운동 생리학-중추 신경계(central nervous system)-뇌막(meninges)과 뇌척수액(CSF)

중추신경계는 신체를 작동하는 데 있어 중요하다 그리고 특별하게 혈액의 공급이 이루어지는데, 뇌혈관문(blood-barrier) 의 특별한 구조가 포함되어 있다. 중추신경계는 유기체가 생존하는 데 있어 가장 핵심적이기 때문에 혈액의 내용물들이 쉽게 중추신경계로 들어올 수 없게 되어 있다. 독소나 바이러스로부터 보호하기 위해 엄격한 통제를 받게 된다. 

 

동맥을 통한 혈액 공급

심장에서 나온 동맥에서 산소를 영양분을 함유한 혈액을 운반하는데 첫번째로 총경동맥(common carotid artieries)을 지나 내경동맥(internal carotid)으로 흐른다. 외경동맥(external carotid)은 두개골 조직에 혈액을 공급한다.  내경동맥은 경동 맥관을 통해 측두골(temporal bone)을 통해 두개골 안으로 흘러들어 간다.

또 다른 길은 척추 동맥을 통해 후두골의 대 후두 공(foramen magnum)을 통해 혈액이 공급된다. 척추의 양쪽에 동맥이 있는데 이는 전척추동맥(anterior spinal artery)에서 만난 다음 뇌기저동맥으로 흘러들어 간다. 

 

뇌혈관문을 통한 물질 이동으로는 지용성 물질인 산소, 이산화탄소, 알코올, 마취약이 있고 수용성 물질은 글루코스가 그리고 크레아틴, 요소와 이온들은 매우 천천히 통과할 수 있다. 단백질과 항생제들은 통과할 수 없다.

혈액들은 뇌에서 흐를 때 부비강들과 정맥들의 연결들을 통해 이루어지는데, 먼저  최상위에 있는 부비강(superior sagittal sinus)에서는 세로 틈새에 형성되어 있는데 척수액을 뇌막으로부터 흡수하기도 한다. 부비강들은 후두골 쪽에서 모인 다음 내경 정맥을 통해 심장 쪽을 향해 흐르게 된다.

 

뇌막(meninges)

뇌막은 뇌와 척수를 감싸고 있는 세 겹으로 분류되어 있는 결합조직 막을 일컫는다. 경막은 두꺼운 섬유질의 층으로써 강한면으로써 뇌아 척수를 보호하고, 거미막은 섬유질의 층으로 약간은 느슨한 주머니 형태로 중추신경계를 둘러싸고 있다. 가장 안쪽에 연막은 얇은 막으로써 대뇌피질의 주름 사이에 있는 공간에 맞게 형성되어 있다. 

연막(pia mater) 

가장 안쪽에 있는 막으로써 뇌와 척수와 바로 연결되어 있는 막이라고 할 수 있다. 연막과 거미막 사이에는 지주막하 공간(subarachnoid space) 이 있는데 이 공간에서 척수액(CSF;cerebrospinal fluid) 이 흐른다. 바늘을 투입해 거미막과 경막만 통과한 후 척수액을 얻을 수 있는데, 연막 때문에 뇌를 피해 주지 않고 할 수 있다.

 

거미막(arachnoid mater)

중간에 있는 막으로써 거미줄 모양으로 형성되어 있어 붙은 이름이다. 지주막 융모를 통해 척수액이 다시 혈액으로 배수되어 신경계로 흐르게 된다. 지주막하 공간은 척수와 뇌의 외부 충격을 흡수하는 쿠션 역할을 하기도 한다.

 

경막(dura mater)

가장 바깥쪽에 있는 층으로서, 빽빽하고 2 겹으로 이루어져 있는데 수막층과 골막층으로 나눌 수 있다.

골막층(perosteal layer) - 바깥층으로 두개골의 안쪽  표면과 붙어 있다. 

수막층(meningeal layer)- 안쪽에 있는 층으로서 경막 주름을 형성하고 있는데, 두꺼운 두 겹의 층으로 뇌가 흔들리지 않게 해주는 기능을 한다. 경막 주름은 4개로 구분할 수 있다.

• 대뇌 겸(falx cerebri)- 낫 모양의 발사체로 대뇌반구들 사이의 세로 틈새에 수직적으로 위치해 있다.
• 소뇌 겸(falx cerebelli)-낫 모양의 발사체로 소뇌의 반구들 사이에 수직적으로 위치해 있다.
• 소뇌천막(tentorium cerebelli)- 텐트 모양으로써 소뇌와 대뇌를 구분하는 막으로 형성되어 있다.
• 가로 막판(diaphragma sellae)-뇌하수체를 보호한다.

골막층과 수막층 사이에는 정맥동(dural venous sinuses)을 형성되어 있어 혈액이 뇌에서 나갈 수 있게 하고 척수액이 순환할 수 있게 한다. 

 

척수액(CSF;cerebrospinal fluid)

중추신경계인 뇌와 척수의 조직들은 물과 작은 분자들로 채워져 있는 액체인 척수액을 통해 영양분을 공급받고, 척수액은 윤활 역할을 한다. 평균 성인에서 80-150ml의 척수액이 순환하고 있고 글루코스, 단백질, 노폐물들(요소와 젖산), 이온들(나트륨, 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 염소, 인산), 그리고 백혈구들을 포함한다.

뇌는 움푹 들어간 4개의 뇌 심실 공간이 형성되어 있고 척숙액을 순환시킨다. 뇌 심실들은 지주막하 공간들을 연결해준다.

2개의 측뇌실과, 한 개의 3뇌실, 그리고 한개의 4 뇌실이 포함되어 있다. 

 

측뇌실(lateral ventricle)- C 모양의 심실로써 각각 대뇌반구의 뇌량(copus callosum) 밑, 미상핵(caudate nucleus)과 투명 사이 막(spetum pellucidum) 사이에 위치해 있다. 각각의 측 뇌실은 뇌실 사이 공간(intraventriular foramen)을 통해 3 뇌실과 연결되어 있다.

3 뇌실(third ventricle)- 얇은 공간으로서, 간뇌(diencephalon)의 중앙선에 위치해 있고 시상 간교를 통해 연결되어 있다. 4 뇌실과는 대뇌 수도관(cerebral aqueduct)을 통해 연결되어 있다.

4 뇌실(fourth ventricle)- 삼각형의 작은 모양의 공간으로서 뇌교(pons)와 소뇌(cerebellum) 사이에 위치해 있다. 연수(medullar oblangata)를  거쳐 척수까지 하강하는  중심관이 형성되어 있다. 4 뇌실에는 측면에 2개, 가운데의 1개의 작은 구멍들을 통해 척수액이 뇌를 빠져나가고 지주막하 공간으로 들어가 중추신경계를 순환할 수 있게 한다.

 

척수액은 심실 벽에 위치한 모세혈관에서 분비되는데 이를 맥락막 총(choroid plexuses)이라고 부른다. 

 

척수액의 순환

• 1. 척수액은 측뇌실의 맥락막 총에서 생산되어 뇌실 사이 공간을 통해 3 뇌실로 흐르게 된다.
• 2. 3 뇌실에 있는 맥락막 총에서 더 많은 척수액이 생산된다.
• 3. 척수액은 중뇌 수도관(mesencephalic aqueduct)을 통해 4 뇌실로 흐르는데, 여기서 척수액이 부가적으로 생산되어 구멍들을 통해 지주막하 공간으로 흘러들어 간다.
• 4. 척수액은 중심관을 통해 연수를 지나 척수까지 순환하고 뇌와 척수의 지주막하 공간에서 순환한다.

 

척수액은 뇌와 척수를 순환하는 액체상태로 존재하기 때문에 신경조직을 충격을 흡수하는 쿠션 역할을 하고, 신경조직과 혈액의 영양분과 노폐물 교환이 잘 이루어질 수 있도록 도와주는 역할을 하기도 한다.

 

참조

openstax college. anatomy&physiology.