신경과학에 대하여-2 (현대의 뇌과학)

이번 포스팅에서는 신경과학에서도 현대의 뇌과학과 주요 분야에 대해 알아보도록 하겠습니다.

현대의 뇌과학

현대의 뇌과학

신경과학의 발전은 분자생물학, 진화생물학, 전기생리학, 생물정보학의 발전에 크게 기인합니다. 특히 1950년대 이후 신경계 연구는 급속한 증가를 보였습니다. 이제 신경과학자들은 신경계의 구조와 발생 과정, 작동 원리, 이상 작동 메커니즘, 그리고 변화 가능성 등 모든 측면을 다룰 수 있게 되었습니다.

 

단일 뉴런에서 일어나는 복잡한 과정은 다음과 같습니다. 뉴런은 소통에 특화된 세포로, 시냅스라는 특수한 연결을 통해 전기적 및 전기화학적 신호를 다른 세포에게 전달합니다. 많은 뉴런은 몸의 다른 부분으로 전기 신호를 빠르게 전달하기 위해 축삭이라는 가늘고 긴 원형질 다발을 뻗어냅니다. 이러한 전기 신호는 축삭이 닿아있는 다른 뉴런이나 근육, 분비선의 활성에 영향을 줍니다. 신경계는 이렇게 서로 연결된 뉴런의 집합으로 이루어져 있습니다.

 

뇌의 진화 과정이 밝혀짐에 따라, 신경계 연구에 적합한 모델 생물들이 발견되고 연구되었습니다. 척추동물의 신경계는 중추신경계와 말초신경계로 나뉘며, 이는 체내에서 가장 복잡한 시스템 중 하나입니다. 인간의 뇌는 천억 개의 뉴런과 백조 개의 시냅스로 이루어져 있으며, 이러한 시냅스 네트워크는 이제 막 밝혀지기 시작했습니다. 사람의 유전자는 약 2만 개에서 2만 5천 개로 추정되며, 대다수가 뇌에서 특이하게 발현됩니다. 시냅스의 연결 구조는 일생 동안 계속해서 변화하며(신경가소성), 그 결과 기능도 변화합니다. 따라서 신경계의 복잡성을 이해하는 것은 매우 어려운 과제이며, 신경의 진화 과정에 대한 연구와 복잡성을 형성하는 진화의 속도 연구는 계속 진행 중입니다.

 

분자 및 세포신경과학

분자 및 세포신경과학은 신경계의 동작 메커니즘을 분석하고 이해하기 위한 중요한 분야입니다. 이 분야에서는 뉴런의 활동과 그들이 형성하는 네트워크를 이루는 과정에 관련된 다양한 분자적 및 세포적 메커니즘을 연구합니다.

 

분자신경과학은 뉴런 내부에서 일어나는 분자 수준의 상호작용에 초점을 맞춥니다. 분자생물학과 유전학에서 사용되는 실험 기술을 활용하여, 뉴런이 신호를 만들고 처리하는 과정을 이해합니다. 뉴런의 발생과 유전적 변화가 뇌 및 신경계 기능에 미치는 영향에 대한 연구 역시 이 분야의 주요 관심사입니다.

 

세포신경과학은 뉴런이 외부 신호를 받아들이고 처리하는 방식을 탐구합니다. 뉴런의 신경돌기와 신경세포체가 신호를 처리하는 과정 및 정보 전달에 관여하는 신경전달물질과 전기 신호 등을 연구합니다. 이를 통해 뉴런 간의 통신과 네트워크 형성에 대한 이해를 높이고자 합니다.

 

또 다른 중요한 분야는 신경발생학으로, 이는 신경계의 발생 및 발달 과정을 연구합니다. 신경발생학은 신경계의 형성과 패턴 형성, 신경줄기세포와 뉴런의 분화, 그리고 시냅스 형성 과정을 이해하는 데 중점을 둡니다. 이 분야에서는 진화 생물학과 유전학적인 측면을 고려하여 신경계의 진화 과정과 발생 과정에서의 유전 인자에 대한 연구가 이루어집니다.

 

이러한 분야들은 함께 작용하여 뇌와 신경계의 복잡한 작동 메커니즘을 이해하는 데 기여하며, 뇌 질환의 원인을 밝히고 치료법을 개발하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

신경회로와 네트워크

신경회로와 네트워크 연구는 생명체의 행동과 인지 기능의 기반이 되는 신경 활동을 다루는 분야입니다. 시스템 신경과학은 반사, 다중감각 결합, 운동 협응, 활동 일주기, 감정, 학습 및 기억 등과 같은 다양한 기능을 수행하기 위해 신경회로가 어떻게 형성되고 구조적 및 기능적으로 작동하는지를 연구합니다. 이를 통해 신경회로의 작동 방식과 행동이 형성되는 과정을 이해하고자 합니다.

 

신경생태학과 신경심리학은 동물과 인간 행동의 신경적 기반을 연구합니다. 신경생태학은 생물학적 및 환경적 요인이 동물 행동에 미치는 영향을 이해하기 위해 사용됩니다. 한편 신경심리학은 신경과 심리적 요인이 인간 행동에 미치는 영향을 조사하며, 인간 행동의 신경적 기반을 밝히려고 합니다.

 

신경내분비학은 신경계와 내분비계 사이의 상호작용을 연구합니다. 이 연구는 호르몬이 뇌 및 신경계 기능에 미치는 영향을 이해하고, 신경회로와 내분비체계 사이의 복잡한 상호작용을 밝히는 데 중점을 둡니다.

 

심리신경면역학은 신경계와 면역계 사이의 상호작용을 연구합니다. 이 분야의 연구는 신경적 스트레스가 면역 반응에 미치는 영향을 이해하고, 신경 회로와 면역 체계 사이의 상호작용에 대한 인식을 증진시키기 위해 수행됩니다.

 

이러한 연구 분야는 신경회로와 네트워크의 복잡한 작동 원리를 이해하고, 행동 및 인지 기능의 이해를 높이며, 질병 발생 및 치료에 대한 통찰력을 제공합니다.

 

인지 및 행동 신경과학

인지 신경과학은 뇌 회로에서 정신적 기능이 어떻게 형성되는지를 연구하는 분야입니다. 이 분야는 뇌 영상 기술(예: fMRI, PET, SPECT), 전기생리학, 그리고 인지심리학의 정밀한 실험 기술과 결합하여, 새로운 측정 기술의 발전에 따라 인간의 인지 능력과 감정에 관련된 추상적인 질문에 대한 답을 찾는 데 도움을 줍니다. 신경과학은 사회과학 및 행동과학과의 상호작용을 통해 신경경제학, 의사 결정론, 사회 신경과학 등의 다양한 신생 학문을 발전시켰습니다. 이러한 학문들은 뇌와 환경 간의 복잡한 상호작용을 연구하여 인간 행동 및 사회적 상황을 이해하는 데 기여합니다.

 

신경계의학

신경학, 정신의학, 신경외과, 정신외과, 마취학, 신경병리학, 신경방사선학, 임상 신경생리학, 중독 의학은 신경계와 관련된 의학적 문제를 다루는 분야로, 진단 및 치료에 초점을 맞춘 학과입니다. 신경학은 중추신경계와 말초신경계 질환을 다루며, 근위축성 측색 경화증과 뇌졸중과 같은 질환에 대해 연구하고 진료합니다.

 

정신의학은 기분장애, 행동장애, 인지장애, 지각장애 등의 정신적 질환에 주력합니다. 마취학은 통증의 지각과 의식을 약리적으로 제어하는데 주로 관심을 둡니다.

 

신경병리학은 중추신경계와 말초신경계, 그리고 근육 질환의 발병 원인과 기전을 연구하고 분류하는데 중점을 둡니다. 현미경을 사용하여 조직학적 특징 및 화학적 변화를 분석합니다.

 

신경외과와 정신외과는 신경계 질환을 주로 외과적으로 치료하는 분야입니다. 이들 학문은 신경과학의 기초 연구에 영향을 받아, 상호작용이 더욱 뚜렷해지고 있습니다. 뇌 영상 기술을 활용하여 정신 질환을 객관적이고 생물학적으로 해석하고, 빠르고 정확한 진단을 내릴 수 있게 되었습니다.