장 내벽 뉴런의 흥미로운 삶

인간의 장은 박테리아 이상의 것들로 구성된 방대한 생태계의 거주지다. 그리고 장에는 필수적인 기능을 수행하고 뇌와 장의 직접적인 연결을 가능하게 하는 수억 개의 뉴런도 있다.
장 내벽 뉴런의 흥미로운 삶

마지막 업데이트: 12 3월, 2021

때때로 인체에서 일어나는 일은 우주의 작용보다 훨씬 더 흥미롭다. 그중 한 예는 여전히 과학자들에게 미스터리로 남아있는 인간의 뇌다. 그리고 또 다른 아주 복잡한 시스템이 있는데, 그것은 소화 시스템과 장 내벽 뉴런이다. 이 장 내벽 뉴런은 인간의 기분을 결정하는 것에서부터 건강을 보호하는 것까지 거의 모든 일을 수행한다.

이 “두 번째 뇌”라고도 하는 장의 중요성을 이해하려면 장에는 척수보다 최대 5배 더 많은 뉴런이 있으며, 이 매우 복잡한 장내 신경망에는 수억 개의 뉴런이 있다는 사실을 알아둬야 한다.

그뿐만 아니라 장은 쉴 틈 없이 뇌와 연결되어 세로토닌 방출과 같은 중요한 기능을 중재하는 역할도 한다. 이 뇌와 장의 연결에 있어 중요한 역할을 하는 또 다른 요소는 장내 미생물군인데, 이들은 위와 뇌가 나누는 ‘불가사의한 대화’에 있어 필수적인 역할을 한다.

근대 과학기술의 발전으로 뇌와 장 사이 연결에 관한 몇몇 질문에 대한 답을 찾게 되었는데, 이에 관해 아래에서 좀 더 자세히 살펴보도록 하자!

장 내벽 뉴런의 흥미로운 삶

장 내벽 뉴런은 웰빙과 건강에 영향을 미친다

장 내벽 뉴런은 소화, 호르몬, 면역 및 신진대사 시스템에서 중요한 역할을 하며, 정신 건강과도 밀접한 관련이 있다.

최근 몇 년 동안 과학자들은 특정 우울 장애와 장 내 방대한 생태계의 변화 사이의 관계를 추적해 왔다.

이스탄불에 있는 우스쿠다르 대학교(Üsküdar University)가 수행한 이 연구 및 관련 연구들은 신경망과 장내 미생물이 세로토닌이나 유도 아미노산과 같은 신경 자극성 물질들의 생성과 유통에 매우 중요하다는 사실을 밝혀냈다.

그렇기 때문에 이러한 시스템에 문제가 생기면 사람의 기분에 영향이 미치게 된다.

과학자들이 이 숨겨진 분야에 더욱더 관심을 집중함에 따라, 인체에 관한 놀라운 진실들이 밝혀지고 있다.

이렇게 밝혀진 인체의 신비 중 하나는 바로 위장관에는 복잡한 신경망이 있으며, 이는 뇌와 더불어 작용한다는 것이다. 

장 신경계에 뉴런이 있는 이유

장 신경계는 식도, 위장, 소장, 대장 등을 총망라한다. 소화관과 장이 광범위한 신경망을 가지고 있다는 사실은 잘 알려진 사실이다.

네이처(Nature)지에 게재된 하버드 대학교에서 수행한 이 연구는 인간과 동물 연구 대상으로부터 장 뉴런을 지도화하는 데 성공했다.

오랜 시간 과학자들은 인간이 태어날 때부터 가지고 있었던 장 신경계의 세포는 죽을 때까지 가지고 있는 것과 동일하다고 믿었다. 하지만 이는 사실이 아닌 것으로 밝혀졌으며, 일부 장 세포는 재생되기도 한다.

장 신경계가 다양한 유형의 뉴런을 가지고 있다는 사실도 언급할 만한 가치가 있다.

그렇다면 인간이 왜 이렇게 많은 뉴런 신경 가지고 있는 건지 궁금해할 수도 있다.

대답은 간단하다. 장에 있는 세포들은 뇌와 함께 작용하여 질병으로부터 신체를 보호하고, 중요한 소화 임무, 신진대사 조건, 호르몬 문제를 다루며, 감정을 조절하는 역할을 수행하기 위해서이다.

장 내벽 뉴런의 역할

장이 ‘제2의 뇌’로 불리기도 하는 이유는 바로 장에 1억 개가 넘는 뉴런이 있기 때문이다.

하지만 중요한 측면을 염두에 두어야 한다.

장 신경계는 생각하지도, 추론하지도, 문제를 해결하지도, 또는 시를 쓰지도 않는다. 대신 인간의 감정 상태를 규제한다.

장에는 운동 뉴런과 감각 뉴런이 있는데, 이들은 근층간신경총과 점막하신경총 두 곳에 모여 있다.

1. 점막하신경총 또는 마이스너신경얼기: 호르몬과 효소 자극

이 신경 세포 네트워크는 식도에서 항문으로 확장한다. 이 신경 네트워크는 호르몬 분비, 효소 분비 및 소화 과정에 필수적인 모든 필수 물질을 분비할 수 있게 한다.

이 첫 번째 신경 네트워크는 필수적인 활성화 업무를 수행한다.

2. 뇌의 화학 실험실인 근층간(아우어바흐)신경총

아우어바흐 신경총 (신경얼기)은 이 시스템에서 가장 중요하다. 왜냐하면 이 그룹의 장 내벽 뉴런은 중추 신경계와 직접 연결되기 때문이다.

그 결과 이 영역은 감각, 사이, 운동 뉴런을 포함한다.

이 영역의 기능은 다음과 같다.

  • 위장 활동을 조절한다.
  • 담낭, 췌장과 연결되며, 더 나아가 순환계 림프샘과도 연결된다.
  • 장 내벽 뉴런은 진정한 의미의 화학 실험실이다. 그들은 세로토닌, 도파민, 통증에 대한 진정제 등의 생성을 자극한다.
  • 이 신경망은 또한 박테리아의 존재를 감지하며 그들을 제거하기 위한 과정을 시작한다. 이것의 한 예는 바로 설사다. 이 신경망은 뇌의 지시를 받지 않고도 이러한 결정을 직접 내린다.
  • 면역 세포의 70% 이상의 장에 있다.
  • 장 내벽 세포는 면역 세포를 활성화함으로써 장 조직 염증에 대응한다.
장 내벽 뉴런의 역할

뇌와 장 세포 사이의 연결

뇌와 장 세포 간 의사소통은 양방향이다.

다시 말해, 여기서는 특정 신경망을 통한 직접적이고 지속적인 데이터 교환이 이루어진다. 이는 그 메시지가 거의 즉각적으로 도착함을 의미한다.

디에고 보호르데즈(Diego Bohordez) 박사가 수행한 최근의 한 연구를 통해 연구자들은 뇌와 장 세포 사이의 연결은 미주 신경을 통해 발생하며, 이 신경은 뇌간에 연결된다는 사실을 발견했다. 또한, 신경 전달 물질인 글루타메이트는 장과 뇌의 의사소통을 최적화하여 이 과정을 지원한다는 점도 알아냈다.

한편 과학자들은 이러한 메시지 교환이 눈 깜짝할 순간보다 더 빠른 100밀리세컨드의 속도로 이루어진다는 사실을 발견했다. 이 슈퍼 연결망 덕택에 뇌가 소화, 신진대사 및 호르몬 과정을 규제할 수 있는 것이다.

장 세포는 뇌가 장에게 보내는 것보다 90% 이상 더 많은 정보를 뇌로 올려보낸다.

이로 짐작해 볼 때, 장 신경계가 독립적으로 많은 결정을 스스로 내리고 있음을 짐작할 수 있다. 미생물군과 함께 장 내벽 뉴런은 인간을 질병으로부터 보호하고 세로토닌을 생성하여 인간의 기분을 조절한다.

물론 아직 장과 뇌의 연결에 관해 알아내야 할 사실들이 많이 남아 있다. 한 예로 장 미생물군이 어떻게 행동을 결정하는지에 관한 결정적인 증거를 찾지 못했다.

그렇지만, 인류는 이 분야에서 매일 새로운 사실을 발견해 나가고 있으며, 이러한 정보는 모두가 자기 자신과 다른 사람들을 더 잘 돌볼 수 있도록 해준다.

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뉴런 동기화: 뇌의 오케스트라
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뉴런 동기화: 뇌의 오케스트라

뉴런이 어떻게 작용하는지 궁금해 본 적이 있는가? 지난 수십 년 동안, 전문가들은 뉴런이 어떻게 느낌, 개념 혹은 현실을 창조하는지를 이해하는 데 관심을 가져왔다. 따라서 뉴런 동기화 (neuronal synchronization)에 대한 연구는 진행되고 있다.



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