Transcript 외부 세계에서 정보를 받아들여 뇌로 전달하는 뉴런은? 활동전위는

2장 행동의 생물학적 기초
2장 행동의 생물학적 기초
1. 생물 심리학이란
• 인간의 행동에 영향을 미치는 다양한 생물학적 요인을 찾
아내고 인간의 정신활동을 신경세포의 활동으로 설명
• 의식(consciousness)도 신경계의 활동으로 설명
- 예) 임사체험 :뇌의 각회 영역 자극으로 경험함
• 인간행동을 생물학적 변인으로 설명하기 위해서 더 많은
연구가 필요
2장 행동의 생물학적 기초
2. 신경계의 기본 단위 : 뉴런
• 뉴런과 교세포
• 다른 세포와 구분되는 뉴런의 특징
- 빠르게 전기적 변화를 일으킬 수 있음
- 한번 손상되면 재생이 되지 않음
1) 뉴런의 기본 형태
• 뉴런 : 정보를 받아들이고, 처리하고, 처리한 정보를
다른 뉴런, 분비선, 근육으로 전달.
주로 어디로 가느냐에 따라 세가지 유형으로 구분 :
감각뉴런, 운동뉴런, 개재뉴런
• 수상돌기, 세포체, 축삭으로 구성
• 수상돌기 : 다른 뉴런에서 신호를 전달받는 곳
• 세포체 : 유전정보를 지니고 있는 세포핵과 대사기능 담당
• 축색 : 신호를 다른 뉴런에 전달, 축색의 끝은 종말단추
뉴런의 구조
랑비에 결절:
정보의 빠른
전달을 도움
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2) 뉴런의 기본 작동
• 전기적 신호로 정보전달
• 세포막 내부와 외부에 극성을 띠는 이온이 존재
• 내부 : 칼륨(K+), 외부 : 나트륨(Na+)
• 이온통로 : 세포막 내외부로 이온이 이동하는 통로
• 전위차 : 세포막 내부와 외부의 극성의 차이로 발생
• 안정전위 : 세포막의 전위차가 -70mV
• 탈분극화 : 나트륨 이온통로가 열리고 나트륨이 세포막 내부로 들어오
면서 전위차가 +40mV까지 도달
• 과분극화 : 탈분극 후 칼륨 이온이 세포막 외부로 빠져나가 전위차가
안정전위보다 더 음극화[그림 2-3]
활동전위
a.
뉴런을 전기적으로 자극하면 K+채널이 닫히고 Na+채널이 열려
Na+이 축색안으로 들어간다. 뉴런 내부에 Na+이 증가하면 활동
전위가 생성됨
b. 활동전위 생성 후 불응기 동안 채널은 원래 상태로 되돌아가 K+이
축색 밖으로 나오게 된다. K+은 세포 밖에, Na+은 세포 안에 더
많이 위치하게 됨
c. 화학적 펌프가 Na+을 축색 밖으로, K+를 축색안으로 들어오게
함으로써 이온의 불균형상태가 바뀌게 된다. 뉴런은 다시 새로운
활동전위를 생성할 수 있게 된다.
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• 활동전위 : 탈분극화가 일어나는 빠른 전위차의 변화
• 발화 : 활동 전위가 연속해서 발생
• 활동전위는 순차적으로 축색을 따라 종말단추를 향해 전달됨
• 활동전위의 결과 종말단추의 화학물질을 세포 밖으로 배출
• 다른 뉴런으로 전달
3) 뉴런에서 다른 뉴런으로의 전달
• 시냅스 : 뉴런과 뉴런 사이의 틈
• 신경전달물질 : 종말단추의 시냅스 소낭에 있는 화학물질
• 활동전위 결과 시냅스 소낭이 터지며 신경전달물질 분비
• 수용기 : 시냅스 후 뉴런에서 신경전달물질이 결합되는 지점
• 신경전달물질이 수용기에 결합되어 이온 채널이 열림
• 이온채널의 종류에 따라 EPSP(흥분성 시냅스 후 전위)와 IPSP(억제
성 시냅스 후 전위) 발생
• 신호 집약 후 발화 : EPSP와 IPSP의 총합이 뉴런의 발화 확률을
결정
시냅스 전달
정보를 수용하는 뉴런
정보를 전달하는 뉴런
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시냅스 전달
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4) 신경전달물질의 작용
• 아세틸콜린
- 중추신경계와 말초신경계에 모두 존재
- 중추신경계 : 기억과 관련된 신경전달물질(예, 알츠하이머병)
- 말초신경계 : 근육이 수축하여 운동을 하게 됨
• 아미노산 : 빠른 신호 전달에 관여
- 글루타메이트(흥분성)와 GABA(억제성)
• 모노아민 : 넓은 영역의 시냅스에 영향을 미침
- 세로토닌 : 우울증과 관련(수면, 체온조절, 기분변화 관련)
- 도파민 : 운동과 보상에 관련, 도파민 수준이 너무 낮으면 파킨슨
병, 도파민 수준이 너무 많으면 정신분열증 증상을 호소
• 노르에피네프린 : 교감신경계 작용에 관여, 각성과 주의(경계인식)
2장 행동의 생물학적 기초
3. 신경계의 구성
인간의 신경계
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1) 말초신경계와 중추신경계
(1) 말초신경계 : 체성신경계와 자율신경계로 구성
• 체성신경계
- 감각신경 : 감각기관에서 정보를 받아들임
- 운동신경 : 중추신경계로부터 근육으로 정보를 전달
• 자율신경계
- 교감신경계 : 에너지를 사용하는 반응
- 부교감신경계 : 에너지를 저장하는 방향으로 작용
교감신경계와 부교감 신경계
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(2) 중추신경계
• 척수 : 감각신경과 운동신경의 통로,
뇌의 명령 없이 반응하기도 함
• 뇌 : 척수를 통해 말초신경계와 연결되어 행동을 통제
- 수뇌 : 연수(생명유지), 망상체(각성과 주의)
- 후뇌 : 소뇌(운동 협응, 타이밍 학습), 교(대뇌와 소뇌를 연결)
- 중뇌 : 중뇌개(도약안구운동, 청각관련 반사행동에 관여),
중뇌피개(통증관련 감각, 운동조절 등에 관여)
- 간뇌 : 시상(후각을 제외한 모든 감각 정보의 통로),
시상하부(자율신경계와 호르몬 분비를 통제)
- 종뇌 : 대뇌피질, 기저핵, 변연계
뇌의 구조
후뇌(뇌간):자동적
생존 기능
Medulla
심장박동, 순환
및 호흡 조율
수면,
깸과 각성수준 통제
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Cerebellum
미세운동기술통제
전뇌
감각계의 최종 중계소
호르몬 분비
정서통제
신체유지:배고픔,
갈증,체온, 성행동
성장조절
내분비선 통제
변연계
(정서 및 추동)
정서
기억
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중뇌(MIDBRAIN)-정향(ORIENTATION)
운동, 각성 관여
유기체가 감각자극으로 향하게 도와 줌
(시각)
상구
고랑(열)
이랑
tegmentum
tectum
하구
(청각)
시개(중뇌개): 유기체가 환경 내
일정지점으로 향하게 함
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종뇌
• 기저핵
- 운동의 통제 및 습관적인 행동의 학습
- 파킨슨병 : 기저핵으로 투사되는 뉴런의 기능 장애,
운동의 개시에 어려움
• 변연계
- 동기와 정서 및 학습과 기억에 관여
- 편도체 : 정서, 특히 공포와 연관
- 해마 : 기억에 관여, 해마 손상환자는 기억형성을 못하는 기
억상실증을 보임(H.M 사례)
• 대뇌피질
대뇌피질 : 뇌의 겉 부분을 둘러싸고 있는 표면층, 좌우 두 개의 반구 존재
• 후두엽
- 일차시각피질 위치 : 시각정보를 처리
• 두정엽
- 일차체감각피질 위치 : 통증 등 체감각 정보를 처리
- 체감각 뇌지도 : 일차체감각피질 자극이 특정 신체 부위 감각지각
[그림 2-8]
• 측두엽
- 일차청각피질 위치 : 청각정보를 분석
- 언어정보를 처리
• 전두엽 : 운동관련 정보 처리 및 고차 인지기능 담당
- 일차운동피질 위치 : 운동 뇌지도[그림 2-8]
대뇌피질과 엽(LOBE)
일차운동피질 존재
운동, 추상적사고,
계획, 기억과 판단 등에
관여하는
전문화된 영역
앞 부위에 체감각 피질,
일반적인 신체지각(촉각)
일차시각피질
배측 영역의 정보 받음
시각 정보 처리
일차청각피질
시각연합피질
청각, 언어에 관여
연합영역: 피질에 등록된 정보에 감각과
의미를 부여하는데 관여하는 뉴런들로
구성된 영역
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체감각피질과 운동피질
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2장 행동의 생물학적 기초
4. 뇌 연구 방법
1) 동물을 이용한 뇌수술 및 손상 연구
• 심리학 연구에서 동물을 이용한 실험을 수행하는 이유
- 종간 유사성
- 실험 조건 통제가 용이함
- 침습적인 방법 사용이 가능
• 손상연구 : 특정 뇌 부분의 조직을 손상하여 손상 전후 비교
• 자극법 : 뇌의 특정 영역을 자극했을 때 행동의 변화를 관찰
• 뇌 내 약물 주입 : 신경전달물질의 촉진제 또는 길항제 주입
의 효과
2) 뇌신경 활동 기록법
• 뇌전도(EEG)
- 두개골 표면에 전극을 부착하여 뉴런의 활동을 기록
- 침습적인 방법이 아니므로 동물과 인간에 널리 사용 가능
- 뇌의 심부에 있는 구조물의 활동을 측정하기 어려움
• 단단위기록법
- 뉴런 하나하나의 전기적인 활동을 기록하는 방법
- 주로 동물에게 사용하며 외부 자극의 신경계 표상을 연구
• 뇌자도(MEG)
- 뉴런이 활동할 때 만들어지는 자기장을 측정
- 피질영역의 활동을 시간적으로 세밀하게 측정할 수 있음
3) 뇌영상 기법
• 양전자 방출 단층촬영술(PET)
- 방사는 물질 주입 후 방출되는 방사능을 측정
- 특정 인지적 과제나 행동에 관여하는 뇌의 부위를 밝혀낼 수 있
음
• 자기공명영상법(MRI)
- 강력한 자기장 내에서 원자핵 내의 양성자가 특정 방향으로 회
전하는 원리를 이용
- 수소 원자에 초점을 두고 회전을 교란시킨 후 양성자에서 나오
는 에너지를 검출함으로써 신체 내부의 장기를 영상화시킴
- fMRI : 혈류 속의 헤모글로빈 분자에 초점을 두어 간접적으로
뉴런의 활성을 측정, 방사능물질 주입이 필요 없고 비교적 안전
하여 현대 심리학연구에 널리 사용됨
뇌 영상(FMRI, PET)
제스처를 생각하는 동안(fMRI)
사람들이 몇 초간 철자
열을 마음 속에 상기하
는 동안 활성화되는 좌
반구 영역(PET 촬영)
제스처를 하는 동안(fMRI)
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QUIZ
• 한 뉴런의 축색과 다른 뉴런의 수상돌기 사이에 있는 공간
을 무엇이라 하는가?
• 외부 세계에서 정보를 받아들여 뇌로 전달하는 뉴런은?
• 활동전위는 전하가 어떤 현상을 보일 때 일어나는가?
•
과잉분비된 신경전달물질을 제거하기 위해 시냅스 전 뉴
런의 종말단추에서 흡수하는 방법을 무엇이라 하나?
• 우울증은 어떤 신경전달물질의 재흡수를 방해하는 약물
로
치료되나?
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QUIZ
• 안정되게 자전거를 탈 수 있도록 조율하는 뇌의 영역은?
• 위협을 느낄 때 싸우거나 도망가도록 준비시키는 신경계는?
• 자동차사고로 후두엽이 심각하게 손상된 영숙이가 사고 후 인
식하는데 어려움을 겪게 되는 것은?
a. 얼굴
•
b. 친숙한 멜로디
c. 냄새
d. 맛
인간을 다른 대부분의 종들과 구분하게 하는 대뇌피질의
영역은?
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생각해 볼 거리
• 파충류와 조류는 대뇌피질을 거의 가지고 있지 않다.
포유류 중 쥐나 고양이는 인간이나 다른 영장류보다 훨씬 작
은 전두엽을 가지고 있다. 이 사실은 인간만이 복잡한 언어,
컴퓨터, 통계를 발달시킬 수 있음을 설명할 수 있는가?
• 5세 유아가 리모컨을 가지고 놀다 실수로 빨간색의 큰 버
튼을 누르자 재미있게 보고 -있던 만화가 TV화면에서 사라졌
다. 아이의 대뇌피질의 서로 다른 부위들이 어떻게 이 사건에
관한 정보를 부호화하여 동일한 실수를 반복하지 않도록 할
수 있는가?
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