[신경과학] 10.3 : 전정기관(vestibular system)

 

 

이번 포스트에서는 몸의 균형을 유지하는데 있어 중요한 전정기관(vestibular system)에 대해 알아보도록 하자.

 

 

 

 

vestibular system은 balance, equilibrium, posture, 그리고 head, body, eye movement와 관련되어 있음.

 

이 때 Otolith organ은 특히 gravity와 tilt 등을 인지하는 것과 관련되어 있으며 semicircular canal(반고리관)은 head rotation을 인지하는 것과 관련되어 있음. 이 두 기관은 물리적으로 조금 떨어져 있음. (위 그림 참조)

 

 

 

이 때 이들 vestibular system에서도 hair cell이 관여함.

 

 

 

 

 

 

위 그림은 Otolith organ의 작동 방식을 보여주고 있는데, 보면 head angle이 변화할 시 Macular hair cell들도 같이 젖혀지면서 shear stress가 발생하고 그 결과 신호가 뇌로 전달되게 됨.

 

 

 

 

Otolith organ의 경우 Utricular macula와 Saccular macula로 이루어져 있으며, 이들의 경우 depolarization 방향이 서로 다름. (Utricular macula는 안쪽 방향, Saccular macula는 바깥쪽 방향으로 depolarization됨)

 

 

 

 

위 그림을 보면 실제로 이 organ들도 hair cell로 구성되어 있음.

 

 

 

 

한편 위 그림 아래에 나와있는 것처럼 Otolith organ은 머리 tilt 뿐 아니라 가, 감속도도 sensing할 수 있음. 쉽게 생각해 머리가 앞으로 가속되면 관성에 의해 hair cell이 뒤로 쏠리고, 머리가 뒤로 가속되면 관성에 의해 hair cell이 앞으로 쏠리는 것을 생각하면 됨.

 

 

 

 

 

 

위 그림 (A)의 경우 실제로 앞으로 고개를 젖힐 때 discharge rate이 특이적으로 증가함을 보여주며, (B)의 경우 실제로 뒤로 고개를 젖힐 때 discharge rate이 특이적으로 감소함을 보여줌.

 

 

 

다음으로 Semicircular canal(반고리관)의 구조에 대해 알아보자.

 

 

 

 

반고리관은 위 그림에서도 나타나 있는 것과 같이 hair cell을 포함하고 있음. 이 때 이 hair cell들은 rotation 방향에 따라 다르게 움직이는 pattern을 보이게 됨.

 

 

참고로 보통 반고리관은 3개가 있는데, 각각의 반고리관이 x, y, z 세 개의 축을 담당하고 있음.

 

 

 

 

 

실제로 보면 한 방향으로의 rotation에 대해서 위 그림과 같이 왼쪽, 오른쪽 귀에 있는 반고리관 각각에서 서로 반대의 양상으로 signal이 발생함도 알 수 있음.

 

 

 

실제로 vestibular organ에서부터 들어온 신호는 위와 같이 뇌로 전달됨. 이 때 cerebellum으로도 전달되며 각종 motor neuron으로도 전달됨.

 

 

다음으로 vestibulo-ocular reflex(VOR)에 대해 알아보자. VOR은 우리가 고개를 회전시켜도 눈동자는 원래 처음에 보던 방향을 계속 보려하는 reflex를 의미함. (혹은 볼펜 등의 물체를 눈앞으로 서서히 가까이 가져갈 때 눈이 자연스레 그 물체를 따라 모이는 reflex도 VOR에 해당)

 

 

 

 

 

 

보면 실제로 위와 같이 vestibular organ으로부터 들어온 rotation 신호들과 눈의 rotation이 연결되어서 VOR circuit이 구성되게 됨. 그 결과 VOR이 일어나게 됨.

 

 

 

 

다음 포스트부터는 촉각에 대해 알아보도록 하자.