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46장 감각계
감각기관은 감각수용기와 부속세포로 구성된다.
▶ 감각수용기는 구심성 뉴런의 수상돌기나 구심성 뉴런과 시냅스를 이루는 특수한 수용기 세포에 의해 형성된다.
▶ 눈, 피부, 코, 입, 귀는 외부로부터의 자극을 감지한다.
▶ 여러 장 기관들 혹은 호흡계와 연결된 감각수용기는 몸 속에서 생성되는 자극을 감지한다.
46.1 수용기는 뉴런과 연결된 세포로
자극을 감지한다
▶ 수용기 세포는 에너지를 흡수하여 전기적 에너지로 변환, 수용기전위를 생성한다.
▶ 수용기 전위는 차등성 반응이다.
▶ 감각 능력은 감각수용기에 의해 암호화된 정보를 전달하 고, 그 신호를 뇌에서 해석하는 것에 달려 있다.
5종류의 수용기
▶ 기계적수용기는 기계적 에너지를 변환하여, 느끼고, 듣고, 균형을 유지하도록 한다.
▶ 화학수용기는 특정 종류의 화학물질을 변환하여, 미각과 후각을 가능하게 한다.
▶ 온도수용기는 온도에너지를 변환한다
▶
전기수용기는 포식어류들이 먹이를 탐지하는 데 사 용하며, 전기적 자극에 반응한다.
▶
광수용기는 빛에너지를 변환하며, 안점이나 눈에서
감각수용기의 역할을 한다.
수용기는 신경계와 연결되어 있다.
▶ 구심성 뉴런에 의해 중추신경계와 연결된다.
▶ 수용기는 자극에 대해 고유의 반응을 일으킨다. 예를 들 어 눈의 광수용기는 양(빛의 세기)과 질(파장)을 구별한 다.
자극의 강도와 범위의 인식
▶ 자극이 강하면 강할수록 활동전위의 빈도수는 높아진다.
▶ 자극의 범위가 넓어지면 활동전위가 발생하는 뉴런의 수 가 많아지게 된다.
▶ 뇌로부터 전달되는 원심성 뉴런이 많이 밀집된 곳일수록 자극에 더 민감하다.
감각적응은 동물 생존에 필수적이다.
▶ 감각적응이란 동일한 크기의 자극이 지속되면 그 자극에 대한 효과가 감소하게 되는 것이다.
▶ 감각적응은 항상 일어나는 변화에 적응하고 특정한 변화 의 민감도를 감소시켜준다.
▶ 통각을 느끼면 몸에서 손상에 대한 회복이 일어난다. 통 각이 없다면 손상이 증가해 생존하지 못할 수도 있다.
기계적 자극으로 활성화되는 수용기
▶ 피부의 촉각수용기는 털 위치의 기계적 이동 또는 수용기 세포 자체의 이동에 대해 반응한다.
▶ 통각수용기는 강한 촉각자극, 과도한 온도, 특정 화학물 질에 반응하여 통각을 수용한다.
▶ 근육, 힘줄 그리고 관절 내에 있는 감각수용기는 그 동물 이 몸의 방향과 신체부분의 위치를 인식하도록 한다.
46.2 기계적 수용기는 압력, 중력,
소리 등을 감지한다
중력수용기
▶ 평형석을 지닌 평형포는 여러 무척추동물에게서 발견되 는 중력수용기이다.
▶ 척추동물의 털세포는 움직임을 탐지한다. 어류의 측선계, 전정계, 반고리관, 달팽이관 등에서 볼 수 있다.
▶ 측선계는 어류와 일부 양서류에게 움직이는 물체와 그 진 행경로에 있는 물체에 관한 정보를 제공하여 시각을 보충 한다.
척추동물의 중력수용기, 내이
▶ 유액으로 채워진 공동과 평형을 유지하는 관으로 된 미 로로 구성된다.
▶ 미로의 윗부분에 있는 전정계는 난형낭(타원주머니), 구 형낭(둥근주머니), 반고리관으로 구성된다.
▶ 난형낭과 구형낭에 있는 이석은 머리가 기울어지거나 신 체가 직선방향으로 이동할 때 위치가 변하게 된다.
▶ 이석이 털세포를 자극하여, 신호를 뇌로 전달하면 동물 이 중력의 방향을 인식하게 한다.
▶ 반고리관은 뇌에 회전운동에 관해 알려준다.
조류와 포유류의 달팽이관 내에 있는 코르티기
관은 청각수용기를 포함하고 있다.
소리의 감지와 자극전달 과정
▶ 외이를 통과한 음파는 고막을 진동시킨다.
▶ 이소골인 망치뼈, 모루뼈, 등자뼈가 중이를 따라 진동을 증폭하여 전달한다.
▶ 진동은 난원창을 통과해서 전정관 내에 있는 유액으로 간 다.
▶ 파동압은 달팽이관을 세 개의 관으로 나누는 막을 압박한 다.
▶ 정원창이 부풀어 오르는 것은 압력 탈출구와 같은 역할 을 한다. 파동압은 기저막을 움직이게 한다.
▶ 이러한 움직임은 코르티기관의 유모세포가 그 위에 놓인 덮개막을 긁어서 자극하게 한다.
▶ 신경충격은 각 유모세포의 아래에 놓인 뉴런의 수상돌기 에서 일어나고 달팽이관 신경에 의해 뇌에 전달된다.
미각수용기는
▶ 맛봉오리에 있는 특수화된 상피세포이다.
▶ 단맛, 쓴맛, 신맛, 짠맛, 감칠(umami)맛을 감지한다.
미각수용기 세포나 후각수용기 세포에 분자가 결합하면 G단백질이 관련된 신호변환 절차가 시작된다.
46.3 미각과 후각을 위한 수용기는
화학수용기이다
후각수용기
▶ 후각상피는 후각신경의 섬유로서 뇌까지 연결되는 축삭 돌기를 가진 특수화된 후각세포들을 가지고 있다.
▶ 인간의 경우, 현재까지 확인된 1,000개 이상의 후각수용 체 유전자 중 많은 수의 유전자들은 위유전자
(pseudogenes)로 밝혀졌고, 일부 유전자들이 다양한 종 류의 냄새를 구분하는 데에 기여한다.
무척추동물의 눈
▶ 플라나리아는 광수용기를 포함한 안점을 지닌다.
▶ 해파리, 다모류, 거미, 연체동물들은 사진기와 작동원리 가 비슷한 홑눈을 지닌다.
▶ 곤충은 낱눈이 모인 겹눈을 가져 포식자의 움직임을 효율 적으로 감지한다.
▶ 문어와 오징어는 동공을 지닌다.
46.4 시각수용기는 빛을 수용한다
척추동물 눈의 구조
▶ 안구는 외층인 공막과 색소를 지닌 내층인 맥락막으로 싸 여 있다.
▶ 수정체와 모양체는 앞부분에 안구방수, 뒤쪽에는 유리체 방수로 채워져 있다.
빛 수용에 관여하는 눈의 구조
▶ 빛이 각막을 통과해서 수정체에 의해 초점이 모아지고, 망막에 상을 생성한다.
▶ 홍채는 유입되는 빛의 양을 조절한다.
▶ 망막의 광수용기 중, 간상세포는 어두운 빛에서 기능하여 흑백영상을 생성하며, 원추세포는 밝은 빛에서 기능하며 색각을 담당한다.
▶ 시야의 중심 부위를 차지하는 중심오목은 원추세포를 매 우 조밀하게 지닌다.
빛 신호의 전달
▶ 빛이 로돕신에 닿으면, 로돕신의 레티날 부분이 변형되어 트랜스듀신이 관련된 신호 변환절차를 시작한다.
▶ 트랜스듀신은 cGMP를 가수분해하여 농도를 낮춘다. 그 결과, 이온채널은 닫히고 막은 과분극된다.
▶ 간상세포에서 방출하는 글루탐산이 감소하고, 더 적은 신호가 전달된다.
▶ 그 결과, 쌍극세포는 탈분극되고 신경절세포를 자극하는 신경전달물질을 방출한다.
시각정보의 처리
▶ 망막에는 신경절세포에 신호를 전달하는 쌍극세포가 있 다.
▶ 수평세포는 간상세포와 원추세포로부터 정보를 수용하여 쌍극세포로 신호를 보내고, 무축삭세포는 쌍극세포로부
터 신호를 받아서 다시 쌍극세포나 신경절세포로 보낸다.
▶ 이렇게 시각정보를 종합하는 과정에서 측면억제를 통해 상의 대비가 뚜렷해진다.
▶ 어두울 때, 간상세포의 원형질막에 있는 이온채널이 열 려 탈분극되어 글루탐산을 방출한다. 그 결과, 쌍극세포 막을 과분극시켜 신호를 보내지 않게 한다.
▶ 신경절세포의 축삭돌기는 시신경을 이루고, 시신경다발 은 대뇌피질 기저에서 시신경교차를 형성한다.
▶ 시신경은 시상의 가쪽무릎핵으로 정보를 전달한다. 거기 서부터 뉴런은 궁극적으로 대뇌피질의 연합중추로 뻗어 간다.
