신경계의 백질이 중요한 이유는 무엇일까?

백질이 중요한 이유를 알아보자. 백질(White matter)은 중앙 신경계에 정보를 전달하는 역할을 한다. 백질이라는 이름은 주변의 백색 수초 싸개에서 유래된 것이다. 이 수초는 전기 정보가 한 뉴런에서 다른 뉴런으로 빠르게 이동할 수 있도록 도와주며, 뉴런의 돌기를 덮는다.

뇌에서 백질은 대뇌 피질인 회백질(Grey matter) 아래에 위치한다. 반면 척수에서는 회백질을 덮는다. 돌기는 감각과 운동 정보를 적절한 장소로 보내어 백질을 생성한다. 과거에는 정보만 보내는 것으로 생각되었지만, 다른 과정도 담당하는 것으로 보인다.

중추신경계에서 백질의 위치

뇌 반구의 백질은 세 가지 다른 유형의 섬유로 구성되어 있다.

• 반구 접합면 경로는 뇌 반구를 연결하는 섬유이다. 이는 후신경구와 측두엽을 연결하는 전두엽의 일부분이다. 또한 오른쪽과 왼쪽 반구를 잇는 뇌량구이기도 하다. 이 뇌량구가 갈라지만 반구 사이에 존재하는 대부분의 의사소통이 중단된다.
• 투사섬유: 투사섬유는 대뇌 피질까지 닿는 돌기이고 대뇌 반구까지 이어지는 넓은 지역에 존재한다.
• 연합섬유: 연합섬유는 같은 반구에서 대뇌 피질의 서로 다른 영역을 연결하는 돌기이다.

척수는 중추신경계의 가장 큰 부분이며, 지속적으로 말초신경계와 상호작용하며 감각과 운동 기능에 중요한 역할을 한다. 척추는 척수를 보호하고, 척추 부상을 방지하기 위해 충격을 완화할 책임이 있다. 백질은 회백질을 덮고 바깥쪽에 위치한다. 척수에 있는 백질은 등, 측면, 배 이렇게 세 곳에 존재한다.

• 시냅스가 없는 줄을 통해 위로 올라가는 구심성 신경섬유는 후위 혹은 등골 기둥을 형성한다. 이는 쐐기와 널판액이라는 두 묶음으로 되어 있다. 첫번째 쐐기는 척추 상부의 세그먼트를 통해 들어가는 채널에 의해 형성된다(흉골 및 경골). 두 번째 널판액은 척추의 하단 부분을 통과한다.
• 심방 및 측면 백색 기둥은 체내 정보를 모두 전달하는 상승 경로와 체질 정보, 감각 변조를 전달하는 하강 경로에 의해 형성된다.

인지 기능과의 관계

전통적으로 백질은 처리 속도와 관련이 있었지만, 최근 몇 년간 전문가들은 퇴화에 영향을 미치기 때문에 백질이 다른 인지 기능과 어떤 관련이 있는지를 연구해왔다. 언어, 기억력에 있어 백질의 역할이 다양하게 연구되었다.

예를 들어, 주의력 결핍 장애를 가진 어린이들에게는 적은 양의 백질이 존재한다. 오른쪽 전두엽 백질은 주의를 기울일 수 있는 능력과 관련이 있는 것으로 보인다. 알츠하이머와 가벼운 인지장애를 가진 환자들의 경우, 백질과 기억력 사이에는 중요한 상관관계가 있다. 그러나 백질의 퇴화는 회백질의 퇴화 때문에 일어날 수 있다.

흉부를 전두피질과 결합시키는 섬유가 분리되면 언어적 기억력을 저해하고 작업 기억력을 손상시킬 수 있다. 반면 학습과 시각적 기억은 시력과 시간적 백질과 연관되어 있다. 작업 기억력과 시간, 전두백질 영역 사이의 상관관계는 여러 연구에서 나타난다.

미만성 축삭 손상

미만성 축삭 손상은 가속 감속이나 회전을 수반하는 외상성 손상의 결과인 경우가 많다. 이는 보통 자동차 사고로 인한 뇌 외상을 입은 환자들에게서 가장 흔한 질병의 원인 중 하나이다. 이는 약 1-1.5mm 떨어진 백색 물질에 있는 다양한 초점 병변으로 구성된다.

그 결과는 순간적으로 의식을 잃는 것이다. 이 병을 앓는 환자의 90% 이상이 식물 인간 상태로 남아있다. 뇌간은 계속 기능하고 신체의 중요한 기능을 담당하기 때문에 죽음을 초래하지 않는다. 이는 보통 정도와 심각한 뇌의 트라우마에서부터 주의력, 기억력, 처리 속도 및 변화의 대부분을 차지한다.

이 외상은 돌기와 뇌 모세혈관의 비틀림, 파열 등을 일으켜 미세 출혈을 일으킨다. 임상적 관점에서 정신적 충격이 출혈을 방해하기 때문에 심각도에 따라 혼란, 의식 상실 혹은 혼수상태를 유발한다. 분리의 정도는 혼수상태의 심각성과 지속시간, 외상 후 기억상실증의 유무와 지속시간을 나타낸다.

신경 심리학적으로 미만성 축삭 손상은 새로운 학습을 수행할 수 있는 능력을 손상시키고, 주의력, 정보 처리 속도 및 실행 기능의 변화를 일으킨다.

백질의 퇴화를 일으키는 질병

백질의 퇴화로 인해 인지, 운동, 감각 수준에서 심각한 결과를 초래할 수 있는 다양한 질병이 있다. 이 중 하나는 빈스방거 질병이다. 이 경우 외부 뇌 기능이 보통 정상이지만, 회백질 대 백색 물질 비율은 보통 낮다.

빈스방거 병은 돌기가 수초를 잃을 때 발생한다. 일반적 증상은 생각의 느려짐, 기억 변화, 혼란, 무관심과 환경에 대한 관심 상실이다. 넘어지거나 비틀거리는 걸음걸이는 질병의 초기 징후이다.

백질 형성 장애 또한 백질에 영향을 미치는 질병이다. 이는 수초 신진대사에 변화를 일으키며 유전적으로 결정되는 질병의 집단이다. 가장 일반적인 임상 징후는 사지 마비, 운동 실조, 시력과 청각 상실, 인지 장애이다. 이 질병은 진보적이고 어린 시절에 시작된다.

지금까지 살펴보았듯이, 백질은 신경계의 근본적인 부분이다. 이는 우리의 뇌가 받는 정보를 전달하지만 또한 다른 기관에 명령을 내리는 의사소통 수단이다. 특히 상태가 좋은 백질이 적절한 양으로 존재해야 주의 집중과 새로운 학습을 가능하게 하는 등 여러 인지 과정을 수행하는 속도에 도움이 된다.