촉각, 온도, 통증

손끝으로 거친 면을 쓸면 피부가 떨리고, 메르켈 세포라는 수용기가 1초에 약 5~15번 떨리는 느린 떨림을 잡아냅니다.

피부 하나에 여러 감각

더운 날 맨발로 잔디밭 위를 걸어 보면 따뜻한 햇볕, 바람, 발밑에 닿는 풀잎 하나하나가 모두 느껴집니다. 피부에는 촉각이 하나만 있는 것이 아니라 여러 가지가 있습니다. OpenStax 교과서는 일반 감각으로 압력, 진동, 가벼운 접촉, 간지럼, 가려움, 온도, 통증, 고유감각(몸의 위치), 운동감각(몸의 움직임)을 꼽습니다. 이 감각들은 저마다 자기 종류의 수용기가 따로 맡아서 받아들입니다.

감각 수용기는 세 가지 방식으로 만들어집니다. 어떤 것은 아무것도 씌워지지 않은 맨 신경 말단으로, 조직 속으로 가지를 뻗고 있으며 자유 신경 말단(free nerve ending)이라고 부릅니다. 피부의 진피(dermis)에 있는 통증 수용기와 온도 수용기가 이 종류에 속합니다. 또 어떤 것은 결합 조직으로 된 주머니(피막)에 싸인 신경 말단인데, 이렇게 싸여 있어서 특정한 종류의 누름에 더 예민합니다. 세 번째 방식은 눈의 광수용체처럼 특별하게 분화된 수용 세포입니다.

뜨거움, 차가움, 그리고 고추

온도는 온도 수용기(thermoreceptor)가 느낍니다. 그중에는 정상 체온보다 따뜻한 쪽에 맞춰진 것도 있고 차가운 쪽에 맞춰진 것도 있습니다. 온도는 어떻게 전기 신호가 될까요? 이 질문에 대한 답은 비교적 최근에야 나왔습니다. 1990년대 후반 데이비드 줄리어스는 고추를 맵게 하는 물질인 캡사이신을 이용해 신경 말단에 있는 온도 센서를 찾아 나섰습니다. 그의 연구팀은 세포가 캡사이신에 반응하게 만드는 유전자 하나를 찾아냈습니다. 그 유전자는 이온 통로(ion channel) 하나를 만드는 정보를 담고 있었고, 나중에 TRPV1이라는 이름이 붙었습니다. 이 통로는 아플 만큼 뜨겁다고 느끼는 온도에서도 열립니다. 고추가 실제로 뜨겁지 않은데도 화끈하게 느껴지는 까닭입니다.

그 뒤 줄리어스와 아뎀 파타푸티언은 서로 따로 연구하면서 각자 멘톨을 이용해 차가움에 반응하는 통로인 TRPM8을 찾았습니다. 파타푸티언은 촉각을 느끼는 센서도 찾아 나섰습니다. 그의 연구팀은 가는 유리관으로 세포 하나하나를 찔러 보며 후보 유전자 72개를 하나씩 지워 나갔고, 누르는 힘에 열리는 새로운 통로를 찾아 그리스어로 압력을 뜻하는 말을 따서 Piezo1이라고 불렀습니다. 이와 비슷한 통로인 Piezo2는 촉각과 몸의 위치를 느끼는 데 꼭 필요하다는 것이 밝혀졌습니다. 이 두 과학자는 2021년 노벨 생리의학상을 함께 나누어 받았습니다.

통증과 몸의 위치

통증은 통각 수용기(nociceptor)가 느낍니다. OpenStax 교과서는 통증을 주로 화학 감각으로 설명합니다. 스트레스를 받거나 손상된 조직이 화학 물질을 내보내면 이 신경 말단의 수용체 단백질이 깨어납니다. 통증은 조직이 스트레스를 받거나 손상되고 있다는 것을 알리는 경고 신호 구실을 합니다.

눈을 감은 채로 손가락으로 코를 만져 보세요. 이렇게 할 수 있는 것은 고유감각(proprioception) 덕분입니다. 근육방추(muscle spindle)는 근육이 얼마나 늘어났는지, 골지 힘줄 기관(Golgi tendon organ)은 힘줄이 얼마나 팽팽한지 알려 줍니다. 늘어남 수용기는 근육을 다치지 않게 지키기도 합니다. 너무 많이 늘이면 근육이 찢어지기 전에 반사가 근육을 되돌립니다.

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