[신경과학] 11.2 : 촉각의 인지과정 - 2

 

 

이번 포스트에서는 지난 포스트에 이어 촉각의 인식과정에 대해 알아보자.

 

 

 

구체적으로 pain을 sensation하는 과정에 대해 알아보자. pain에 특이적으로 반응하는 녀석들을 nociceptor라 하는데, 이들 하나하나는 mechanical한 sensing을 할수도, thermal한 sensing을 할수도, chemical한 sensing을 할수도 있지만 대부분의 nociceptor들은 이들 모두에 대해 작용함. 따라서 nociceptor들은 대부분 polymodal하다고 말할 수 있음.

 

 

 

 

 

위 그림에는 이와 관련된 다양한 기작들이 나타나 있음. 이 때 prostaglandin은 대표적인 통증유발 물질 중 하나인데(nociceptor들을 더 sensitive하게 만들어버림), 게보린과 같은 진통제는 prostaglandin과 같은 녀석들을 억제해 줌.

 

 

한편 이와 관련해서 Hyperalgesia라는 증상이 있음. 이 증상은 동일한 자극임에도 통증이 증가되어 sensing되는 것을 의미함. hyperalgesia는 대표적으로 상처 부위에서 많이 나타나는데, 상처난 곳의 경우 아주 살짝 꼬집기만 하더라도 매우 아프게 sensing되게 됨.

 

 

 

 

한편 위 그림은 somatic sensory neuron들이 spinal cord를 통과하는 과정을 보여주고 있음. 이 때 이 neuron은 일단 dorsal horn으로 한번 projection될수도, 바로 brain쪽으로 갈수도 있음. (후자의 경우 발가락 끝에서 출발하는 neuron을 생각하면 거의 키만한 길이의 neuron일 것임을 생각할 수 있음)

 

 

위 그림의 spinal cord 부분중 색이 짙은 부분을 gray matter라고, 바깥부분을 white matter라 부름. 이 중 gray matter에는 핵이 존재하고 있음. 그리고 위 그림 위쪽에 나타난 것과 같은 구조를 dorsal column이라 부름. 또 gray matter중 위쪽에는 sensory neuron이 projection되는 dorsal horn이, 아래쪽에는 motor neuron과 접하고 있는 ventral horn이 존재함. (참고로 이 둘 사이에 있는 zone을 intermediate zone이라 부름)

 

 

 

 

그런데 spinal cord는 흔히 위 그림 a와 같이 lamina 형식으로 나누어서 봄. 이 때 총 10개의 lamina로 나누어서 보게 됨. 여기서 흥미로운 것 중 하나는, somatic sensory neuron이 spinal cord로 들어갈 때 이 lamina에 따라서 굉장히 체계적으로 projection됨. 예를 들어 low threshold에 반응하는 Abeta neuron은 lamina 3, 4(깊숙)에 들어가고, 통증 자극에 관여하는 C fiber와 같은 녀석들은 lamina 1과 같이 더 dorsal쪽 표면부로 projection되게 됨. 그 밖에 몸의 바깥쪽에서 들어온 신호는 몸의 medial한 쪽, 즉, 위 그림 왼쪽에서 왼쪽 부분으로 들어가고 몸의 중심부에서 들어온 신호는 위 그림 왼쪽상에서 오른쪽 부분으로 들어감. 이에 더해 C fiber도 peptide를 가지는 녀석과 가지지 않는 녀석으로 세부분류하는 것이 가능한데 위 그림 오른쪽 아래와 같이 실제로 peptide를 가지는 C fiber는 조금 더 표면부에, 가지지 않는 C fiber는 조금 더 내부에 projection됨을 알 수 있음.

 

 

 

 

위 그림과 같이 털종류에 따라 실제로 둘러싸고 있는 신경세포의 종류도 다르다고 했었음. 이 때 Abeta는 가장 깊숙히, Adelta는 그 다음으로 깊숙히, C fiber는 가장 표면부로 projection되게 됨.

 

 

 

 

위 그림은 neuron의 종류에 따라 spinal cord로 projection되는 pattern이 다르다는 것을 다시금 보여주고 있으므로 참고할 것.

 

 

 

 

한편 위 그림과 같이 somatic sensory neuron이 spinal cortex로 들어온 이후에 바로 synapse를 맺는 것이 아니라 위 그림 C와 같이 다양한 방식으로 synapse를 맺음. 보면 더 꼬리쪽(caudal)으로 가서 synapse를 맺는 경우, 더 머리쪽(rostal)으로 가서 synapse를 맺는 경우, 심지어는 머리와 꼬리쪽으로 다 가서 여러개의 synapse를 맺는 경우, brain으로 가서 synapse를 맺는 경우들도 존재함.

 

 

 

다음으로 dorsal horn에 있는 neuron들에 대해 알아보자. 여기 있는 neuron은 크게 projection neuron과 interneuron으로 분류할 수 있음. 이 때 interneuron은 excitatory neuron과 inhibitory neuron으로 다시 분류 가능함.

 

 

 

 

위 그림의 왼쪽에는 dorsal horn 내에 있는 excitatory neuron을 염색한 결과가, 오른쪽에는 dorsal horn 내에 있는 inhibitory neuron을 염색한 결과가 나타나 있음.

 

 

 

 

한편 위 그림에는 보다 더 세부적으로 neuron들의 종류를 나눌 수 있음이 나타나 있으므로 참고할 것. (각 그림에는 각 type의 neuron을 표지할 수 있는 marker들이 나타나 있음)

 

 

 

 

이런 neuron들은 위와 같이 형태적 차이도 크고 전기생리학적 차이도 큼. 특히나 위 그림은 excitatory neuron들의 세부분류를 보여주고 있음.

 

 

 

 

한편 위 그림은 inhibitory neuron의 세부분류를 보여주고 있으므로 참고할 것.

 

 

 

 

 

다음으로 위 자료는 서로 다른 종류의 sensory neuron들이 spinal cord에 있는 어떤 neuron들과 interaction하는지를 보여주고 있음. 보면 neuron의 종류에 따라 몇 종류의 neuron들과 interaction하는지, 그리고 각각의 proportion이 전부다 다양함을 알 수 있음. (즉, projection, synapse될 때의 pattern도 상당히 복잡함)

 

 

 

 

 

위 그림은 spinal cord에서 일어나는 neural circuit 중 정말 단순한 것들을 보여주고 있음. 이 때 녹색으로 표시된 것이 A\beta fiber, 파란색으로 표시된 것이 C와 Adelta fiber임. 이 때 알 수 있는 것처럼 sensory neuron과 synapse를 맺고 있는 spinal cord neuron 일부는 projection neuron이어서 바로 brain으로 가기도 하고 나머지 일부는 수많은 interneuron들을 거쳐서 정보가 전달되기도 함.

 

 

 

다음 포스트에서는 촉각정보가 뇌로 어떻게 전달되는지에 대해 중점적으로 알아보자.