반사와 반사궁

무릎 반사에서는 감각 뉴런이 뇌를 거치지 않고 운동 뉴런에 바로 신호를 넘깁니다.

겉질을 건너뛰는 빠른 대답

반사(reflex)는 자극에 대해 저절로 일어나는 자동 반응입니다. 단순한 체성 반사는 의식하면서 마음먹고 하는 움직임을 맡는 뇌의 높은 중추를 거치지 않고 일어납니다. 그래서 반사는 빠르고, 일어날 때마다 언제나 똑같은 모양으로 나타납니다. 반사 가운데 일부는 척수를 거쳐 일어나며 척수 반사(spinal reflex)라고 부릅니다. 다른 일부는 뇌줄기와 뇌신경을 거쳐 일어나며 뇌신경 반사(cranial reflex)라고 부릅니다. 1890년대에 찰스 셰링턴(Charles Sherrington)은 근육이 수축한 뒤에 어떻게 이완이 뒤따르는지를 보여 주었습니다. 또 척수와 뇌가 밖에서 들어온 신경 신호를 근육과 장기로 갈 새 신호로 바꾸는 과정에서, 서로 다른 여러 반사가 어떻게 맞물려 함께 일하는지도 보여 주었습니다.

반사궁의 다섯 부분

반사가 지나가는 길을 반사궁(reflex arc)이라고 하며, 이 길은 다섯 부분으로 되어 있습니다. 첫째로 수용기(receptor)가 자극을 감지합니다. 둘째로 감각 뉴런(sensory neuron)이 뒤뿌리를 거쳐 신호를 척수 안으로 가져오는데, 이 감각 뉴런의 세포체는 척수 바로 바깥에 놓인 뒤뿌리 신경절(dorsal root ganglion)에 있습니다. 셋째로 척수의 회색질 안에서 신호가 다음 세포로 넘겨지는데, 직접 넘어가기도 하고 사이뉴런(interneuron) 하나 이상을 거쳐 넘어가기도 합니다. 넷째로 세포체가 척수 앞뿔(anterior horn)에 있는 운동 뉴런(motor neuron)이 앞뿌리를 통해 바깥으로 명령을 내보냅니다. 마지막 다섯째로 근육이나 샘 같은 효과기(effector)가 반응합니다. 위의 모형에서는 이 다섯 단계가 하나씩 차례로 밝아집니다.

무릎 반사: 신장 반사

의사가 작은 고무망치로 무릎뼈 바로 아래에 있는 무릎인대(patellar ligament)를 톡 치면, 이 두드림 때문에 넓적다리 앞쪽에 있는 큰 근육이 순간적으로 늘어납니다. 그 근육 속에 들어 있는 근육방추(muscle spindle)가 이렇게 근육이 늘어난 것을 감지합니다. 근육방추의 감각 축삭은 척수 안으로 들어가 바로 그 같은 근육의 운동 뉴런과 직접 연결되고, 그 근육이 수축하면서 종아리가 앞으로 툭 차듯이 튀어 나갑니다. 이와 함께 감각 섬유의 곁가지 하나는 사이뉴런 하나를 거쳐 넓적다리 뒤쪽에 있는 반대쪽 근육들의 운동 뉴런을 억제합니다. 그래서 그 근육이 앞으로 차는 동작을 거슬러 반대로 당기지 않게 합니다. 일상생활에서 이 신장 반사(stretch reflex)는 근육을 한결같은 길이로 일정하게 유지하도록 돕습니다.

물러나기: 움츠림 반사

이번에는 뜨거운 난로를 만졌다고 해 봅시다. 그러면 피부의 통각 수용기가 발화합니다. 척수의 뒤뿔(dorsal horn)에서 감각 뉴런이 사이뉴런을 흥분시키고, 이 사이뉴런이 위팔두갈래근(biceps)의 운동 뉴런을 움직이면 팔꿈치가 굽으면서 손이 난로에서 떨어져 물러납니다. 동시에 또 다른 사이뉴런이 반대편 근육인 위팔세갈래근(triceps)의 운동 뉴런을 억제합니다. 이렇게 반대 근육이 맞서 수축하지 않으니 손이 물러나는 동작이 더 빨라지고, 그만큼 손상도 줄어듭니다. 발로 날카로운 돌을 밟았을 때도 이와 비슷한 반사궁이 작동해 발을 들어 올립니다. 이때 사이뉴런은 종아리 근육이 발을 내리누르는 동작을 멈추게 하고, 그동안 정강이 앞쪽에 있는 근육이 발을 위로 들어 올립니다. 그리고 이 신호를 그대로 복사한 한 갈래는 척수를 타고 뇌로도 올라갑니다. 바로 이 신호 덕분에 우리는 아픔을 느끼고 그 난로를 기억하게 되지만, 반사 자체는 그 신호가 뇌에 닿기를 기다리지 않고 먼저 일어납니다.

머리의 반사, 아기의 반사

각막 반사(corneal reflex)는 눈을 보호합니다. 각막에 무언가 닿거나, 이와 관련된 비슷한 반사에서처럼 센 빛이 각막에 비치면 우리는 저절로 눈을 깜빡입니다. 이 반사의 반사궁은 뇌신경과 뇌줄기를 거쳐 지나가며, 의사는 공기를 살짝 훅 불거나 면봉 끝으로 가볍게 대어 보는 방법으로 이 반사가 제대로 일어나는지 확인하곤 합니다. 갓 태어난 아기에게는 아기에게만 있는 반사가 여럿 있는데, 이런 반사는 현대 이전 시대에 살아남는 데 도움이 되었을 것으로 여겨지며, 아기가 자라면서 점점 희미해지다가 사라집니다. 그 가운데 바빈스키 반사(Babinski reflex)에서는 아기의 발바닥을 쓸어 주면 엄지발가락이 위로 펴지고 나머지 발가락이 부채처럼 펼쳐집니다.

이 내용은 몸의 구조와 작동을 배우기 위한 교육 자료입니다. 의학적 조언이 아니며 진단이나 치료에 쓰지 않습니다.