무척추동물 신경계

 

등뼈(척주)가 없는 동물을 무척추 동물이라 한다. 무척추동물은 곤충, 벌레, 해파리, 거미가 해당 한다. - 이들은 수많은 무척추 동물 중에 단 몇 종에 불과하다. 무척추 동물은 신경계가 어떻게 역할하는 가를 밝히는데 있어 중요한 역할을 했다. 오징어, 거머리, 참게, 바닷가재, 바퀴벌레는 모두 과학자들로 하여금 신경계를 연구하는데에 모델로써 공헌했다. 오징어는 1963년, 의학과 물리학 부문 노벨상 수상에 도움이 되었다. 무척추 동물은 신경계의 작용이 기본적으로 척추동물과 같기 때문에 연구하는데에 유용하다. 모든 동물의 뉴런은 전기화학적 과정을 사용한다. 무척추 동물의 신경계는 척추동물보다 덜 복잡하기 때문에, 신경을 분리하고 신경 기능을 연구하기가 쉽다. 무척추 동물의 신경계에 관하여 읽기 전에, 신경절에 대해 정의해 보자. 신경계는 신경 세포체의 집합이다.

동물	신경계 특징/행동
아메바/짚신벌레	아메바는 비록 단세포 생물이지만, 환경에 민감하다. 이 작은 생물은 빛의 반대 방향으로 이동하지만 빛수용체나 눈은 갖고 있지 않다. 다른 단세포 생물인, 짚신벌레 역시 특별한 감각 기관을 갖고 있지 않다. 그러나, 짚신벌레는 추위, 더위, 화학물질을 피해 움직인다.
유글레나(편모충)Image courtesy of Biodidac	유글레나는 빛에 민감한 수용체 영역인 안점(眼點)을 갖고 잇다. 이 작은 생물 역시 빛의 강도와 방향을 감지할 수 있다. 유글레나는 적당한 빛이 있는 장소를 좋아하고 어둡거나 너무 밝은 빛으로부터 피한다. 유글레나는 아마도 광합성을 하기 위해 안점을 이용해서 빛이 있는 장소에 머무른다. 유글레나는 에너지를 광합성을 통해 얻는다. 만약 어둠속에 있게 된다면 음식을 통해서도 에너지를 얻기도 한다.
해면Image courtesy of Biodidac	해면은 유일한 신경계가 없는 다세포 생물이다. 이들은 어떠한 종류의 신경 세포와 감각 세포를 갖고 있지 않다. 그러나 해면의 외부로의 접촉 또는 압력은 몸의 수축을 유발시킨다.
히드라	히드라는 신경망으로 특징지어진 독특한 신경계를 갖는다. 신경망은 각각 분리된 신경의 집합이지만, "연결된" 뉴론이다. 뉴런들은 서로 시냅스에 의해 연결된다. 뉴런들은 신경망 안에서 각 뉴런들끼리 양방향으로 소통될 수 있다. 신경망은 입 주변으로 연결되어 있다. 고등동물과는 다르게 신경세포체의 그룹화가 되어 있지 않다. 다른 말로, 신경절이 없다. 히드라는 접촉과 화학 검출에 특별화되어 있다.
해파리	히드라와 마찬가지로, 해파리도 신경세포들과 서로 연결된 특징을 지닌 신경계를 갖고 있다. 신경망은 해파리 몸 전체를 통해서 자극을 전달한다. 행동 반응의 강도는 자극의 강도와 비례한다. 다른 말로, 자극이 강하면 반응이 강하다.특정 해파리(예, Aurelia)는 "rhopalia"라 불리는 특별한 구조를 갖고 있다. "rhopalia"는 다음에 대한 수용체를 갖는다 : 빛 (ocelli) 균형 (statocysts) 화학 감응 (olfaction), 접촉 (sensory lappets) 왼쪽에 보여지는 것은 Statocyst이다. 해파리가 움직이거나 몸이 기울어지면, statocyst는 섬모를 이용한 접촉을 만들어낸다. 섬모가 기울러지면, 신경안의 활동전위를 만들어낸다. 이 신호가 근육 움직임에 대한 정보를 제공한다.
말미잘	해파리와 히드라와 같이, 말미잘도 신경망을 갖는다.
편형동물 (플라나리아)	편형동물의 신경계는 위에 설명한 무척추 동물의 신경계와 구성이 다르다. 편형동물은 신경망을 갖지만 그것은 긴 신경선에 의해 연결되어 있다. 이 선들은 머리에 있는대뇌신경절로 연결된다. 중추신경계는 "사다리와 같은"이라고 표현되는데, 이는 신경이 신경선로 연결되기 때문이다.편형동물은 한쪽 머리로부터 뻗어나오는 "귓바퀴"를 갖는다. 이 귓바퀴는 음식을 찾아내는데 필요한 화학수용기를 갖고 있다. 또한 편형동물도 "ocelli"라고 하는 안점을 갖고 있다. ocelli는 빛에 민감하고 대뇌 신경절로 연결되어 있다. 일반적으로 편형동물은 빛을 피한다.
지렁이	지렁이의 신경계는 몸이 체절로 이루어진 것과 같이 "분절되어" 있다. "뇌"는 인두위에 놓여 있으며 첫번째 배 신경절에 연결되어 있다. 뇌는 움직임에 있어서 중요하다: 만약 지렁이의 뇌가 제거되면, 지렁이는 계속 움직이게 된다. 만약 첫번째 배 신경절이 제거되면, 지렁이는 먹는 먹을 멈추고 땅파기를 하지 않는다. 분절된 각각의 신경절은 각 부분의 감각 정보를 받아들이고 각 부분의 근육을 조절한다.지렁이는 몸 전체 표면에 접촉, 빛, 진동, 화학물에 대한 수용체를 갖는다.
불가사리	불가사리의 신경계는 매우 간단하다... 뇌가 없고 심지어는 움직임을 조절하기 위한 신경절조차도 없다. 불가사리의 신경계는 입을 둘러싸고 있는 신경환으로 특징된다. 방사상으로 신경 가지를 내고 각각의 팔까지 도달한다. 왼쪽 그림은 몸을 통과하는 3개 중의 하나의 신경망을 보여준다.불가사리는 빛을 감지하는데 있어 재미 있는 방법을 갖는다. 각 팔의 끝에 "안점"을 갖는다. 안점은 빛에 민감한 색소를 갖는데, 이것이 불가사리가 그림자를 감지하고 빛의 밝기 변화를 감지할 수 있게 해준다.
달팽이	달팽이의 신경계는 6개의 신경절로 특징된다. 어떤 달팽이는 외막 공간 사이에 "osphradia"라고 불리는 화학감감지기를 갖는다. osphradia는 공기와 물속에서 화학물질을 감지하는데에 사용된다.
군소 (Sea Hare) Image courtesy of BrainSurf	군소는 긴 신경으로 연결된 여러개의 신경절을 갖고 있다. 어떤 뉴런의 세포체는 매우 크다 (직경 1mm). 신경과학자들은 이 세포를 좋아하는데 그 이유는 1)보기 쉽고, 2) 활동 전위를 측정하기 쉽고, 3) 화학물질을 주입하기 쉽기 때문이다.
쌍각류Bivalves (대합조개, 가리비)	쌍각류의 신경계는 3쌍의 신경절로 구성된다 (뇌, 내장, 발). 각각의 신경절은 식도, 껍질 가까이 있는 근육, 발에 연결된다.
게	게는 여러개의 신경절로 압축된 중추신경계를 갖고 있다.
바닷가재	바닷가재는 첫번째 배 신경절에 연결된 뇌를 갖는다. 이 신경절은 위 아래에 위치한다. 이중의 신경선은 첫번째 배 신경절로부터 나와서 몸 전체에 분절되어 있는 배쪽 신경절까지 이어진다.
곤충 (메뚜기)	메뚜기는 식도 바로 위, 그리고 눈 사이에 위치한 뇌를 갖는다. 뇌는 내장을 둘러 싸고 있는 한쌍의 배쪽 신경에 의해 첫번째 배쪽 신경절에 연결된다. 메뚜기는 뇌 없이도 걷기와 뛰기 같은, 많은 일을 할 수 있다. 뇌는 감각 정보를 신체 다른 곳으로 보내거나 움직임을 돕는 것과 같은 중계기 역할을 한다. 메뚜기 전체 길이를 따라 분포해 있는 분절 신경절은 이중 신경선에 의해 첫번째 배쪽 신경절과 연결되고 분절 활동을 조절하는데에 이용된다.곤충은 "ommatidia"라 하는 여러개의 다른 단위로 구성된 복합눈을 가진다. 각 ommatidia는 작은 시각영역을 담는 개별 렌즈와 같다. 하나의 눈에는 수천개의 ommatidia가 있다. 공상과학영, 공포, 괴물 영화에서 곤충이 전체 시야로부터 수천개의 개별 영상을 보는 것은 거짓이다. -- 곤충은 한번에 한 사진만 보는데, 이는 각각의 ommatidia가 전체 시야의 작은 부분만 보기 때문이다. 어떤 곤충은 자외선에 민감하고 또 어떤 곤충은 적외선을 감지할 수도 있다.
낙지	낙지는 무척추 동물중에 가장 복잡한 뇌를 가진다. 낙지의 뇌는 약 3억개의 뉴런을 가지는 것으로 추정된다. 이 뉴런들은 단순한 신경절과는 달리 특별화된 트랙과 엽 안에 배열 되어 있다. 낙지는 "좋은" 기억을 가지고 학습도 할 수 있다..낙지의 눈은 각막, 렌즈, 홍채, 망막을 갖고 있는 점에서 척추 동물의 눈과 흡사하다. 또한 낙지의 눈은 초점을 맞출수 있고 상을 형성할 수 있다. 그러나 낙지의 눈은 렌지를 망막의 앞뒤로 움직여서 빛의 초점을 맞추는 점에서 척추동물의 눈과 다르다. 척추동물의 눈은 렌즈의 모양을 조절함으로써 초점을 맞춘다. 낙지는 형상, 색의 강도, 결을 인지한다. 또 하나의 낙지 눈의 다른점은 맹점이 없다는 것이다. 이는 신경 세포가 안구 밖에 있기 때문이다. 낙지 또한 뇌 옆에 위치한 statocyst를 가진다. statocyst는 중력 변화의 감지와 가속도에 반응한다.

 

알고 있나요?

세상에서 가장 큰 무척추 동물은 거대 오징어 - (Architeuthis dux). 거대 오징어는 키가 18 m까지 자라고 몸무게가 900 kg까지 나갑니다.  전세계 동물의 약 99%는 무척추 동물입니다. (Turin, M.S. Aardvarks to Zebras, New York: Citadel Press, 1995)

 

 

 

청소년을 위한 신경과학 (tistory.com)

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