[생물 임용 노트]감각계- 1) 개요

자극(stimulus)

• 몸에 의해 감지될 수 있는 변화로 열, 전자기, 소리, 압력 등의 양식으로 존재한다.
• 말초 신경계(PNS) 말단 수용기를 통해 자극에 대한 반응이 일어나고 중추 신경계(CNS)로 이를 전달할 때 전기 에너지로 변환시켜 전도한다.
• 감각 수용기는 특정 수용체가 가장 잘 반응하는 적합 자극이 존재하며, 이 자극의 세기가 클 수록 막 전위의 변화가 커진다.

감각 수용기 분류

감각 수용기의 분류

• 지각 : 외부세계에 대한 동물의 해석을 의미한다.
• 생물의 반응 범위는 제한적이며, 뇌로 반응을 전달하는 과정에서 정보의 여과, 무시, 강조가 일어난다. 또한 데이터 중 과거 경험과 압력을 비교하여 추론한다.
• 이 과정에서 지각과 환경 사이의 차이점이 발생한다. 즉 실제 자극과 지각 사이의 차이가 존재하게 된다.

형태적인 분류

• 구심성 뉴런의 끝이 변형된 형태 - 전압개폐성 채널 활용

구심성 뉴런의 끝이 변형된 경우

• 뉴런 말단을 자극하는 세포의 형태 - 리간드개폐성 채널 활용

뉴런 말단을 자극하는 세포의 형태

적합자극에 따른 분류

광수용기(빛), 화학 수용기(화학 물질), 온도 수용기(열), 기계 수용기(기계적 움직임), 자기장 수용기(자기장), 전기 수용기(전압 변화) 등등

순응(adaption) 형태에 따른 분류

• 순응 : 일정한 자극 존재시, 시간이 지남에 따라 수용기의 전위가 크게 감소하는 것
• 긴장성 수용기(tonic receptor) : 순응하지 않거나 느리게 순응한다. 자극에 대한 정보 유지가 중요한 경우이다. 예> 자세 유지, 균형 유지, 통증, 대동맥 소체 등..
• 위상성 수용기(phasic receptor) : 신속하게 순응한다. 현상 유지보다 변화의 감지가 중요한 경우이다. 자극이 끝날 때 작은 2차 반응이 존재하기도 한다. 예> 파치니 소체, 촉각

위상성, 긴장성 수용기 차이

파치니 소체

• 압력 지속시 발생기 전위가 빠르게 사라지는 위상성 수용기이다.
• 기계적 파치니 소체 : 자극 지속시 압력 에너지를 분산시켜 자극 요소를 여과한다.
• 전기 화학적 파치니 소체 : 자극에 대한 Na⁺ 채널이 서서히 불활성화되어 Na⁺ 채널이 안열리는 방식이다. 후각이 이와 비슷한 기작을 사용한다.

베버의 법칙

• 자극의 변화를 느끼려면 처음 주어진 자극과 어느 정도 차이가 나는 자극이 필요하다.
• 자극의 변화를 느낄 수 있는 최소 변화량은 처음 자극세기에 비례한다.
• K = (R₂ - R₁) / R₁ = △R / R₁ = 일정(constant)
• 이때 K 값은 감각기에 따라 그 값이 일정하다. K 값이 작을 수록 예민한 감각기라고 볼 수 있다.

수용장과 측부 억제

수용장(receptive field)

• 체감각 뉴런의 감각 정보 반응 영역을 말한다.
• 수용기의 밀도가 클수록 예민해지고 수용장이 작아져 정확한 자극 위치를 감지하는 것이 가능하다.
• 하나의 수용장은 주변부보다 중심부의 밀도가 더 크다.

측부 억제

• 자극의 주변에 놓인 수용기를 갖는 구심성 뉴런으로부터의 정보는 중심으로부터의 정보에 비해 강하게 억제되는 현상을 말한다.
• 중앙 뉴런에 의해 자극 받는 억제성 뉴런에 의해 나타난다.
• 필요한 정보와 불필요한 정보 사이의 차이를 증폭시켜 선택 감각 경로의 효율을 증가시킨다.