20--학년도 심리학의 이해

2장 신경과학

내 용 뉴런 신경계와 내분비계 뇌 뉴런의 구조 뉴런의 신호전달 방식 신경전달물질, 약물, 독물 중추신경계 내분비계 내 용 뉴런 뉴런의 구조 뉴런의 신호전달 방식 신경전달물질, 약물, 독물 신경계와 내분비계 중추신경계 내분비계 정서와 자율신경 뇌 뇌간의 위쪽 대뇌반구의 정보처리 좌반구와 우반구의 편재화 의식과 잠든 뇌

신경계를 구성하는 세포 뉴런(neuron) 아교세포(glial cell) 신경세포 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte, 희돌기교세포) 별아교세포(Astrocyte, 성상세포) 미세아교세포(Microglia) 뇌실막세포(Ependymal cell)

뉴런(신경세포)의 구조 세포체(cell body) 수상돌기(dendrite) 축삭(軸索,색)(axon) 수초(myelin sheath) : 유수축삭, 무수축삭

아교세포(glial cell) 뉴런을 지원(support) 뉴런들 사이의 정보전달에 관여하여 기억에 영향을 주는 것으 로 알려짐 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte, 희돌기교세포) 수초 형성 별아교세포(Astrocyte, 성상세포) 뉴런의 신진대사에 관여, 뉴런 주변의 이온 농도 안정 미세아교세포(Microglia) 노폐물 청소 뇌실막세포(Ependymal cell) 뇌수액 이동 원활

아교세포(glial cell)

뉴런의 신호전달 방식 뉴런 내 신호전달 방식 전기적 방식 활동전위 뉴런 간 신호전달 방식 화학적 방식 신경전달물질

뉴런 내 전기적 신호전달 흥분성 시냅스(exitatory synapse) 억제성 시냅스(inhibitory synapse) 역치(閾値, threshold) 어떤 반응을 일으키는 데 필요한 최소한의 자극 세기 실무율 (all-or-none principle) 자극의 강약 차이 결정 동시에 흥분하는 뉴런 수 단일 뉴런의 흥분 횟수 안정전위(resting potential) 활동전위(action potential)

안정전위(resting potential) 외부 자극이 없을 때 뉴런의 막 안과 밖 사이에 전하의 차이 를 보이는데 이를 막전위라 함 세포막 안은 음전하, 밖은 양전하를 띄며 안은 약 -70mV를 띔(-30mV~-90mV) 휴지 중인 뉴런의 이런 전압 차이를 안정전위 또는 휴지전위 라 함 -70mV

안정전위(resting potential) 안정전위를 생성하고 유지하는 데는 Na+-K+ 펌프 (sodium-potassium pumps ) 때문 이 펌프는 K+(2개)은 세포 안으로, Na+(3개)은 세포 밖으로 수송 세포 밖 K+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ 통로 세포막 Na+ - K+ 펌프 K+ 통로 Na+ K+ K+ 단백질 단백질 단백질 K+ K+ K+ K+ K+ 세포 안 K+ K+

활동전위(action potential) 신경흥분(신경충격) 축삭을 따라 전달되는 짧은 전위. 활동전위는 세포막의 통로를 통해 양이온(Na+)들이 들어올 때 생성됨. 복어독(테트로도톡신), 노보카인(염산프로카인)

3 4 3 2 4 5 2 1 1 5 1 1 더 많은 Na+통로가 열리고 K+통로는 닫힘; 세포 내부는 양성으로 된다 비해 음성으로 된다 3 2 4 5 2 K+ 통로는 서서히 닫혀 휴지전위 아래로까지 내려간다 1 자극을 받아 Na+통로 열림; 역치에 이르면 활동전위 유발 1 5 1 1 휴지 상태; 전압-의존성 Na+-K+ 통로가 닫히고 안정전위가 유지지 휴지 상태로 돌아온다

시냅스(synapse) 연접(부위) 정보를 보내는(송신) 뉴런 의 종말단추와 받아들이는 (수신) 뉴런의 수상돌기나 세포체 사이의 접합부분 이 접합부분의 미세한 틈을 시냅스 간극(synaptic cleft)이라함

뉴런 간 신호전달

신경전달물질(neurotransmitter) 효능제(agonist, 작용제) 길항제(antagonist, 대항제) 아세틸콜린(acetylcholine, Ach) 도파민(dopamine, DA) 세로토닌(serotonin, 5HT) 노르에피네프린(norepinephrine, NE) GABA(gamma-aminobutyric acid) 글루타메이트(glutamate) 엔도르핀(endorphin)

아세틸콜린(Ach) 학습, 기억, 근육 움직임(muscle movement) 등에 관여함 알츠하이머병 기억장애에 피소스티그민을 투여하면 좋아짐 근육을 수축시킴 보툴리늄(botulinum) Ach 방출 차단 큐라레 수용기 차단 검은 과부 거미의 독 계속 방출

도파민(DA) 각성(arousal) 및 기분 상태(mood states), 사고과정 (thought processes), 그리고 몸 움직임(physical movement)에 영향을 줌 파킨슨병 기저핵에 도파민 부족 정신분열병 도파민 과다 중독성 흥분제(stimulants) 암페타민: 방출 촉진 코카인: 재흡수 방해 진통제, 카페인, 니코틴 보상중추의 도파민 수준 높임 마이클 J. 폭스

세로토닌(serotonin) 각성 수준과 기분에 관여 기분조절에서 중요한 역할을 함 수면과 식욕조절에서 중요 세로토닌의 감소는 우울증을 초래 수면과 식욕조절에서 중요 신경성 폭식증을 치료하는데 사용됨 선택적 세로토닌 재흡수 억제제(SSRI) 프로작(Prozac), 팍실(Paxil), 졸로프트(Zoloft)

노르에피네프린(NE) 각성 수준과 기분에 관여 코카인과 암페타민 리튬 재흡수를 지연시킴으로써 노르에피네프린의 작용을 지속시킴 리튬 노르에피네프린의 재흡수를 가속시킴으로써 개인의 기분을 우울하게 만듦 뇌에서 노르에피네프린을 증가시키는 또는 감소시키는 약물 은 개인의 기분수준의 증가 또는 감소와 상관이 있음

GABA(gamma-aminobutyric acid) 대표적 억제성 신경전달물질 뇌의 대부분 시냅스는 GABA를 이용함 각성과 불안 수준을 낮추어 주며 몸놀림(movement)을 조절 GABA 활동 수준 저하 간질 발작을 일으킬 수 있음 벤조디아제핀 계열의 항불안제의 안정 효과 GABA의 억제적 작용의 결과 발륨(Valium), 리브륨(Librium) 신경안정제(tranquilizer) GABA 활동 증가시킴 간질발작 차단

글루타메이트(Glutamate) 주요 흥분성 신경전달물질 기억 저장과 통증 지각에 관여 글루타메이트의 과도한 활동은 뉴런의 파괴를 초래 글루타메이트의 저조한 활동은 정신분열병과 연관됨 음성증상: 정서 표현 부족, 사회적 철수 등 MSG(Monosodium Glutamate; L-글루타민산나트륨) 과민반응: 후두부 작열감(burning sensation), 가슴압박, 메스꺼움, 두통 등

엔도르핀(Endorphin) endogenous(내인성) + morphine(모르핀) 통증 완화(pain relief)와 다행감(feelings of pleasure)에 관 여 모르핀(morphine), 헤로인(heroin) 엔도르핀 수용기에 부착하여 효능제로 작용 통증 위약 효과 약효에 대한 기대가 엔도르핀 방출

신경계(Nervous System) 중추신경계(central nervous system, CNS): 뇌(brain): 신경계 전체에 대한 통제 중추 척수(spinal cord): 뇌와 말초신경계를 연결과 척수반사 관장 말초신경계(peripheral nervous sytem, PNS): 체성신경계:감각정보를 뇌로 받아들 이고 명령정보를 골격근으로 보냄 자율신경계: 교감신경계와 부교감신 경계 중추신경계 (CNS) 말초신경계 (PNS)

뉴런의 종류 간뉴런(interneuron, 게재뉴런) 감각뉴런(sensory neuron) 운동뉴런(motor neuron) 중추신경계에만 존재하며 중추신경계의 대부분을 차지 CNS에서 간뉴런들끼리의 의사소통을 통해 정보를 통합함 척수에서 감각뉴런과 운동뉴런 사이에 정보 전달 감각뉴런(sensory neuron) 감각 수용기로부터 들어오는 정보를 중추신경계로 전달하는 뉴런 운동뉴런(motor neuron) 중추신경계에서 내보내는 정보를 근육과 내분비선에 전달하는 뉴런

뉴런의 유형

자율신경계(ANS) 신체 내부 환경의 조절을 담당하는 말초신경계 교감신경계(sympathetic nervous system) 신체를 활성화시키고, 스트레스 상황에서 에너지를 동원하는 자율신경 계의 부분 몸이 위험한 상황에 대처할 수 있는 긴장된 상태 '싸움 혹은 도주(fight or flight)' 반응 부교감신경계(parasympathetic nervous system) 신체를 안정시키고, 에너지를 보존하는 자율신경계의 부분

자율신경계 부교감신경계 “이완” 교감신경계 “각성”

내분비계 호르몬을 혈류에 방출시켜 표적 기관에 영향을 주는 신체 내 의 또 다른 커뮤니케이션 시스템 뇌하수체(pituitary gland) master gland(주분비선) 시상하부

정서(emotion) 정서의 세 가지 요소 정서에 관한 세 이론 신체적 요소 : 자율신경계에 의해 촉발된 생리적 각성상태 행동적 요소 : 정서의 외현적 표현(얼굴 표정, 몸움직임, 제스처 등) 인지적 요소 : 경험하는 정서의 종류와 그 강도를 결정하는 상황(장면) 에 대한 평가 정서에 관한 세 이론 James-Lange theory Cannon-Bard theory Schachter and Singer’s two-factor theory

상식 이론 제임스-랑게 이론 캐논-바드 이론 샥터-싱어 이요인 이론 자 극: 곰과 마주침 정서를 느낌 (두려움) 자 극: 곰과 마주침 정서를 느낌 (두려움) 생리적 각성 및 행동반응 제임스-랑게 이론 자 극: 곰과 마주침 생리적 각성 및 행동반응 정서를 느낌 (두려움) 캐논-바드 이론 생리적 각성 및 행동반응 자 극: 곰과 마주침 정서를 느낌 (두려움) 샥터-싱어 이요인 이론 자 극: 곰과 마주침 생리적 각성 및 행동반응 상황에 대한 인지적 평가 및 정서 확인 정서를 느낌 (두려움)

뇌(Brain) 뇌간(brain stem) 대뇌 피질(cerebral cortex) 대뇌 반구의 편재화 의식과 잠자는 뇌

뇌간(brain stem) 척수에서 시상에 걸쳐 있으며 연수(medulla), 교(pons)을 포 함 연수(medulla) 척수를 뇌에 연결 심장박동, 호흡, 혈압, 소화, 삼키기 등의 생존에 필수적인 신체기능 조 절 연수가 손상되면 죽음을 초래할 수 있음 암페타민, 코카인, 알코올 등은 연수에 작용하여 영향을 줌 교(pons) Pons는 라틴어로 “다리”라는 의미 연수 위에 위치하며 신경 신호의 통로 소뇌와 나머지 뇌 영역 사이의 다리 기능 수면과 꿈에 관여

망상체(reticular formation) 뇌간의 중심부를 통과하여 시상으로 들어가는 뉴런들의 network 각성과 자각 수준을 통제 입력되는 감각 정보 중 어떤 것을 처리하고 어떤 것은 처리하 지 않을 것인지를 결정하는 주의집중에 중요한 역할을 함 망상체가 심하게 손상되면 혼수(coma) 상태에 빠짐

소뇌(cerebellum) 라틴어로 “작은 뇌(little brain)”라는 의미 뇌교(pons)의 뒤쪽에 위치 몸놀림의 협응, 균형감각, 운동 및 절차학습에 관여 걷기, 달리기, 춤추기 등의 우리의 모든 몸놀림(movement)이 원할하게 이루어지도록 조정하는 역할을 함 손상되면 동작이 매우 불안정하고 균형을 잃음. 술 취한 사람 과 비슷 자전거 타기나 타자치기 등과 같은 운동 학습(motor learning) 저장

시상(thalamus) 뇌간 위에 위치 입력되는 감각정보를 중계하는 역할 담당 시각, 청각, 미각, 촉각 등(후각 제외)의 감각기관에서 입력된 감각정보 를 대뇌피질의 해당 위치로 보냄

기저핵(basal ganglia) 시상의 바깥에 위치 주로 신체 움직임의 시작과 실행에 관여 알코올의 영향을 받음 기저핵의 특정 영역에서 도파민 활동이 떨어지면 파킨슨병이 생김 헌팅턴 무도병(Huntington's chorea)은 기저핵의 또 다른 영 역에서 GABA와 아세틸콜린의 결핍에서 비롯됨

변연계(lymbic system) 뇌간의 위쪽 경계를 둘러싸고 있음 “limbus”는 라틴어로 경계(가장자리)라는 의미 시상하부(hypothalamus), 편도체(amygdala), 해마 (hippocampus)로 구성됨 생존(survival), 기억, 정서에 중요한 역할을 함

시상하부(hypothalamus) 뇌하수체 통제 자율신경계 통제 먹기, 마시기, 성행동과 같은 기본적인 추동을 조절에 중요 내분비계에 호르몬 분비 지시 자율신경계 통제 신체의 내적 환경(항상성) 유지 먹기, 마시기, 성행동과 같은 기본적인 추동을 조절에 중요 보상중추로 작용하기도 함

해마(hippocampus) 그리스어로 “해마(seehorse)”라는 뜻 기억형성에 관여 H.M 사례 새로운 뉴런의 생성(신경발생, neurogenesis) 능력

편도체(amygdala) 해마의 앞쪽에 위치하며 그리스어로 “아몬드”라는 의미 정서 경험, 특히 공포, 분노, 공격성을 조절하는데 중요 피질의 관여없이 일어나는 즉각적인 정서반응 생성 기억에 정서적 의미를 부여하며 다른 사람의 정서표현을 해 석하는데도 관여 두려운 사건에 대한 기억 저장에 관여

대뇌피질(cerebral cortex) 정보처리 중추로 작용 지각, 기억, 사고, 언어, 의사결정 등 고등 정신기능 수행 두 반구로 되어 있고 뇌량으로 연결됨 4개의 엽(lobe)으로 나눔

4개의 엽과 감각-운동 영역

운동피질(motor cortex) 1차 운동피질 대뇌 각 반구의 중심열 바로 앞쪽 몸움직임 제어 좌반구 우반구 우측 우반구 좌측 몸 움직임의 복잡성이나 정밀성에 따라 크기 결정

체(성)감각피질 (somatosensory cortex) 1차 체(성)감각피질 각 반구의 중앙열 뒤, 두정엽의 제일 앞쪽 피부와 근육에서 입력되는 체성감각 정보(피부압력, 온냉기, 사지의 위치, 통증) 처리 신체부위의 민감도에 따라 크기 결정

시각피질(1차 시각피질) 각 반구의 후두엽에 위치 시각정보를 일차적으로 처리하여 피질의 다른 영역(연합피질) 으로 전달

청각피질(1차 청각피질) 각 반구의 측두엽에 위치 청각정보를 일차적으로 처리하여 피질의 다른 영역(연합피질) 으로 전달

연합피질(association cortex) 일차 감각피질과 일차 운동피질을 제외한 대뇌피질 대부분 영역(약 70% 차지) 뇌로 들어오는 여러 정보를 연합(통합) 인간의 모든 고등 정신활동 수행 의사결정, 추론, 지각, 말, 언어 등 전두엽 : 계획하기, 의사결정, 판단, 충동통제 및 성격(성격의 정서적 측면)과 연관됨

브로카 영역(Broca's area) 좌반구 전두엽 언어 생성과 관련 손상 브로카 실어증 말을 유창하게 하지 못함 Tan 사례 수화능력도 손상됨

브로카 영역(Tan 사례)

베르니케 영역(Wernicke's area) 좌반구 측두엽 말 이해 및 읽기에 중요 손상 베르니케 실어증 남이 하는 말을 이해하지 못 하고, 글을 읽지 못하며, 말을 하기는 하지만 일관성이 없음

좌반구와 우반구의 편재화 분리뇌(split brain) 분리뇌 환자의 특징 뇌량을 절단 좌뇌에 들어온 정보는 말로 표현할 수 있으나 우뇌에 들어온 정보는 말 로 표현 할 수 없지만 왼손으로 가리킬 수는 있음

좌, 우 시야의 정보처리 우측 시야 각 눈의 왼쪽 반 좌반구 시각피질 좌측 시야 각 눈의 오른쪽 반 우반구 시각피질

분리뇌 실험

각 반구의 특징 우반구의 특징 좌반구의 특징 언어 생성 및 이해 중추 수학적 기능 및 논리 우세 분석적이어서 전체를 구성 요소로 분해하는 편 과학적 뇌 간단한 어문재료는 이해할 수 있음 공간지각, 공간문제해결 및 그리기 우세 정보를 총체적으로 처리하는, 즉 구성요소를 하나로 조합하 는 편 말의 뉘앙스나 분위기, 감정 들을 파악하는 기능 창조적인 해결책이나 통찰 예술적 뇌

전체-국소 자극(언어)

전체-국소 자극(비언어)

의식과 잠든 뇌 의식(consciousness) 잠 자신의 내적 사고(thinking)와 느낌(feeling) 및 외부 환경에 대한 개인 의 주관적인 자각(awareness) 내적, 외적 둘 다임 잠 자연적으로 유발되는 변화된 의식상태

수면의 5단계 1단계 2단계 3단계 4단계 REM 수면 수면주기는 90분 간격으로 반복됨 약 5분간 지속. 선잠(졸음) 상태. 쉽게 깨울 수 있음 2단계 약 20분간 지속. 수면방추(sleep spindle) 나타남. 전체 수면의 50%차지 3단계 서파(slow wave) 수면. 짧은 국면전환형 수면 4단계 서파 수면. 처음 약 30분간 지속. 숙면단계. 쉽게 깨울 수 없음 REM 수면 잠든 후 약 1시간 후 나타남. 1단계와 비슷한 뇌파를 보임 수면주기는 90분 간격으로 반복됨 시간의 경과에 따라 3,4단계 줄고 2단계와 REM 수면 증가

REM 수면 근육이 가장 많이 이완 급속 안구 운동(REM)이 나타남 꿈을 꿈 역설적 수면(paradoxical sleep) 근육은 이완되어 있지만 다른 신체 기관과 뇌는 활동적임 심장박동은 빨라지고, 호흡도 빠르며, 눈동자를 빠르게 움직임 뇌도 산소 소비가 증가하고 뇌 혈류도 많아짐 첫 렘수면은 약 10분간 지속하지만 점점 더 길어짐 하루 밤에 렘수면은 4 또는 5번을 가지며 전체 수면의 20~25%를 차지

수면 박탈 주의 집중 곤란 전반적인 체력 저하 불쾌한 기분 망상, 환각 경험 면역력 억제 사고에 취약

잠자는 이유 회복설 뇌와 신체에 휴식과 회복 기회 제공 기억설 기억 공고화 부동설 적응과정으로 진화

꿈꾸는 이유 Freud 의 소망충족이론 활성화 종합 가설(activation-synthesis hypothesis)