감각의 변화

 

1. 감각의 변화

 

1) 감각들의 변화 : 청각, 시각, 미각, 그리고 후각

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 청각과 시각은 대부분의 사람들이 노화성 쇠퇴를 겪는 몇 가지 생리학적 기관계들 중 두 가지이다. 그러나 이 두 가지 쇠퇴는, 의료과학이 발전하여 노화성 쇠퇴를 효과적으로 회복할 수 있는 치료방법이 개발되어 있어서, 일상 생활에 심각한 장애를 끼치지 않는다.

 보청기는 음량을 높이거나 음색을 변형할 수 있고, 독서 안경은 근거리 물체를 보는 것을 도와준다. 미각과 후각은 두 가지의 화학적 감각기이다. 일반인들의 믿음과는 달리, 미뢰와 후각 센서에서 일어나는 노화성 쇠퇴는 아주 미약하다. 이 절에서는 바깥 세상을 인지하고 상호작용 할 수 있게 해 주는 감각 기관들이 나이가 들에 따라 어떻게 변화할 수 있는지를 점검한다.

 

2) 청각은 소리의 물리학에 근거한다.

 

 청각 생리와 노화에 따라 일어날 수 있는 변화를 이해하기 위해서, 우리는 음향의 물리학을 먼저 이해해야 한다. 음파는 물체가 매질(기체, 액체, 혹은 고체) 속에서 떨릴 때 발생한다. 떨림은 진동적인 특성이 있음을 알아야 한다. 즉, 떨림은 물체의 정지 상태를 넘어 바깥으로 밀어내면서 주변 매질 속 의 분자들을 압축하여 압력을 증가시킨다. 떨림의 바깥쪽 운동은 물체의 정지 상태 보다 안쪽으로 움츠리는 운동을 하게 되고, 이는 매질의 압력 감소를 유도하는데, 이것을 팽창이라고 한다. 압축의 최고점과 평창의 최고점 사이의 높이 차이를 음파의 진폭이라고 정의한다. 소리의 크기는 파의 진폭과 비례하여 커진다. 음파는 떨림을 만들어 내는 물체에서 바깥으로 방출되면서 진폭은 작아지고 소리는 부드러워진다. 소리의 크기는 데시벨이란 단위로 측정한다. 데시벨은 인간의 귀에 겨우 들리는 소리에서 시작하여 크기를 지수함수적으로 증가하게 한다. 인간의 귀는 0부터 130데시벨 사이의 소리에 대해서 견딜 수 있다. 130데시벨 보다 큰 소리에는 고통을 느끼게 된다. 압축 혹은 팽창의 최고점에서 다음의 최고점 사이의 거리로 정의되는 떨림의 진동수는 소리의 음색(pitch)을 결정한다. 진동수가 높으면 높은 음이 되고 진동수가 낮아지면 낮은 음이 된다. 비록 인간의 귀는 20~20,000헤르츠(Hz, 초당회전수) 의 음을 들을 수 있지만, 이중에서도 1,000~4,000 헤르츠 사이의 소리를 가장 잘 들을 수 있다.

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3) 인간의 귀를 통한 소리의 전달은 세 단계를 거쳐 이루어진다.

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인간의 귀는 소리를 듣기 위해서, 세 가지를 일을 해야 한다.

( 1 ) 음과를 귀 의 듣는 부위까지 올 수 있도록 해야 한다.

( 2 ) 소리의 떨림에 의해서 만들어 지는 공기압의 변화를 감지해야 한다.

( 3 ) 이런 공기압의 변화를 뇌가 이해할 수 있는 신호로 해석되어야 한다. 이런 각 과제들은 귀의 각 다른 부 분에서 수행된다.

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 소리의 전달인 첫 번째 단계에는 귓바퀴(pinna), 외이도, 그리고 고막(tympanic membrane 혹은 eardrum) 으로 구성된 외이가 관여한다. 귓바퀴는 음파를 모으는 기능을 하며 모아진 음파를 외이도를 통하여 고막까지 전달한다. 고막의 진동은 전달된 음파와 같은 진동수를 가지며, 막은 전달된 압력과 동일하게 안쪽으로 압박한다. 따라서 고막이 움직인 거리가 우리가 듣는 소리의 크기를 결정한다. 고막은 외이도를 가로질러 펼쳐져 있고 외이와 중이를 분리한다. 고막의 진동은 망치골 ( malleus), 모루골(incus), 그리고 등자골(stapes) 등과 같은 중 이의 세 가지 뼈로 전달한다.

 이 뼈들은 내이로 들어가기 전에 소리를 증폭 시킨다. 내이는 액체를 포함하고 있다. 액체를 통한 음파의 전달은 공기를 통 한 전달보다 어렵지만, 중이에 있는 전정창(oval window)에서의 단위 면적당 힘은 고막의 단위 면적당 힘보다 크게 되어서 소리가 증폭된다. 중이 또한 중이와 외부의 압력을 맞추어 주는 유스타키오관(eustachian tube) 쪽으로 열려 있는 구조를 가진다. 음파가 신경신호로 전환되는 과정은 내이에서 일어난다. 전정창에서 등자골이 진동하면, 그 진동은 액체로 채워진 관(cochlear duck)을 통하여 달팽이 관(cochlea) 까지 전달된다. 달팽이관은 코르티기관(organ of Corti)을 가지고 있으며, 이 기관은 부동섬유(stereocilia)라고 하는 털과 같이 돌출된 구조를 가지고 있는 매우 특수한 수용체 세포를 포함하고 있다.

 달팽이관의 액체 진동에 비례하여 부동섬유의 움직임이 커진다. 부동섬유가 움직임에 따라, 이때 발생하는 압력이 수용체 세포의 세포막에 있는 전압의존성 칼슘, 채널을 연다. 결국에는 수용체 세포들이 달팽이관의 신경세포를 자극하는 신경전달물질을 분비하고, 그 신호가 뇌에 있는 청각 중추에 전달됨으로써 소리를 들을 수 있게 된다.

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4) 부동섬유의 손실은 노화성 청각 손실을 일으킨다.

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 대부분의 전문가들은 노인성 난청(presbycusis)이라고 알려진 노화성 청각 퇴화의 일차적인 원인이 내의의 변화, 비록 이 변화의 원인은 잘 밝혀져 있지 않지만, 때문이라는 것에 동의한다. 내이의 많은 변화들 중에서 가장 주목할 것은 코르티 기관의 모세포와 부동섬유의 손실이다. 각 세포의 부동섬유 숫자의 감소는 신경전달물질의 분비속도를 감소시키고, 결국에는 소리의 크기와 높은 음을 탐지하는 능력을 줄어들게 한다. 다른 변화들에는 청각 신호 전달 경로의 신경세포 감소와 모세혈관 두께의 감소(혈액의 흐름이 느려짐) 등 이 포함된다. 노인성 난청은 고막의 움직임과 내이 뼈들의 움직임 등이 느려짐으로써 발생할 수 있다. 음파는 소리의 진동이 고막으로 전달됨으로써 생리학적 사건이 되고, 고막에 전달된 압력에 비례하여 중이에 있는 뼈들의 움직임이 발생함을 상기하라. 이런 뼈들의 움직임 둔화는 실제적 음과 우리가 듣는 소리 사이에 불일치를 만들 수 있을 것이다.

 망치골, 모루골, 그리고 등자골은 인대와 힘줄이 허용하는 범위에서만 움직일 수 있다. 나이가 들어가 면서, 콜라겐 - 인대와 힘줄을 구성하는 중요한 단백질은 비효소적인 교차 결합과 최종당화산화물 형성의 결과로 점차 뻣뻣해진다. 이러한 인대와 힘줄에 있는 콜라겐의 교차결합은 중이의 구조에 의해 움직이는 거리와 속도의 감소를 유발한다. 따라서 소리의 크기 (진폭)와 높은 음(진동 수)을 감지할 수 있는 능력은 생식기간이 지난 후부터 감소한다.

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5) 시각은 빛의 물리학을 근거로 한다.

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 인간의 눈은 시각을 만드는 데 참여하는 두 개의 중요한 요소로 구성된다. 환경에 노출되어 있는 눈의 바깥 부분은 물체에 집중하는 광학기구를 포함하는 데, 동공(pupil), 각막(cornea), 홍채(iris), 수정체(lens), 그리고 모양체(Ciliary body) 등이 여기에 포함된다. 눈의 내부는 빛을 신경 신호로 전환 하는 구조를 여기에 포함하는데, 망막 (retina), 망막중심오목 (fovea centralis), 시각신경원판(optic disc), 그리고 시신경(optic nerve)이 여기에 포함된다. 물체에 반사된 빛은 모든 방향으로 직선 이동을 한다. 광파를 잡아서 물 체의 형상을 만드는 능력은 반사된 많은 빛을 한 지점으로 집속할 수 있도록 하는 광학적 기구를 필요로 한다. ' 인간 눈의 광학기구 - 각막과 수정체 - 는 외부에서 들어온 빛을 망막의 한 점으로 모을 수 있고, 그 광파를 뇌가 해석 할 수 있는 전기적 신호로 전환한다. 빛을 망막의 망막중심오목 부근에 한 점 으로 모으기 위해서는 각막이 광선을 급혀(굴절)야 한다. 빛을 급히는 정도를 나타내는 것은 굴절력 ( refractive power ) 이라고 하는데, 많이 급힐수록 굴절력이 커진다. 인간의 수정체는 띠모양 섬유 ( zonular fiber ) 에 의해 괄약근 - 모양 ( 둥근모 양 ) 의 근육인 모양체 ( Ciliary body ) 에 붙어 있다. 모양체의 이완 ( 근육이 늘어남 ) 은 띠모양 섬유를 펼쳐서 수정체를 커지게 한다. 모양체의 수축 ( 근육이 수축됨 ) 은 띠모양 섬유를 이완시키고 수정체의 자연적 탄력성에 의 해 줄어들게 하여 좀 더 구형 모양이 되도록 한다. 수정체의 모양이 변하는 능력은 사람에게 가까운 물체와 멀리 있는 물체를 볼 수 있도록 하여 준다. 멀리 떨어져 있는 물체를 볼 때는, 모양체가 이완되어 수정체는 납작한 모양 이 되고, 각막은 모든 굴절을 제공한다. 가까이에 있는 물체에서 오는 빛은 큰 각도를 가지고 각막에 부딪히며, 큰 굴절력을 필요로 한다. 모양체의 수축은 수정체가 좀 더 구형이 되도록 하며, 빛의 굴절을 증가시킨다. 따라서 수정체는 각막의 굴절을 도와주는데, 수정체의 모양 변화를 일으키는 이 과정을 원근조절 ( accommodation ) 이라고 한다.

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