행동의 신경과학 기초 PDF

행동의 신경과학 기초 1 ⚫ 학습목표 1. 신경계의 기본 단위인 뉴런에서 처리하는 신경신호의 본질과 전달과정을 이해한다. 2. 신경계의 기본적인 구성과 기능에 대해 이해한다. 3. 뇌의 주요 구조물과 그 기능에 대해 이해한다. 4. 행동에 대한 화학적 통제에 대해 이해한다. 5. 신경과학적 연구 결과를...

행동의 신경과학 기초 1 ⚫ 학습목표 1. 신경계의 기본 단위인 뉴런에서 처리하는 신경신호의 본질과 전달과정을 이해한다. 2. 신경계의 기본적인 구성과 기능에 대해 이해한다. 3. 뇌의 주요 구조물과 그 기능에 대해 이해한다. 4. 행동에 대한 화학적 통제에 대해 이해한다. 5. 신경과학적 연구 결과를 토대로 다양한 심리적 현상에 대한 생물학적 설명을 시도해 본다. 2 제1절 신경계의 정보전달 3  1. 신경계의 정보전달 ⚫ 신경계를 이해하기 전! 신경계의 기본 단위인 뉴런 알기 신경계에서 처리되는 신경신호인 신경충동의 본질 알기 뇌와 신체 간에 신경신호를 어떻게 전달하는지 알기 4  1. 신경계의 정보전달 1) 뉴런: 신경계의 기본 단위 뉴런(neuron) 세포체와 세포체에서 뻗어나온 돌기들로 구성 수상돌기 축삭 종말단추 세포체 수초 [그림 2-1] 뉴런의 구조 5  1. 신경계의 정보전달 ⚫ 세포체(cell body) 수상돌기 ✓ 원형질로 채워져 있으며, 그 속에 세포핵과 기타 여러 소기관으로 구성 축삭 ✓ 뉴런의 세포체는 다른 체세포들과 마찬가지로 세포의 생명을 유 지하는 역할 종말단추 ✓ 일반 세포들과 달리 뉴런은 다른 세포들과 의사소통하고 정보를 세포체 전달할 수 있는 독특한 특징을 가짐 수초 ✓ 뉴런의 세포체는 감각 수용기 또는 다른 뉴런들로부터 입력되는 [그림 2-1] 뉴런의 구조 정보를 통합하고 그러한 정보를 처리하거나 전달하는 데 필요한 화학물질을 생산하는 중요한 기능을 수행 6  1. 신경계의 정보전달 수상돌기 ⚫ 수상돌기(dendrite) ✓ 다른 뉴런들로부터 정보를 받아들임 ⚫ 축삭(axon) 축삭 ✓ 다른 뉴런에게 정보를 보내는 역할 종말단추 ⚫ 종말단추(terminal button) ✓ 다른 뉴런에게 정보가 전달됨 세포체 ⚫ 수초(myelin sheath) 수초 ✓ 뉴런의 에너지 효율성을 증가시키며, 축삭에서의 정보전달 속도를 빠르게 함 [그림 2-1] 뉴런의 구조 7  1. 신경계의 정보전달 2) 신경신호의 본질 ✓ 신경신호의 본질은 전기적 현상 ✓ 전위차를 안정막전위(resting membrane potential) 또는 안정전위라 함 ✓ 안정전위: 아무런 자극도 가하지 않은 상태에서 축삭의 내부와 바깥쪽 간에 존재하는 전위차 [그림 2-2] 안정막전위의 측정 8  1. 신경계의 정보전달 2) 신경신호의 본질 ✓ 전위차가 발생하는 이유? [그림 2-3] 신경 세포막의 이온통로와 세포 안쪽과 바깥쪽의 이온들의 분포 9  1. 신경계의 정보전달 2) 신경신호의 본질 ✓ 감분극(depolarization) : 축삭 내부에 양(＋) 전하를 가해 주면 음수 값인 안정전위는 그 크기가 감소하는 것 ✓ 과분극(hyperpolarization) : 음(－) 전하를 가해 주면 축삭 내부는 더 큰 음수 값의 막전위를 가지게 되는 것 [그림 2-4] 막전위의 변화 10  1. 신경계의 정보전달 2) 신경신호의 본질 ✓ 활동전위(action potential) : 흥분역치 이상의 감분극 자극에 의해 막전위가 급속히 역전되는 현상 [그림 2-5] 활동전위 11  1. 신경계의 정보전달 3) 활동전위의 전도 ✓ 축삭은 수초의 유무에 따라 무수축삭과 유수축삭으로 구분 ✓ 무수축삭(unmyelinated axon)은 말 그대로 수초가 없는 축삭으로서, 축삭의 세포막은 세포 외 액에 그대로 노출되어 있음 ✓ 무수축삭에서 활동전위의 전도는 마치 도화선이 타들어가는 것과 같은 방식으로 전도됨 ✓ 도화선의 끝에 불을 붙이면 맨 끝부분이 타면서 열을 발생시키고, 그 열이 인접해 있는 다음 부분을 다시 태워 열을 발생시키는 방식으로 끝까지 타게 됨 [그림 2-6] 축삭에서의 활동전위 전도 12  1. 신경계의 정보전달 3) 활동전위의 전도 ✓ 유수축삭(myelinated axon)에서는 분절로 된 수초가 축삭 주변을 단단히 둘러싸고 있어서 수초가 있는 부분은 축삭의 막이 세포외 액과 직접 접촉하지 않으며, 따라서 이 부분에서는 세포 안팎의 이온 이동이 불가능함 ✓ 유수축삭에서 최초의 활동전위가 일어나면 수초가 덮여 있는 부분은 마치 전선에 전기가 흐르는 것과 마찬가지로 신호가 통과하고, 그러한 막전위는 다음 랑비에 결절에 흥분역치 이상의 감분극을 일으킬 수 있을 정도로 충분히 큼 ✓ 그곳에서 다음 활동전위가 발생하며, 또다시 축삭의 케이블 특성에 의해 다음 랑비에 결절로 전달됨 [그림 2-6] 축삭에서의 활동전위 전도 13  1. 신경계의 정보전달 4) 시냅스 전달 ✓ 개개의 뉴런은 물리적으로 서로 분리되어 있으며, 이들 간의 정보전달은 시냅스(synapse)를 통해 이루어짐 ✓ 시냅스 구성: 시냅스 전 요소인 축삭종말, 시냅스 후 요소인 다른 뉴런의 수상돌기 또는 세포체의 일부 막 [그림 2-7] 시냅스의 구조 14 제2절 신경계의 구성 15  2. 신경계의 구성 1) 신경계의 진화 ✓ 왜 우리는 인간 신경계의 진화적 배경에 관심을 가져야 하는가? 진화의 과정은 신경계의 구조와 기능에 반영되어 있으며, 신경계가 우리의 모든 행동을 통제함 결과적으로 진화적 요인이 오늘날 우리의 행동에 중요한 영향을 미칠 수 있음 – 진화적 관점에서 바라보기 진화적 유산은 신경계의 구조와 기능뿐만 아니라 행동으로도 나타남 연구자들은 인지적 능력, 성격 특성, 정신질환 등 행동의 다양한 측면이 어느 정도 유전적 요인에 의해 영향을 받는다는 증거를 제시함 16  2. 신경계의 구성 2) 말초신경계 ✓ 신체의 각 부분을 중추신경계와 연결해 주는 뉴런 [그림 2-8] 신경계의 구분 17  2. 신경계의 구성 2) 말초신경계 [그림 2-9] 말초신경계 18  2. 신경계의 구성 2) 말초신경계 ✓ 체성신경계(somatic nervous system) : 감각기관에서 정보를 받아들이는 감각신경과 골격근의 운동을 통제하는 운동신경으로 구성 ✓ 자율신경계 : 말초신경계의 나머지 부분으로 구성 ✓ 교감신경계(sympathetic nervous system) : 우리가 유해자극이나 스트레스를 받을 때 그런 환경 변화에 대처할 수 있도록 해 주는 기능을 담당 ✓ 부교감신경계(parasympathetic nervous system) : 일반적으로 교감신경계와 반대되는 기능을 담당 [그림 2-10] 자율신경계 19  2. 신경계의 구성 3) 중추신경계 ✓ 뇌와 척수로 구성 ✓ 척수의 바깥쪽은 백질(white matter)로서 말초에서 뇌로 올라가는 감각신경과 척수로 내려오는 운동신경의 다발로 구성 ✓ 척수의 내부는 회백질(gray matter)로서 뇌에서 내려온 출력을 받아 근육이나 분비선을 통제하는 운동신경의 세포체와 척수 내의 정보처리를 위한 개재뉴런(interneuron)으로 구성 [그림 2-11] 중추신경계 20  2. 신경계의 구성 3) 중추신경계 ✓ 척수의 일차적인 기능은 체감각 정보를 뇌로 전달해 주고, 뇌의 명령을 받아 분비선이나 근육에 운동신경을 보내는 것임 ✓ 하지만 척수는 뇌의 통제 없이 그 자체로 반사와 같은 단순한 행동을 통제할 수 있음 [그림 2-12] 척수반사 21 제3절 뇌의 구조와 기능 22  3. 뇌의 구조와 기능 1) 뇌의 주요 구분 [표 2-1] 뇌의 해부학적 구분 [그림 2-13] 뇌의 정중시상단면 23  3. 뇌의 구조와 기능 2) 수뇌: 연수 뇌의 가장 아래쪽 부분에 있는 것으로 척수와 연결되어 있음 체감각 정보를 시상으로 중계하는 핵들이 존재 나머지 대부분의 뉴런은 망상체(reticular formation)를 형성 망상체는 뉴런들이 산만하게 상호 연결되어 그물 같은 망을 이루고 있는 구조물 연수에서 중뇌에 이르기까지 뇌간의 중심부를 차지 연수 망상체는 골격근의 근 긴장도를 조절, 심장박동과 호흡을 통제하는 등 생명유지에 필수적인 기능을 담당 3) 후뇌: 교와 소뇌 교(pons)는 소뇌의 아래쪽 연수와 중뇌 사이에 있는 부위로서, 대뇌의 정보를 소뇌로 중계해 주는 역할 소뇌(cerebellum)는 외형상 대뇌의 축소판과 비슷하여, 바깥은 주름이 많은 소뇌피질 덮여 있음 소뇌의 일차적 기능은 자세를 유지하고, 빠르고 협응적인 운동을 조절함 24  3. 뇌의 구조와 기능 4) 중뇌 교와 간뇌 사이에 위치한 부위, 안구 운동 5) 간뇌 중뇌의 윗부분으로 종뇌에 의해 덮여 있는 부위 위쪽은 시상, 아래쪽은 시상하부로 구성, 항상성 유지 http://study.zum.com/book/12335 25  3. 뇌의 구조와 기능 6) 종뇌 ✓ 대뇌를 구성하는 두 개의 대칭적인 대뇌반구와 그 아래에 있는 기저핵과 변연계로 구성 ✓ 기저핵(바닥핵, basal ganglia)은 대뇌피질 아래쪽에 있는 커다란 뇌 구조 미상핵(꼬리핵, caudate nucleus), 피각(조가비핵, putamen), 담창구(창백핵, globus pallidus)라는 부분들로 구성 26  3. 뇌의 구조와 기능 6) 종뇌 ✓ 변연계(limbic system)는 대뇌피질의 안쪽 둘레를 따라 간뇌를 바깥쪽에서 둘러싸고 있는 구조물 대상회(띠이랑, cingulate gyrus), 해마(hippocampus), 중격(septum), 편도체(amygdala) 등의 전뇌 구조물들과 유두체(mammillary body), 시상의 일부 핵 등 간뇌 구조물을 포함함 [그림 2-14] 변연계 27  3. 뇌의 구조와 기능 6) 종뇌 ✓ 대뇌피질(대뇌곁질, cerebral cortex)은 뇌의 중앙을 따라 앞에서 뒤까지 깊게 패인 홈에 의해 대뇌피질은 독립된 두 개의 반구로 분리되며, 각 반구는 뇌량(corpus callosum)에 의해 연결되어 있음 [그림 2-15] 대뇌피질 28  3. 뇌의 구조와 기능 6) 종뇌 ✓ 후두엽(뒤통수 엽, occipital lobe) 망막에서 들어오는 시각정보를 받아 분석하는 일차시각피질과 시각정보에 대한 추가적인 분석을 하는 시각 연합피질로 구성 ✓ 두정엽(마루엽, parietal lobe) 일차체감각피질과 연합피질로 구성 일차체감각피질의 특정 뉴런들은 신체의 특정 부위로부터 감각정보를 받음 29  3. 뇌의 구조와 기능 6) 종뇌 ✓ 측두엽(관자엽, temporal lobe) 외측구를 경계로 그 아래에 위치하며, 일차청각피질과 연합피질로 구성 ✓ 전두엽(이마엽, frontal lobe) 골격근의 운동을 통제하는 일차운동피질로 구성 [그림 2-16] 체감각 및 운동 뇌지도 30 제4절 분리 뇌 31  4. 분리 뇌 1) 분리 뇌 [그림 2-17] 시각 경로 32  4. 분리 뇌 1) 분리 뇌 https://m.blog.naver.com/P ostView.nhn?blogId=jscho7 942&logNo=221524558713 &proxyReferer=https:%2F% 2Fwww.google.com%2F 33  4. 분리 뇌 2) 대뇌반구의 기능적 전문화 https://insight-tv.tistory.com/99 34  4. 분리 뇌 2) 대뇌반구의 기능적 전문화 https://woww0w.tistory.com/entry/ 35 제5절 행동에 대한 화학적 조절 36  5. 행동에 대한 화학적 조절 1) 신경전달물질 아세틸콜린(acetylcholine: ACh) 아세틸콜린 운동신경과 골격근 사이의 시냅스, 자율신경계의 신경절, 부교감신경과 표적기관 사이의 시냅스 등 말초신경계뿐만 아니라 뇌의 여러 영역에서 신경전달물질로 사용 모노아민: 도파민, 노르에피네프린, 에피네프린, 세로토닌이라는 네 가지 화학물질을 통칭 ✓ 도파민(dopamine: DA): 운동 및 정신과정에 중요한 역할 ✓ 노르에피네프린(norepinephrine: NE) 모노아민 : 말초신경계와 중추신경계 모두에서 발견됨 : 말초신경계의 노르에피네프린은 교감신경의 신경전달물질로 사용 : 경계나 각성, 주의 과정, 수면, 기분상태 등을 조절하는 데 관여 – ADHD 등 관련 ✓ 세로토닌(serotonin): 각성, 기분조절, 공격, 섭식, 수면, 기억 등 다양한 행동에 관여 37  5. 행동에 대한 화학적 조절 1) 신경전달물질 아미노산(amino acid) 아미노산 신체조직 전반에서 정상적인 대사과정의 산물로 생성되는 물질로서, 그중 몇 가지가 중추신경계에서 신경전달물질로 사용 펩타이드(peptide) 아미노산의 사슬 펩타이드 다양한 종류의 펩타이드가 뉴런에서 방출되는데, 이들 중 일부는 전달물질로 작용하고, 다른 일부는 신경조절물질로 작용함 38  5. 행동에 대한 화학적 조절 2) 내분비계 신경계 이외에 우리 신체에 있는 두번째 정보전달 시스템 [그림 2-18] 내분비계 39 수업 마무리 [무엇이든지 질문하세요!] 교재 [요약] 부분을 지금 확인해 봅시다! 교재 [학습과제] 문제들이 무엇인지 같이 살펴봅시다! https://slidepl ayer.com/slid e/7969763/ 40