인간의 신경 계통과 운동

인체는 교감신경과 부교감신경의 적절한 균형으로 유지된다

 

인간의 신경계통은 중심역할인 중추신경계통(CNS, central nervous system)과 신체 부위를 연결하는 말초신경계통(PNS, peripheral nervous system)으로 구성되어 있다. 중추신경계는 뇌와 척수로 되어있고, 말초신경계통은 감각신경과 운동신경으로 이루어져 있다. 이 중에서 운동신경은 몸 신경과 자율신경으로 나눌 수 있다. 기본적으로 인체에서 일어나는 모든 생리적인 활동은 신경계통 없이는 이루어질 수 없다. 신경은 몸 안의 모든 부분을 관할하면서 다양한 조직들끼리만 아니라 외부환경과도 정보를 주고받으며 상호작용할 수 있도록 만들어져있다. 신경계통은 온몸에 그물 같은 모양으로 분포되어 있어 신경섬유가 자극되면 흥분을 효과기나 다른 뉴런으로 전달하여 각 조직과 기관을 통제하거나 활동하게 한다. 

중추신경계통(CNS)은 크게 뇌와 척수로 이루어져 있다. 뇌는 앞뇌, 중간뇌, 소뇌, 숨뇌, 다리뇌로 나눌 수 있으며, 척수는 목 척수, 등 척수, 허리척수, 엉치척수로 되어있다. 앞뇌는 대뇌와 사이뇌로 나뉘며, 사이뇌는 다시 시상, 시상하부, 뇌하수체로 나눌 수 있다. 뇌줄기에 중간뇌, 다리뇌, 숨뇌가 자리 잡고 있다. 뇌는 신체의 각 기관으로부터 들어온 정보를 말초신경계와 감각신경계(구심성)를 통해 받아들인다. 감각신경은 감각기관이나 감각수용체로부터 각종 감각, 이를테면 시각, 청각, 촉각, 후각, 통각, 압각의 정보를 대뇌로 전달한다. 대뇌는 이런 정보를 원심성 신경을 통하여 효과기에 내려보내서 내분비샘과 외분비샘을 조절하거나 뼈대 근육을 수축하거나 혈관의 민무늬 근육을 수축시키는 등으로 인체를 조절한다. 한편, 척수는 대뇌겉질의 운동영역으로서 그 조절 중추가 올라가는 것에 따라 반사행동과 함께 생각을 요구하는 복잡한 움직임으로 진행된다. 

말초신경계통(PNS)은 기능적으로 감각신경 계통과 운동신경 계통으로 나누어지고, 운동신경 계통은 자율신경계통(불수의근), 몸신경 계통(수의근)으로 나뉘며, 뇌와 연결된 뇌신경 12쌍과 척수신경 31쌍의 총 43쌍의 신경으로 형성된다. 특히 말초신경계통은 운동과 밀접하게 관련이 있다. 감각신경, 즉 구심성 신경은 피부나 특수 감각기관, 뼈대 근육, 힘줄, 눈, 귀와 같은 기관에서 인식된 정보를 감지하고 중추신경계통으로 보내는 역할을 한다. 운동신경(원심성 신경)은 뼈대 근육을 흥분시키는 신호를 전달한다. 

자율신경계통은 잘 알려진 바와 같이 교감신경과 부교감신경으로 나누어진다. 또한 교감신경 끝에서 아드레날린과 노아드레날린이 만들어져 내장 기관에 작용하기 때문에 교감신경이 작동하는 것이다. 부교감신경에서는 아세틸콜린이라는 화학물질이 만들어진다. 정신적으로 흥분되고, 혈압이 상승하며 심장박동이 빨라지는 것은 자율신경, 특히 교감신경의 흥분에 의해 만들어진 결과인데, 자율신경계통의 중추는 중간뇌, 숨뇌, 척수에 있고 이 중추를 통합하는 상위 중추가 사이뇌에 있으며 이 중추를 통하여 전신의 자율신경이 조화된 기능을 이룬다. 대뇌겉질에도 자율신경 중추와 통하는 부위가 있으므로 몸신경과도 관련이 있다.

교감신경(sympathetic nerve)은 심박수 상승이나 심박출량의 증가 등 심장기능을 촉진하고 혈관을 수축시켜 혈압을 높이거나 심장혈관만 확장해서 심장을 지나는 혈액량을 증가시키며, 기관과 소화기관의 근육을 이완시킨 뒤 소화액의 분비를 억제한다. 동공을 확장하거나 허파가 기관지 확정을 유도하기도 한다. 내장 기관의 움직임이나 호르몬 분비, 혈압 등에 관계되는 교감신경은 특히 정서의 영향을 많이 받는다. 특히 운동선수에게 중요한 교감신경의 기능은 심박수나 호흡, 혈압, 혈액 공급 등의 조절일 것이다. 구심성 신경은 심장혈관계통이나 호흡계통, 소화계통 등 내부 기관으로부터 받은 정보를 처리하게 된다. 교감신경은 특히 싸우거나 도망칠 때와 같은 비상 상황일 때의 반응시스템이라고 할 수 있는데, 척수 속의 등 척수와 허리척수에서 비롯되어 척수 양쪽에 있는 교감신경절로 들어간 다음 뉴런을 바꾼다. 

교감신경의 작용 효과를 살펴보자면 다음과 같다. 표적기관이 심장동맥인 경우 교감신경은 혈관 확장을 유도하고 혈관의 경우에는 혈압을 증가시키거나 필요한 경우 혈류 전환을 위해 피부의 혈관을 수축하고 운동할 때는 뼈대 근육과 심장의 혈관 확장을 유도한다. 또, 간에서 작용하는 경우 글루코스의 분비가 촉진되고 세포대사는 대사율이 증가하거나 지방조직의 경우에는 지방 분해가 촉진된다. 이때 말하는 지방분해란 중성지방을 에너지로 사용하기 위해 지방의 기본 단위로 분해하는 과정을 이른다. 땀샘은 작용이 활발해져 발한이 증가하며 부신에서는 에피네프린과 노에피네프린의 분비가 증가한다. 신장의 경우에는 혈관이 수축하고 소변의 생성이 줄어든다. 

부교감신경(parasymphthetic nerve)은 인체가 정상적인 기능을 유지할 수 있게끔 휴식과 소화 작용을 유지할 수 있도록 한다. 즉, 항상성을 유지한다. 부교감신경은 숨뇌에서 나오는 얼굴 신경, 미주신경 또는 중간뇌에서 나오는 눈돌림신경 등에 섞여 있거나 골반내장신경으로 척수로부터 나와 있다. '골반내장신경'은 골반 속의 장기에 분포되어 있고 속항문조임근과 방광조임근이 이완시키고 내림잘록장치와 곧창자방관근은 수축을 촉진한다. 눈돌림신경은 동공을 축소하고 섬모체근을 줄어들게 하여 수정체를 볼록하게 하는 작용을 한다. 얼굴신경과 혀인두신경은 타액 신경에 퍼져있어 타액 분비를 촉진한다. 내장 기관에 분포되어 있는 부교감신경은 모두 미주신경에 섞여 숨뇌를 나오게 되므로 미주신경은 부교감신경의 대표 격이라 할 수 있다. 부교감신경은 심장 운동을 억제하거나 혈관을 확장하고 소화액을 분비하게 하는 등의 작용을 한다. 이처럼 자율신경은 항상 함께 균형 있게 작용하는 교감신경과 부교감신경이 있는데, 이를 자율신경의 이중 지배라고 부른다.