20.7: 후각 생리학과 후각 경로

인간은 후각 수용체 뉴런(ORN)이라고 불리는 비강 상부에 위치한 특수 세포의 도움으로 냄새를 감지합니다. ORN은 흡입된 공기의 감각을 받아들이는 섬모라고 불리는 머리카락과 같은 구조를 가지고 있습니다. 냄새 분자가 섬모 세포의 특정 수용체에 결합하면 ORN이 후각 신경을 통해 뇌의 후각 구근에 전기 신호를 보내게 하는 일련의 사건이 발생합니다.

뇌의 앞부분에 위치한 후각 구근은 냄새를 처리하고 인식하는 역할을 합니다. ORN으로부터 신호를 받으면 후각 구근은 편도체(감정과 관련됨) 및 해마(기억과 관련됨)를 포함하여 뇌의 다른 부분으로 정보를 보냅니다. 냄새를 다른 감각과 통합하면 환경을 더 잘 인식하는 데 도움이 됩니다.

인간의 후각 시스템은 각각 고유한 화학 구조를 지닌 수천 가지 냄새를 감지할 수 있습니다. 흥미롭게도 각 냄새 분자에는 별도의 수용체가 없습니다. 대신, 각 수용체는 여러 냄새를 감지할 수 있으며, 뇌는 활성화된 수용체의 혼합을 해석하여 특정 냄새를 식별합니다. 또한 냄새를 식별하는 능력은 개인적인 경험과 문화적 요인의 영향을 받습니다. 우리는 특정 냄새를 특정 기억이나 감정과 연관시켜 주관적인 냄새 인식을 유도할 수 있습니다.

일단 냄새 분자가 수용체에 결합하면 아데닐레이트 시클라제라는 효소를 활성화하는 G 단백질이 활성화됩니다. 아데닐산 시클라제는 순환형 아데노신 일인산(cAMP)이라는 분자를 생성합니다. cAMP 분자는 이온 채널에 결합하여 이를 열어 나트륨(Na^+) 및 칼슘(Ca^2+)과 같은 양전하를 띤 이온이 세포 안으로 유입되도록 합니다. 양전하를 띤 이온의 유입은 전기 신호를 생성하며, 이 신호는 감각 뉴런의 길이를 따라 이동하고 후각 신경을 통해 후각 망울로 전달됩니다. 신호는 후각 망울에서 통합되고 처리되어 뇌가 다양한 냄새를 인식하고 구별할 수 있습니다. 후각 정보는 편도체(감정과 관련됨) 및 해마(기억과 관련됨)를 포함한 다른 뇌 부분으로 전송됩니다.

인간의 후각 경로는 냄새 분자를 코로 흡입하여 후각 상피의 특수 수용체 세포에 결합시키는 것을 포함합니다. 거기에서 신호는 전뇌 기저부에 위치한 구조인 후각 구근으로 전송됩니다. 그런 다음 신호는 인근 뇌 영역인 1차 및 2차 후각 피질로 전달됩니다. 일차 후각 피질은 냄새를 인식하고 이를 기억이나 감정적 반응과 연관시킵니다. 대조적으로, 이차 후각 피질은 냄새의 강도, 방향성 및 지속 시간에 대한 감각 정보를 처리합니다. 또한, 최근 연구에 따르면 일차 후각 피질의 일부 신경 경로는 감정과 행동과 관련된 뇌의 다른 부분과 직접 연결될 수도 있습니다. 이는 후각이 이전에 생각했던 것보다 행동과 감정에 훨씬 더 중요한 역할을 한다는 것을 나타냅니다.

일차 후각 피질과 기억을 담당하는 뇌 영역도 페로몬 감지에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 페로몬은 동물(인간 포함)이 분비하는 화학적 신호로, 같은 종의 다른 구성원의 행동이나 생리에 영향을 미칩니다. 인간의 경우, 페로몬은 성적 매력과 연관되어 있지만, 이 연관성은 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 최근 연구에 따르면 인간 땀의 일부 구성 요소는 페로몬으로 작용할 수 있으며 감정을 전달하거나 기분에 영향을 미치는 데 사용될 수 있다고 합니다. 그 효과를 완전히 이해하려면 행동과 감정에서 후각 시스템의 역할에 대한 추가 연구가 필요합니다.

후각 기관은 후각 또는 후각을 담당합니다.

후각 과정은 후각 섬모가 냄새 분자를 포획하면서 시작됩니다.

이 냄새 물질은 효소 아데닐릴 시클라아제(adenylyl cyclase)를 활성화할 수 있는 G 단백질 결합 수용체(G-protein-coupled receptor)에 결합합니다. ATP에서 cAMP가 형성되면 나트륨 채널이 열리고 나트륨 이온의 유입이 멤브레인을 탈분극시킵니다.

탈분극이 임계값에 도달할 만큼 충분히 강하면 결과 신경 자극은 후각 축삭을 통해 후각구로 전달됩니다.

여기서 축삭돌기는 승모세포와 시냅스를 형성하여 사구체를 형성합니다. 각 사구체는 동일한 유형의 후각 수용체를 가진 뉴런으로부터 신호를 받습니다.

승모세포의 축삭돌기는 정보를 뇌로 전달하는 후각관을 형성합니다.

이러한 축삭돌기 중 일부는 냄새를 의식적으로 감지하고 해석하기 위해 전두엽에 신호를 전달합니다.

나머지 축삭돌기는 변연계로 돌출되어 위험, 즐거움, 혐오 또는 식욕과 관련된 냄새와 같은 다양한 냄새에 대한 감정적 반응을 이끌어내고 적절한 반사를 생성합니다.