신경관의 형성 과정
중추신경계에서는 희소돌기세포가, 말초신경계에서는 슈반세포가 축삭을 수초화한다. 그래서 말초신경계는 척수백색질에서부터 시작한다. 이 과정을 함께 관찰할수 있는 영역이 척수전각이다. 희소돌기세포와 신경집세포(슈반세포)가 척수전각 운동신경세포 축삭을 감싼다. 발생 과정에서 날개판은 후각, 기저판은 전각으로 발달한다. 뿔처럼 생겼다고 해서 각(horn)이라는 이름이 붙었다. 척수의 수평단면은 나비 모양이지만, 길이방향으로 확장시키면 뿔모양 기둥구조가 된다.
신경세포의 축삭을 감싸는 수초화는 중추신경계와 말초신경계가 다르다. 중추신경계의 수초화 세포를 희소돌기세포라 한다. 수 십개의 신경축삭을 하나의 희소돌기세포가 감싸는 경우도 있다. 여러 개의 신경세포에서 나온 축삭들을 하나의 희소돌기세포가 수초화하기 때문에 중추신경계의 재생은 쉽지 않다. 말초신경계의 수초화세포는 슈반세포라 한다. 수 십개 이상의 개별 슈반세포가 말초신경세포의 축삭을 감싼다. 축삭이 손상되고 새로운 축삭이 생겨나면 동시에 새로운 슈반세포가 수초화를 진행한다. 그래서 말초신경계의 손상은 쉽게 재생된다.
성상세포는 모세혈관을 신경세포체에 결합시킨다. 모세혈관에서 포도당과 산소가 성상세포에 의해 신경세포로 공급된다. 한 개의 희소돌기세포가 두 개의 신경세포 축삭을 감고 있는데 척수 배쪽의 기저판에서도 축삭이 나온다. 이 축삭의 신경원은 피라미드세포인 알파운동뉴런이다. 세포가 크다는 건 아주 중요하다. 큰 세포는 활성이 강하다. 축삭도 굵다. 축삭은 전기선과 같은 것이다. “전류의 세기는 전기저항에 반비례한다.” 옴의 법칙(Ohmi’s law)이다. 전선이 굵으면 저항이 작다. 그래서 전기의 이동 속도가 빠르다. 마찬가지로 신경세포의 축삭이 굵으면 전기 신호가 빨리 전달된다. 전달 속도가 빠른 축삭은 주로 팔과 다리의 운동을 담당한다. 도망을 가거나 날아오는 공을 피해야 하는 긴박한 상황에서는 빨리 움직여야 한다.
척수전각의 신경원이 그런 역할을 한다. 피질척수로의 하행운동신호는 척수전각의 알파운동뉴런에 시냅스하며, 알파운동뉴런의 축삭이 골격근에 시냅스하여 신속한 운동이 생성된다.
기저판은 곧 전각으로 분화하고, 기저판에서 뻗어 나온 축삭들은 다발을 형성하여 전근이 된다. 전각의 신경원에서도 축삭을 뻗어 교감신경절로 보낸다. 이 축삭을 신경절전섬유라고 한다. 교감신경절로 가는 축삭들은 지방질의 수초로 싸여있어 백색으로 보인다. 그래서 이 축삭을 백색교통가지(white rami communicantes)라고 한다. 반면 교감신경절 신경원에서 말초로 보내는 축삭은 신경절후섬유라고 하고, 수초로 싸여 있지 않아 회색으로 보인다. 그래서 이 축삭을 회색교통가지(gray rami communicantes)라고 한다.
뇌는 외배엽의 신경관에서 생성된다고 했다. 결국 신경관의 관벽이 두꺼워져 뇌가 형성된다. 대뇌의 외측뇌실에서 간뇌의 제3뇌실, 소뇌의 제4뇌실 그리고 척수의 중심관으로 하나로 연결된 관이 뇌 형성의 출발 영역이다. 척수 발생의 최종 단계가 되면, 발생 초기에 굉장히 컸던 신경관이 계속 줄어들어서 내강이 좁은 중심관이 된다. 수 밀리미터 정도로 줄어든다. 중심관은 척수에서는 좁은 관이지만 뇌로 올라가 제4뇌실, 중뇌수도관, 제3뇌실, 외측뇌실로 구성되는 뇌실계(ventricular system)로 분화되면서 커진다. 제4뇌실은 능형뇌(rhombencephalon)의 안쪽,중뇌수도관은 중뇌(mesencephalon)의 중심부, 제3뇌실은 간뇌의 안쪽, 외측뇌실은 종뇌(telencephalon – 끝뇌) 가운데 위치해 있다. 이 뇌실의 안쪽 벽은 막으로 덮여 있는데, 이 막을 뇌실막이라고 한다. 이 뇌실막에는 성인이 되어서도 새로운 세포를 생성하는 능력이 있다.
척수에서 발생학적으로 눈여겨보아야 할 점이 두 가지 있다. 신경관이 닫혔느냐 그렇지 않느냐, 회색질과 백색질이 구분되느냐 그렇지 않느냐 하는 것이다.
인간의 척수는 신경관이 닫혀 있으며, 회색질과 백색질이 확연히 구분된다. 하지만 같은 척삭동물이라도 두삭류(cephalochordate)에 속하는 창고기는 신경관이 닫혀있지 않다. 그래서 신경관이 완전히 형성되지 않다. 역시 척삭동물인 원구류(cyclostomes)에 속하는 칠성장어는 신경관은 닫혀 있지만 회색질과 백색질이 거의 구분되지 않다. 회색질과 백색질이 구분되지 않는다는 것은 신경세포체와 신경섬유가 뒤엉켜 있다는 것이다. 인간의 뇌에도 이런 부위가 있는데 뇌간 피개의 그물형성체이다. 그물형성체는 척삭동물의 뇌에서 가장 오래된 구조 중 하나이며 피개를 통과하는 신경섬유다발 사이로 듬성듬성 존재하는 신경세포의 총칭이다.
피개는 라틴어로 tegmentum 이라하는데, 이는 덮는다’라는 뜻이다.
중뇌 영역의 그물형성체는 시상 피질과 대뇌 피질의 신경세포들이 발화하는 형태를 조절한다. 콜린성 세포, 청반핵, 솔기핵으로부터 아세틸콜린, 노르아드레날린, 세로토닌의 신경조절물질을 전뇌영역의 신경세포에 분비하여 뇌 흥분 정도를 조절한다. 즉 중뇌피개영역의 그물형성체는 의식의 각성 상태와 수면 상태를 조절한다. 그리고 연수피개영역의 그물형성체는 뇌간과 척수에 있는 내장운동신경과 체성운동신경의 활동을 조절한다. 재채기, 딸꾹질, 하품, 구토의 구강안면반사를 일으킨다. 원시 어류의 경우 그물형성체에 거대세포(giant cell)가 발달되어 있는데, 이 세포가 척수의 신경세포를 움직인다. 거대세포는 축삭이 굉장히 굵고 수초도 아주 두꺼워서 전도 속도가 빠르다. 그래서 꼬리를 재빨리 움직일 수 있다.
연골어류인 상어는 척수의 회색질과 백색질이 구분된다. 그리고 양서류부터는 척수의 부위에 따라 모양이 조금씩 다르긴 하지만 인간의 척수와 기본 구성이 거의 동일하다.
