척수 신경학 기초

우리 몸의 신경에 대한 부분이다. 복습하는 의미로 되짚어 보자.

사람의 신경계
분자생물학, 진화생물학, 전기생리학, 생물정보학의 발전에 힘입어, 신경계 연구는 1950년대 이후에 급증하였다. 신경과학자들은 신경계의 구조와 발생 과정, 어떻게 신경계가 작동하는지, 혹은 어떻게 잘못 작동하는지, 어떻게 바뀔 수 있는지 등 모든 측면을 다룰 수 있게 되었다. 예를 들면 단일 뉴런에서 일어나는 복잡한 과정은 다음과 같다. 뉴런은 소통에 특화된 세포로, 시냅스라는 특수한 연결을 통해 전기적·전기화학적 신호를 다른 세포에게 전달한다. 많은 뉴런은 축삭이라는 가늘고 긴 원형질 다발을 몸 멀리까지 뻗어 전기 신호를 빠르게 전달한다. 전기 신호는 축삭이 닿아있는 다른 뉴런이나 근육 또는 분비선의 활성에 영향을 미친다. 신경계는 이렇게 서로 연결된 뉴런의 집합이다. 또한 뇌의 진화과정이 밝혀지면서, 신경계 연구의 모델이 될 수 있는 생명체들이 발견되었고 연구되었다.
척추동물의 신경계는 중추신경계와 말초신경계 두 부류로 나뉜다. 신경계는 체내에서 가장 복잡한 시스템이고, 대부분의 복잡성은 뇌에 있다. 인간의 뇌는 천억 개의 뉴런과 백조 개의 시냅스로 이루어져 있다. 서로 구별할 수 있는 하위 구조가 수천 개는 되고, 시냅스 네트워크는 이제 막 밝혀지기 시작하였다. 사람의 유전자는 약 2만 개에서 2만 5천 개로 추정하고 있는데 그중 대부분이 뇌에서 특이하게 발현된다. 시냅스의 연결 구조는 일생 동안 계속해서 변화하며(신경 가소성), 그 결과 기능도 변화한다. 따라서 신경계의 복잡성을 이해하는 것은 엄청난 과제이다. 또한 신경의 진화과정에 대해서는 많은 부분이 연구되어 있으며, 현재의 복잡성을 형성하는 진화의 속도 연구 역시 많이 진행되고 있다. 신경계 연구의 역사는 고대 이집트까지 거슬러 올라간다. 이 시기에 두통을 완화하거나 정신 질환을 치료하려는 목적 혹은 두개골 내압을 낮추기 위하여 두부 절개술(두개골에 구멍을 내는 외과술)이 시행되었다. 두부 절개술이 행해졌다는 증거는 신석기시대 지층에서도 발견되며 전 세계적으로 널리 퍼져 있다. 기원전 18세기의 필사본에 의하면 이집트인이 뇌 손상에 대한 지식을 가지고 있었다. 처음에 이집트인들은 뇌를 단순히 '두개골을 채우는 무언가'로 여겼다. 이집트 중왕국 시대에 이르러서는 미라를 만들면서 뇌를 제거하는 것이 관례가 되었다. 이 시기에는 인지 기능이 심장에서 이루어지는 것으로 보았다. 헤로도토스는 미라화의 첫 단계가 "구부러진 철 조각으로 콧구멍을 통해 뇌를 끄집어내고 머리뼈의 빈 공간을 약품으로 헹궈 씻는 것"이라고 하였다
심장을 의식의 원천으로 보는 관점은 고대 그리스 의사였던 히포크라테스 시대까지 받아들여졌다. 그는 뇌가 감각과 연관이 있을 뿐만 아니라, 지능과도 연관이 있다고 믿었다. 플라톤은 영혼의 이성적인 부분이 뇌에 자리하고 있다고 생각했다. 그러나 플라톤의 제자였던 아리스토텔레스는 심장이 지능의 중심이며 뇌는 심장에서 나오는 열의 양을 조절하는 기능을 한다고 믿었다. 이 관점은 고대 로마 검투사들의 의사이자 히포크라테스의 신봉자였던 의학자 갈레노스 시대까지 받아들여졌다. 갈레노스는 그의 환자들이 뇌에 지속적인 손상을 입으면 정신적인 능력을 잃는다는 것을 관찰하였다. 현미경이 발견되고 카밀로 골지가 1890년대에 은 염색법을 개발한 이래로 뇌 연구는 좀 더 정교해졌다. 은 염색법은 크롬산은 염을 이용하여 개별 뉴런의 복잡한 구조를 드러내었다. 산티아고 라몬 이 카할은 이 기술을 이용하여 '뇌의 기능적 단위는 뉴런이다'를 골자로 한 뉴런 주의를 주장하였다. 골지와 라몬 이 카할은 뇌 곳곳의 뉴런을 관찰하고, 묘사하고, 분류한 공로로 1906년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다. 루이지 갈바니는 1700년대 말에 근육과 뉴런이 전기적으로 흥분한다는 선구적인 연구를 했으나 에밀 뒤 부아 레몽, 요하네스 페터 뮐러, 헤르만 폰 헬름홀츠 등은 19세기 말에 이르러서야 뉴런이 흥분하여 인접한 뉴런의 전기적 상태에 영향을 미친다는 것을 증명하였다. 서양에는 아불카시스라고 알려진 아부 알까심 알자흐라위(아랍어)이븐 루시드, 이븐 주르, 그리고 마이모니데스는 중세 이슬람계에서 활동한 의학자들로, 뇌와 관련된 의학적 문제에 관해 문헌으로 남겼다. 르네상스 시기 유럽에서는 베살리우스(1514-1564)와 르네 데카르트(1596-1650)가 신경과학에 기여하였다. 특히, 르네 데카르트는 심장 활동과 기타 생명 활동에 필요한 필수적인 기계적 운동을 모두 뇌에서 관장하고 있다고 보았는데, 이러한 주장은 데카르트가 저술한 『인체의 구조에 관하여』에서 쉽게 확인할 수 있다. 폴 브로카는 뇌 손상을 입은 환자들을 연구하여 뇌의 특정한 영역에 손상을 입으면 특정한 기능이 손실된다고 주장하였다. 당시에 브로카의 발견은 프란츠 요제프 갈의 이론, 즉 언어 기능과 특정한 정신적 기능은 대뇌 피질의 특정한 영역에 국한되어 있다는 것을 확인하는 것으로 여겨졌다. 존 헐링스 잭슨은 간질 환자들을 관찰하고 운동 피질의 존재를 추론하자 뇌의 특정 부위가 특정 기능을 담당한다는 '기능의 국소화' 이론은 주목을 받았다. 칼 베르니케는 언어 이해와 발화에 관하여 특정 뇌 구조 이론을 더욱 발달시켰다. 현대 연구는 특정한 일을 수행하는 데 활성화되는 피질 영역을 구분할 때 여전히 브루드만 영역, 대뇌 피질의 세포 구축학(세포가 이루는 구조를 연구하는 분야)에서 유래한 해부학적 정의를 이용하고 있다.