신나는 생물공부 (37): 동물의 신경계

 

 

 

1. 신경계 소개:

신경계는 인체에서 가장 복잡하고 복잡한 시스템 중 하나입니다. 신경계는 환경으로부터 정보를 처리하고 자극에 대한 반응을 조정하며 다양한 신체 기능을 조절합니다. 신경계는 단순한 반사 작용에서 복잡한 인지 과정에 이르기까지 인간 생활의 거의 모든 측면에서 기본적인 역할을 합니다.
신경계의 핵심은 뉴런(neuron)이라고 불리는 특수 세포로 구성되어 있습니다. 뉴런은 전기 및 화학 신호를 빠르고 효율적으로 전송할 수 있는 독특한 구조와 메커니즘을 가진 의사 소통에 매우 전문화되어 있습니다. 신경 자극 또는 활동 전위로 알려진 이러한 신호는 뉴런이 신체 전체의 다른 세포 및 서로 의사 소통할 수 있도록 합니다.

2. 뉴런과 신경 자극:

뉴런은 신경계의 기본 구성 요소입니다. 다양한 모양과 크기로 나오지만 모든 뉴런은 수지상돌기, 세포체, 축삭돌기, 시냅스 말단이라는 동일한 필수 구조를 가지고 있습니다.
덴드라이트는 뉴런의 가지를 뻗어 다른 뉴런이나 감각 수용체로부터 신호를 전달받는 것입니다. 이들은 안테나와 같은 역할을 하며, 주변 환경으로부터 정보를 수집하여 세포체로 전달합니다. 소마는 뉴런의 생존과 기능에 필요한 핵과 다른 소기관을 포함하고 있습니다.
축삭은 길고 가느다란 돌기로 신경 자극을 세포 밖으로 다른 뉴런이나 표적 세포로 전달합니다. 그것은 미엘린이라는 지방질에 의해 절연되어 신경 자극의 전달 속도를 높이는 데 도움이 됩니다. 축삭의 끝에는 신경 전달 물질을 뉴런 사이의 작은 틈인 시냅스 틈으로 방출하여 다른 세포로 신호를 전달하는 특수 구조인 시냅스 말단이 있습니다.
신경 자극은 뉴런이 다른 세포와 서로 통신할 때 사용하는 전기적 신호입니다. 뉴런이 막 전위의 변화를 일으키는 자극을 받으면 발생합니다. 이 변화는 뉴런의 길이를 따라 전파되는 일련의 사건을 유발하고, 궁극적으로 시냅스 말단에서 신경 전달 물질의 방출로 이어집니다.

3. 중추신경계(CNS) 및 말초신경계(PNS):

신경계는 중추신경계와 말초신경계의 두 가지 주요 부분으로 나뉩니다. 중추신경계는 뇌와 척수로 구성되어 있고, PNS는 중추신경계 밖의 모든 신경과 신경절을 포함합니다.
CNS는 신경계의 지휘 중추로서 감각 정보를 처리하고 운동 반응을 개시하며 복잡한 행동과 인지 과정을 조정합니다. 특히 뇌는 호흡, 심장박동과 같은 기본적인 생리적 기능뿐만 아니라 의식, 기억, 감정과 같은 고차적 기능도 담당합니다.
척수는 뇌와 신체의 나머지 부분 사이에서 신호를 전달하고 자극에 대한 반사 반응을 조율하는 중계국 역할을 합니다. 또한 기본적인 운동 조절의 중심 역할을 하여 의식적인 노력 없이 간단한 동작과 행동을 할 수 있습니다.
PNS는 신경과 신경절의 연결망으로 구성되어 있으며, CNS를 감각수용체, 근육, 샘에 연결합니다. 크게 두 가지로 나뉘는데, 자율신경계는 자발적 움직임과 감각지각을 조절하며 심박수, 소화, 호흡 등 비자발적 신체 기능을 조절합니다.

4. 감각 및 모터 시스템:

신경계는 환경으로부터의 감각 정보를 처리하고 적절한 운동 반응을 개시하는 역할을 합니다. 빛, 소리, 촉각, 미각, 냄새 등 다양한 종류의 자극을 감지하고 신호를 CNS에 전달하여 처리하는 특수 감각 수용체로 구성되어 있습니다.
예를 들어, 망막에 있는 특수한 광수용체 세포는 빛을 감지하여 시신경을 통해 뇌로 전달되는 전기적 신호로 변환합니다. 그러면 뇌는 이러한 신호를 처리하여 시각적 이미지를 형성하고, 우리는 주변의 세계를 보고 인지할 수 있습니다.
마찬가지로 내이의 모발세포도 청각계에서 소리의 진동을 감지하여 전기신호로 변환시켜 청각신경을 통해 뇌로 전달됩니다. 뇌는 이러한 신호를 처리하여 소리를 인지하고 서로 다른 주파수와 강도를 구분합니다.
운동 시스템은 자발적인 움직임을 조절하고 근육의 수축을 조절하는 역할을 합니다. CNS에서 근육과 분비선으로 신호를 전달하는 운동 뉴런으로 구성되어 감각 자극에 대한 적절한 반응을 시작합니다.
척수에 있는 운동신경세포는 골격근에 신호를 전달하여 골격근이 수축하여 움직임을 만들어냅니다. 자율운동계에서 뇌간과 척수에 있는 운동신경세포는 심장 박동수, 소화, 호흡 등 비자발적인 신체 기능을 조절합니다.

5. 통합 및 항상성:

신경계는 우리 몸의 내부 환경의 항상성, 즉 내부 균형과 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 환경의 감각 정보를 통합하고 적절한 반응을 조율하여 생존과 기능에 최적의 조건을 유지하는 것입니다.
예를 들어, 체온이 정상 수준 이상으로 올라가면 피부와 내장기관의 감각수용체가 그 변화를 감지하고 뇌로 신호를 전달합니다. 그러면 뇌는 땀을 흘리거나 혈관 확장과 같은 생리적 반응을 시작하여 열을 발산하고 체온을 정상 수준으로 낮춥니다.
마찬가지로 혈당 수치가 정상 수준 이하로 떨어지면 췌장의 감각 수용체가 변화를 감지해 뇌로 신호를 전달합니다. 그러면 뇌는 공복감과 인슐린 분비 증가와 같은 생리적 반응을 시작해 혈당 수치를 정상 수준으로 끌어올립니다.
신경계는 항상성을 유지하는 것 외에도 기분, 감정, 행동을 조절하는 역할을 합니다. 감각 정보와 내부 상태, 외부 자극을 통합하여 적절한 반응과 행동을 만들어냅니다.
전반적으로 신경계는 복잡하고 역동적인 시스템으로 인간 삶의 거의 모든 측면을 조절하는 데 기본적인 역할을 합니다. 신경계는 단순한 반사 작용에서부터 복잡한 인지 과정에 이르기까지 우리 환경을 놀라운 방식으로 인지하고 상호 작용하며 적응할 수 있게 해줍니다.