심리학의 생물학적 기초

심리학의 생물학적 기초인 신경과학에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

 

1. 신경계와 행동

신경계는 모든 것의 바탕이라고 할 수 있습니다. 즉, 사람이 생각하고 느끼고 행동하는 모든것을 뜻한다고 할 수 있습니다.  신경계의 기본 단위는 뉴런인데, 이는 다른 뉴런, 내분비선 및 근육에 신경충동 또는 정보를 전달하는 전문화된 세포라고 할 수 있습니다. 이 세포들은 신경계 안에서 정보를 받아 종합하여 뇌에 전달하는 역할을 맡고 있습니다. 각각의 뉴런이 하는 활동은 아주 단순하다고 볼 수 있지만, 이 신경세포들은 수많은 다른 신경세포들과 연결되어 신경망을 이루고, 이 신경망이 사람의 생각과 정서와 행동의 바탕을 이루기에 결코 단순하다고 볼 수 없습니. 이러한 신경세포들은 특정한 신경세포들과 연결이 되기도 하며, 개인의 성장과정에서 생기는 경험과 학습을 통해 강화되기도 합니다.

 

1) 신경계의 기본 구조

신경계를 전체적으로 살펴보면 신경계를 통해 신체의 종합적인 정보를 전달하고 상호작용 합니다. 이는 곧 감각정보와 기억을 이용하여 근육을 통제하는 일을 한다고 볼 수 있습니다. 이때 신경계를 크게 두 가지 체계로 분류할 수 있는데, 바로 중추신경계와 말초신경계입니다. 중추신경계는 뇌와 척수를 포함하는 신경계이며, 말초신경계는 나머지 신체의 모든 신경세포들을 포함하는 신경계로 중추신경계와 신체 기관 및 근육을 연결하는 역할을 합니다. 이 두 신경계는 신체의 다른 부분에 펼쳐져 있지만, 말초신경계는 여러 가지 정보들을 중추신경계로 보내고, 중추신경계는 보내진 정보들을 평가하여 특정 행동을 위한 신호를 보내게 됩니다. 

 

말초신경계는 다시 체신경계와 자율신경계로 나뉩니다. 체신경계는 의식적인 통제가 가능한 반면, 자율신경계는 신체 기관과 내분비선을 통제하는 자동적인 신경계라 할 수 있습니다. 예를들어 심장박동이나 소화를 위한 활동 등이 자율신경계 활동입니다.

 

자율신경계는 교감신경계와 부교감신경계로 나뉘어져 있으며, 서로 다른 유형의 신체 기관을 통제합니다. 교감신경계는 위험한 상황에서 우리 몸을 준비시키는 역할을 하며, 부교감신경계는 신체가 안정 수위로 돌아오는 것을 돕습니다.

 

2) 신경세포의 종류

단세포 생물은 자극에 단순한 반응을 하는 반면, 사람을 포함한 동물은 신경계를 통해 다양한 행동과 복잡한 의사결정이 가능합니다. 신경세포는 운동신경세포, 감각신경세포, 사이신경세포로 나눌 수 있습니다. 운동신경세포는 감각신경세포와 함께 사용합니다. 예를 들어 책을 물을 마시는 과정에서 컵을 잡는 단순한 움직임도 감각신경세포가 뇌로 정보를 전달하고, 뇌가 운동신경세포에 근육을 움직이도록 지시하는 메세지를 전달함으로서 모든 과정이 이루어집니다. 마지막으로 사이신경세포는 정보를 통합하는 역할을 합니다.

 

3) 신경세포의 구조

신경세포의 기본 단위를 뉴런이라고 부르는데, 내분비선 및 근육에 신경충동 또는 정보를 전달하는 전문화된 세포입니다.

이때 메시지를 전달받고 전달하는 역할에 필요한 네 가지 기본 구조를 포함하고 있는데, 세포체, 수상돌기, 축삭과 축살종말이 있습니다.

세포체는 세포를 살아 있게 하고 DNA를 포함하는 하고 있습니. 수상돌기는 마치 나뭇가지처럼 생겼는데, 다른 신경 세포로부터 화학 신호를 통해 정보를 받습니다. 수상돌기는 수천 개의 다른 신경세포로부터 신호를 받으며 세포체에서 통합됩니. 세포체에서 통합된 정보는 전기적 신호를 만들어서 세포체로부터 길고 좁게 파생되어 있는 축삭을 통하여 전달됩니다. 축삭은 축삭돌기 또는 축색이라고도 불립니다. 각각의 신경세포는 하나의 축삭을 가지고 있으며, 축삭의 길이는 짧게는 몇 mm부터 길게는 1m까지 다양합니다. 축삭의 끝에 축삭종말이 있습니다. 

뇌에 있는 신경세포들은 연속적으로 연결되어 있는 것처럼 보이지만, 실제로 신경 세포의 수상돌기와 인접한 신경세포의 축삭은 서로 붙어 있지 않습니다. 축삭종말과 인접한 신경세포의 수상돌기 사이에는 시냅스라고 불리는 작은 틈이 존재합니다. 이 시냅스를 통한 신경세포 간의 화학적 의사소통이 우리가 생각하고 느끼고 행동하는 바탕이 됩니다.

 

4) 활동전위

전기적 신호는 한 신경세포 내의 정보 소통을 담당합니다. 신경세포가 만들어 내는 전기적인 신호는 세포막을 경계로 형성되어 있는 전위가 변화할 때 발생합니다. 신경세포가 활동을 하지 않고 있을 때 신경세포막 안과 밖은 다른 전하를 가지고 있고 이 전하의 차이를 안정전위라고 합니다. 신경세포들이 안정 상태에 있을 때 세포막 안과 밖에 다양한 양이온과 음이온이 있는데, 세포막 안에 음이온이 더 많을 경우 분극화 되어 있다고 하고 전형적인 안정전위는 -70mV입니다. 분극화되어 있는 신경세포는 신경 자극 시 활동전위를 만들 수 있는 전기적 에너지를 가지고 있습니다.

 

(1) 나트륨 이온과 칼륨 이온

신경세포막은 투과성을 가지고 있어 음이온 또는 양이온이 세포막을 투과하면서 전위의 일시적인 변화를 가져오게 됩니다. 세포막의 통로는 특정한 이온만 통과할 수 있는 구조이며, 칼륨 이온과 나트륨 이온 통로가 열리거나 닫히는 과정을 통해 신경세포의 전위의 변화를 만듭니다. 안정 상태에서는 칼륨 이온이 통과하는 통로가 열리지만, 큰 음이온의 통과를 허용하는 통로는 주로 닫힙니다.

이온 농도의 불균형은 능동적인 나트륨-칼륨 펌프에 의해 조정되기도 하는데, 이 펌프를 통하여 나트륨 이온이 축삭 밖으로 이동하고 칼륨 이온이 축삭 안으로 이동하게 됩니다. 이 펌프의 활동으로 신경세포는 안정전위로 돌아가게 됩니다.

 

(2) 축삭을 따라 이동하는 활동전위

외부로부터 자극이 가해지면 신경세포막 전위에 일시적인 변화가 일어나게 됩니다. 신경세포 밖에 비하여 안의 양 전위가 증가하면 활동전위가 형성되며, 활동전위를 통해 신경세포 내의 전하가 음전하에서 양전하로 바뀌게 됩니다. 전류는 일종의 연쇄 반응처럼 축삭을 따라 이동하는데, 이 과정 동안 많은 나트륨 이온이 축삭 안으로 들어옵니다. 활동전위가 최댓값을 가진 후 칼륨 이온 통로가 열려서 축삭이 안정전위로 돌아갈 때까지 칼륨 이온이 세포 밖으로 이동합니다. 이온이 불균형 상태에 있는 동안 신경세포는 또 따른 활동전위를 만들지 못하게 되는데, 이 시기를 불응기라고 합니다. 

축삭은 수초로 덮여 있으며, 수초는 교세포라고 불리는 지지세포로 구성됩니다. 교세포들은 신경세포에 물리적 지지와 영양을 공급하여 수초로 뒤덮여 있는 축삭은 다른 신경세포에 더 빠르고 효율적으로 신호를 전달합니다. 수초다발성 경화증 같은 탈수초화 질환은 수초가 상실됨으로써 신경 세포 간의 정보 전달이 느려지는 경우입니다.