【생물학】 18강. 감각계

18강. 감각계(sensory system)

 

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1. 개요 [본문]

2. 감각기 종류 [본문]

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a. 광수용기 : 눈

b. 청각수용기 : 귀

c. 평형감각수용기 : 귀

d. 후각수용기 : 코

e. 미각수용기 : 혀

f. 피부감각수용기

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1. 개요 [목차]

⑴ 자극(stimulus)

① 정의 : 주변 환경의 변화

② 특성 : 종류(modality), 강도(intensity), 부위(location), 시간(timing)

⑵ 감각(sensation) : 자극으로 감각수용기가 활성화될 때 유발되는 주관적 경험

① 메커니즘 : 감각 변환 → 증폭 → 전달 → 종합 → 의식

○ 감각수용기 : 역치보다 큰 물리적 자극이 있으면 활동전압을 발생

○ 감각변화 : 빛, 화학, 기계, 열 에너지 → 전기 에너지. 직접 변환되거나 GPCR 매개로 변환됨

② 생체 부호화(sensory encoding) : 자극을 구별하는 기작

○ 자극의 종류(modality) : 특정 감각수용기(labeled-line sensory channel) 

○ 특수신경에너지의 법칙(law of the specific nerve energy) : 감각의 종류를 결정하는 건 자극의 종류가 아니라 감각수용기의 종류

○ 자극의 강도(Intensity) : 감각수용기 전압의 크기, 활동전압의 빈도, 반복수

○ 자극의 부위(location) : 국소순위 배열(topographical organization)

○ 예 : 체표순위지도, 망막순위지도, 음계순위지도

③ 감각수용기의 종류

○ 자극에 따른 감각수용기의 종류

○ 전자기 수용기

○ 화학 수용기

○ 기계 수용기

○ 통각 수용기

○ 온도 수용기

○ 구조에 따른 감각수용기의 종류

○ 단순수용체 : 자유신경종말을 가지는 뉴런

○ 복합신경수용체 : 결합조직 피막에 싸인 신경종말

○ 특수감각수용체 : 신경전달물질을 방출하여 감각뉴런에서 활동전위를 시작하게 함

○ 원리에 따른 감각수용기의 종류

○ 긴장성 수용체 : 느리게 적응하는 수용기

○ 자극이 지속되는 동안에도 탈분극을 유지

○ 자극의 크기를 알려줌 (예 : 통각수용기, 고유감각수용기)

○ 위상성 수용기 : 빠르게 적응하는 수용기

○ 자극의 세기가 일정하게 유지되면 흥분을 멈춤 (예 : 후각수용기, 촉각수용기)

○ 일차적으로 자극의 시작과 끝 및 자극의 변화를 감지

④ 신경뉴런이 감각세포인 경우 

○ 후각수용기

○ 촉각수용기

○ 압각수용기

○ 온도수용기

○ 신장수용기 (예 : 근방추(소뇌, 무의식 감각))

⑶ 감각계의 특징

① 교차(chiasm) : 대뇌의 감각, 운동중추는 뇌신경이 교차되어 각각 몸의 반대편(contralateral) 영역을 관장

○ 그 이유는 아직 밝혀지지 않음

② 시냅스 합 : 연결 구조에 따라 감각 정보 간에 다음과 같은 상호작용이 나타남

○ 폭주(convergence)

○ 발산(divergence)

○ 촉진(facilitation)

○ 억제(occlusion)

③ 측방억제(lateral inhibition) : 자극 부위의 감각수용기가 흥분될 때, 자극 인근 부위의 감각수용기는 억제되는 것

○ 두점식별(two-point discrimination) : 인접한 두 자극에 대한 감각이 두 개로 식별하는 능력

○ 예 : 음식물로부터 가시가 있음을 아는 것

 

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능 수업자

Figure. 1. 측방억제가 두점식별에 미치는 영향^]

 

④ 감각순응(adaptation) : 지속되는 자극에 대해 감각수용기 전압이 점차 작아지는 현상 

○ SA(slowly adapting receptor) 

○ RA(rapidly adapting receptor) 

○ TA(transiently adapting receptor) 

⑤ 평행처리(parallel processing) 

⑥ 하향조절(descending control) : 감각 정보가 위로만 올라가지 않고 아래로 내려와 피드백 조절을 하는 것 

○ 예 : 다른 감각을 통해 통각을 잠깐 망각하는 것 

 

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능 수업자

Figure. 2. 하향조절의 예

 

⑦ 후각으로 들어온 정보를 제외하고 모든 감각정보는 시상을 거침 

⑧ 가소성(plasticity) 

○ 장점 : 뇌의 정보처리 효율 증가 

○ 단점 : 환각통 등의 원인이 됨 

 

출처 : 서울대학교 의대 정천기 교수, 사람 뇌의 구조와 기능 수업

Figure. 3. 특정 손가락의 절단과 훈련이 뇌 피질에 미치는 영향

 

⑷ 정신물리학

① 원칙 : 물리적 현실 ≠ 심리적 현실, 능동적, 진화적

② 심리측정 함수

○ 사람마다 반응이 모두 다름

○ 자극이 없는 조건에서 갑자기 자극을 줄 때의 반응 측정

○ 관련 개념 : 탐지율, 이론적 역치곡선, 역치하 자극, 절대역치, 획득된 역치곡선

③ 차이역치(JND, just noticeable difference)

○ 베버의 법칙(Weber's law) : ΔI/I_i = constant 

○ 빛 : ΔI_light / I_{i, light} × 100 = 8 (%)

○ 무게 : ΔI_weight / I_{i, weight} = 2 (%)

○ 소리 : ΔI_sound / I_{i, sound} = 0.3 (%)

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 4. 자극의 세기-반응의 크기 곡선^]

 

④ 신호탐지이론(SDT, signal detection theory)

○ 노이즈 속에서 미소 신호를 잡는 것

○ 가정 : 단 하나의 절대 역치는 없음

○ 관련 개념 : 관대함, 보수적, 노이즈, 신호

⑤ 정신물리학적 감각순응

⑸ McGurk Effect

① 정의 : 감각정보를 지각할 때 서로 다른 감각정보를 연계하여 해석하는 것

② 예 : 보이는 건 '가'인데 들리는 건 '바'이면 '다'로 인식하는 것

 

 

2. 감각기 종류 [목차]

⑴ 광수용기 

⑵ 청각수용기

⑶ 평형감각수용기

⑷ 후각수용기

⑸ 미각수용기

⑹ 촉각수용기

⑺ 통각수용기

⑼ 화학수용기

① 화학감각(chemical sense)

○ 가장 오래되고 가장 보편화된 감각기관

○ 우리 내부와 외부 환경의 화학신호를 감지

○ 모든 종의 모든 세포는 많은 화학물질을 탐지

② 척추동물의 후각수용기 : 코

③ 척추동물의 미각수용기 : 혀

④ 나방의 화학수용기 : 촉수

○ 성체 수컷의 수용기가 암컷이 분비하는 봄비콜 한 분자에도 반응

○ 봄비콜 → 수컷의 안테나 → 감각모세포 → 후각 수용기 → 액체로 용해 → 수용기막과 작용 → 용해

⑽ 전자기수용기

① 로렌치니 기관 : 상어, 도롱뇽 등이 가지고 있고 전자 신호를 느낄 수 있음

⑾ 내부감각(internal sense)

① 예 : 눈을 감아도 팔이 어디 위치에 있는지 아는 것

⑿ 열 수용기(thermal sense)

① 예 : 뱀은 피트기관이라는 열 센서가 있음

 

입력: 2015.07.26 22:50

수정: 2018.07.15 08:09