[신경과학] 8.1 : 미각(gustation) - 1

 
 
이번 포스트부터는 화학적 감각(chemical sense)들을 우리 뇌가 어떻게 인식할 수 있는지에 대해 알아보도록 하자.
 
 
animal들은 chemical sense를 통해 nourishment, poison, potential mate를 identify할 수 있음. chemical sensation은 가장 오래되고, 가장 common한 sensory system이라 볼 수 있음.
 
 
 
chemical sense에는 gustation, olfaction 등이 있는데, 이들의 경우 화학물질을 감지하므로 chemical sense로 볼 수 있는 것임. 한편 시각은 빛을 감지하고 청각은 음파를 감지하므로 이들과 chemical sense는 다름.
 
 
 
우선 gustation(미각)에 대해 알아보자.
 
 
현재 알려진 sensation 가능한 맛의 종류는 saltiness, sourness, sweetness, bitterness, umami의 5가지임. 이 중 saltiness는 항상성 조절을 위해 sensation하는 것이 매우 중요하고 sweetness는 당 섭취를 위해 중요하며, sourness와 bitterness는 각각 상하거나 독이 함유된 물질을 미리 sense해서 피하기 위해 중요하고 umami는 amino acid 섭취를 위해 중요함.
 
 
 
사실 이 밖에도 최근에는 fat, starch, carbonation, calcium, water 등에 의한 맛이 있지 않을까 생각되고 있음.
 
 
단맛은 fructose, sucrose와 같은 sugar, 혹은 saccharin, aspartame과 같은 artificial sweetener 등에 의해 유발될 수 있음. 이 때 artificial sweetener를 사용하게 되면 살은 덜 찌고 단맛만 느끼게 해주므로 많이 사용되고 있음.
 
 
한편 쓴맛은 quinine, caffeine, K+, Mg2+ 등에 의해 유발될 수 있음.
 
 
 
한편 맛이라는 것이 sensation되는 과정에서는 이런 chemical들의 종류 뿐만 아니라 온도, 질감, 냄새, 시각 등이 다 중요하게 작용하며, 이들 정보들이 다 combination된 결과 맛이 sensation되는 것임.
 
 

 
 
 
이 중에서 맛을 느끼는 곳은 tongue, pharynx, epiglottis라 할 수 있음. 이 중에서도 tongue, epiglottis에 맛을 느낄 수 있는 수용체가 있으며, 이 중 tongue에는 주로 단맛을 느낄 수 있는 receptor가, epiglottis에는 주로 쓴맛을 느낄 수 있는 receptor가 있음. 특히 식도에 이런 쓴맛 receptor들이 포진하고 있기 때문에 최종적으로 쓴 음식이 들어오면 삼키는 대신 토하게 됨.
 
 
 
한편 입과 비강을 나눠주는 경계선 역할을 하는 것이 palate(입천장)임. palate를 중심으로 위쪽에는 nasal cavity(비강)가 있으며, 이 곳에서 smell의 sensation이 일어남. 이 때 흥미롭게도 palate의 뒷부분이 뚫려있어서 입과 비강이 연결되어 있음. 이는 동물들 중 사람에서만 나타나는 특징임. 이러다 보니 입을 통해 들어온 음식물의 냄새가 다시 nasal cavity 쪽으로 backward로 들어가 sensation되기도 함. 이 덕분에 사람은 다른 동물에 비해 더 많은 맛을 감지할 수 있는 것임.
 
 
 

 
 
보면 코로 바로 인식되는 orthonasal한 방법 외에 입으로 들어온 음식물의 냄새가 인식되는 retronasal한 방법도 있다는 것을 알 수 있음. 그 결과 우리가 감지할 수 있는 맛의 다양성이 증가하게 됨.
 
 
 
한편 예전에는 tongue의 위치에 따라서 느낄 수 있는 맛이 다르다고 생각했었음. 그러나 최근에는 혀의 모든 부위가 다 모든 맛을 느낄 수 있지만, 어떤 맛을 더 '잘' 느끼는지의 정도만 다르다는 것이 정설임. 이 때 tongue의 tip에서는 sweetness가, back에서는 bitterness가, side에서는 saltiness와 sourness가 더 잘 느껴지는 경향이 있음.
 
 
한편 혀에는 papillae라는 구조가 있는데, 크게 foliate papillae, vallate papillae, fungiform papillae가 있으며, 이들의 위치, 모양이 다 다름.
 
 

 
 
위 그림과 같이 papillae가 분포하고 있음. 이 papillae를 확대하면 위 그림 오른쪽 아래와 같은 taste bud라는 구조가 관찰되며, 이 bud를 다시 확대할 시 위 그림 오른쪽 위와 같이 taste pore가 있고 이곳으로 taste cell 말단부 microvilli(융모)가 퍼져있는 모양새를 하고 있다는 것을 알 수 있음. 결과적으로 침과 같이 섞여서 들어오는 chemical들이 taste pore로 들어오면 이 chemical을 taste cell이 인지하고 그 결과 전기신호가 뇌로 전달되는 식임.
 
 

 
 
 
한편 흥미롭게도 위와 같이 taste cell과 taste cell 후단의 neuron에서의 전기자극을 측정하게 되면 외부에서 들어온 chemical에 따라 이들의 전기자극 양상이 달라짐. 이 때 흥미롭게도 한 cell임에도 어떤 경우 서로 다른 종류의 맛을 sensation 가능함. 그럼에도 불구하고 cell별로 더 잘, 강하게 sensation하는 맛의 종류는 제각기 다 다름.