[신경과학] 7.3 : 뇌척수액, 뇌막, BBB

 

 

이번 포스트에서는 뇌를 둘러싸고 있는 뇌막, 뇌척수액, 그리고 BBB에 대해 알아보자.

 

 

우선 뇌를 보호하는 보호막 system인 Meninges에 대해 알아보자.

 

 

 

meninges는 위와 같이 생겼음. 보면 두개골 바로 안쪽에 dura mater라는 아주 질긴 막이 있음. 그 아래에는 subdural space가 존재함. 한편 그 안쪽에는 arachnoid membrane이 존재하고, 이 내부에는 subarachnoid space가 존재하며, 이 space에 cerebrospinal fluid가 흐르게 됨. 동시에 이 공간에는 혈관도 존재하고 있음. 한편 그 안쪽, 즉 뇌 cortex의 바로 바깥쪽에는 아주 부드러운 막인 Pia mater가 존재함. 즉, 뇌는 3겹의 막으로 둘러싸여 보호받고 있음. 게다가 CSF 내부에 둥둥 떠있는 형태로 주로 존재하기에 충격에 대해서도 resistance를 가지고 있음.

 

 

이 때 CSF를 유지하는 system이 ventricular system임.

 

 

 

위 그림에 ventricular system이 나타나 있음. 보면 뇌의 가운데에 있는 ventricle이라는 공간, 그 중에서도 choroid plexus에서는 혈액으로부터 물, 영양분을 뽑아내 ventricle 공간으로 cerebrospinal fluid를 만들어 뿜어내주게 됨. 한편 이렇게 나온 CSF는 전혀 다른 부분에서 다시 혈액으로 빠져나가게 됨. 그렇기에 (한쪽에선 넣어주고 한쪽에선 빼주는 system이기에) CSF circulation은 한 방향으로만 지속적으로 일어남.

 

 

이런 CSF는 물질교환 뿐 아니라 뇌 자체를 protection해주는 역할도 함.

 

 

 

 

한편 brain의 경우 거의 oxygen, glucose 전체의 20%를 소비하며, glycolysis 등을 이용해 ATP를 생산하게 됨. 이 때 brain은 스스로 glucose를 만들어낼 수 없으므로 glucose와 oxygen을 공급해주는 혈관계가 상당히 중요함. 만약 이러한 공급이 제대로 이루어지지 않는다면 dizziness, convulsion, 혹은 의식을 잃거나 brain damage를 입을 수도 있음.

 

 

 

 

 

한편 뇌로 전달되는 혈액을 공급하는 blood vessel의 구조는 위와 같음. 보면 가쪽의 endothelial cell이 tight junction으로 연결되어 있어서 cell-cell 사이 틈으로 물질이 통과하지 못함. 대신 endothelial cell이 막을 통해 통과시킨 소수의 물질들만이 이곳을 통과해 뇌로 공급될 수 있게 됨. 이러한 system을 BBB(blood brain barrier)라고 부름.

 

 

 

 

 

위 그림에 나타나 있는 site는 allen institute for brain science에서 제공하는 것인데, 이 곳에서는 brain anatomy 관련 data를 무료로 찾아볼 수 있음.

 

 

 

특히 이곳에서 제공하는 brain explorer라는 프로그램을 이용하면 위와 같은 anatomy map을 볼 수 있음.

 

 

 

 

이 밖에 이 database에는 connectome DB도 있어서 특정 위치에 있는 neuron의 axon이 어느 곳으로 뻗어나가는지에 대한 지금까지 밝혀진 정보들 또한 다 확인해볼 수 있음.

 

 

 

 

 

이런식으로 확인해본 예시가 위와 같음.

 

 

 

이제 몇 가지 anatomical term들에 대해 알아보자.

 

 

우선 gray matter는 앞서 말한것처럼 cortex, 즉 뇌의 바깥부분에 주로 존재하는 cell body가 밀집되어있는 gray 색의 region을 의미함. 한편 nucleus라는 term이 있는데, 이 term은 기능적으로 동일한(uniform) 신경세포가 주변과 명확히 구분된 채로 발견되는 structure들을 의미함.

 

 

 

즉, 위 그림에서와 같이 white matter 안에 주변과 명확히 구분되는 region이 존재하면 이를 nucleus라 부를 수 있음.

 

 

한편 substantia는 비슷비슷한 neuron들이 모여 기능하지만 주변과 명확한 경계적 구분은 없는 경우를 의미함.

 

 

이 밖에 locus라는 용어는 사실 nucleus와 거의 같은 뜻인데, 다만 nucleus보다는 더 specific한 몇몇 region에 대해서만 locus라는 용어를 사용함.

 

 

마지막으로 ganglion의 경우 기능적으로 유사한 neuron들이 모여있는 cell mass를 의미하기는 하지만 이 term은 CNS에서는 사용하지 않고 PNS에서 사용됨.

 

 

 

 

이 밖에 axon structure와 관련된 위와 같은 용어들도 있으므로 참고할 것.

 

 

한편 brain은 MRI, CT 등의 이미징 방법을 통해 비파괴적으로 관찰할 수도 있고, 이 밖에 혈관 이미징, 특정 neuron을 형광 이미징해서 보는 등의 조직학적 분석 방법도 많이 발전하고 있음.

 

 

 

다음 포스트에서는 뇌를 보기에 적합한 MRI, PET, fMRI에 대해 간단히 알아보도록 하자.