신경계는 크게 중추신경계(CNS, Central Nervous System)와 말초신경계(PSN, Peripheral Nervous System)로 나뉩니다. 중추신경계는 brain, brain stem, spinal 및 신경세포의 복잡한 네트워크로 구성됩니다. 중추신경계는 신체의 모든 부위로부터 감각 정보(sensory information)를 주고받으며 처리하고 또 이를 해석하는 역할을 담당합니다. 중추신경계는 내부 장기의 기능을 조율하고 외부 환경 변화에 반응합니다. 이러한 신경계의 가장 기본적인 단위는 신경원(신경세포, 뉴런)이라고 합니다. 모든 신경세포는 축삭(axons)과 수상돌기(가지돌기, dendrites)로 구성된 신경돌기(nerve process)를 포함합니다. 이 세포들은 서로 협동하여 신체의 서로 다른 부위로 신호를 전송합니다.
1. 중추신경계
1) 뇌
뇌는 신체의 통제 센터로서 척수로부터 전해오는 감각 입력 신호를 처리하여 해석합니다. 뇌는 구조적으로 세 개의 요소로 구성됩니다. 첫 번째로 전뇌(forebrain)는 시상(thalamus), 시상하부(hypothalamus) 그리고 대뇌(cerebrum)를 포함합니다. 이 부위는 사고, 인지, 언어, 감각 정보를 받아들여 처리하고 운동 기능을 조절하는 기능을 수행합니다. 중뇌(중간뇌, midbrain)와 후뇌(hindbrain)는 뇌줄기(brain stem)를 구성합니다. 중뇌는 후뇌를 연결하고 청각, 시각 반응 및 운동 기능에 관여합니다. 중뇌는 또한 연수(숨뇌, medulla oblongata)를 포함하는데 이는 호흡, 심장 박동, 소화 등의 자율 기능을 담당합니다. 후뇌는 척수로부터 연장되어 뇌교(다리뇌, pons)와 소뇌(cerebellum)를 포함합니다. 이 부위는 균형과 평형 유지, 동작 조율, 감각정보 전달 등을 담당합니다.
(1) 뇌의 각 부위별 위치 및 역할
① 전뇌(시상 + 시상하부 + 대뇌) : 사고, 인지, 언어, 감각 정보 수용 & 처리, 운동 기능 조절 등의 역할을 합니다.
② 죄줄기(중뇌 + 후뇌)
③ 중뇌 : 전뇌~후뇌 연결, 청각, 시각, 운동 기능에 관여, 연수를 포함합니다.
④ 연수 : 자율 기능(호흡, 심장 박동, 소화 등)을 담당합니다.
⑤ 후뇌(뇌교 + 소뇌) : 균형 & 평형 유지, 동작 조율, 감각 정보 전달 등의 기능을 합니다.
2) 척수
척수(spinal cord)는 뇌에 연결된 원통 모양의 신경다발로서 척주(spinal column)를 따라 목에서부터 허리 아래에까지 이른다. 척수 신경은 신체 장기와 외부 자극으로부터의 정보를 뇌로 전달하고, 또한 뇌로부터 신체의 다른 곳으로 정보를 보내는 역할을 수행한다.
2. 말초 신경계
말초신경계는 중추신경계 외의 신경으로 구성됩니다. 말초 신경계는 중추신경계에 어떻게 연결되는가에 따라 분류됩니다. 뇌 신경(cranial nerves)은 뇌에서 유래 및 종결되고, 척수신경(spinal nerve)은 척수에서 유래 및 종결됩니다. 말초신경계는 두 개의 주요 기능적 단위인 감각(afferent [구심성])기능과 운동(efferent [원심성])기능으로 나뉩니다. 운동(원심성) 기능은 체성신경계(somatic nerve system [수의적 신경계])와 자율신경계(autonomic nervous system [불수의적 신경계])로 다시 나뉩니다.
→ 말초신경계 = 체성 신경계 + 자율신경계(교감신경계 + 부교감신경계)
1) 체성 신경계
체성 신경계는 중추신경계로 정보를 보내는 말초신경섬유와 골격근으로 투사하는 운동신경 섬유로 구성됩니다.
2) 자율 신경계
자율신경계는 교감신경계(sympathetic nervous system)와 부교감신경계(parasympathetic nervous system)로 세분됩니다. 교감신경계는 투생-도피 반응(fight or flight)을 담당하는데, 이는 사람이 두려움을 느낄 때 교감 신경계가 자극되어 심장 박동을 증가시키거나 간에서 혈액으로 글리코겐을 유리하는 등 신체 반응을 준비시킵니다. 부교감신경계는 침 분비나 위 또는 소장으로의 소화 효소 분비 등과 같은 수동적인 기능을 활성화합니다.
일반적으로 교감신경과 부교감신경계는 동일한 기관에 작용하지만 반대의 효과가 나타납니다. 예를 들어 교감 신경계는 심장 박동을 증가시키지만 부교감신경계는 심장 박동을 감소시킵니다. 각 신경계는 적절히 자극되어 항상성(homeostasis)을 유지하게 됩니다. 중추신경계와 말초신경계를 다시 살펴보면, 이들이 신체 내의 모든 센터와 작용을 조절한다는 것을 분명히 알 수 있습니다. 또한 질병이나 외상에 의한 중추신경계의 손상은 신체적 및 정신적 건강에 강력한 영향을 미칩니다.
신경전달은 축삭을 따른 활동전위의 발생과 전달을 포함합니다. 그 다음, 신경전달물질을 통해 시냅스에서 신호전달을 유발합니다. 그 후 이러한 신호는 수신 뉴런(receiveing neuron)이나 효과기 세포(ex : 근육)에서 반응을 일으킵니다. 마지막 작용은 수용체의 유형에 따라 자극하거나 억제적일 수 있습니다.
중추신경계의 주요 신경전달물질은 gamma aminobutyric acid(GABA), serotonin, acetylcholine, dopamine, norepinephrine, 내인성 opioid endogenous opioid(endorphins & enkephalin) 그리고 glutamic acid, aspartic acid 및 histamine과 같은 아미노산입니다. 다른 분자들이 신경 전달에 참여하는 것으로 알려져 있으나, 여기서는 주요 신경전달물질에 국한될 것입니다.