【뇌과학올림피아드】 12강. 신경계 이상

12강. 신경계 이상

 

추천글 : 【생물학】 뇌과학올림피아드 목차

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1. 개요 [본문]

2. 신경계 이상의 종류 [본문]

3. 정신질환과 유전 및 환경의 영향 [본문]

4. 뇌 진단 [본문]

5. 미래의 치료 [본문]

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a. 치매

b. 중독

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1. 개요 [목차]

⑴ 총 2040(12121)개의 질환 중 149(708)개의 신경계 이상 존재 

① 정신질환: 71(319) + α개의 질환 존재

② 신경질환: 78(389)개의 질환 존재

⑵ 정신병(Psychosis)과 신경증(Neurosis)

① (excessive) 사고, 감정, 행동의 지나침

② (reality-sense) 현실감각이 없음

③ (insight) 병에 대한 인식이 없음

④ 위 3가지를 모두 갖추면 정신병 

⑶ 진단 기준 및 코드 : DSM(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders)이 제시

① Neurodevelopmental Disorders : 자폐증(Autism) 등

② Schizophrenia Spectrum and Other Psychotic Disorders

③ Bipolar and Related Disorders

④ Depressive Disorders

⑤ Anxiety Disorders

⑥ Obsessive-compulsive and Related Disorders

⑦ Trauma- and Stressor-related Disorders

⑧ Dissociative Disorders

⑨ Somatic Symptom and Related Disorders

⑩ Feeding and Eating Disorders

⑪ Sleep-wake Disorders

⑫ Sexual Dysfunctions

⑬ Gender Dysphoria

⑭ Disruptive, Impulse-control, and Conduct Disorders

⑮ Substance-related and Addictive Disorders

⑯ Neurocognitive Disorders

⑰ Paraphilic Disorders

⑱ Personally Disorders : 반사회적 성격장애(Antisocial Personally Disorder) 등

⑷ 참고

① 퇴생성 뇌질환 : 알츠하이머병, 전·측두엽 치매, 루이소체 치매, 파킨슨병, 진행성 핵상마비 등

② 뇌혈관 질환 : 뇌경색, 뇌출혈 등

③ 결핍성 질환 : 베르니케뇌증, 비타민 B12 결핍증 등

④ 대사성 질환 : 저산소증, 갑상선기능저하, 간성뇌병증, 요독증, 윌슨병 등

⑤ 중독성 질환 : 알코올 중독, 일산화탄소 중독, 약물 중독, 중금속 중독 등

⑥ 감염성 질환 : 긴경매독, 크로이츠펠트-야곱병(Creutzfeldt-Jakob disease), 후천성 면역 결핍증, 램지헌트 증후군 등

○ 램지헌트 증후군 : 대상포진 바이러스가 귀 근처 안면 신경에 침투 → 안면 마비, 발진, 근육 약화, 난청

⑦ 수두증 : 정상압수두증 등

⑧ 뇌종양 : 뇌수막종 등

⑨ 뇌외상 : 뇌좌상 등

 

 

2. 신경계 이상의 종류 [목차]

⑴ 불안증(Anxiety) : 공포(Fear)와 달리 보이지 않는 대상을 두려워 함

① 강박장애(Obsessive-compulsive Disorder) 

○ 증상

○ 강박사고 : 결벽증, 심한 꼼꼼함

○ 강박행동 : 의례, 반복행동, 강박사고에 따른 행동

○ 오염강박 : 자신이 더럽다는 생각 때문에 여러 번 씻음

○ 확인강박 : 문이 제대로 잠겼는지, 물건이 원래 있던 위치에 제대로 있는지 등을 지속적으로 확인

○ 추정 원인 : 세로토닌 부족

○ 신경영상학적 연구

○ 안와전두피질(Orbito-frontal Cortex) : 강박장애 환자는 안와전두피질이 과활성화 상태

○ 안와전두피질은 편도체와 기타 변연계와 연결

○ 욕구, 동기와 연관된 정보를 받아들이고 감정적 정보들을 상황에 맞게 조절하여 적절한 사회적 행동을 유도

○ 미상핵(Caudate Nucleus) : 강박장애 환자는 미상핵이 과활성화 상태

○ 미상핵은 여러 가지 정보를 전두피질에 전달

○ 강박장애 환자는 미상핵이 불필요한 정보까지 전달하여 원하지 않는 생각을 하게 만듦

○ 신경생리학적 연구

○ 세로토닌 부족 : 세로토닌 계열의 항우울제 투약 후 안와전두피질과 미상핵이 정상화 

② 공황장애(Panic Disorder)

③ 공포증(Phobia)

④ 범불안장애(Generalized Anxiety Disorder)

⑤ 외상 후 스트레스 장애(PTSD, Post-traumatic Stress Disorder) : 충격적인 외상 경험으로 행동 민감화가 일어난 사람이 이후에 일어나는 일상적인 사소한 스트레스에도 심하게 우울해 하거나 환청, 망상 등의 정신병적 증상을 보이는 것

⑵ 양극성 장애 혹은 조울증(Bipolar Disorder) = 조증 + 울증

① 조증(들뜸)과 울증(우울)이 일정한 주기를 갖고 반복

② 조증(Mania)

○ 증상 : 고양된 기분을 가지고 지나치게 자신감이 증가

○ 조증 시기의 활발한 두뇌 활동으로 천재성을 발휘하기도 함

○ 양극성 장애 Ⅰ형 : 기능적 장애를 동반

○ 양극성 장애 Ⅱ형 : 조증보다 정도가 약하고 기간이 짧으며, 기능적 장애가 없는 기능적 변화

③ 울증

○ 의욕이 저하되고 우울한 기분을 느낌

○ 우울증과는 반대로 전두엽 부위의 활성이 증가

④ 관해기 : 증상이 뚜렷하지 않는 시기, 인지기능장애나 정서조절의 어려움 등이 여전히 지속

⑶ 우울증(Depressive Disorder)

① 통계

○ 인구의 5-10 %가 앓고 있음

○ 여자가 남자보다 2배 더 많이 발생

② 원인 : 세로토닌, 도파민, 노르에피네프린의 불균형과 관련

③ 증상 : 지속되는 우울감·죄책감·존재상실감, 흥미·의욕 감소, 식욕감퇴, 불면증, 자살 위험↑

○ 우울증은 우울감을 2주 이상 나타냄을 특징으로 함

④ 신경생리학적 연구 

○ 정상 : 미토콘드리아는 축삭 말단에서 ATP를 생성하고 모노아민을 MAO로 처리

○ 모노아민(신경전달물질)의 부족 : 노르에피네프린(NE), DA, 세로토닌(5-HT)

○ 모노아민 수용체의 상향조절(Upregulation)

○ 항우울제 1. 프로작(Prozac), 졸로프트 등 세로토닌 재흡수 억제제

○ 항우울제 2. 노르에피네프린 재흡수 억제제

⑤ 신경영상학적 연구

○ 전두엽의 기능이 현저히 저하

○ 전두엽은 계획·집행 기능과 관련, 감정조절과 관련

○ 무의욕, 무흥미와 관련

○ 부정적 감정에서 탈피하지 못하는 것과 관련

○ 편도체의 기능이 활성화 : 부정적인 감정은 편도체에서 만들어짐

⑷ 조현병(前 정신분열증)(Schizophrenia)

① 개요 : 전 세계적으로 300명 중 1명꼴로 발병

② 증상 1. 양성증상(Positive Symptom) : 정상인에서는 관찰되지 않는 증상

 

출처 : Louis Wain(1860-1939)

Figure. 1. 조현병의 경과에 따른 고양이 그림의 변화

 

○ 환각(Hallucination) : 환시, 환청, 환후 등

○ 환청 : 외부에서 소리가 들리지 않음에도 환자가 소리를 듣는 것, 주로 자신을 욕하거나 비난하는 내용의 사람 목소리가 많음, 조현병 환자가 타인의 말을 들을 때 활성화되는 뇌 부위가 환청을 들을 때도 동일하게 활성화

○ 망상(Delusion) : 피해망상(Persecutory Idea) + 상상적 청중(Thought Broadcasting) + 환청(Auditory Hallucination)

○ 사실은 아니지만 환자가 굳게 믿고 있는 생각

○ 누군가 자신을 해치려고 한다며 두려워하는 피해망상이 가장 흔함

○ 운동장애 : 감정표현 장애, 의미없는 동작, 납굴증

○ 감정표현 장애 : 표정변화 없음, 정상적인 억양 변화 없음, 정서적 반응 없음

○ 납굴증(Waxy Flexibility)

○ 사고장애 : 와해된 언어와 행동, 비언어적 표현 해석 능력 저하 → 사회적 침잠

③ 증상 2. 음성증상(Negative Symptom) : 정상인에서 관찰되어야 하는 반응이 결핍된 증상

○ 부적절한 정서 반응

○ 정서의 둔감 또는 부재(Flat Affect) : 무의욕증, 무감동 등

○ 무쾌감증(Anhedonia)

④ 증상 3. 지각·인지기능의 손상 : 시지각, 주의·판단·의사결정과 추론능력, 작업기억 결함 등

○ 약을 복용해도 쉽게 증상이 호전되지 않음

⑤ 발병

○ 원인 : 신경전달물질인 도파민의 과잉

○ 10-20대 청소년기에 주로 발병

○ 조기치료가 안 되면 만성화되어 이후 정상적인 일상생활이나 사회생활이 힘들어짐

○ 일란성 쌍둥이의 동시 발병률은 50 % → 조현병은 환경적 영향도 존재

○ SNX19d9(sorting nexin-19) 및 AS3MT(arsenic methyltransferase)은 조현병 민감성과 연관됨

○ SNX19와 AS3MT는 dorsolateral pre-frontal cortex의 2층, 3층, 6층에 많이 발현됨

○ SNX19는 GABAergic neuron에서 주로 발현되고, AS3MT는 glutamatergic neuron에 주로 발현됨

⑥ 신경영상학적 연구

○ 조현병 환자의 뇌는 회색질이 줄어듦

 

출처 : Thompson et al., PNAS, 2001

Figure. 2. 조현병 환자의 회색질

 

○ 뇌실 부위 확장 : 상대적으로 뇌의 부피가 줄어듦, 일란성 쌍둥이 사례연구 결과

○ 대뇌 피질 위축 : 특히 측두엽과 측두-두정 접합부의 용적 감소

○ 해마의 세포들이 무질서하게 배열

○ 전두엽에 뇌혈류가 적게 감 → 전두엽 활성 감소   

○ 후부상측두구(pSTS)의 생물형 운동지각 이상 (예 : Point-light Animation)

⑦ 신경생리학적 연구

○ 환청, 망상은 중뇌-변연경로에서의 도파민 활성 과잉으로 인한 것으로 여겨짐

○ 항도파민성 약물은 도파민 활성 과잉상태를 억제해 줌

○ 무의욕증, 무감동은 도파민 활성 저하로 인한 것으로 여겨짐

⑸ 자폐증(Autism)

① 정의 : 사회적인 상호작용에 장애를 보이는 대표적인 정신질환

② 증상 

○ 브로카, 베르니케 영역 : 언어 및 비언어적 의사소통(구사, 이해) 능력의 제한; 언어나 몸짓을 잘 안 함

○ 타인에 대한 무관심, 흥미 부족 : 양육자와 눈맞춤이 안 됨, 혼자만의 놀이에 몰두

○ 모방능력의 결핍

○ 강박적, 반복적 행동 및 언어

○ 서번트 증후군(Savant Syndrome) : 극히 일부 사례에서 뛰어난 재능 관찰

③ 발병

○ 대부분 출생 직후에서 3세 사이에 발병

○ 확인이 어려움 : 보통 언어 발달 지연 등으로 발견

○ 유아기 때의 특징 : 신체 접촉 회피, 지나치게 수동적, 때로는 지나치게 흥분 등

④ 발병원인

○ 선천적 원인에 의한 발병 견해가 일반적

○ Won et al. (2012) Nature : 자폐의 유전적 증거 및 치료 가능성 제시

○ 원인 1. 뇌 구조 및 기능의 이상

○ 원인 2. 유전적 결함 : 유력한 원인

○ 시냅스 단백질 : 신경세포 배열, 연결성, 뇌의 발생에 관여

○ 1^st. 유전적 이상이 전두엽과 측두엽의 시냅스 단백질의 변형 야기

○ 2^nd. 마음이론이 작동하는 전두엽과 측두엽에 기능 이상

○ 원인 3. 신경전달물질의 이상

⑤ 신경영상학적 연구

○ 상측두 부위와 내측 전두엽 부위의 활성이 저하

○ 전두엽과 측두엽 사이의 기능적 연결성이 현저히 저하

○ 방추얼굴영역(FFA)의 활성이 저하

○ Mirror Neuron System : 상측두피질 위쪽에 위치, 모방에 관여하며 자폐증 환자는 활성 감소

⑹ 성격장애(Personality Disorder)

① 증상

○ 성격특징이 융통성이 없고 부적응적

○ 일상생활, 작업현장 등에서 문제점을 유발하거나 주관적 고통 경험

○ 지속기간이 매우 길고 치료가 어려움

② DSM-IV의 분류

○ Group A : 편집성, 분열성 (특이, 괴짜 행동)

○ Group B : 반사회, 경계선, 자기애성 등 (극적 변화, 감정적)

○ Group C : 회피성, 의존성, 강박성 (불안, 두려움 경험)

③ 반사회적 성격장애(Psychopath, Sociopath)

○ 증상

○ 타인의 권리, 사회적 규범 무시 및 자신의 잘못된 행동의 죄책감 부재

○ 공감 능력 부재, 극도의 자기 중심성, 반복적 기만·거짓말

○ 의미있는 대인관계 형성 거의 불가

○ 신경 해부학적 연구 : 구조적 이상에 대한 일관적 결과는 없음

○ 전두엽 부피 감소(11-14 %)

○ 편도체 부피 감소(20-21 %)

○ 해마 부피 변화

○ 상측두회(STG) 수축

○ 신경 영상학적 연구 : 정서적 단어에서 정서 반응이 거의 나타나지 않음

④ 편집성 성격장애 : 의처증, 의부증 등

⑤ 경계성 성격장애 : 감정이 일관성이 없음

⑺ 중독(Addiction)

① 약물 중독(Drug Abuse)

○ 알코올 : 도파민 순환 억제

○ 클럽 약제(Club Drug)

○ 아편

○ 마리화나(Marijuana) : 아난다미드

○ 니코틴

○ 코카인 : 도파민 생산 촉진

○ 향정신성 약물

② 보상회로(Brain Reward System)

③ 약물 의존성(Dependency)

④ 약물 내성(Tolerance)

⑻ 틱(Tic)

① 정의: 하나의 군육 또는 여러 근육에 걸쳐 나타나는 짧고, 빠르고, 반복적인, 무의미한 상동적 근육의 불수의적 운동

② 종류: 운동성 틱(Motor tic), 음성 틱(Vocal tic)

③ 투렛 증후군(뚜렛 증후군, Tourette's syndrome)

○ 아동기에 시작하는 틱

○ 강박장애(OCD), 충동조절장애 및 주의력 장애(ADHD) 등을 동반

○ (주석) 최근 모 유튜버가 투렛 증후군을 조롱하여 문제된 바 있음 

⑼ 두통

① 두통의 분류

○ 13개의 진단 부류가 있고, 이는 다시 130여 개의 소항목으로 분류

○ 일차성 두통(검사상 이상이 없음): 편두통, 긴장성 두통, 군발성 두통, 분류미상의 두통

② 통각신경

③ 진통제

○ 마취(Anesthesia)

○ 진통제(Analgesics): non-opioid, opioid, anti-epileptic, anti-depressant 

⑽ Angry Brain

① 1^st. 트라우마나 뇌종양, 뇌출혈(Epidural-, Subdural-)에 의해 뇌가 팽창

② 2^nd. 뇌내 공간이 한정돼 있으므로 뇌압상승(IICP; Increased Intracanial Pressure)

③ 3^rd. 뇌압상승에 의해 급사(Sudden Death)할 수도 있음

⑾ 뇌졸중(Stroke)

① 뇌혈관이 막히거나 터져서 뇌 기능 장애를 일으키는 상태

② 뇌혈관 질환(CVA, Cerebrovascular Accident)

○ 헌혈성 뇌졸중(뇌경색, Ischemic): 혈관이 혈병 등으로 인해 막혀 조직이 썩음

참고. 한 뇌혈관이 막혀도 다른 혈관이 영양 공급을 함

○ 출혈성 뇌졸중(뇌출혈, Hemorrhagic): 튼튼하지 않은 혈관이 막히고 팽창되면서(Aneurysm) 터지는 현상

⑿ 간질(Epilepsy)

① 뇌 세포의 갑작스런 방전으로 뇌 기능의 이상이 초래된 상태

② 전두엽에 문제가 있는 것으로 여겨짐

⒀ 기억상실(Amnesia)

⒁ 파킨슨병 : 1817년 제임스 파킨슨이라는 의사가 처음으로 기록

① 원인

○ 잡고싶은 물체와의 거리 등은 기저핵과 소뇌가 관여; 기저핵이 운동센터

○ 중뇌 흑질에서 도파민이 생산 → 도파민 뉴런은 운동 조절

○ 파킨슨 병은 도파민 뉴런의 손상으로 운동 조절이 안 됨

② 증상

○ 가만이 있을 때 손이 떨림(Tremor)

○ 팔, 다리, 몸이 굳어짐(Rigidity)

○ 행동이 느려짐(Bradykinesia)

○ 자세가 불안정(Postural Instability)

③ 치료제

○ 도파민 : L-Dopa는 BBB를 통과할 수 있으나 D-Dopa는 BBB를 통과할 수 없음

○ 레보도파제제 : 도파민을 보충

○ 피케이멜쯔 : 도파민을 최대한 쥐어 짜거나, 이용률을 높임

○ 리큅, 미라팩스 : 대체 도파민성 물질을 공금

○ 유맥스, 토코페롤 : 손상된 도파민 신경을 보호하는 치료

○ MAO-B 억제제 : 도파민 생산 폐쇄 지연

○ 아만타딘 : 도파민의 남은 생산 능력 증가

○ 도파민 수용체 작용제

○ 도파민 분해효소 억제제

⒂ 헌팅턴 무도병(Huntington's Disease)

① 30 ~ 40세에 발병하므로 후대로 전해질 수 있음 

② 진행성 난치성으로 뇌 신경세포 치사, 뇌기능 감퇴, 중추신경 장애, 무도병 증상 

③ 생리적 장애로 발병 후 10 ~ 20년에 사망 

④ 4번 염색체의 HD 유전자 : 3114 aa 단백질 암호 → 뇌세포 핵 내에 축적, 독성 단백질 덩어리 형성, 뇌세포 치사 

⑤ 5'-CAG 반복서열 : RNA 중합효소의 이탈을 촉진 

⑥ 5'-CAG 9-36회 반복 : 정상 

⑦ 5‘-CAG 37-66회 반복 : poly Q가 글루타민 암호, 40회 반복시 40세에 발병 

⑧ 5‘-CAG 33-36회 반복 : 예비 돌연변이, 자손에서 증가 가능성 높음 

⑨ 5‘-CAG 100회 이상 반복 : 2살에 발병 

⑩ 유전적 예상현상 : 세대 ↑ → 반복서열 ↑ → 질환 발병 ↑

⒃ 뇌종양(Brain Tumor)

① 악성 종양(Glioma)

② 양성 종양(Meningioma)

③ 증상 : 두통, 발작, 초점성 증후

⒄ 다발경화증(Multiple Sclerosis)

① 중초신경계의 수초탈락병 중 가장 흔하고, 주로 젊은 연령에 발생하는 만성염증질환

② 임상적으로 재발과 완화가 반복되는 질환인데, 초기에는 재발 후 장애 없이 호전되지만 재발이 반복되면서 장애 생성

⒅ Brown-Séquard 증후군 : 척수의 한쪽 절반이 손상되어 나타나는 질병

⒆ 주의력 결핍장애(ADD, attention-deficit disorder)

① 대뇌 피질의 부피, 주름, 뇌량, 미상핵, 소뇌 크기가 작음

② 원인 : 고유한 경험 등으로 인한 낮은 수준의 도파민

③ 치료 : 리탈린 또는 암페타민 처방

 

 

3. 정신질환과 유전 및 환경적 영향 [목차]

⑴ 일반적인 환경적 영향

① 산모의 스트레스, 어린 시절 정신적 외상, 만성적인 차별의 경우 정신증 발병의 위험이 높음

⑵ 조현증의 유전 및 환경적 영향

① 조현증의 주된 원인 스트레스임

○ 주된 스트레스 : 사춘기 스트레스, 학업 스트레스

② 조현증의 유전력 증거

○ 조현증 환자는 건강한 대조군에 비해 스트레스에 의해 도파민의 반응성이 증가하는 정도가 더 크고, 형제의 경우 평범한 사람과 조현증 환자의 중간 정도의 반응성 증가가 나타남 

 

○ 도파민의 반응성에 영향을 주는 유전자는 도파민을 분해하는 기능을 하는 COMT라는 유전자가 대표적

 

 

4. 뇌 진단 [목차]

⑴ 병력에 의한 진단 분류

 

질병	발병		경과		병변 분포
	급성	아급성	진행	호전	초점성	범발성
독성-대사성 장애	O			O		O
감염성 질환	O			O		O
변성 질환		O	O			O
종양성 질환		O	O		O
혈관성 장애	O			O	O
외상성 장애	O			O	O	O
발육 장애	변화 없음				O	O

Table. 1. 병력에 의한 진단 분류

 

⑵ 전두엽 증후군 : Phineas Gage의 사례(Harlow 1868)

① 경과

○ 미국의 철도 건설 감독관이었음

○ 사고 : 1948년 25세였던 Gage는 바위 구멍에 폭발물을 넣고 쇠막대기로 표면을 다지다가 실수로 발생한 폭발사고로 인해 쇠막대기가 왼쪽 뺨에서 오른쪽 머리 위쪽을 관통하는 부상을 당함

○ 즉, 철근이 좌측 전두엽을 관통

○ 회복 : 큰 부상으로부터 기적적으로 완전히 회복됨

○ 지능과 운동기능에 별 다른 이상을 나타내지 않음

○ 변화 : 타인 배려 의식이 결여돼 있고 말이 거칠며 계획을 잘 세우지 못함

○ 전두엽은 억제성 뉴런이 많아 인내심에 중요한 역할

○ 최후 : 해고되어 유랑생활을 하다가 38세에 뇌손상으로 후유증인 간질발작으로 사망 

② 의의 : 복측전전두피질(Ventromedial Prefrontal Cortex) 부위가 정서조절에 중요한 역할을 함을 보여줌

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 3. Phineas Gage의 사례

 

 

5.  미래의 치료 [목차]

⑴ 약물 디자인

⑵ 항체 디자인

⑶ 유전자 치료

 

입력 : 2019.01.23 15:40