기저핵/선조체/미상핵/조가비핵/창백핵 정의와 관련 질환

 

 

기저핵이란?

 

기저핵(Basal ganglia)은 대뇌의 심층 부위에 위치하고 있으며, 꼬리핵(미상핵, caudate nucleus), 조가비핵(피각, putamen), 창백핵(globus pallidus), 시상하핵(subthalamic nucleus), 흑질(Substantia Nigra)등으로 이루어져 있습니다. 여기서 창백핵( globus pallidus)에 대해 간단히 짚고 넘어가겠습니다. 창백핵은 기저핵의 하나로 Gpi( Globus Pallidus internus )와 Gpe( Globus Pallidus externus ) 두 부분으로 나뉩니다. 

 

창백핵 (globus pallidus)이란?

1. 창백핵의 구조

창백핵은 기저핵 중 하나로, 선조체와 함께 운동 제어 및 다양한 뇌 기능을 조절합니다. 담창핵은 기저핵의 중심에 위치하고 있으며, 미상핵과 조가비핵 사이에 위치하고 있습니다.

 

 

1) Gpi( Globus Pallidus internus )는 창백핵의 내측에 위치하고 있으며, 운동 제어와 조절을 담당합니다. 특히 Gpi는 신경전달물질인 감마-아미노뷰티르산 (γ-aminobutyric acid, GABA)을 분비하여 신경 활동을 억제하여 움직임을 시작하거나 중단하는데 관여합니다. 이러한 기능에 문제가 생기면 움직임 장애의 대표적 질환인 파킨슨병을 일으킬 수 있습니다.

 

2) Gpe( Globus Pallidus externus)는 창백핵의 외측에 위치하고 있으며(external segment), Gpi와 반대로 신경 활동을 촉진하는 역할을 합니다. 

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선조체(Striatum)란?

 

기저핵의 미상핵과 조가비핵을 합쳐서 선조체(줄무니체, striatum)라 부르는데, 이 두 핵은 대뇌 피질로부터 오는 다양한 신호를 받아들입니다. 즉, 선조체는 대뇌 피질로부터 오는 다양한 신호를 받아들이고 처리하는 중요한 기능을 합니다. 그럼 미상핵과 조가비핵에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보겠습니다.

 

미상핵(Caudate Nucleus)

 

1. 미상핵(caudate Nucleus)의 구조

미상핵은 대뇌 피질의 일부와 연결되어 있으며, 뇌의 심층부위에 위치하고 있습니다. 선조체의 머리 부분에 해당합니다. 또한 미상핵은 두 개의 큰 부분으로 나누어져 있습니다.

 

1) 머리 부분: 머리 부분인 미상핵의 머리는 뇌의 전반적인 기능과 연관되어 있습니다. 주로 인지 기능과 연관되어 있으며, 학습기억, 문제해결 등과 같은 고차원적 인지 능력에 관여합니다. 이 부분은 특히 전두엽과 연결이 강합니다. 

 

2) 몸통 부분:미상핵의 몸통 부분은 주로 운동제어와 관련이 깊으며, 주로 운동의 계획, 실행, 조절을 담당합니다. 대뇌 피질로부터 오는 운동 관련 신호를 받아들여 움직임의 조절을 수행하며, 특히 움직임의 세밀한 조절과 흐름을 제어하는데 중요한 역할을 합니다.

 

 

2. 미상핵 (caudate Nucleus)의 기능

 

1) 운동제어: 다른 뇌 영역에서 오는 신호를 받아들여 움직임의 계획, 조절, 실행에 관여하여 움직임의 정확성과 유연성을 제어합니다. 특히, 섬세한 운동 제어와 고차원적 움직임 기능을 담당합니다. 만약 미상핵의 기능 이상이 발생할 경우 운동 제어에 영향을 미쳐 파킨슨병 같은 움직임 이상 질환이 나타날 수 있습니다. 미상핵의 도파민 세포 손상으로 인해 경직, 떨림, 움직임의 둔화 등의 증상이 나타납니다.

 

2) 인지기능: 학습, 기억, 사고, 문제 해결 등의 뇌의 고차원적 기능을 조절합니다. 

 

3) 감정조절:감정적인 반응의 조절을 담당하며, 감정적인 변화에 대한 대처와 관련된 신호를 처리합니다. 미상핵의 손상을 입으면 감정조절이 어려워지고, 우울증과 같은 감정문제가 발생할 수 있습니다.

 

4) 자발적인운동:움직임이 자발적으로 발생하고 실행되는 과정을 조절합니다. 미상핵의 손상으로 자발적 운동의 조절이 어려워질 수 있고, 일상생활에 어려움을 초래할 수 있습니다.

 

 

조가비핵(Putamen)

 

1. 조가비핵(putamen)의 구조

조가비핵은 미상핵과 함께 선조체를 구성하고 있으며, 선초제의 몸통 부분에 해당합니다. 주로 움직임 제어와 관련된 신호를 처리합니다.

 

2. 조가비핵의 기능

 

1) 운동제어: 조가비핵은 주로 운동 제어와 관련된 기능을 수행합니다. 대뇌피질로부터 오는 운동 관련 신호를 받아들여 움직임의 계획과 실행을 조절합니다. 파킨슨병은 대뇌 피질로부터 오는 도파민이 부족한 상태로, 선조체와 흑질에서의 도파민 세포의 손상으로 인해 발생합니다. 그러므로 선조체의 일부인 조가비핵의 손상은 움직임 조절에 문제를 일으키게 됩니다. 파킨슨병의 주요 증상은 떨림, 근경련, 움직임 둔화 등이 있습니다.

 

2. 감정조절: 조가비핵은 감정 조절에도 영향을 미칩니다. 움직임 제어와 감정 조절은 밀접하게 연관되어 있으며, 조가비핵의 활동변화는 감정적인 반응에 영향을 미칠 수 있습니다. 조가비핵의 기능 이상은 우울증과도 관련이 있을 수 있습니다. 조가비핵은 도파민과 관련된 신호를 처리하기 때문입니다. 또한 조가비핵은 스트레스 관리와 불안을 조절하는데 중요한 역할을 하기에 조가비핵의 문제는 불안장애를 유발할 수 있습니다. 이 외에 조현병과도 연관이 있습니다.

 

조가비핵의 기능 이상은 무의식적인 움직임이나 소리를 발생시키는 틱 장애를 유발할 수 있습니다. 또한 조가비핵의 손상은 운동제어와 감정조절 인지기능 장애를 유발하는 헌팅턴병과도 관련이 깊습니다.

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흑질(Substantia Nigra)

 

1. 흑질의 구조

흑질은 기저핵 중 하나로, 중뇌 부분에 위치한 구조로서 세포의 색소(흑색)가 특징적입니다. 이러한 색소는 멜라닌이라는 화학물질을 포함하고 있습니다. 흑질은 두 개의 주요 부분으로 구성됩니다.

 

1) 흑질의 흑색 부분(Pars Compacta) 

이 부분은 주로 도파민을 생성하는 뉴런으로 이루어져 있습니다. 이 도파민 신경전달물질은 운동 제어와 보상 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 도파민 뉴런은 움직임의 계획, 조절 및 실행에 관여합니다.

 

2) 흑질의 백색 부분(Pars reticulate)

백색 부분은 주로 GABAergic 뉴런으로 구성되어 있습니다. GABA는 주로 억제성 신호를 전달하는 신경전달 물질입니다. 

 

 

2. 흑질의 기능

 

1) 운동제어: 흑질의 흑색 부분은 움직임을 조절하는데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 운전 중에 운전자가 운전하는 방향을 결정하고 속도를 조절합니다. 이때 흑색 부분은 이러한 운동의 계획과 조절을 지원합니다. 파킨슨 병 환자의 경우 흑질의 도파민 세포가 손상되어 운동의 시작과 멈춤이 어려워질 수 있습니다.

 

2) 보상시스템 조절: 흑질의 흑색 부분은 보상 시스템과도 연관되어 있습니다. 예를 들어, 우리가 일을 수행하고 보상을 받으면 도파민이 분비되어 보상을 느낍니다. 이때 흑질의 도파민 세포는 보상을 받는 행동을 강화하여 해당 행동이 반복되도록 유도합니다. 만약, 흑질의 도파민 생성 뉴런이 손상되면 파킨슨 병과 같은 움직임 제어 관련 질환이 발생할 수 있습니다.