[코싸인의 인지과학 이야기] 감각과 지각(4)

[1주차 신경생물학팀] 4. 청각

  이번 글에서는 감각 중에 청각이 전달되는 과정을 다루어보도록 하겠습니다.

[그림 1] 귀의 구조 [1]

귀의 구조

  귀는 청각과 평형감각을 담당하는 기관이며, 크게 외이(Outer Ear), 중이(Middle Ear), 내이 \(Inner Ear)의 세 가지 부위로 분류됩니다. 소리 자극이 귀에 도달하게 되면, 우선 귓바퀴에서 소리가 모여 외이도(Ear canal, External auditory canal)를 통해 이동하게 됩니다. 외이도의 길이는 평균적으로 2.5~3cm이며 S자의 형태로 휘어져 있어 외부 먼지나 이물질로부터 귀를 보호하는 역할을 지닙니다. 소리가 외이도를 지나면 ‘고막’ (Eardrum, tympanic membrane)을 진동시키는데, 이때 고막이 진동함으로써 소리가 증폭됩니다. 증폭된 소리는 중이를 이루고 있는 세 개의 뼈인 이소골(추골-Malleus, 침골-Incus, 등골-Stapes)을 지나게 됩니다. 이 세 뼈가 움직이면서 소리는 내이로 전달됩니다. 내이로 전달된 소리가 달팽이관을 거칠 때 우리는 소리를 구별하기 시작합니다.

[그림 2] 주파수에 따른 달팽이관의 영역 [2]

주파수에 따른 달팽이관의 영역

  달팽이관은 2.5번 정도의 회전으로 이루어진 나선형 구조인데, 나선의 바깥쪽에서는 고주파 소리를 구분할 수 있는 영역이 존재하며, 나선의 깊은 부분으로 들어갈수록 저주파를 구분하는 영역들이 존재합니다. 위 그림은 음위상 지도(Tonotopic Map)로, 청각 구조상에서 형성된 주파수 지도입니다. 여기서 재미있는 사실은 같은 특정 주파수를 감지할 수 있는 뉴런들이 함께 집단을 이루고 있으며, 인접한 특정 주파수를 감지할 수 있는 뉴런들이 서로 가까이 있다는 점입니다.

[그림 3] 청각 신호의 전달 과정 [3]

청각 신호의 전달 과정

  앞서 달팽이관을 따라 감지하는 주파수 영역에 대하여 알아보았습니다. 이번에는 달팽이관의 구조를 더욱 깊이 해부학적으로 다루며 달팽이관에서 청각 신호가 전달되는 과정을 구체적으로 살펴보고자 합니다. 위 그림과 같이 달팽이관을 보게 되면 다양한 막과 영역이 존재한다는 것을 알 수 있습니다(그림 A). 달팽이관의 단면을 확대해서 보게 되면 단면의 가운데 구역에 유모세포(Auditory hair cell)가 보입니다(그림 B). 소리가 달팽이관으로 전달되면 유모세포가 넘어지는데(deflection), 이때 유모세포의 부동 섬모(stereocilium)가 움직임으로써 유모세포의 다른 부동 섬모들에 연속적으로 자극을 주게 되고, 이러한 현상으로 인해 유모세포 끝부분의 이온채널이 열리게 됩니다. 채널이 열린 후에 칼륨이온이 많이 유입되고, 이로 인해 유모세포 내에 탈분극이 발생합니다. 탈분극이 발생하여 인해 생긴 신호는 달팽이관 신경절(spiral ganglion)로부터 일차 청각피질(A1; auditory cortex)까지 전달됩니다. [코싸인 신경생물학팀]

출처

[1] http://www.audiologyspecialists.com/anatomy-of-the-ear/

[2] http://www.quotesplatform.com/tonotopic-map.html

[3] http://bme240.eng.uci.edu/students/09s/hsiniy/cochlear_anatomy.htm