감각체성신경계와 자율신경계

감각체성신경계

 

말초신경계는 중추신경계와 몸을 연결하는 감각신경섬유와 운동신경섬유로 구성되며, 감각체성신경계와 자율신경계로 나눌 수 있다. 감각체성신경계는 12쌍의 뇌신경(cranial nerve) (일부 혼합신경이 아닌 것도 있음)과 31쌍의 혼합신경인 척수신경(spinal nerve)으로 구성되어 있다. 이들 신경은 외부자극수용기로부터 자극을 받아 신경충격을 일으켜 중추신경으로 전달하고 또한 중추신경충격을 골격근에 전달한다. 우리가 환경변화를 의식한다든지 이에 대해 반응하는 것은 모두 감각체성신경을 통하여 이루어진다.

 

 

자율신경계

자율신경계는 중추신경계(특히 시상하부)와 내부기관(심장, 내장선, 분비선 등)을 연결하는 감각뉴우런과 운동뉴우런으로 구성된다. 이 자율신경계는 체내환경의 상황을 감지하여 우리 몸이 적절히 반응하도록 해준다.

자율신경계는 감각체성신경계와 달리 주로 무의식적으로 작용한다. 두 신경계의 또 다른 차이점은 감각체성신경계의 경우 한 뉴우런이 효과기를 자극하는 반면, 자율신경계는 2개의 운동뉴우런이 효과기를 자극하는 데 사용된다는 점이다. 자율신경계는 중추신경계에서 나온 절전뉴우런(preganglionic neuron)이 신경절(ganglion)에 모여 효과기와 연결된 제2의 절후뉴우런(postganglionic neuron)과 시냅스를 형성하고 있다. 자율신경계는 교감신경계(sympathetic nervous system)와 부교감신경계(parasympathetic nervous system)로 나눌 수 있는데, 이들은 각각 특별한 구조와 기능을 가지고 있다.

 

교감신경계

교감신경계의 절전운동뉴런은 척수의 복근에서 나와 교감신경절로 들어간다. 교감신경절은 사슬 형태로 척수의 양쪽에 평형하게 배열되어 있다. 교감신경계에서 절전뉴우런은 다음과 같은 세가지 일을 한다. (1) 절후뉴우런과 시냅스를 이루며 다시 척수로 들어갔다 나와 땀샘이나 혈관에 연결되든지, (2) 교감신경사슬(sympathetic chain)의 아래나 위를 지나 절후뉴우런과 시냅스를 이루든가, (3) 신경절을 나와 내장근육에 있는 특정 신경절(solar plexus)로 들어가 절후교감신경뉴우런과 시냅스를 형성한다. 그런데 어떤 절전뉴우런은 신경절을 통과하여 부신수질(adrenal medulla)에 들어가 부신수질호르몬을 분비하는 고도로 분화된 절후신경절세포와 시냅스를 형성하기도 한다.

절전교감신경계 뉴우런의 신경전달물질은 아세틸콜린으로 이것은 절후뉴우런에 작용하여 신경충격을 일으킨다. 절후신경뉴우런의 말단에서 분비되는 화학전달자극물질은 노르아드레날린(노르에피네프린)이다. 노르아드레날린의 작용은 경우에 따라 근육과 분비선을 자극하기도 하고 억제하기도 한다. 노르아드레날린의 분비는 심장박동을 촉진시키고 혈압을 높이며, 동공 및 기관, 기관지를 확대시키고 간에서 글리코겐을 포도당으로 전환시키는 것을 촉진한다. 교감신경의 자극은 혈액의 흐름을 피부와 내장으로부터 골격근과 뇌, 심장으로 돌려놓는다. 뿐만 아니라 소화관의 연동운동과 담낭, 직장의 수축작용을 저해한다. 요컨대 자율신경계의 교감신경 자극은 부신수질에서 방출되는 노르아드레날린의 작용을 배가시킨다고 볼 수 있다. 부신수질은 교감신경계의 일부가 변형된 절후신경세포임을 알아두어야 한다. 교감신경계의 작용은 다음과 같은 두 가지 이유로 몸 전체에 영향을 미친다. 그 하나는 단일 절전신경 뉴우런이 여러 개의 절후신경과 시냅스를 형성하기 때문이고, 또 하나는 노르아드레날린이 혈관으로 분비되기 때문에 절후신경뉴우런이 직접 연결되어 있지 않더라도 몸의 모든 세포가 교감신경작용을 받게 되는 것이다.

 

 

부교감신경계

부교감신경계의 주요 신경은 10번째 뇌신경인 미주신경(vagus nerve)인데, 이것은 연수에서 유래한다. 이 이외의 절전부교감신경뉴우런은 뇌와 척수의 아랫부분에서 유래한다.

절전부교감신경뉴우런은 근육이나 분비선에 작용하는 소수의 절후신경절뉴우런과 시냅스를 형성하며, 절전뉴우런과 절후뉴우런에서는 아세틸콜린(acetylcholine, ACh)이 분비된다. 부교감신경의 자극은 심장박동을 저하시키고 혈압을 낮추며 동공을 수축시키며, 피부와 내장으로 혈액 공급을 증가시키며, 소화기관 운동을 촉진한다. 요컨대 부교감신경은 교감신경에 의하여 흥분된 여러 효과기의 작용을 흥분되기 전 상태로 원상복구시킨다. 위험한 상태에 직면하였을 때 교감신경계는 투쟁이나 도피에 필요한 격렬한 신체조건으로 만드는 것이며, 이런 상태가 오래 지속되면 위험하므로 위해요인이 없어지면 부교감신경작용으로 원상태로 돌아가게 된다. 이렇게 두 자율신경계의 길항작용에 의하여 우리 몸은 항상성을 유지하게 된다.

자율신경계가 자극을 받았을 때 신경전달물질(neurotransmitter)이 분비된다는 사실은 1920년 생리부분 노벨상을 받은 Otto Loewi에 의하여 발견되었다. 그는 교감신경(촉진신경)과 부교감신경(미주신경)을 가지는 개구리의 심장을 분리하여 전기자극 실험을 한 결과, 교감신경에 전기자극을 가하면 심장박동이 빨라지고 부교감신경을 자극하면 심장박동이 느려지는 것을 발견하였다. 또한 Loewi는 이러한 자극을 받은 심장에서 얻어진 염용액에심장을 담구었을 때에도 똑같은 반응이 일어남을 관찰하였다. 이 사실은 화학물질이 신경자극의 작용을 대신 할 수 있다는 것을 보여주었다. 그 이후 부교감신경자극에서는 신경전달물질이 아세틸콜린이며, 교감신경(개구리에서)에서는 아드레날린이 분비되는 것이 밝혀졌다.

비록 자율신경계가 그 이름처럼 불수의신경이지만 전적으로 그런 것만은 아니다. 요가와 불교의 선과 같은 동양 종교의 수행자에서 보여지는 것처럼 어느 정도 의식적인 조절이 가능하다. 수행자들은 명상을 하는 동안 심장박동의 속도와 산소 소비량과 같은 자율신경기능을 바꿀 수 있다. 이러한 변화는 수면이나 최면 동안 일어나는 변화량을 초과하는 것이기 때문에 단순한 신체활동의 감소에 의한 것은 아닌 것이다.