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【뇌과학올림피아드】 6강. 신경경로학

 

6강. 신경경로학

 

추천글 : 【생물학】 뇌과학올림피아드 목차


1. 신경계의 분류 [본문]

2. 척수 [본문]

3. 내림척수로 [본문]

4. 소뇌경로학 [본문]

5. 피질경로학 [본문]

6. 백질경로학 [본문]

7. 커넥톰 프로젝트 [본문]


a. 시상-피질-기저핵 루프

b. 뇌의 단면에서 나타나는 구조

c. 연구방법에 따른 신경섬유의 분류


 

1. 신경계의 분류 [목차]

⑴ 중추신경계(CNS, Central Nervous System) : 뇌 + 척수

① 뇌(Brain) : 머리뼈(Skull) 속의 공간인 머리뼈안(Cranial Cavity) 안에 들어 있음 

앞뇌(Forebrain) : 대뇌(Cerebrum), 간뇌(Diencephalon) 등

 중간뇌(Midbrain) : 대뇌다리, 중간뇌덮개 등

 뒤뇌(Hindbrain) : 소뇌(Cerebellum), 교뇌(Pons), 연수(Medulla Oblongata) 등

② 척수(Spinal Cord) : 척주(Vertebral Column) 속의 공간인 척주관(Vertebral Canal) 안에 들어 있음

③ 머리뼈안과 척주관은 연결된 공간이며, 뇌와 척수도 서로 이어져 있음

이들은 큰구멍(Foramen Magnum)을 기준으로 나뉨

⑵ 말초신경계(PNS, Peripheral Nervous System) 

① 뇌와 척수 외의 신경조직

② 체성신경계와 자율신경계로 구분

③ 감각신경계와 운동신경계로 구분

④ 뇌 신경과 척수 신경으로 구분

분류 1. 체성신경계(Somatic Nervous System)

① 감각 및 운동신경. 수의적

분류 2. 자율신경계(Autonomic Nervous System)

① 내적 체계. 불수의적. 내분비계를 조절함

② 교감신경계(Sympathetic Nervous System) : 해결사 역할

③ 부교감신경계(Parasympathetic Nervous System) : 유지, 보수 역할 

분류 3. 감각신경계(Sensory Nervous System) : 수용기를 포함하고, 중추신경계로 신호를 전송

 체성감각신경계(Somatic Sensory Nervous System) 

○ 피부, 관절, 감각기관으로부터 감각정보를 받음

○ 절전신경과 절후신경으로 구분돼 있음 

 내장감각신경계(Visceral Sensory Nervous System) 

○ 내장으로부터 감각정보를 받음

분류 4. 운동신경계(Motor Nervous System) : 중추신경계로부터 정보를 받아 효과기로 운동 정보를 전송

 체성운동신경계(Somatic Motor Nervous System) 

○ 수의적 운동신경계, 골격근 등

○ 절전신경과 절후신경으로 구분돼 있지 않음

 자율운동신경계(Autonomic Motor Nervous System) 

○ 불수의적 운동신경계, 심장근, 평활근, 분비샘 등

분류 5. 뇌신경(Cranial Nerve) : 12쌍 존재

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 1. 시각신경(Optic Nerve)과 시신경교차(Optic Chiasm)

 

1번. 후각신경(Olfactory Nerve) : 감각신경

② 2번. 시각신경(Optic Nerve) : 감각신경

 3번. 눈돌림신경(동안신경, Ocluomotor Nerve) : 운동신경, 눈을 운동시킴

 4번. 도르래신경(활차신경, Trochlear Nerve) : 운동신경

눈이 돌아가도록 하는 움직임에 관여

0.5 mm로 1번 ~ 12번 중 가장 얇음

 5번. 삼차신경(Trigeminal Nerve) 

2개의 감각신경(Sensory Root, Portio Major)와 1개의 운동신경(Motor Root, Portio Minor)로 구성

세 신경이 각각 V1(이마쪽), V2(위턱쪽), V3(턱쪽)에 관여

 6번. 갓돌림신경(외전신경, Abducent Nerve) : 운동신경, 눈을 바깥으로 돌릴 수 있게 하는 신경

 7번. 안면신경(Facial Nerve)

 8번. 속귀신경(전정와우신경, Vestibulocochlear Nerve) : 감각신경

청각신경(Acoustic Nerve)과 전정신경(Vestibular Nerve)으로 구분

평형감각 신경세포의 세포체가 모여있는 곳이 안뜰신경핵(Vestibular Nucleus)임

 9번. 혀인두신경(설인신경, Glossopharyngeal Nerve) : 감각신경, 미각에 관여

 10번. 미주신경(Vagus Nerve) : 몸 전체에 분포하며 자율신경계를 조절하는 신경

 11번. 부신경(Accessory Nerve) : 뇌부신경(Cranial Accessory Nerve) + 척수부신경(Spinal Accessory Nerve)

 12번. 혀밑신경(설하신경, Hypoglossal Nerve) : 운동신경

혀의 움직임에 관여

혀밑신경의 세포체가 모여 있는 곳이 혀밑신경핵(Hypoglossal Nucleus)임

 1번부터 7번까지는 뇌교에 위치

 9번부터 12번까지는 연수에 위치

분류 6. 척수신경(Spinal Nerve) : 31쌍 존재

 목신경(경신경, Cervical Spinal Nerve) : 8쌍

 가슴신경(흉신경, Thoracic Spinal Nerve) : 12쌍

 허리신경(요신경, Lumbar Spinal Nerve) : 5쌍

 엉치신경(천골신경, Sacral Spinal Nerve) : 5쌍

 꼬리신경(미저신경, Coccygeal Spinal Nerve) : 1쌍

 

 

2. 척수(Spinal Cord) [목차]

⑴ 척수의 구조

출처 : 이미지 클릭

Figure. 2. 척수의 구조]

 

① 척수는 정보가 뇌로 들어가고 나오는 주 통로

② 척추골에 의해서 보호

③ 반사 중추로도 작용

⑵ 운동뉴런 : 중추신경계 → 척수의 흥분성 사이뉴런 → 운동뉴런

척수반사(Spinal Reflex)

출처: 2019 MEET/DEET I

Figure. 3. 척수반사]

 

① 반사

○ 반사궁이라는 뉴런의 회로

○ 감각 뉴런과 직접 시냅스를 이루는 운동 뉴런으로 구성

○ 고차적 과정을 거치지 않고 작용

② 반사 회로

종류 1. 단세포 반사 (예 : 시상하부에 삼투 자극 후 뇌하수체 후엽에 ADH 방출 뉴런)

종류 2. 단일 시냅스 반사 : 구심성 뉴런(감각 뉴런)과 원심성 뉴런(운동 뉴런) 한 쌍이 구성

종류 3. 복수 시냅스 반사

신장반사 : 무릎반사(knee jerk reflex)가 대표적

○ 신장수용기(Stretch Receptor)가 관여하는 신장반사(Stretch Reflex)

○ 근육이 너무 늘어나 손상되는 것을 방지

○ 열 반사와 유사

그림 설명

A : 감각뉴런, 슈도단축신경세포 

 B : 억제성 사이뉴런

○ 단일연접반사(monosynaptic reflex) : A가 C가 아닌 운동 뉴런으로 연결, 신장수용기 작용시 근 수축

○ 다시냅스 반사(polysynaptic relfex) : A → B → C로 연결, 신장수용기 작용시 근 이완

연수-척수 경로(medulla Spinal Tract)

① 배쪽(ventral) : 운동신경, 자율신경

② 등쪽(dorsal) : 감각신경, 내장신경

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 4. 연수-척수 경로]

천골(Sacral), 요추(Lumbar), 흉추(Thoracic), 경추(Cervical)

 

⑸ 자율신경

① 교감신경 : 흉추, 요추에서 목적 기관까지 연결

② 부교감신경 : 연수, 천추에서 목적 기관까지 연결

 

 

3. 내림척수로(Descending Spinal Tract) : 대뇌피질에서 척수로 연결되는 신경로 [목차]

 

출처 : Neuroscience: Exploring the Brain, 3rd Ed, Bear, Connors, and Paradiso Copyright ⓒ 2007 Lippincott Williams & Wilkins

Figure. 5. 척수의 내림신경로(Descending Tracts)]

 

⑴ 개요

① 여러 내림척수로가 있으나 피질척수로가 주로 관여 

 팁. 피질척수로만 고려해서 문제를 풀자.

② 상행로 : 감각의 종류에 따라 교차 장소가 상이

통증, 온도감각, light touch : 해당하는 척수 신경절에서 교차가 이루어짐

고유감각, 촉각 : 연수 피라미드로에서 교차가 이루어짐

③ 하행로 : 연수 피라미드로에서 교차가 이루어짐

⑵ 외측경로(Lateral Pathway) : 자발적이고 정교한 운동에 관여, 대뇌피질로부터 제어

① 피질척수로(Corticospinal Tract) 

피질척수로에서 근신경접합부까지 2개의 뉴런만 있으므로 신경신호 전달시간이 굉장히 빠름

일차운동피질에서 시작하여 Monosynaptic Pathway로 척수의 앞뿔(Anterior Horn)까지 이름

척수의 앞뿔 세포로부터 나온 신경이 한번에 근신경접합부에 결합함으로써 근육을 움직임

감각신경: 피질척수로의 1/3에 해당, 피라미드로(Pyramidal Tract)라고 부름, 체성감각 정보를 두정엽의 체성감각영역(Somatosensory Area)으로 전달

 피질척수섬유(Corticospinal Fiber) : 중간뇌의 대뇌섬유다리는 대뇌피질에서 나오는 신경섬유들로 구성

 전두교뇌섬유(Frontopontine Fiber) : 〈Coronal View〉 중간뇌 대뇌섬유다리의 가장 안쪽(Medial) 1/5을 지나는 섬유, 〈Sagittal View〉 전두엽에서 시작하여 속섬유막의 앞다리(Anterior Limb) 속을 지나 교뇌핵까지 이르는 신경섬유

 측두교뇌섬유(Temporopontine Fiber) : 〈Coronal View〉 중간뇌 대뇌섬유다리의 가장 외측(Lateral) 1/5을 지나는 섬유, 〈Sagittal View〉 대부분 측두엽에서 나와 속섬유막 맨 아래부분 및 뒤부분, 즉 시각로 바로 위를 지나 교뇌핵까지 이르는 신경섬유

 피질척수섬유(Corticospinal Fiber) : 〈Coronal View〉 중간뇌 대뇌섬유다리의 중간부위 3/5을 지나는 섬유, 〈Sagittal View〉 중심전이랑에서 나와 속섬유막 뒤다리(Posterior Limb)를 지나 교뇌핵까지 이르는 신경섬유

 〈Sagittal View〉 피질척수섬유 중 가장 뒷부분은 중심전이랑 위부분(Leg Portion)에서 내려옴

 〈Sagittal View〉 피질척수섬유 중 가장 앞부분은 중심전이랑 아래부분(Head Portion)에서 내려옴

 피라미드로 : 피라미드섬유(Pyramidal Fiber) 대뇌섬유다리(Crus Cerebri) 속섬유막(Internal Capsule) 대뇌부챗살(Coronal Radiata) 대뇌피질에서 나온 피질척수섬유(Corticospinal Fiber)

 피라미드교차(Pyramidal Decussation) : 〈Front View〉 피라미드섬유가 연수와 척수의 연결부분(ⅩII번 뇌신경과 첫째 목신경이 나오는 높이)에서 교차를 이루는 것, 전정중틈새(Anterior Median Fissure)가 얕아진 부위

 

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능 수업자료. Nature Reviews

Figure. 6. 뇌교와 연수의 오른쪽 절반에서 얇은 층을 제거하여 신경로를 노출한 모습]

 

운동신경계 : 피질척수로의 1/3에 해당, 운동영역인 브로드만 영역 4번, 6번에서부터 연결

② 적색척수로(Rubrospinal Tract) : 중간뇌의 적핵(Red Nucleus)에서 시작

대뇌피질에서 시작하여 중간뇌의 적핵에서 멈춤(Polysynaptic Pathway), 적핵에서 시작하여 교뇌에서 교차

 적핵의 주요 입력은 전두엽 피질(Frontal Cortex)이 제공

 전두엽 피질은 피질척수로에도 기여

 

출처 : Neuroscience: Exploring the Brain, 3rd Ed, Bear, Connors, and Paradiso Copyright ⓒ 2007 Lippincott Williams & Wilkins

Figure. 7. 외측경로. ⒜ 피질척수로, ⒝ 적색척수로

 

⑶ 복내측경로(Ventromedial Pathway) : 위치와 균형 등 고 정교하지 않은 움직임과 관련, 대뇌피질에서 시작하여 뇌간에서 멈춤(Polysynaptic Pathway), 뇌간에서 시작하여 척수사이신경세포(Spinal Interneuron) 사이에서 끝남

① 덮개척수로(Tectospinal Tract) : 중간뇌의 덮개(Tectum)에서 시작, 시청각 정보 이용, Tectal Plate와 함께 머리의 균형 조절

② 전정척수로(Vestibulospinal Tract) : 연수에서 시작, 전정기관의 중력정보·몸의 위치·시각정보 활용, 몸의 자세 유지

③ 다리뇌그물척수로(Pontine Reticulospinal Tract) : 교뇌에서 시작, 몸을 반중력으로 유지할 수 있도록 함

④ 연수그물척수로(Medullary Reticulospinal Tract) : 연수에서 시작, 반중력으로 유지하던 몸의 근육을 풀어줌

 

출처 : Neuroscience: Exploring the Brain, 3rd Ed, Bear, Connors, and Paradiso Copyright ⓒ 2007 Lippincott Williams & Wilkins

Figure. 8. 복내측경로. ⒜ 전정척수로, ⒝ 덮개척수로.]

 

출처 : Neuroscience: Exploring the Brain, 3rd Ed, Bear, Connors, and Paradiso Copyright ⓒ 2007 Lippincott Williams & Wilkins

Figure. 9. 복내측경로. 빨강은 교뇌그물척수로, 파랑은 연수그물척수로]

 

 

4. 소뇌경로학 [목차]

⑴ 하소뇌다리(ICP; Inferior Cerebellar Peduncle)

① Ascending Pathway가 소뇌로 신호를 전달하는 통로

경로 1. Inferior Olivery Nucleus → ICP → 소뇌

경로 2. Clarke Column → Spinocerebellar Pathway(Mossy Fiber) → ICP → 소뇌

⑵ 중소뇌다리(MCP; Meddle Cerebellar Peduncle)

① Descending Pathway가 소뇌로 신호를 전달하는 통로

경로 1. 운동피질 교뇌핵(Pontine Nuclei) Mossy Fiber MCP 소뇌

⑶ 상소뇌다리(SCP; Superior Cerebellar Peduncle)

① 소뇌가 Ascending Pathway 및 Descending Pathway로 신호를 전달하는 통로

경로 1. 충부(Vermis) : Fastigial Nuclei 내측하강로(Medial Descending System); 운동 실행

경로 2. Intermediate Hemisphere : Interposed Nuclei 외측하강로(Lateral Descending System); 운동 실행

경로 3. Cerebrocerebellum(Lateral Hemisphere) : Dentate Nuclei 적핵 및 시상 운동앞피질(브로드만 영역 6) 운동피질 (브로드만 영역 4); 운동계획 담당

경로 4. Vestibulo-cerebellum : Vestibular Nuclei; 균형과 눈 운동

 

 

5. 피질경로학(Cortical Neurotractology) [목차]

⑴ 브로드만 영역(Brodmann Area) : 뉴런의 모양에 따라 분류한 뇌 지도, 뇌의 기능적 지도

① 뇌의 기능적 지도로 Foerster Map도 있음

② 세포구축학(Cytoarchitecture)에 의한 영역 구분은 현재 신경전달물질 연구를 통해 그 정확성이 검증됨

③ 주요 브로드만 영역

(9번 등) : 전전두피질, 인지

(4번, 6번)

4번 영역 : 운동영역, 중심앞이랑의 뒤 반쪽

6번 영역 : 앞운동영역, 중심앞이랑의 앞 반쪽, 몸운동신경(Somatomotor Nerve), 두정 체성감각 연합영역과 연결

(8번) : 시각운동신경(Visuomotor Nerve, Frontal Eye Field), 두정·후두 시각 연합영역과 연결

○ (8번) : 청각운동신경(Audiomotor Nerve), 상측두 청각 연합영역과 연결,  연구가 잘 돼 있지 않음

(1번, 2번, 3번, 5번 등) : 체성감각피질

(17번 등) : 일차시각피질(17번), 이차시각피질(18번, 19번)

(7번) : 연합영역(Associatoin Area)

(22번) : 베르니케 영역

(44번, 45번) : IFG의 뒷부분, 브로카 영역

(24번, 45번) : Limbic System, Paralimbic System

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 10. 브로드만 영역]

 

④ 감각영역 : 시상(Thalamus)과 협력

 1차 체성감각 피질(Primary Somatosensory Cortex) : 피부감각 등과 관련. 두정엽 상에 있는 브로드만 영역 5에 위치

 1차 시각피질(Primary Visual Cortex) : 시각과 관련. 후두엽 상에 위치, 시각 연합영역과 함께 위치

 1차 청각피질(Primary Auditory Cortex) : 청각과 관련. 측두엽 상에 위치, 청각 연합영역과 함께 위치

⑤ 운동영역 : 기저핵(Basal Ganglia, 조가비핵, 미상핵 등)과 협력

 

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능

 Figure. 11. 오른쪽 다리를 움직이기 위해 활성화되는 부위; 소뇌 등 다양한 부위가 관여

 

 1차 운동피질(Primary Motor Cortex, M1) : 브로드만 영역 4에 위치

1차 운동피질의 조직학적 모습

Axonal Transport를 전담하므로 피라미드층(Pyramidal Layer)이 두꺼움 : 감각피질은 과립층이 두꺼움

Axonal Transport를 전담하므로 과립층(Granular Layer)이 굉장히 얇음 → Agranular Cortex의 어원

속피라미드층은 뇌간을 통해 뇌 밖으로의 정보 전달에 관여

바깥피라미드층은 반구 간의 연결에 관여

 전운동영역(Premotor Area)

 배쪽 전운동영역(PMv; Ventral Premotor Area) : 외측면의 브로드만 영역 6에 위치

 등쪽 전운동영역(PMd; Dorsal Premotor Area) : 외측면의 브로드만 영역 6에 위치

 보조운동영역(SMA; Supplementary Motor Area) : 내측면의 브로드만 영역 6에 위치

 입쪽 대상운동영역(CMAr; Rostral Cingulate Motor Area) : 내측면의 브로드만 영역 6, 23, 24에 위치

 등쪽 대상운동영역(CMAd; Dorsal Cingulate Motor Area) : 내측면의 브로드만 영역 6, 23, 24에 위치

 배쪽 대상운동영역(CMAv; Ventral Cingulate Motor Area) : 내측면의 브로드만 영역 6, 23, 24에 위치

 

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능

Figure. 12. 자발적 운동 제어와 관련된 대뇌피질영역

 

⑥ 피질감각지도, 피질운동지도, 난쟁이, 호문쿨루스(Homunculus) 

 관련 실험

 반대편 감각피질, 반대편 운동피질 

 을수록 예민(예 : 감각지도에서 검지손가락이, 운동지도에서 엄지손가락이 큼)

 

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능

Figure. 13. 운동 난쟁이(Motor Homunculus, Somatotopic Map)]

 

⑦ 언어영역

 브로카 영역(Broca's Area) : 언어 표현(Motor Speech)에 관여, 전두-운동영역에서 연합

○ 베르니케 영역(Wernicke's Area) : 언어 이해(Sensory Speech)에 관여, 측두-두정엽에서 연합

 실어증(Aphasia) : 브로카 영역이나 베르니케 영역이 손상되어 언어기능에 장애가 생긴 것

전도성 실어증(Conduction Aphasia) : 브로카 영역 - 베르니케 영역 간 경로 단절로 발생, 단어를 이해시킨 뒤 그것을 반복해서 말하게 할 때 어려움을 보임

⑧ Temporal-Parietal-Occipital Junction : 고위중추 기능이 집합된 영역, 일차체성감각피질, 일차시각피질, 일차청각피질에서 제일 멀어 여러 감각 정보를 통합하여 분석

⑵ 감각영역의 위계와 연결

⑶ 운동영역의 위계와 연결

① 모식도

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능

Figure. 14. 감각영역 및 운동영역의 위계와 연결]

 

② 신체운동시스템(SM; Somatic Motor System)

 외부 환경과 무관하게 자신의 신체부위의 위치를 스스로 인지할 수 있게 하는 시스템

 연결 : 전두엽 상의 전운동영역(Premotor Area), 두정엽 상의 체성감각연합영역(Somatosensory Association Area)

③ 시각운동시스템(VM; Visual Motor System)

 외부 환경 속에서 자신의 신체를 인지

 연결 : 전두엽, 브로드만 영역 상의 전두안구영역(Frontal Eye Field), 두정엽·측두엽 상의 시각연합영역(Visual Association Area), 상측두이랑(STG) 상의 청각연합영역(Auditory Association Area)

④ 후두정피질(PPC; Posterior Parietal Cortex)

 기능 : 목표지향 운동에 필요한 공간 정보(SM, VM으로부터 전달받음)을 통합하고, 앞운동영역과 운동영역으로 전달

 연결 : 1차 체성감각피질(Primary Somatosensory Cortex), 시각피질(Visual Cortex), 고유감각(Proprioceptive) 영역

 후두정피질에서 브로드만 영역 5에 해당하는 영역 : 1차 체성감각피질인 브로드만 영역 3, 1, 2, 7로부터 입력을 받음

 후두정피질에서 브로드만 영역 7에 해당하는 영역 : 중측두이랑(MTG) 상에 있는 고차원 시각피질영역(Visual Cortical Area)으로부터 입력을 받음

⑤ 전전두영역(PFC; Prefrontal Cortex, Prefrontal Area)

 기능 : 후두정피질(PPC)과 함께 운동제어의 상위단계를 수행, 추상적 생각·의사결정·결과예측에 중요한 역할

 연결 : 두정엽 상의 감각영역과 연결

⑥ 앞운동영역(PMA; Premotor Area)

 기능 : 경험에 의해 형성된 운동 패턴 기억, 1차 운동영역(M1)의 작용 계획, 정교함을 요하지 않는 운동(예. 자세교정)에서 기저핵과 함께 관여

○ 연결 : 후두정피질의 감각피질, 시상, 소뇌, 기저핵으로부터 구심성 섬유를 받아들여 1차 운동영역(M1)으로 원심성 섬유를 내보냄

⑦ 보조운동영역(SMA; Supplementary Motor Area)

보조운동영역 : 말단운동단위(Distal Motor Area)를 직접 연결

앞운동영역 : 근위운동단위(Proximal Motor Area)를 연결

앞운동영역은 이를 위해 그물척수로 통제

 (참고) 척수사이신경세포 : 근위부 근육과 축성 근육 제어

⑧ 운동영역(1차 운동피질, M1; Primary Motor Center)

 기능 : 운동을 계획하지는 않고, 계획된 운동 프로그램을 순서대로 실행에 옮김

 연결 : 등쪽 전운동영역(PMd; Dorsal Premotor Area), 배쪽 전운동영역(PMv; Ventral Premotor Area), 보조운동영역(SMA), 대상운동영역(CMA), 감각피질(Sensory Cortex), 시상, 소뇌, 기저핵 등으로부터 구심성 섬유를 받아들임 

⑷ 감각영역, 연합영역, 운동영역의 연결 : 시상-피질-기저핵 루프

⑸ 시각회로 : 시각영역의 위계와 연결

 

출처 : 이미지 클릭

 Figure. 15. 시각회로

 

⑹ 언어회로 

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 16. 대뇌 피질 상의 언어회로의 모식

 

 

6. 백색질경로학(White Matter Neurotractology) [목차]

⑴ 연구 방법론

① 백색질해부(White Matter Dissection)

1st. 색질이 백색질보다 물 함량이 많음

2nd. 얼리고 녹이는 것을 반복하면 물의 결빙이 세포막을 부수면서 백색질만 온전한 구조를 유지

3rd. 백색질을 결따라 분리

② 전진성 추적(Anterograde Tracing) (↔ Retrograde Tracing)

  살아있는 바이러스가 세포체로부터 축삭을 따라 시냅스로 퍼져 나가는 것을 추적하는 연구방법

Orthogonal Virus : 액손 방향으로 가는 바이러스

Retrograde Virus : 액손 반대 방향으로 가는 바이러스

광견병 바이러스, Dying Method 등을 이용

③ 뇌신호 추적 : 한 지점에 자극을 주었을 때 어디로 신호가 이동하는지 보는 방법

④ 병리학적 분석(Lesion Analysis)

○ 예 : 알츠하이머 병 환자는 해마의 부피가 굉장히 작음

확산텐서영상(DTI; Diffusion Tensor Imaging)

 

1, Horizontal Portion of the Superior Longitudinal Fasciculus; 2, Arcuate Fasciculus; 3, Middle Longitudinal Fasciculus; 4, Inferior Longitudinal Fasciculus; 5, Inferior Fronto-occipital Fasciculus; 6, Optic Radiations; 7, Tapetum

Figure. 17. 확산텐서영상을 이용한 신경경로탐색

 

⑵ 신경섬유의 분류(참고. 연구방법에 따른 신경섬유의 분류)

① 개: 연구방법론에 따라 식별되는 백색질경로가 달라 여러 연구결과를 종합해야 함

② 연합섬유(Association Fiber) : 같은 쪽 대뇌반구의 서로 다른 부분을 연결해 주는 섬유

 짧은연합섬유(Short Association Fiber, U Fiber)

 위세로다발(궁상다발, Arcuate Fasciculus) : 피질 언어회로에서 등쪽 경로(Dorsal Pathway)를 담당

 아래세로다발(Inferior Longitudinal Fasciculus)

 상전두후두다발(Superior Fronto-occipital Fasciculus)

 하전두후두다발(Inferior Fronto-occipital Fasciculus) : 피질 언어회로에서 배쪽 경로(Ventral Pathway)를 담당

 갈고리다발(Uncinate Fasciculus) : 피질 언어회로에서 배쪽 경로(Ventral Pathway)의 간접경로를 담당

 띠다발(Cingulum)

③ 교차섬유(Commissural Fiber) : 양쪽 대뇌반구 부위를 서로 연결해 주는 섬유

 뇌량(CC; Corpus Callosum) : 교차섬유 중 가장 큼

 앞맞교차(AC; Anterior Commissure) : 교차섬유 중 두 번째로 큼

 뒤맞교차(PC; Posterior Commissure)

 고삐맞교차(Habenular Commissure)

④ 투사섬유(Projection Fiber) : 대뇌에서 시작되어 중간뇌, 교뇌 등 아래쪽 부위로 뻗어 나가는 섬유

 속섬유막(Internal Capsule)

 대뇌부챗살(Corona Radiata)

 시각부챗살(Optic Radiation)

 뇌궁(Fornix) : 변연엽(Limbic Lobe)에서 좀 더 오래된 구조를 연결

⑤ 선조체섬유(Striatal Fiber)

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 18. 주요 신경섬유

 

변연계 신경경로

① 감각에 대한 정서를 처리하는 경로

② 감각에 대한 단순한 반응으로서가 아니라 정서적 처리까지 해줌으로써 뇌에 그 자극에 대한 장기기억을 저장해 이후 동일한 자극에 대해 대응할 수 있음

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 19. Thalamolimbic 영역에서의 신경섬유의 연결 및 경로

 

⑷ Papez 회로 : 감정회로

 

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능 수업자료. Nature Reviews.

Figure. 20. Papez 회로

 

 

7. 커넥톰 프로젝트(Connectome project) [목차]

종류 1. 구조적 브레인 네트워크(structural brain network)

 

출처 : The big data challenges of connectomics, Jeff W Lichtman, et al., nature neuroscience

Figure. 21. 구조적 브레인 네트워크 구성

 

종류 2. 기능적 브레인 네트워크(functional brain network)

종류 3. 전사체적 브레인 네트워크(trancriptiomic brain network)

⑷ 통합적 브레인 네트워크 : 세 브레인 네트워크를 수학적 그래프 이론을 적용하여 통합

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 22. 완성된 커넥톰의 예시

 

입력: 2018.09.23 22:41