신경해부- 전정계(vestibular system)의 구조- 몸의 균형을 유지하는 시스템

몸의 균형을 유지하는 시스템 

전정계(vestibular system)는 균형을 유지하고, 움직임을 감지하며, 공간에서 자신의 위치를 파악하는 데 중요한 역할을 하는 내이(귀의 가장 안쪽 부분)에 위치한 시스템입니다. 전정계는 두 가지 주요 구성 요소인 골미로(bony labyrinth)와 막미로(membranous labyrinth)로 구성되어 있으며, 두 부분 모두 체액으로 채워져 있습니다. 이 시스템에는 여러 감각 기관이 포함되어 있습니다.

골미로와 막구조

• 골미로: 외림프(perilymph)라는 체액으로 채워져 있습니다 ("peri" = 주위).
• 막미로: 골미로 내부에 위치하며, 내림프(endolymph)라는 체액으로 채워져 있습니다 ("endo" = 안쪽).

전정계에는 두 가지 주요 감각 기관인 이석기관(otolith organs)과 반고리관(semicircular canals)이 있으며, 이들은 각각 다른 종류의 움직임을 감지하는 역할을 합니다.

반고리관- Semi circular

세 개의 반고리관이 있습니다:

1. 전반고리관(anterior)
2. 후반고리관(posterior)
3. 수평반고리관(horizontal)

각 반고리관은 내림프 체액으로 채워져 있으며, 각가속도(회전 운동)를 감지합니다. 각 반고리관의 한쪽 끝에는 **팽대부(ampulla)**라는 구조가 있으며, 이 팽대부는 **난형낭(utricle)**과 연결됩니다.

작동 원리

• 팽대부 내부에는 **팽대능선(crista ampullaris)**이라는 구조에 감각모세포(hair cells)가 박혀 있고, 그 끝 부분인 **섬모(cilia)**는 **팽대정(cupula)**이라는 젤라틴 같은 물질로 둘러싸여 있습니다.
• 머리가 움직이면 내림프 체액은 관성 때문에 뒤처지게 되고, 그 결과 팽대정과 섬모가 휘어지게 됩니다. 섬모가 휘어지는 방향에 따라 신경 신호가 자극되거나 억제됩니다.

주요 개념:

• 키노실리아(kinocilium): 가장 큰 감각모세포.
• 스테레오실리아(stereocilia): 작은 감각모세포.
• 키노실리아 쪽으로 휘어질 때 신경 활동이 증가하며(촉진), 반대 방향으로 휘어질 때 신경 활동이 감소합니다(억제).

머리가 휴식 상태일 때, 반고리관은 일정한 신경 신호를 유지합니다. 움직임이 발생하면, 모세포의 변화에 따라 신경 출력이 변화하며, 이는 뇌가 머리의 회전 방향과 속도를 이해하는 데 도움을 줍니다.

 

 

 

 

 

이석기관: 직선 운동과 중력 감지

**이석기관(otolith organs)**은 두 부분으로 구성됩니다:

1. 난형낭(utricle): 감각모세포가 수직으로 배열.
2. 구형낭(saccule): 감각모세포가 수평으로 배열.

이 기관들은 직선 가속도와 중력의 영향을 감지하는 데 매우 중요합니다.

 

작동 원리

• 이석기관의 감각모세포는 **이석막(otolithic membrane)**이라는 젤라틴 층에 박혀 있으며, 그 위에는 **이석(otoconia)**이라는 칼슘 결정이 자리 잡고 있습니다.
• 머리를 움직이거나 기울일 때, 중력에 의해 이석이 움직이며, 그 결과 모세포가 휘어지게 되어 신경 신호가 뇌로 전달됩니다. 이 신호는 직선 가속도나 머리 위치의 변화를 알려줍니다.

스트리올라(Striola):

• 난형낭에서는 중앙으로 향하는 움직임이 **탈분극(활성화)**을 일으킵니다.
• 구형낭에서는 중간선을 벗어나는 움직임이 탈분극을 일으킵니다.

 

전정 감각 신경과 신경 경로

 

전정 감각 신경들은 내이에서 뇌로 신호를 전달합니다. 전정구심성 섬유는 전정 신경절에 세포체를 가지고 있으며, 축삭은 **전정와우 신경(CN VIII)**을 통해 뇌간의 전정핵으로 이동합니다.

전정핵에는 네 가지가 있습니다:

1. 외측 전정핵(LVN)
2. 내측 전정핵(MVN)
3. 상부 전정핵(SVN)
4. 하부 전정핵(IVN)

주요 경로:

• LVN: 외측 전정척수로를 통해 사지의 균형과 신전 근육의 긴장 조절.
• MVN & IVN: 내측 전정척수로를 통해 머리와 목의 위치 조절.
• SVN & MVN: 내측 종속구를 통해 동안핵(oculomotor nucleus), 활차핵(trochlear nucleus), **외전핵(abducens nucleus)**으로 투사하여 눈의 움직임과 반사 조절.

eye and head position change in time

 

전정안반사: 시각 안정화

**전정안반사(vestibulo-ocular reflex, VOR)**는 머리가 움직일 때 시야를 안정시키는 메커니즘으로, 머리의 움직임과 반대 방향으로 눈을 움직이게 합니다. 이 반사는 움직이는 동안 시야가 흔들리지 않도록 하는 데 매우 중요합니다.

전정계의 지속적인 자극은 안진(nystagmus), 즉 눈이 반복적으로 움직이는 현상을 유발할 수 있습니다.

안진 검사 방법:

• 회전 의자 검사: 수평 반고리관 기능을 측정.
• 머리 충동 검사: 모든 반고리관을 평가.
• 온수 자극 검사: 따뜻하거나 차가운 물을 이용해 안진을 유발하며 전정 기능을 평가.

전정계는 균형을 유지하고, 움직임을 조정하며, 적절한 눈 반사를 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 반고리관과 이석기관을 통해 각가속도와 직선 운동을 모두 감지하며, 전정계의 올바른 기능은 걷거나 머리를 움직이는 동안 시야를 안정시키는 데 필수적입니다.

이 시스템의 작동 원리를 이해함으로써, 우리의 몸이 어떻게 공간에서 방향을 인식하고 균형을 유지하는지에 대한 통찰을 얻을 수 있습니다.