2장. 생물학적 기초

◈ 학습목표 뉴런의 구조와 기능 및 인간의 정보전달 방법에 대해 이해한다. 뇌의 구조에 대해 이해한다. 뇌 발달을 위한 다양한 방안들을 통해 실제 생활에 적용할 방법을 모색해본다.

1. 신경계 세포: 뉴런 감각 뉴런(sensory neuron) : 감각수용기에서 받은 정보를 뇌나 척수로 보내는 역할 운동 뉴런(motor neuron) : 뇌나 척수에서 근육이나 분비선으로 정보 전달 개재 뉴런(inter neuron) : 감각 뉴런과 운동 뉴런을 연결시켜 주는 일 ⇒ 정보를 전달하는 공통된 특징

1. 신경계 세포: 뉴런 뉴런은 수상돌기(dendrite), 세포체(soma), 축색(axon), 종말단추(terminal button)로 구성되어 있고, 주기능은 정보를 전달하는 것임

1. 신경계 세포: 뉴런 수상돌기 : 다른 뉴런에서 정보를 받아 들이는 역할 세포체 : 유전정보를 지니고 있는 세포핵과 대사기능 담당. 수상돌기로 들어온 정보를 통합 축색 : 축색의 끝은 종말단추로 이루어져 있으며, 화학물질(신경전달물질)에 의해서 정보를 다른 뉴런에 전달 시냅스 : 뉴런과 뉴런 사이의 틈 뉴런의 개수는 유전적으로 일정하게 유지되지만, 뉴런간 시냅스의 연결은 경험이나 학습을 하거나 나이가 들어가면서 계속적으로 변화 치매 – 뉴런이 가지뻗기를 증가시키지 못하며, 가지치기 감소

2. 인간의 정보전달 과정 : 전기․화학적 방식 1) 뉴런 내에서의 정보전달 : 활동전위 뉴런의 축색막을 사이에 두고 바깥쪽은 Na+이온이 안쪽에는 Cl-이온이 존재하는데, 이 상태를 휴식전위(resting potential)라고 함. 외부에서 자극이 들어오게 되면, 축색을 흥분시키고 축색막을 통해 나트륨 이온이 세포막 내부로 들어오게 되어, 음전하로 구성되어 있던 내부가 양전위로 바뀌게 되는데 이를 활동전위(action potential)라고 함. 나트륨 이온이 뉴런의 세포막 내부로 들어간 직후K+이온이 밖으로 나와전위차를 다시 이전 상태로조절하여 휴식전위 상태가 된다 한 뉴런 안에서 정보전달은 전기적인 방식으로 이루어짐. 정보전달에는 나트륨 이온이 내부로 들어오기 때문인데 만약 이흐름을 차단하면 정보를 전달 할 수 없게 된다.

2. 인간의 정보전달 과정 : 전기․화학적 방식

2. 인간의 정보전달 과정 : 전기․화학적 방식 2) 뉴런간 정보전달 : 시냅스 전달 전기적인 방식으로 정보가 종말단추에 도달(활동전위 결과)하게 되면 소낭이 시냅스 공간으로 밀려 나오면서 터지게 되고, 신경전달물질(neurontransmitter substance)이라는 화학물질을 방출되고 시냅스 후막에 있는 수용기와 결합하여 다음 뉴런으로 정보 전달 50여종의 신경전달물질 신경전달물질 종류에 따라 인간의 행동과 감정, 사고 등의 경험이 달라진다. 과잉, 결핍되면 비정상적인 행동과 감정 사고가 유발. 정신질환과 관련 각각의 뇌 부위에 따라 특정 신경전달물질이 더 많이 분포

2. 인간의 정보전달 과정 : 전기․화학적 방식

2. 인간의 정보전달 과정 : 전기․화학적 방식 신경전달물질(neurontransmitter substance) 아세틸콜린(acetylcholine) 도파민(dopamine) 세로토닌(serotonine) 노에피네프린(norepinephrine) 엔돌핀(endorphine)

2. 인간의 정보전달 과정 : 전기․화학적 방식 신경전달물질(neurontransmitter substance) 1)아세틸콜린(acetylcholine) - 중추신경계와 말초신경계 모두 존재 - 중추신경계 : 기억과 관련된 신경전달물질(알츠하이머) - 말초신경계 : 근육이 수축하여 운동을 하게 됨. 2)도파민(dopamine) - 운동과 보상에 관련 - 도파민 수준이 너무 낮으면 파킨슨병 - 도파민 수준이 너무 높으면 조현병 증상 호소

2. 인간의 정보전달 과정 : 전기․화학적 방식 신경전달물질(neurontransmitter substance) 3)세로토닌(serotonine) 수면, 체온조절, 기분 변화와 관련 세로토닌 분비량이 낮으면 우울증 4) 노에피네프린(norepinephrine) 동기와 정서에 관련, 시냅스 부위에서 많이 발견 교감신경에 작용하여 각성과 주의에 영향 분비량이 적으면 우울증 5)엔돌핀(endorphine) - 고통의 억제와 관련, ‘내인성 아편제‘

3. 신경계의 구조

3. 신경계의 구조 (1) 말초신경계 : 체성신경계와 자율신경계로 구성 체성신경계 : 피부, 근육, 관절로부터 외부 자극을 받아 중추신 경계로 전달. 수의적 감각신경 : 감각기관에서 정보를 받아들임 운동신경 : 중추신경계로부터 근육으로 정보를 전달 자율신경계 : 불수의적 교감신경계 : 에너지를 사용하는 반응, 활동할 때 활성화 부교감신경계 : 에너지를 저장하는 방향으로 작용 기능 ; 내적 신체환경을 적절히 유지. 정서에 중요한 영향.

3. 신경계의 구조 (2) 중추 신경계 척수 : 신체 여러 부위에서 들어오는 정보를 뇌로 보낸다. 감각신경과 운동신경의 통로. 구조 : 백질(감각신경과 운동신경다발)과 회백질(감각신경과 운동신경을 연결해주는 개재뉴런)으로 구성 기능 : 척수반사(예 : 뜨거운 물체에 손이 닿은 경우) 뇌 : 척수를 통해 말초신경계와 연결되어 행동을 통제.

3. 신경계의 구조 1) 뇌의 발달 - 2개월 태아 전신의 ½, 출생 후 전신의 ¼, 성인 전신의 1/6~1/8 - 생의 초기에 놀라운 속도로 성장 발달 - 출생 직후 뇌무게 400g, 만 2세가 되면 성인 뇌 무게의 75%까지 증가 - 두뇌 성장의 급등 시기 : 태아기 마지막 3개월부터~생후 첫 2년까지 - 특정한 경험을 자주 반복하면 그 경험과 관련된 신경세포가 더욱 확실하게 연결되며, 시냅스도 더 많이 형성

3. 신경계의 구조 2) 뇌의 3중 구조

3. 신경계의 구조 2) 뇌의 3중 구조 - 뇌 크기 : 1 ,200~1,800cc - 뇌 무게 : 1.3kg - 산소 소비량은 전신의 20% - 포도당 소비량은 전신의 25% - 뇌막이라는 3겹의 질긴막과 두개골로 보호 - 뇌막 사이와 뇌 내부 공간에 뇌척수액은 압력과 충격 을 흡수

3. 신경계의 구조 2) 뇌의 3중 구조 1. 뇌간(파충류 뇌) - 생명중추 - 수면과 각성, 체온, 호흡, 식욕, 성욕 담당 2. 대뇌변연계(동물 뇌) - 위험포착, 대비, 투쟁-도피반응 3. 대뇌신피질(인간 뇌) - 인간의 창조(문명, 예술, 과학, 음악)

3. 신경계의 구조 연수 : 호흡, 심장박동, 구토, 기침 그리고 재채기와 같은 생명과 직결된 행동을 담당 소뇌 : 피아노를 치거나 바느질과 같은 빠르고 정교한 운동을 통제, 신체의 평행유지를 담당 시상 : 대뇌피질에 투사하는 주요 감각기관의 최종 중계소 역할. 후각을 제외하고는 모두 시상을 거쳐 대뇌로 전달 시상하부 : 뇌하수체를 통제하여 여러 호르몬 분비를 조절, 동기와 감정적인 행동의 측면들을 조절. 손상 : 먹는것, 마시는 것, 온도조절, 성행동 비정상적 망상체 : 흥분이나 각성, 수면을 조절, 주의집중에도 중요한 역할을 담당. 그물처럼 생긴 신경막 해마 : 학습, 기억에 중요한 역할을 담당 편도체 : 정서 특히 공포반응에 중요한 역할 기저핵 : 점진적이고 느린 운동을 통제. 자신에게 익숙지 않은 행동과 관련

3. 신경계의 구조 3) 대뇌 피질 무게 : 뇌 전체의 80% 좌우 대뇌반구 나누어짐 뉴런은 신체 각 부위에서 전달된 정보를 인출하여 몸의 말단으로 명령을 보내는 역할 복잡한 정신활동 고도의 감각과 지각, 운동과 기술, 사고력, 상상력, 언어활동

3. 신경계의 구조 3) 대뇌 피질 후두엽 : 1차시각피질, 시각정보 처리, 12세 이후 발달 측두엽 : 1차청각피질, 청각정보 처리 두정엽 : 체감각피질, 신체 각 부위에서 수용한 체감각 정보를 처리 전두엽 : 1차운동피질, 움직임을 계획하고, 계속 받아들이는 정보를 움직임과 통합 개인의 책임감, 윤리의식, 자 기통제

움직임으로 바꾸어 내용이 담긴 언어로 만들어 내는데 장애 3. 신경계의 구조 4) 대뇌 반구 좌반구 : 수학, 언어, 과학, 논리적인 기능 등을 주로 담당 브로카(broca) : 표현성언어장애 혀나 입술의 운동에는 문제가 없으 나 이런 발성기관을 하나의 통일된 움직임으로 바꾸어 내용이 담긴 언어로 만들어 내는데 장애 베르니케(Wernicke) : 표현성, 수용성언어장애 다른 사람의 말을 언어적으로 이해 하지 못하는 문제 우반구 : 음악, 미술, 공간지각, 직관적인 기능 등을 담당

4. 신경심리 연구방법 뇌전도(EEG) 두개골 표면에 전극을 부착하여 뉴런의 활동을 기록 침습적인 방법이 아니므로 동물과 인간에 널리 사용 가능 뇌의 심부에 있는 구조물의 활동을 측정하기 어려움 양전자 방출 단층촬영술(PET) 방사는 물질 주입 후 방출되는 방사능을 측정 특정 인지적 과제나 행동에 관여하는 뇌의 부위를 밝혀낼 수 있음

4. 신경심리 연구방법 자기공명영상법(MRI) 강력한 자기장 내에서 원자핵 내의 양성자가 특정 방향으로 회전하는 원리를 이용 수소 원자에 초점을 두고 회전을 교란시킨 후 양성자에서 나오는 에너지를 검출함으로써 신체 내부의 장기를 영상화시킴 fMRI : 혈류 속의 헤모글로빈 분자에 초점을 두어 간접적으로 뉴런의 활성을 측정, 방사능물질 주입이 필요 없고 비교적 안전하여 현대 심리학연구에 널리 사용됨

5. 뇌손상과 인지기능의 이상 1) 실어증(Aphasia) : 뇌의 좌측반구 손상으로 언어의 표현과 이해에 장애 2) 실행증(Apraxia) : 전두엽 손상. 행위를 이해하지 못하고 수의적 행위가 불가능 운동조정장애 개개의 행동은 잘 수행하나 전체로 통합된 행동을 하지 못함 – 예: 담배에 불 붙이는 경우 3) 실인증(Agonosia) : 대상사물에 대한 인지의 장애 후두엽 시각연합피질손상으로 시각 기능은 유지되나 시각을 통한 인식 에 있어 심한 장애. 전체로 통합해서 인식하지 못함.

5. 뇌손상과 인지기능의 이상 4) 현대인의 부적절한 습관이 뇌에 미치는 영향 (1) 알코올과 인지기능

5. 뇌손상과 인지기능의 이상 4) 현대인의 부적절한 습관이 뇌에 미치는 영향 (2) 흡연과 지능 (3) 휴대폰과 뇌

6. 뇌 발달을 위한 다양한 방안들 오감을 자극하라 뇌의 편측성을 줄이기 위해 양손을 자주 사용하게 하라 아이를 흔들지 말아라 전두엽을 활성화 하라 뇌의 낙관회로를 만들도록 도와라 놀면서 배우게 하라 뇌를 최대한 활용할 수 있도록 도와라 인지발달의 원리 또는 발달의 기제: 도식, 동화, 조절을 이용하라

3장. 감각과 지각