3. 신경계의 구조와 기능(1)

신경계는 생각, 판단, 기억, 감각, 운동, 언어, 인지, 행동과 인격을 담당하는 중추로서 환경의 변화를 수용하여 해석하고 반응하여 신체와 정신을 통합하고 조절한다. 즉, 신체 내부와 외부에서 일어나는 여러 자극을 받아들이고 지각, 감각, 운동과 정신작용을 통해 적절하게 반응함으로써 여러 계통의 신체 기능에 직접적인 영향을 미친다. 신경계의 다양한 장애는 생명을 위협할 뿐만 아니라 급성기 이후에도 신체적 기능장애와 같은 심각한 합병증을 일으켜 심리·사회적, 경제적 문제를 일으킨다.

신경계의 기본 구조에 대해 알아보자. 신경계는 중추신경계와 말초신경계로 구성된다. 중추신경계는 뇌와 척수로 이루어지고, 말초신경계는 뇌에서 나오는 뇌신경(12쌍), 척수에서 나오는 척수신경(31쌍), 자율신경계가 있다. 자율신경계는 교감신경과 부교감신경으로 나누어진다. 먼저 신경계의 세포에는 신경세포(신경원), 아교 세포가 있다. 신경세포는 신경 흥분을 전달하는 신경 세포의 구조적 단위로 종류에 따라 모양이 다르고 기능에도 차이가 있다. 신경세포는 핵이 있는 세포체, 수상돌기, 축삭으로 구성된다. 수상돌기는 모든 자극을 받아 세포체에 신경 흥분을 전달하고 축삭은 이를 다른 세포로 전도하는 역할을 한다. 아교 세포는 신경세포를 지지하고 영양을 공급하며 보호하는 역할을 한다.

먼저 중추신경계 중 하나인 뇌에 대해 자세히 알아보자. 뇌는 대뇌(cerebrum), 간뇌(diencephalon), 뇌간(brain stem)과 소뇌(cerebellum)로 되어 있으며 두개골 안에 들어 있다. 두개골의 기저부에는 대공이 있어 뇌간과 척수가 연결된다.

대뇌는 뇌 전체 무게의 80%를 차지하고 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽으로 구분된다. 전두엽에는 추체로의 중추가 있어 수의적 운동을 관장한다. 전두엽의 전 전두영역에서는 인격과 태도, 고도의 지적 기능인 의식, 학습, 추리, 창조적인 사고, 문제 해결, 판단, 기억, 의지력, 도덕, 윤리적 가치관에 대한 기능을 담당한다. 또한 호흡, 위장계 활동, 심맥관계의 활동 및 정서적 반응과 같은 자율신경기능과도 관련이 있다. 두정엽은 대뇌의 위쪽 후방에 위치하며 신체에 들어오는 감각 신호를 받아들여 물체의 크기, 형태 등을 인식하고 유사한 물체를 식별하는 역할을 한다. 측두엽에는 청각중추가 있어 소리를 받아들이고 의미를 판독하여 뜻을 이해한다. 또한 미각과 후각을 받아들이고 해석한다. 두정엽이 손상을 받은 경우 언어에 대한 이해력과 기억력이 현저히 저하될 수 있다. 후두엽에는 시각중추가 있어 시각적 정보를 받아들이고 해석하는 역할을 한다.

간뇌는 두 대뇌반구가 합쳐지는 중간에 위히하며 중요한 구조로 시상과 시상하부가 있다. 시상은 말초에서 오는 후각을 제외한 감각 자극을 대뇌피질에 전달하는 역할을 한다. 그리고 통증과 온도 변화와 같은 자극을 직접 인지하기도 한다 시상하부는 대뇌 하부에 위치하며 뇌하수체와 연결되어 있다. 시상하부에는 신경핵이 모여 있는데, 이는 뇌하수체에 신경섬유를 보내고 있으므로 수분, 당분, 지방 대사, 성장과 성의 성숙, 체온, 맥박, 혈압, 수면 조절에 영향을 미친다.

뇌간은 뇌의 한가운데에 위치하며, 척수와 뇌를 연결한다. 위에서 차례로 중뇌(midbrain), 뇌교(pons), 연수(medulla)로 이루진다. 먼저 중뇌는 간뇌와 뇌교 사이에 있는 작은 구조로 제3뇌신경(동안 신경)과 제4뇌신경(활자 신경)의 기점이다. 그러므로 중뇌에 손상을 입으면 동공이 열리고 대광반사가 소실된다. 뇌교는 중뇌와 연수 사이에 위치하고 얼굴의 운동과 감각을 담당한다. 연수는 뇌의 마지막에 위치하며 연수의 상부는 뇌교와 이어지고 하부는 척수와 연결된다. 연수는 자율신경계를 관장하여 맥박, 호흡에 영향을 준다.

소뇌는 대뇌의 뒤쪽 하부, 뇌교의 후방에 위치한다. 소뇌는 자발적으로 운동을 유발하지는 않으나 시상 및 대뇌피질과 연결되어 운동기능 조정과 섬세한 운동, 균형, 위치감각을 조절한다.

뇌의 보호 구조에 대해 알아보자. 먼저 뇌막은 대뇌반구와 척수를 덮고 있으며, 대뇌와 척수를 지지하고 보호하며 영양과 혈액 공급의 통로가 되고 있다. 뇌막은 경막, 거미막, 연막으로 구성된다. 경막은 뇌막 중 가장 바깥층을 이루는데, 뇌를 둘러싸고 있는 경막은 두 겹으로 이루어지며 3겹의 뇌막 중 가장 두껍고 불투명하다.거미막은 경막 밑에 있고 연막과는 실같은 많은 조직으로 연결되어 있다. 거미막과 연막 사이의 공간을 거미막하공간이라고 하며 이곳에서 뇌척수액이 흐른다.

뇌척수액은 모양이 일정하지 않지만 서로 연결되는 공간인 4개의 뇌실에서 생성되고 순환한다. 뇌실은 2개의 측뇌실, 제3뇌실, 제4뇌실로 구성된다. 뇌척수액은 무색투명한 액체로 맥락총의 분비와 확산 작용에 의해 혈액에서 생산된다. 뇌의 밖으로 나간 뇌척수액은 거미막하공간으로 이동하고 뇌와 척수의 공간을 순환한 뒤 정맥 순환계에 흡수된다. 뇌척수액은 외부의 충격으로부터 뇌와 척수를 보호하고 영양소를 신경세포에 공급하며 노폐물을 제거한다. 뇌척수액은 하루에 500ml 정도 생산된다.

혈액-뇌 장벽은 뇌의 모세혈관 내피세포로 형성된 특수한 구조로서 이산화탄소, 산소, 물, 전신마취제는 뇌로 유입이 가능하게 하지만, 이물질을 비롯한 여러 물질들이 중추의 신경세포에 접근하지 못하게 하는 역할을 한다.