[성인간호학] 신경계의 구조와 기능 - 1. 기본구조

 신경계는 사고, 기억, 판단, 감각, 운동, 인지, 대화, 행동과 인격을 관장하는 중추로서 환경의 변화를 수용하고 해석하고 반응해 신체와 정신을 통합하고 조절한다. 즉 신체 내외부에서 일어나는 여러 자극을 받아들이고 지각, 감각, 운동, 정신작용으로 자극에 적절하게 반응함으로써 신체 여러 체계의 기능에 직접적인 영향을 미친다. 

 신경계의 다양한 장애는 즉각적으로 생명을 위협할 뿐만 아니라 급성기 이후에도 신경학적 결손과 같은 심각한 합병증을 일으켜 정서, 심리적 변화와 사회, 경제적 문제를 야기한다. 

 

구조와 기능

 

1. 신경계의 기본 구조

 신경계는 중추신경계와 말초신경계로 구성된다. 중추신경계는 뇌와 척수, 말초신경계는 뇌신경, 척수신경, 자율신경계로 구성되는데, 자율신경계는 다시 교감신경과 부교감신경으로 나뉜다. 신경계는 신경충돌을 전달하는 신경원과 독립적 역할을 하는 신경교세포로 구성되어 있다. 

 

1) 신경원

 신경원은 신경계의 가장 기복적인 단위로 1011개의 다양한 형태와 크기를 지니고 있으며, 독특한 연쇄를 이루어 흥분을 주고받는다. 신경원은 기능에 따라 운동 기능에 관여하는 신경원, 감각기능에 관여하는 신경원 그리고 자율신경 기능에 관여하는 신경원으로 나뉜다.

 

 각각의 신경원은 세포체, 수상돌기, 축삭으로 구성되어 있다. 세포체는 세포형질과 핵으로 구성되며, 신경원의 성장과 대사에 기여한다. 세포 형질에는 사립체, 골지체, 니슬체, 신경원 섬유 등이 있다. 핵은 유전에 관여하는 염색체와 핵소체를 갖고 있다. 

 

 신경원은 5~7개의 수상돌기와 1개의 긴 섬유성 축삭을 가진다. 수상돌기는 다른 세포체와 함께 연접하며 신경세포의 전기적 활동을 조절하여 다른 축삭에서 들어온 정보를 세포체로 전달한다. 

 

 축삭은 세포체에서 다른 신경원으로 전기적 활동전위를 전달하고 활성화한다. 

 대부분의 축삭은 수초로 싸여 있는 유수초섬유와 수초로 싸여 있지 않은 무수초섬유로 구분한다. 수초는 희돌기교세포와 슈만세포의 세포막이 여러 겹으로 감겨진 단백-지방성 물질로 구성된 막이다. 

 

 축삭을 둘러싸고 있는 얇은 막을 신경초 또는 슈반초라고 한다. 유수 축삭의 신경초와 수초에는 전체에 걸쳐 일정한 간격으로 끊어진 란비어 결절이 있다. 축삭은 수초로 인해 절연되어 이 결절들에서만 노출되어 있기 때문에 신경흥분이 결절에서 결절로 건너뛰게 되어 전도 속도가 매우 빨라진다. 이를 도약전도라고 한다. 

 

 중추신경계의 많은 신경원은 유수초 섬유지만 슈반초 대신 희돌기교세포를 가지고 있다. 이 세포는 손상을 입었을 때 대치되거나 재생되지 않는다. 반면 말초신경계의 유수초 섬유와 무수초 섬유를 둘러싸고 있는 슈반초는 말초신경의 축삭을 보호하고 지지하여 손상된 축삭의 치유를 도와준다. 

 

2) 신경교세포

 신경교세포는 중추신경계와 말초신경계에 분포되어 있으며, 크기와 모양이 다양하고 신경세포의 대사 작용, 영양 공급, 보호 작용 등을 하고 신경전달물질의 농도를 적절히 유지하는 작용을 한다. 중추신경계에서 신경교세포는 신경원보다 5~10배 더 많고, 중추신경계 세포 용량의 약 40%를 차지한다. 신경교세포는 신경원과 달리 유사 핵분열을 할 수 있다. 신경교세포에서 성상교세포, 미소교세포, 상의세포, 희돌기교세포가 있다. 

• 성상교세포는 뇌의 신경 주위를 감싸고 있어 충격을 흡수하고 신경세포를 지지, 고정한다. 또한 모세혈관이 혈액-뇌 장벽을 형성하는 데 관여한다. 
• 미소교세포는 중추신경계의 식세포로 일종의 망상내피조직이다. 족은 조직과 이물질을 제거하여 혈관조직과 뇌를 보호한다. 
• 상의세포는 뇌척수액 기능에 관여하며 주로 뇌실계의 맥락총, 뇌실과 척수의 중심관에 분포되어 있다. 
• 희돌기교세포는 수초 형성에 관여한다.

3) 신경원과 연접

(1) 신경충동 전도기전

 신경원의 세포막이 안정상태에 있을 때 포타슘은 농도 경사에 의해 세포 밖으로 확산되어 나오고 이 힘에 의해 세포 내 음전하가 형성된다. 이때 세포 내 음압과 세포 외 양압의 전압 차에 의해 극성이 생긴다. 이 전압 차이를 안정막전위라고 하며 신경세포에서는 -79mV가 정성이다. 

 

 세포가 적절한 자극을 받으면 세포막의 투과성이 증가하여 세포외액의 주요 양이온인 소듐을 세포 내로 이동시키고 세포내액의 주요 양이온인 포타슘을 세포 밖으로 밀어내는데, 이러한 변화로 전류가 흐르게 된다. 

 

 자극이 충분하면 음전기와 양전기의 전극 위치가 바뀌어 전체 축삭을 따라 이동하는데, 이 과정을 활동전위라고 부른다. 활동전위가 발생하기 위해서는 자극이 역치에 도달해야 하고 자극 강도가 빠르고 일정한 시간 이상 지속되어야 한다. 신경전도가 이루어지는 활동전위의 크기는 10mV이다. 

 

 신경섬유를 따라 지속적인 강한 자극을 받으면 세포막은 탈분극을 일으켜 세포 내의 음전압이 감소하고 양전압으로 변한다. 탈분극이 극파를 형성하여 자극의 전달이 끝나면 즉시 역전되어 전기적 힘과 이온 농도가 안정막 전위로 외복되는 재분극이 나타난다. 극파가 일어나서 사라지는 시기를 불응기라고 하는데, 이 기간에는 자극에 반응하지 않는다. 

 

(2) 연접

 신경계는 하나의 신경섬유로 연결된 회로다. 어떤 정보가 한 신경원에서 다른 신경원으로 이행하는 현상을 연접이라고 한다. 연접에는 신경원에서 신경원으로 가는 연접과 신경원에서 근육 또는 선으로 가는 연접이 있다. 활동전위는 수상돌기에서 축삭이 만나는 곳에 화학적 연접으로 시작되며, 활동전위에 따라 연접 전 축삭 말단에서 다양한 신경전달물질이 저장되거나 방출된다. 

 

(3) 신경충돌 전달에 영향을 미치는 요인

 신경충돌전달에 영향을 미치는 요인에는 충동 전달거리, 자극의 강도, 최면이나 마취와 같은 산소결핍, 세포외액의 산도, 카페인, theophylline, theobromine 같은 약물 등이 있다. serotonin, dopamine, gamma-amino butyric acid 같은 물질은 신경 충동을 억제하고 acetylcholine, norepinephrine, substance P, endorphins, enkephalins 등은 신경충돌을 흥분시키는 역할을 한다. 

 

4) 신경

 신경 섬유는 많은 신경원이 연접하여 만들어진다. 신경은 기능에 따라 감각, 운동, 연합신경으로 분류한다. 감각신경은 감각수용기가 인지한 체내 외의 변화를 중추신경으로 전달한다. 일반적으로 감각신경에서 오는 정보는 중추신경계의 시상에 모이고 이는 다시 대뇌피질의 두정엽에 도달하여 지각을 통합한다. 

 

 감각의 종류는 크게 체성감각, 내장감각, 특수감각으로 나눈다. 체성감각은 온도와 통증 같은 표재감각과 의식할 수 있는 위치감, 진동감, 촉각과 압각 등의 심구감각을 전달한다. 내장감각은 주로 고유감각을 전달하는데 의식하지 못하는 위치감, 진동감, 압각과 촉각 등의 심부감각을 전달한다. 특수감각은 시각, 청각, 후각, 미각, 평형감각을 전달한다. 운동 신경은 중추에서 효과기로 흥분을 전달하는 신경이다. 

 

출처 : 현문사 성인간호학 하권