신경과학 10
체감각계, 촉각, 통증, 온도
신경과학에서 “체감각계(somatosensory system)”는 우리 몸이 외부 환경과 내부 상태를 감지하는 데 중요한 역할을 합니다. 체감각은 “촉각(touch), 통증(pain), 온도(temperature)”와 같은 감각을 포함하며, 이러한 감각 정보는 신경계를 통해 처리됩니다.
1. 촉각 (Touch)
🔹 피부의 기계수용체 (Mechanoreceptors in the Skin)
촉각은 “기계수용체(mechanoreceptors)”에 의해 감지됩니다. 피부에는 다양한 기계수용체가 존재하며, 이들은 서로 다른 촉각 자극(압력, 진동, 신장 등)을 감지합니다.
대표적인 기계수용체 종류
- 파치니 소체(Pacinian corpuscles): 깊은 피부층에 위치하며, 빠른 진동과 압력을 감지함.
- 마이스너 소체(Meissner’s corpuscles): 얕은 피부층에 위치하며, 가벼운 접촉과 저주파 진동 감지.
- 머켈 원반(Merkel’s disks): 지속적인 압력과 세밀한 촉각 감지.
- 루피니 소체(Ruffini endings): 피부 신장(stretch) 감지.
🔹 일차구심성 축삭 (Primary Afferent Axons)
체감각 정보는 “말초신경의 일차구심성 축삭(primary afferent axons)”을 통해 전달됩니다.
축삭의 종류는 감각의 속도와 역할에 따라 분류됩니다.
| 축삭 유형 | 크기 (지름) | 전도 속도 | 감각 유형 |
|---|---|---|---|
| Aα | 가장 큼 | 매우 빠름 | 고유수용감각 (근육, 관절) |
| Aβ | 중간 | 빠름 | 촉각 (촉각 감각을 주로 전달) |
| Aδ | 작음 | 중간 | 통증 및 온도 |
| C | 가장 작음 | 매우 느림 | 통증, 온도, 가려움 |
🔹 촉각 정보의 전달 경로
촉각 정보는 두 가지 주요 경로를 통해 뇌로 전달됩니다.
① 배측주-내측 모대경로 (Dorsal Column-Medial Lemniscus Pathway)
- 촉각 및 고유수용감각을 전달하는 주요 경로.
- 일차구심성 뉴런 → 척수의 배측주(dorsal column) → 연수(medulla)의 내측 모대(medial lemniscus) → 시상(thalamus) → 체감각 피질(somatosensory cortex).
② 삼차신경 촉각 경로 (Trigeminal Touch Pathway)
- 얼굴과 머리에서 오는 촉각 정보를 처리하는 경로.
- 삼차신경(trigeminal nerve, CN V) → 삼차신경 핵(trigeminal nucleus) → 시상 → 체감각 피질.
2. 통증 (Pain)
🔹 통각수용체와 통증 자극의 감각 변환 (Nociceptors and Sensory Transduction of Pain)
“통각수용체(nociceptors)”는 유해한 자극(고온, 압력, 화학물질 등)을 감지하는 자유 신경 말단입니다.
통각수용체 유형
- 기계적 통각수용체: 강한 압력을 감지.
- 열 통각수용체: 고온, 저온을 감지.
- 화학적 통각수용체: 조직 손상 시 방출되는 화학물질 감지 (예: 프로스타글란딘, 히스타민).
🔹 가려움 (Itch)
가려움은 통증과 유사한 경로를 통해 전달되지만, 주로 “히스타민(histamine)”과 같은 물질에 의해 유발됩니다.
- C 섬유에 의해 전달되며, 특정 수용체(예: H1 히스타민 수용체)와 관련이 있습니다.
🔹 통증 신경 경로
통증은 다음과 같은 경로를 따라 전달됩니다.
① 척수에서의 경로
- 통증 신경들은 척수의 “후각(dorsal horn)”에서 시냅스를 형성한 후, 반대쪽(대측)으로 교차하여 상행합니다.
② 뇌로 올라가는 통증 경로
- 척수시상로(Spinothalamic Tract):
척수 → 연수 → 중뇌 → 시상 → 체감각 피질. - 척수그물로(Spinoreticular Tract):
감정적인 통증 경험과 관련.
🔹 통증의 조절 (Pain Modulation)
뇌는 “내인성 진통 시스템(endogenous pain modulation system)”을 통해 통증을 조절할 수 있습니다.
- “뇌간의 회색질(PAG, periaqueductal gray)”이 활성화되면, 세로토닌과 엔도르핀이 방출되어 척수의 통증 신호를 억제합니다.
- “게이트 조절 이론(Gate Control Theory)”에 따르면, 촉각 신경(Aβ 섬유)이 활성화되면 통증 신경(Aδ, C 섬유)을 억제할 수 있습니다.
(예: 다친 부위를 문지르면 통증이 줄어드는 현상)
3. 온도 (Temperature)
🔹 온도수용체들 (Thermoreceptors)
온도 감지는 “온도수용체(thermoreceptors)”에 의해 이루어지며, 이는 TRP (Transient Receptor Potential) 채널을 포함합니다.
주요 온도수용체(TRP 채널)
- TRPV1: 43°C 이상의 뜨거운 온도 및 매운맛(캡사이신) 감지.
- TRPM8: 차가운 온도 및 멘톨 감지.
- TRPA1: 극저온 및 겨자 기름 성분 감지.
🔹 온도 경로 (Temperature Pathway)
온도 정보는 “척수시상로(Spinothalamic Tract)”를 통해 전달됩니다.
- 온도 자극 → 척수 후각에서 시냅스 → 반대쪽으로 교차
- 척수시상로를 따라 올라감 → 시상 → 체감각 피질로 전달.
결론
체감각계는 우리의 촉각, 통증, 온도를 감지하고 처리하는 중요한 역할을 합니다.
- 촉각 정보는 배측주-내측 모대경로와 삼차신경 경로를 통해 전달됩니다.
- 통증과 가려움은 통각수용체를 통해 감지되며, 척수시상로를 통해 뇌로 전달됩니다.
- 온도 감각은 **온도수용체(TRP 채널)**를 통해 감지되며, 역시 척수시상로를 따라 전달됩니다.
이러한 체감각 경로는 우리의 생존과 일상생활에서 필수적인 역할을 하며, 통증과 온도를 조절하는 다양한 신경 메커니즘이 작동하고 있습니다.