Smell
(Olfactory Sense)
비강은 전체적으로 점막으로 덮여 있으나 사람의 후각수용기들은 코의 중격 septum 상단과 상비갑개 superior concha 사이에 비강 천장과 그 주변을 피복하는 전체 넓이가 5 ~ 100 ㎠ 가량의 후점막 olfactory mucous membrane 에 산재되어 있는 보조상피세포 사이에 있는 1,000 ~ 2,000 만개의 양극 신경세포 bipolar nerve cells 이다. 개의 경우, 후점막의 넓이는 사람보다 현저하게 넓다. .....
후각세포 축삭은 후구 olfactory bulb 에 이른다. 후구는 후각세포 선조 filar olfactoryria 층, 후각신경사구 glomeruli 층, 외망상 outer plexigranule 층, 승모신경세포 mitral cell 층 및 과립세포 granule cell 층으로 나눌 수 있다. 승모신경세포는 주된 수상돌기와 2차적 수상돌기를 갖고 있다. 주된 수상돌기의 말단은 많은 가지로 분지되어 있고, 후각세포 축삭과 연접을 형성하고 있어 둥근 덩어리를 형성한다. 이 부위를 후각 신경 사구라고 한다. 또한 주된 수상돌기에는 사구체 주위세포 periglomerular cell 와 연접을 형성하고 있다. 이들 신경세포들이 서로 연접을 이루고 있기 때문에 후각수용기에서 얻은 후각정보는 크게 수정되어 중추에 도달될 것이라고 알려져 있다.
일상생활 중에 냄새로서 수많은 물질들을 식별할 수 있다. 즉 사람은 2,000 ~ 4,000 종의 다른 냄새를 식별할 수 있는 능력을 갖고 있다. 그러나 후각에서는 주관적 실험을 통하여 냄새의 질을 몇 가지인지 분명하게 가려내지 못하고 있다. 다만 자연계에 있는 물질들, 즉 꽃 향기, 썩은 고기 냄새 등으로 이름 붙이고 있다. 이들 물질들의 화학구조가 유사한 것끼리 같은 질의 냄새가 나는 것은 아니고, 분자의 모양 configuration 이 유사하면 비슷한 냄새를 일으킨다고 추측하고 있다. 후각 식별의 생리적 기초는 잘 알 수가 없다. 많은 학자들이 후각수용기를 여러 기본적 형태로 분류하려 하였으나 성공을 겨두지 못하였다. 후각 식별은 후점막에 있는 자극된 수용기의 공간적 spatial 형태 pattern 에 의존한다는 증거가 더러 있다.
term :
인공코 (Artificial Nose) 전두엽 (Frontal Lobe)
paper :
후각 : 함기선. 신문균. 최흥식
site :
video :
후각의 놀라운 힘 : YTN 사이언스 : 구재형, 2013/10/22
article :
노벨 의학상 액설·벅, 뇌의 후각 인지과정 밝혀 : 조선일보 임호준기자, 2004.10.05 : 2004년 노벨 의학상은 후각의 신비를 밝혀낸 미국의 액설과 벅 두 사람이 공동 수상했다. 시각이나 청각의 메커니즘이 비교적 일찍이 규명된 데 반해 1만가지에 달하는 냄새를 감별해 내는 후각 메커니즘은 1990년까지 ‘수수께끼’로 남아 있었다. 엑설과 벅은 1991년 ‘셀(Cell)’지를 통해 후각을 담당하는 1000여개의 유전자와 후각 수용체의 역할을 발표했으며, 그 이후에도 공동연구를 통해 여러 가지 화학물질의 집합체인 냄새가 어떤 경로로 코로 들어와 뇌에서 인지되는지를 밝혀낸 공로를 인정받았다..... 엑설과 벅의 연구에 따르면, 사람의 코 점막에는 1000여개의 후각 유전자가 존재하며, 각각의 유전자는 1대1로 후각 수용체로 발현(發顯)된다. 1개의 후각 수용체가 담당하는 냄새 분자는 약 2~3개며, 1000여개 수용체의 조합에 따라 사람은 1만개 정도의 냄새(또는 냄새 분자)를 구별할 수 있게 된다. .... 사람이 냄새를 맡으려면 냄새를 구성하는 각각의 화학물질이 그 냄새만 맡을 수 있도록 특수하게 디자인된 후각 수용체와 1대1로 결합해야 한다. 예를 들어 된장 냄새를 맡으려면 된장 냄새를 구성하는 수많은 화학물질이 그 물질만 맡을 수 있는 특별한 수용체들에 달라붙어야 하는데, <그림>에서처럼 냄새 분자와 후각 수용체가 결합된 뒤엔 전기신호로 변환돼 후구(嗅球·후각신경의 중간집합소)의 사구체란 조직에 모이게 되며, 이것이 뇌로 전달되면, 뇌에서는 각각의 신호를 조합해 ‘된장’이란 냄새를 인지하게 된다. 처음엔 이토록 복잡한 경로를 통해 냄새가 인지되지만, 뇌는 한번 인지된 냄새를 기억하고 있기 때문에 다음에 비슷한 냄새가 날 때는 즉시 기억하게 된다는 게 엑설과 벅이 밝혀낸 후각 메커니즘이다. 뿐만 아니라 엑설과 벅은 어떤 화학성분이 어떤 수용체와 결합돼 활성화되는지 등을 분자생물학적 방법으로 증명해 냈다. .... 시각이나 청각과 달리 후각을 잃은 환자는 현재까지 어떤 방법으로도 치료가 불가능하다. 서울아산병원 이비인후과 장용주 교수는 “엑설과 벅이 후각의 메커니즘을 밝혀냈지만 아직 임상적으로 활용되지는 않고 있다”며 “그러나 상실된 후각을 복원시킬 수 있다는 가능성을 제시했다는 점에서 의의가 있다”고 말했다.
‘후각 메커니즘’ 밝혀 노벨상 탔다는데… : 강석기 동아사이언스 기자, 2004/10/07 : 올해 노벨 생리의학상이 인간의 후각 메커니즘을 밝힌 업적에 주어지자 많은 사람들이 이런 의문을 가졌을 것이다. 그러나 알고 보면 후각은 동물의 생존과 번식에 결정적인 감각이다. 포유류의 경우 냄새를 담당하는 유전자는 1000여종으로 전체 유전자의 3%에 이른다. 특정 기능을 담당하는 유전자 집단으로는 가장 많은 수다. 후각에 대한 연구는 어디까지 진행됐을까. ..... 인간의 경우 1000여종의 냄새 수용체 유전자 가운에 실제 작동하는 유전자 수는 375개 정도다. 절반이 넘는 유전자가 기능을 수행하지 않는 ‘가짜 유전자’인 것이다. 인류가 직립해 코가 땅바닥에서 멀어진 이래 후각에 대한 의존도가 줄면서 퇴화됐기 때문이다. 냄새 수용체를 갖고 있는 후각세포의 수도 많이 줄어들었다. 사람은 500만개의 후각세포를 가진 반면 양치기 개는 그 44배인 2억2000만개에 달한다. 적어도 후각의 영역에서 사람과 개는 전혀 다른 세상을 살고 있는 것이다. ..... 영국 아머셤 병원의 캐롤린 윌리스 박사팀은 냄새로 암을 진단할 수 있다는 연구결과를 ‘브리티시 메디컬 저널’ 최신호에 발표했다. 이런 ‘개코’의 주인공은 말 그대로 개. 연구자들은 1989년 의학저널 ‘란셋’에 실린 재미있는 일화에서 힌트를 얻었다. 한 여성이 기르던 개가 주인의 피부상처에 미친 듯이 관심을 보여 병원에 가봤더니 피부암이라는 진단을 얻었다는 것....... 윌리스 박사는 “개는 오줌에 들어 있는 수백가지 냄새 중에서 방광암 냄새를 집어낸다”며 “이 냄새의 실체를 규명하면 냄새로 암을 진단하는 장치를 만들 수 있을 것”이라고 말했다. 암 환자의 혈액이나 오줌에는 비정상적인 단백질이 들어있는데 개가 이 냄새를 맡는 것으로 추정된다. ....... 서울대 응용화학부 박태현 교수팀은 인간의 후각을 칩 위에 재현하는 연구를 진행하고 있다. 물론 후각세포 자체로는 아니다. 후각세포는 인체 밖에서 배양되지 않기 때문이다. 대신 박 교수팀은 이들 유전자 하나하나를 박테리아에 집어넣어 발현시키기로 했다. 그 결과 이들 유전자가 박테리아 표면에서 단백질을 만들어 후각세포에서처럼 냄새분자에 반응한다는 점을 관찰했다. 이 연구 결과는 ‘바이오센서스 & 바이오일렉트로닉스’ 최신호에 실릴 예정이다. ..... 박 교수는 “앞으로 375개의 냄새 유전자 각각을 집어넣은 375종의 박테리아를 배양하는데 성공하면 인간의 코를 칩 위에서 재현시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 이 일이 완성되면 인간의 냄새정보를 수치로 완벽하게 표현할 수 있어 질병진단 장비는 물론 화장품, 식품산업 등에 널리 활용될 전망이다.
콧구멍으로 들어온 냄새분자는 비강위쪽의 후각상피에 도달한다. 여기 곳곳에 후각신경세포가 존재하는데 이신경세포에 달려 있는 섬모(오른쪽 사진) 끝에 냄새분자가 달라붙는다. 이 냄새신호는 후각구를 거쳐 뇌의 변연계로 전달된다. -사진제공 사이언티픽 아메리칸