악취 감지 메커니즘

로 알려져 있다. 냄새가 뉴런을 흥분시키면 그 신호가 엑손(Axon)을 통해 후구 (Olfactory bulb)로 전달된다. 후구는 뇌 앞부분에 있는 구조로써, 냄새 감각의 정보 교환 기관이라고 할 수 있다. 후구에서는 후각 뉴런에서 전달된 전기적 냄새 신호를 뇌 피질(Olfactory cortex)과 변연계(Limbic system)로 모두 전달시키는 역할을 하며, 뇌 피질에서 보다 높은 차원의 전기적 냄새 신호로 변화시켜 중추신 경계로 전달 시켜서, 각 실제 정보가 전달될 뿐만 아니라 감정적 반응이 일어나는 것이다.⁶⁰⁾

각각 냄새 수용체가 특정 냄새를 인식하기보다는 뇌의 뉴런에서 특정 냄새 반응 이 나타나도록 하기 위해 이른바 수용체“알파벳”을 이용한다는 것이다. 언어에 서처럼 후각 시스템은 다양한 냄새(어휘)를 맡는데 필요한 수많은 수용체(글자) 숫자를 줄이기 위해 수용체(단어) 조합을 이용한다. DNA가 A, C, G, T 염기를 조 합해서 유전 정보를 저장하듯이 자연계에서 결합 코드를 이용하는 것은 드물지 않 지만, 포유류 후각 시스템을 구성하고 있는 신경 역시 결합법을 사용한다. 쥐 뉴 런을 여러 가지 냄새 물질에 노출시킨 후, 칼슘 영상화(Calcium imaging)라는 기 술을 이용해 어떤 뉴런이 특정 냄새에 자극되는지 관찰했다.

냄새 분자가 수용체에 결합하면 신경 막에 있는 칼슘 채널이 열리고 칼슘 이온 이 안으로 들어옴으로써 전기적 신호가 엑손을 통해 전달되는데, 칼슘 영상화 기 술은 칼슘 이온 유입을 측정할 수 있는 방법이다. 그 결과 세 가지 사실을 알 수 있었다.

첫째, 한 개 수용체가 여러 가지 냄새를 인식할 수 있다는 것이다.

둘째, 한 개의 냄새는 보통 여러 개의 수용체에 의해 인식되며,

셋째 각기 다른 냄새도 여러 가지 수용체의 조합에 의해 인식된다는 것이다. 즉 후각 시스템은 냄새를 맡기 위해 결합 코드 체계를 이용하는 것이다.

달리 말하자면 조합을 달리하면 1,000개의 수용체로 수천 가지 냄새를 맡을 수 있다는 것이다. 그 예로 한 가지 실험에서 화학 물질 구조를 약간만 바꾸자 다른 조합의 수용체가 활성화되었다. 옥탄올(octanol)은 오렌지와 비슷한 냄새로 인식 을 하지만, 비슷한 구조인 옥탄산(octanoic acid)은 땀 냄새와 비슷한 반응으로 일어났다. 또한, 같은 화학 물질이라도 소량보다는 다량으로 존재할 때, 다양한 수용체와 결합하여 악취를 유발하기도 한다. 예로 인돌(indole)은 소량 있으면 꽃 냄새와 비슷하지만, 다량으로 있으면 썩은 냄새가 나는데 여기에서 동일한 이유를 찾을 수 있다.

냄새를 감지하고 인식하는 메커니즘은 아직까지 완전히 이해되고 있지는 않지만, 후각상피세포 수용체는 악취화합물과 반응하여 특정신호를 후각 후두와 후각 피질을 거쳐 최종적으로 뇌까지 전달되어 특정 신호에 대한 냄새 특성을 해석하게 된다.

냄새특성은 감지되는 냄새에 대한 표현으로 비린내, 분뇨, 습지, 석유냄새 등과 같다.⁷⁰⁾

어떠한 냄새인지를 표현하는 단계는 생리적 감지단계(Pphysiological reception)와 심리적 판단(Psychological interpretation)의 두 단계를 거치는데, 특정 냄새에 대해 심리적으로 감지하는 차이는 사람마다 차이를 보이는데 일반적으로 나이를 먹어 늙어감에 따라 점차 상실된다고 보고되고 있다.⁷⁰⁾ 성별에 따른 냄새감지 능력 차이에 대한 많은 연구보고서에서는 특정한 통계적 유효성을 얻지 못하였다.²¹⁾

냄새인식에 대한 또 다른 상반된 연구 결과가 있는데, 특정 냄새가 나는 곳에 지속적으로 노출될 때에는 일반적으로 냄새 감지 능력이 감소하는데 이것은 특정 냄새에 대한 적응력 및 후각을 담당하는 기관이 피로감을 느끼는데 원인이 있다.⁷⁰⁾ 이에 반해, 특정 냄새에 반복적으로(지속적인 노출이 아님) 노출되어 있을 때에는 그 냄새에 대한 인지능력이 크게 증가하는 것으로 나타났다.²¹⁾

이와 같은 연구결과는 산업장, 하수처리장, 가축관리시설 및 쓰레기 재활용 시 설에서 종사하는 근로자들이 지속적으로 발생하는 악취에 대해서 덜 민감한 반면 에, 악취 발생원 주변 주민들은 산발적으로 그리고 반복적으로 발생하는 악취에 대하여 민감하게 반응하는 사실로 설명할 수 있다.

냄새의 생리적 차이에 따른 감지 단계를 거쳐 심리적 판단과정에서는 인지되는 냄새가 강한지 혹은 약한지, 불쾌한 냄새인지 기분 좋은 냄새인지 등에 대하여 과 거 경험에 비추어 판단하게 된다. 심리적 판단과정에서는 성별/과거 경험/나라/인 종/문화/나이 등 여러 사회적 요인에 의해 크게 좌우된다.⁶¹⁾

악취유발 화합물은 또한 서로 다른 4개의 뇌신경[삼차신경(trigeminal), 미주신 경(vagus), 고실(chorda) 그리고 혀에서 뇌에 이르는 자각신경으로 이루어진 설인 신경(glossopharyngeal nerves)]의 자유말단 신경을 자극한다.

먼저 삼차신경의 후각신경은 눈, 코, 볼 그리고 혀 앞쪽의 2/3 가량에 분포 되 어, 화합물(chemical), 열(thermal), 고통(pain), 마찰(mechanical) 그리고 움직 임(movement/position)등의 서로 다른 자극에 반응한다.⁷⁰⁾ 악취성 화합물과 먼지 등에 의해 자극받는 삼차신경은 고통(irritation), 간지럼, 바늘로 찌르는 듯한 따끔함, 뜨거움 등의 감각을 크게 느끼게 된다.²¹⁾

미주신경 내의 자유 말단 신경에서는 목구멍, 기도(trachea) 그리고 폐 안에 자 극을 전달하고 고실 신경 내의 자율신경은 혀 앞부분에 입으로 숨을 쉴 때 자극을 전달한다. 그리고 설인신경 내의 자유말단 신경에서는 이러한 자극을 혀 뒤쪽으로 전달한다. 이처럼 동일한 화합물이 동시에 냄새와 자극을 유발 시킬 수 있다.

악취 물질은 ammonia(자극적인 냄새), acetic acid(식초 냄새), styrene(플라스 틱고무 냄새, 양파 썩는 냄새), benzene(신나 냄새), butyl-aldehyde(걸레 썩은 냄새), acetaldehyde(곰팡이 냄새), xylene(탄 냄새), amine류(methyl amine, tri-methyl amine, aniline)(비린내), methyl mercaptan, methyl iso-butyl- ketone(유황 냄새), hydrogen sulfide(계란 썩는 냄새), toluene(나프탈렌, 고무 냄새), acrylonitrile (양파, 마늘 냄새), 복합 악취(화약 냄새) 등의 냄새가 발생한다.

또한, 이들 화합물들의 주요 발생원 및 지역적 혹은 계절적인 풍향에 따라 발생 할 수 있는 피해지역을 악취 특성과 함께 나타내고 있어 악취 민원이 발생하였을 때 신속히 대처할 수 있도록 하였다.