신경 생리

1. 신경 생리 Neurophysiolgy

2. Nervous system은 우리 몸 안팎에서 일어나는 여러 자극을 수용하고, 이를 종합 분석한 후 우리 몸의 기능이 다른 여러 조직들이 적절한 반응을 할 수 있도록 조절, 통제하는 특수조직계통 • 인체의항상성을 유지하기 위한 우리 몸의 두 가지 기전 • 호르몬에 의한 조절 • 신경계에 의한 조절

3. 수용기(receptor) : 자극이 가해진 부위의 신경 말단 효과기(Effector) : 반응을 일으키는 부위

4. <신경계통의 분류> • 구조적 : • CNS • PNS • 기능적 : • ANS • Voluntary Nervous System

5. 신경조직 • 신경세포(neuron) • 신경교세포(neuroglia)

6. 신경세포(neuron) • 신경세포의기능적, 구조적 최소단위 • 신경세포의 구조

7. 세포체(cell body) 핵, 미토콘드리아, 골지체, 용해소체 니슬소체(Nissl body)- 단백질 합성에 관여하는 과립내형질세망(염기성 색소에 쉽게 염색) ☞신경계에서 세포체가 모여있는 부분이 회색을 띄게 함

8. 수상돌기(가지돌기, dendrite) 신호를 받아들이는 부위 • 축삭(axon) 신경세포로부터 효과기로 신호를 전달 연접(synapse) 종말단추

9. 신경세포의 구분 • 형태에 따라 • 다극뉴런(Multipolar neurons) : 세포체로부터 뻗어 나온 여러 개의 수상돌기와 하나의 축삭 (운동신경) • 단극뉴런(Unipolar neurons) : sensory neurons - conducting impulses into the CNS • 양극뉴런(Bipolar neurons) sensory neurons – 눈의 망막

10. B. 기능에따라 • motor neurons 날신경(원심신경)Efferent Neuron • sensory neurons 들신경(구심신경) Afferent Neuron • interneuron association neuron, connecting neuron C. 수초의유무에 따라 ① 유수신경섬유 Myelinated nerve fiver ② 무수신경섬유 Unmyelinated nerve fiver

11. <말이집(수초) Myelin sheath> 말초에는 슈반 세포 Schwann cells가 축삭을 둘러싸고 있다. (말초의 축삭 손상 시 재생에 관여) ※ 랑비에 마디 node of Ranvier - 도약전도

12. 신경교세포(neuroglia) 신경세포를 보호하고 지지하는 버팀세포들 • 중추 • 별아교(성상교)세포 atrocities: 혈액뇌장벽의 구성요소 • 미세아교세포 microglia : 포식작용 • 뇌실막세포ependymal cells : cerebrospinal fluid 생성 • 희소돌기아교세포 oligodendrocyte : myelin sheath 형성에 관여

13. 말초 • Schwann cells – PNS 에서 myelin sheath • 위성세포(satellite cells) – 신경세포체 주위를 감싸는 세포 신경절(ganglion)의 세포체를 둘러 싸 피막 형성

14. 신경세포의 흥분 전도 • 안정막 전압(Resting membrane potential) 미세전극을 안정상태의 축삭 표면에 접촉시키고 전압계에 연결하면 전류가 흐르지 않지만, 한 쪽 전극을 세포막 내에 넣으면 전류가 흘러 세포 안과 밖의 일정한 전압차를 보인다. 세포막을 경계로 세포 안 쪽은 바깥 쪽에 비하여 음전하를 띰 ☞안정막 전압 (신경 : - 70mV)

15. 이러한분극(polarization)상태가 생기는 이유 • ICF와 ECF의 이온농도 차 K+ : 세포 내에 30배 ↑ Na+: 세포 외에 10배 ↑ • 이온에 대한 세포막의 투과성 Na+의투과성은 K+ 의 1/100 Na+ 세포막을 투과하기 어려우나 K+ 은 농도경사를 따라 세포 밖으로 나가려고 함 Na+ - K+ Pump: Na+ 3개 나가고, K+ 2개 들어옴 더 많은 양전하를 세포 밖으로 배출 세포막 내부는 전기적으로 음성

16. 활동전압(action potential) • 안정상태의 세포에 역치(threshold)이상의자극이 가해지면 세포막의 Na+ 투과성이 갑자기 증가(Na+ channel) • 빠른 속도로 Na+ 세포 내 유입 →막전압 감소 : 탈분극(depolarization) : -70mV → 0mV → +30mV 가시전압(spike potential)

17. 시간이 지나면 세포막의 Na+ 투과성이 정상으로 회복되면서 다시 안정막 전압으로 복귀 →재분극(repolarization) K+ 에 대한 투과성 증가 Na+ - K+ Pump에 의해 세포 내 유입되었던 Na+ 이 다시 세포 밖으로 → 안정막전압 Na+ 통로폐쇄 K+ 통로개방

19. <신경흥분은 어떻게 전도되는가?> • 전류는 (+)에서 (-)로 흐른다. • 활동전압이 발생된 신경섬유의 국소부위가 의 유입으로 (-)에서 (+)로 바뀌면 국소전류가 인접부위 자극 • 바로 옆 안정부분의 막전압에 영향을 미쳐 탈분극시킴 • 생체에서 활동전압은 세포체에서 신경말단을 향하여 흐름

20. <도약전도> myelin sheath는 절연체의 역할을 하므로 수 mm 간격으로 수초가 없는 마디로 국소전류가 건너뛰어 흐른다. Ranvier결절

21. <활동전압이 발생하기 위한 조건> • 역치 이상의 자극강도 • 충분히 빠른 속도 • 일정 시간 이상 지속되어야 함 <실무율All or none law> 신경에자극이 가해질 때 역치 이상일 경우 자극의 강도에 관계 없이 활동전위가 같은 크기로 발생하지만 역치에 도달하지 못하면 전혀 활동전위가 일어나지 않음

22. <불응기(refractory period)> • 절대적 불응기 • 활동전압이 생성되어 일정기간 동안 아무리 큰 자극을 가해도 반응하지 않는 기간 • 상대적 불응기 • 활동전압의 말기에 자극의 강도가 역치자극 보다 강한 경우에 반응하는 기간

23. 연접 synapse • 신경세포와 또 다른 신경세포가 연결되는 부위 • 연접전막(presynapticmemb.), 연접틈새(synaptic claft), 연접후막(postsynaptic memb.)

24. 활동전압이종말단추에 도달하면 종말단추의 소포에서 신경전달물질이 synaptic claft로 유리되면 연접후막의 receptor와 작용하여 다음 neuron에 활동전압을 유발시킴

25. 연접의 구분 • 연접 양상에 따라 • 축삭-수상돌기 연접 • 축삭-세포체연접 • 축삭-축삭연접 • 축삭-수상돌기-세포체 연접 • 정보 전달 방식에 따라 • 전기연접 : 세포 사이의 gap junction으로 직접 다음 세포로 활동전위를 전달하는 방식(심근) • 화학연접 - 흥분성 연접 : excitatory postsynaptic potential(EPSP) - 억제성 연접 : inhibitory postsynaptic potential(IPSP)

26. 화학연접에서의 흥분 전달 방식 • 흥분이 종말단추에 도달하면 Ca2+통로 활성화 • ECF의 Ca2+ 이 세포 내로 유입 • 소포에 작용 • 소포의 신경전달물질(neurotransmitter)을 synaptic claft로 유리 • neurotransmitter 가 확산에 의해 연접후막의 receptor와 결합하면 • 연접후막의 이온통로가 열림 (K+ channel, Na+ channel) • 연접 후 신경의 흥분 or 억제 • receptor 로부터분리된 neurotransmitter 는 빠르게 분해되어 종말단추로 흡수

28. 신경전달물질(neurotransmitter) • 활동전압이 종말 단추에 도달하면 종말단추의 소포에 저장되어 있다가 synaptic claft로 유리되어 표적세포를 흥분 또는 억제시키는 화학물질의 총칭 • 아세틸콜린(Acetylcholine) • 아민화합물 카테콜라민(catecholamine) : Dopamine, norepinephrine, epinephrine Serotonine, histamine • 아미노산물질 흥분성: glutamate, aspartate 억제성 : GABA(γ-aminobutyric acid), glycine • 신경펩티드 Endorphin, substance P • 기타 Prostaglandin, ADH, oxytocin… 신경전달물질의 특성을 약리학적으로 이용한 많은 약물들이 있다.

30. 중추신경계Central Nervous System (CNS)– brain & spinal cord  • 체성 감각수용기와 내장의 감각수용기로부터 전달 받은 자극에 대하여 최상의 반응을 결정하기 위해 정보를 해석하고 조절하며 통합한다.

31. < 뇌의 발생학적 구분 > • 전뇌Procencephalon ① 종뇌Telencephalon – (대뇌피질) ② 간뇌 Diencephalon – (간뇌) • 중뇌 Mecencephalon ③ 중뇌 Mecencephalon • 능뇌Rhombenephalon④ 후뇌Metencephalon ⑤ 수뇌 Myelencephalon (뇌간) ※ 신경관으로부터 발생하므로 가운데가 비어있다. --- 뇌실

33. 뇌의 대사를 위해서는 몸 에너지 소비량의 30% 필요 ☞ 항상 일정량의 산소와 영양분을 공급 받아야 함 • 주된 에너지 원 : glucose • 산소 없이 에너지 생성하지 못하므로 4~5분 이상 뇌에 산소 공급이 끊어지면 뇌 손상 • Blood brain barrier 혈관과 뇌조직의 선택적 물질이동 지용성물질, O2, CO2, alcohol, 환각제, 스테로이드 등은 쉽게 통과하지만 분자량이 큰 단백질, 독소, 대부분의 약물은 통과하지 못한다.

34. 이마엽 마루엽 뒤통수엽 관자엽

35. 대뇌피질의 기능영역 • 1차 운동영역 Motor areas • 1차 감각영역 Sensory areas

36. 운동언어영역 Motor speech area ( Broca’s area) ; Brodmann 44 ----운동성 실어증 Motor aphasia • 청각연합영역 Auditory association area ; Brodmann 22 (Wernicke's area) -- 감각성 실어증 Sensory aphasia

38. 시각영역 Visual areas • 1차 시각영역 Primary visual areas ; Brodmann 17 • 시각연합영역 Visual association areas ; Brodmann 18

39. 후각영역 Olfactory area--- 측두엽의내측면 • 전전두영역Prefrontal area • 인간의 지능이 자리잡은 곳으로 생각되는 영역 • 판단, 통찰, 적당한 행동의 선택

40. 기저핵Basal Ganglia • telencephalon에서 유래된 백질 내에 있는 cell body의 덩어리 • 기저핵의 기능 ⅰ. 추체외로계extrapyramidal system 의 경로 ⅱ. 근육의 긴장 조절 ⅲ. 대뇌의 과다한 골격근 운동의 억제 및 조절 ⟶ 알맞은 힘의 조절 등의 미세한 근육운동의 조절

41. ※ 질병이나 외상에 의한 기저핵의 손상 시 심각한 운동실조가 생길 수 있다. • 파킨슨병 Parkinson's disease • 무도병Chorea, • 무정위 운동 Athetosis등의 질환과 관련 기저핵과 관련된 신경전달물질 : dopamine, acetylcholine GABA, glutamate, serotonin, norepinephrine 신경세포에억제성으로 작용, 무의미하고 불필요한 운동 제어

42. 변연계Limbic system • 정서적 행동과 동기유발을 조절하는 신경회로 • 간뇌를 둘러싸고 있는 가장자리 피질 영역(고피질) • 본능적 행동의 프로그램에 관여하는 요소 • 감정, 정서, 본능(성욕, 기아, 분노, 공포, 충만감 등) • 자율신계의 고위중추인 시상하부에 대한 통합을 수행 • 행동의 의욕, 학습, 기억과정에 관여 대상회

43. 간뇌 (Diencephalon) – 시상, 시상하부 • 시상 thalamus • 후각을 제외한 피부감각, 심부감각, 미각 등 모든 감각이 대뇌에 전달되기 전에 synapse하는 부위 • 다양한 핵으로 구성 • 기능 • 감각을 통합 : 감각의 강화나 감소 • 위치감각, 걷는 상태 유지 : 망상체, 기저핵과tract이 형성되어 있고 대뇌피질 운동영역과 신경회로 형성 • 감각자극에 대한 자율신경 반응에 관여 • 감정의 해부학적 통로

45. 시상하부 (Hypothalamus) • 시상의 아래쪽에 위치 • 뇌하수체 pituitary gland와 연결 • 신체의 visceral control center <기능> • 체온조절중추 (앞 : 온열, 뒤 : 한냉) • 섭식중추(공복, 포만) • 음수중추(drinking) (혈중 삼투압 ↑: 갈증 유발) • 정서(공포, 분노, 기쁨, 놀라움, 애정, 증오) →변연계와 연결됨 • 뇌하수체 기능 조절 (전엽: 방출호르몬, 억제호르몬/ 후엽: 신경성 조절) • 본능 (대뇌피질로부터 억제 / 상행성 경로는 변연계 활성화) • 생체리듬 : 수면과 각성 • 상이한 감정상태에 따른 내장반응 연수와 연결

47. 뇌간(brain stem) : 중뇌, 교, 연수 • 중뇌 midbrain (mesencephalon) ①중뇌개Tectum ; 배측 • 상구 superior colliculi ; 시각전도로의 중계소 • 하구 inferior colliculi ; 청각전도로의 중계소 ② 피개Tegmentum ⅰ. 적핵Red nucleus ; 추체외계로의운동핵 ⅱ. 3, 4번 Cranial nerve의 핵 ⅲ. 흑질Substantianigra ; dopamine neuron의 핵 ⅳ. 망상체Reticular formation : consciousness, wakefulness, sleep 관련 핵들 ③ 대뇌각 peduncles • 운동신경의 신경로

49. Parkinson's disease 흑질substantianigra에서 dopamine을 생성하지 못해 dopamine이 고갈됨.

50. 교(Pons) • 대뇌반구와 소뇌, 척수, 중뇌, 간뇌를 연결 <기능> • 호흡 조정 중추 ⅰ. 호흡조절중추 pneumotaxic center ⅱ. 지속성흡식중추apneustic center • 대뇌반구에서 소뇌로 정보 중재 • Cranial nerve 기시 - 삼차 Trigeminal (V), 외전 Abducens (VI) 안면 Facial (VII), 전정 Vestibulocochlear (VIII)