전기 생리

전기 생리
생물체가 생명현상을 영위하고 생존하기 위해서는 외부 환경이나 생체 내부로부터의 각종 자극에 적절한 반응을 해야 한다. 예를 들면 신체에 가해지는 유해자극으로부터 도피해야 하고, 때로는 이 유해자극을 극복하기 위해 생체에는 여러 가지 방어반응이 나타나기도 한다. 또 신체 내부로부터의 자극에 의하여 공복감이나 목마름 등이 나타나고 이 결과 음식물을 섭취하게 된다. 이들은 수많은 자극의 극히 일부에 지나지않지만대하여 생체가적절히 반응하기위해서는 우선 생체는 이런 자극을 감지장치에 의해 감지해야 하고, 이렇게 감지된 것은 신체 다른 부위에 정보로써 전달되고 이 정보는 중추에서 종합 처리된다. 그 결과 적절한 반응지시가 중추로부터 말초로 전달되어 각 기관에서 반응이 일어나게 된다. 전기생리는 이런 정보가 어떤 기전으로 신체 일부로부터 타 부위로 전달되는지를 공부하는 분야이다. 전달조직(신경, 근육조직)에 있어서 정보 전달에 따른 여러 현상을 전기적으로 규명해 보면 많은 점에서 유선통신과 유사함을 발견할 수 있다. 우리 일상생활에서 사람들끼리의 교환, 전달 등에도 여러 방법이 있다. 간단한 예는 눈의 윙크인데, 눈을 감았다 뜨는 동작으로 ‘동의한다’,‘사랑한다’ 등의정보를 상대방에게 주게 된다. 눈을 뜬 채로 있어 보아야 상대방에게는 아무런 정보도 전달되지 않는다. 또 손을 들었다 놓아야 정보 구실을 한다. 손을 들고 있는 상태로는 정보구실을 못 한다.일 분에몇 번을 들었느냐, 상방으로 들었느냐, 옆으로 들었느냐 등의 동작의 조합을서로 간코드로 약속을 해 놓으며 훌륭한 정보 전달 수단이 된다. 유선 통신에서의 정보 전달도 전선을 통하여 전압의 기복, 즉 여러 파형으로 이루어진다. 이런 파형을 이용하지 않고는 정보의 전달은 어렵다.생체에서도이 정보의 전달은 신경이나 근육세포 표면에서의 전압 변동으로 이루어지는데, 세포가안정 시에는세포 외부가 내부에 비하여 +고대전 되어있다. 이런 것을 전기의분극 현상이라고하는데 이런 분극 현상이 계속 지속될 때는 정보전달을제대로 못 한다. 즉 파형을 형성해야 어떤 정보를 전달할 수 있게 된다. 다시 말하면 어떤 자극을 받으면 이런 세포는 후술하는 기전으고일시적으로 세포 내부가
+로대전(세포 외부는 -) 된후안정 시의상태로 되돌아온다. 이때 세포 외부의 +가 세포 내부에 비하여 일시적으로 –가 되므로 전압의 기복, 즉 전압의 파동이 생기므로 이것이 타 부위로 전달되면 정보로써처리될수 있는 것이다. 위에서 말한 것은 전기생리에서 다루는 여러 현상을 너무 간단하게처리한 감이있으나, 후술하는여러기전을 다루기 전에 왜 세포막에서의 전압 변동이 정보 전달 역할을 하느냐를 이해하는 데 도움이 될 것이다.그리스 시대에이미 전기 뱀장어에 관한 기술이 있었던 것으로 보아 생물체에 전기 현상이 있다는 것을 안 것은오래전부터이다. 그러나 이 전기 현상이 일반적으로 생물체의 생리적 현상이나 생명현상에 수반된 것이라는 인식이 시작된 것은 약 2세기 전부터이다. 생체 내의 심장근육, 신경조직, 골격근, 또는 평활근 등에서 그 활동에 따라 전기 현상이 국소적으로 변화되고 이런 변화는 인접 부위에계속전달되는데, 위에서 논술한 대로주위 조직이나중추에 전달되기도 하나, 체액을 통하여몸의 겉면, 즉 피부에 전달되기도 한다. 이때 2개의 전극을 적당한 거리를 두고 피부에접속하고이를 감도가 높은 전압계에 연결하면 두 전극 사이에 존재하는전압 차를측정할 수도 있다. 이렇게 하여 신체 표면으로 전도된 전기 현상을 기록 분석하여 그 장기의 기능을 평가할 수 있는 것이다. 예를 들면 심전도, 근전도, 혹은 뇌전도 등은 위에서 말한 조직 또는 기관의 활동으로 형성된 전기 현상을몸의 겉면에서기록 분석하여 정상 또는 병적인 상태를 판정하는 것이다. 인체를 구성하고 있는 대부분의 세포는 전기적으로분극 현상을나타내고있다.즉경우안정 시는세포 내부가 세포 외부에 비하여 음성을 띠고 있다. 그러므로 2개의 전극을 세포 표면에고정할때는 양 전극 사이에는전압 차가전혀 없으나, 만일에 2개의 전극 중 1개를 세포 내로집어넣으면양 전극 간에는 약 60~90mV에 해당하는전압 차가존재하고 있음을 알 수 있다.이처럼자극을 받지 않은 상태에서 세포막 내외에 존재하는전압 차를안정막전위라고 한다. 세포 내부는 음성을 띠고 있고 이 전위의 크기는 조직의 종류, 상태에 따라 많이 변동한다. 이렇게안정 시세포 내부는음성을띠고 있지만 이 전압의 크기를절대 차로표시하는 것이 통례이다. 즉 안정막전위가감소한다고 함은세포 내부가 음성을 덜 띤다는 말이고,이것이증가한다고 함은세포 내부가 더욱 음성을 띤다는 말이 된다. 전자의 경우를 탈분극이라 하고, 후자의 경우를 과분극이라 한다. 신경이나 근육조직 같은 흥분성 조직을 자극하면안정 시의세포막내외의 하던 상태가변화하게 된다. 즉, 자극을 받은부분의 막전위 크기가점차 감소하여안정 시의막전위의 약 1/3쯤 감소하면 막전위는 급격히자동으로변하여 결국에는 세포 내부가 오히려 세포 외부에 비하여 양성을띤 후원래의 막전위로되돌아온다.이처럼자극 초기에 막전위가 서서히 감수한 수 급격히 세포막내외의 하던 상태가로 된 후 원상으로 회복되는정 윗변도과정을 활동전위라고 한다. 흥분한조직이란외부로부터 자극을 받았을 경우 막전위의 변동을 일으켜 활동 전위를 일으키는 조직을 말하며, 그 대표적인 예로써 신경과 근육조직을 들 수 있다. 다시 말하면 신경 혹은 근육세포가 외부 자극에 반응하는 첫 단계는 바로 활동전위를 형성하는 것이다. 즉 자극을 받음으로써 평상시에 볼 수 있는막 분극화는없어지며 결국에는 세포 내부가 외부에 비하여 양성을 띠어안정 막전위 때의 분극화와는 반대의 분극을 이루는 상태로 발전한다. 흥분성 조직에 가해진 자극이 이런 전기적 충격을 일으킨 경우에는 그 충격이 근육섬유를 따라 타 부위로 전파된다. 이 현상을 충격의 전도라고 한다.