한다. 그래서 뇌도 앞쪽은 운동 뒤쪽은 감각으로 배치되어 있다.      

 

감각 운동 처리과정 – 우리 몸으로 들어오는 감각정보는 대뇌피질의 일차감각영역<Primary sensory area> 일차시각영역<VL> 일차청각영역<AL> 체감각영역<SL>에서 일차적으로 분석된 다음 각각의 감각연합영역<Sensory association area> 체감각연합영역<SA> 시각연합영역<VA> 청각연합영역<AA>에서 과거의 경험과 비교 분석되어 각각의 감각에 대한 최종 인식이 이루어진 다음 최종분석된 시각자극 청각자극 체감자극이 종합되는 다중감각연합영역<MA>로 이어진다.

만약 다중감각연합영역에 와서도 과거 경험에 없는 새로운 자극은 변연계의 파페츠회로<Papez circuit>를 거쳐 새로운 기억회로에 들어가고 과거 경험에서 중요했던 자극은 편도핵복합체<AMYZ>로 들어가 감정을 동반하게 되어 역시 전전두엽피질과 운동영역을 거쳐 특정한 행동반응으로 나타나게 된다<의학 신경해부학 이원택/박경아>

 

시냅스를 통해 신경 전압펄스를 효율적으로 전달하기 위해 신경축색에 절연물질<주로 지방질>로 피복하는 것이 수초화다. 수초화는 여러 부위에서 시기적으로 다양하게 진행된다. 최종적으로 가장 느리게 진행되는 것이 전전두엽이기 때문에 인간에게 있어 종합적인 판단 예측기능들이 나이에 비례하는 현상을 볼 수 있는 것은 이 때문이다.

이상 박문호 박사 신경세포<뇌와 생각의 출현> 강론 중에서