18회 과학리딩 모임의 ppt 자료 (2) 피하기계수용기(cutaneous mechanoreceptor)입니다. 

지난 시간 frame 5 척수의 단면을 배우면서 DRG를 통해 척수로 들어가는 4가지 감각신경을 그려보았는데, 그 중 2번째가 피부의 기계수용기에 대한 내용이었습니다.(주황색) 촉각을 담당하는 4종류의 피하기계수용기가 있습니다. 기계수용기는 피하에 있는 것과 골격에 있는 것으로 구분됩니다.


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메르켈 세포(Merkel cell)는 표피의 끝부분(basal epidermis)에 위치하는 느린적응 1형(slowly adapting type 1, SA1) 수용체로 fine touch를 담당합니다. 마이스너소체 (Meissner's corpuscle)는 진피돌기의 피부표면에 가까운 곳에 위치하는 빠른적응 1형(rapid adapting type I, RA1) 수용체로 입술, 손가락 끝, 혀 등에 많고 가벼운 touch를 담당합니다. 이 두가지 수용체보다 조금 더 깊은 곳, 진피에 위치한 것이 루피니 말단(Ruffini ending)으로 느린적응 2형(SA2)이고, 피부의 당김, 손가락 위치를 담당하여 정교한 운동조절에 관여합니다. 가장 깊은 조직에 위치한 것이 파치니소체( Pacinian corpusxle)로 빠른적응 2형(RA2)이고, 뼈까지 울리는 진동이나 압력을 담당합니다. 





















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이런 수용체들의 위치와 형태가 조금 더 잘 구분되어 있습니다. (Kandel 신경과학의 원리 503쪽 참조)


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지난 8차 특별한 뇌과학 3강에서 그려보았던 내용입니다. 피부세포를 그리고 각각의 감각수용기들의 구조와 특징을 배웠었는데, 그때는 별 느낌도 없이 그냥 따라 그리고, 외우고 했었는데 이제 다시 찾아보니 촉각과 관련된 많은 부분들을 짚어주셨던 것이 떠오릅니다. 손가락 끝에서 다양한 촉각이 여러 수용체를 거쳐 시상을 거쳐 대뇌체감각 영역으로 전달되는 것이 그려집니다.

우리 대뇌피질에 지도처럼 위치가 정해져 있는 신체표상은 (내 몸 주변의 환경을 인지하도록 해 주는) 촉각과 (근육의 긴장도와 늘어난 정도로 몸의 위치를 알려주는) 고유감각을 통해 주변을 인지하고, 그리고 시각까지 더해지며 우리가 자유롭게 수의운동을 할 수 있도록 해 줍니다. 내 의지대로 움직이는 것을 설명하시면서 '누빈다'라는 표현을 사용하셨던 기억이 납니다.  

(그림 왼쪽 상단) 피부감각들이 후섬유단을 통해 대뇌로 전달되는 길이 posterior-lemniscus pathway 이고, 이것들이 각자 다리, 팔에서 척수후근을 통해 올라가다가 감각교차를 합니다. 얼굴에서 오는 감각은 삼차신경주감각핵을 통해 들어오고 시상을 거쳐 내낭(internal capsule)을 타고 대뇌일차체감각 부위의 각자 위치로 전달된다고 하셨던 것이 이제 프레임을 반복해서 그려보면서 친숙해진 용어들과 함께 조금씩 연결이 됩니다.

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각 수용체들의 자극에 대한 활동전위 양상과 피부의 수용하는 영역(receptive field)의 크기 살펴보면, 빠른적응형 RA 수용체들은 자극에 대해 시작과 끝의 변화를 민감하게 감지하고, 반면에 느린적응형 SA 수용체들은 지속적으로 반응하는 것을 알 수 있습니다. 또한 심층에 존재하는 type2 감각들이 더 넓은 영역에서 반응하고 상대적으로 덜 민감합니다.  (Kandel 신경과학의 원리 486쪽 참조)




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각 수용체들의 모양은 각기 특징적인데, 메르켈 세포는 tactile disc에 봉오리처럼 매달린 모습이고(좌,상), 마이스너소체는 구형이고 그안에는 액체가 채워진 형태이며, 손이 표면을 따라 움직일 때 발생하는 기계적 차이를 민감하게 느낄 수 있다고 합니다(중앙), 루피니 말단은 SA2 신경말단에 작은 캡슐모양으로 되어있어 흡사 나뭇가지 모습입니다(우측). 가장 심부에 위치하는 파치니 소체는 큰 양파 모양으로 보입니다(그림생략). 이들과는 다르게 통증과 온도, 가려움을 감지하는 free nerve ending 수용체들은 둘러쌓는 세포들로 둘러쌓이지 않고 신경말단이 그냥 노출된 형태입니다. 이것들은 거친 촉각이나 압력을 감지한다고 합니다(좌,하).

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촉각을 배울 때 엄지를 제외한 4개의 손가락 번호별로 6층의 레이어를 구분하고 그중 메르켈 세포와 마이스너 소체로 부터 들어오는 감각이 시상을 거쳐 대뇌피질의 체감각영역 S1의 3b영역에 전달되는 그림이 드디어 이해가 됩니다. 3b 영역이 가장 중요하다고 빨강으로 선 그어주셨던 기억도 납니다. 또한 대뇌피질영역의 감각호문쿨루스의 손가락 위치와도 연결이 됩니다. 손과 손가락이 중요해서 피질의 많은 부위를 차지하고 있었지요.




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이러한 피부수용체들과는 다른 기계수용체는 골격근에도 있습니다. muscle spindle은 근수축을 감지하며, Golgi tendon organ의 수용체들은 근육의 긴장도를 감지합니다. 운동신경섬유인 알파신경섬유와 감마신경섬유가 구분되어 보입니다. 

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실제 사진에서 보는 근육 스핀들과 motor end plate가 선명히 보입니다.


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장인의 혼이 담긴 예술품의 경지입니다. 동양화인지, 서양화인지 구분이 잘안갑니다.

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조금씩 다르게 찍은 motor end plate 사진들이 심혈을 기울인 명장의 예술품보다도 더한 감동을 줍니다. 박물관에 진열된 예술품이 아니라 바로 내 몸 구석구석 존재하며 촉각을 느끼고, 통증과 온도를 감지하며 압력을 느끼는 수용체들입니다. 근육의 수축과 긴장도를 감지하는 세포들입니다. 탁월한 기능을 수행할 뿐 아니라, 이렇게 아름답기까지 하네요. 



아름다운 예술작품을 감상하는 마음으로 하나씩 아껴가며 살펴봐야겠습니다.
편안하고 넉넉한 설 명절 되시기 바랍니다.