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재미있는 귓속 여행(2) 소리는 피아노 건반을 타고 재미있는 인체 생리 | 2007년 10월호 40쪽
 우리는 지난 9월 호에서 물체의 진동으로 발생한'소리'가 귓바퀴에 의해 모아져 귓구멍을 통해 전달되어 고막을 진동시키고, 이 진동이 중이에 있는 작은 뼈(이소골) 세 개의 지렛대 원리에 의해 증폭되어 내이의 달팽이관으로 전달되는 것을 살펴보았다.
 <그림 1>과 <그림 2>는 달팽이관(와우)의 구조를 보여 주는데 조금 복잡하지만 하나씩 살펴보자. 달팽이관은 2.5회전의 달팽이집 모양을 하고 있으며 이소골 중 가장 작은 등골이 붙어 있는 타원형의 난원창과 연결된 전정계와 둥근 정원창에 연결된 고실계가 있고 이곳에는 외림프가 차 있다. 전정계와 고실계 중간 부분에는 전정막과 기저막 사이의 와우관(중간계)이 있고 내림프가 차 있다. 와우관의 기저막 위로 바깥쪽에 3줄로 늘어선 외유모세포와 안쪽에 1줄로 늘어선 내유모세포가 있는데 이 유모세포들은 개막에 덮여 있고 이것을 합쳐서'코르티기관'이라고 한다.

가장 정교한 악기
 자, 이제 복잡한 달팽이관의 구조를 익혔으니 이곳에서 어떤 일이 일어나는지 살펴보자.
 고막을 통과한 소리의 진동은 난원창과 정원창을 거쳐 외림프에 압력파를 생성시킨다.
 이 압력파는 기저막을 자극하고 기저막은 다시 코르티기관의 내유모세포를 자극하는데 내유모세포가 바로 실질적인 청각 세포로서 받아들인 진동의 역학적 에너지를 신경전기 에너지로 변환시킨다.
 한편 보조기능을 하는 외유모세포는 수축성이 있어서 수축했다가 팽창하는 운동으로 표면에 있는 짧은 섬모인 부동 섬모를 움직여 진동을 증폭시키고 덕분에 내유모세포는 최적의 환경에서 주파수를 감지하고 판별할 수 있게 된다. 이렇게 외유모세포는 주파수를 감지하고 40~50데시벨 정도 소리를 증폭하는 일을 하며 내유모세포는 듣는 기능을 한다. 특이한 점은 외유모세포는 모두 1만 2,500개에 달하는데, 내유모세포는 그 3분의 1정도인 3,500개밖에 안 된다는 사실이다. 유모세포가 재생될 수 없는 세포라는 점을 감안하고 더욱이 눈에서 시력세포인 원추세포와 간상세포가 1억 2500만개라는 것에 비교하면 터무니없이 적은 수인 셈이다.

 달팽이관의 청각세포(특히 외유모세포)는 외부에서 들어온 다양한 음을 구별하는 기능을 한다. 달팽이관 내에는 피아노 건반처럼 낮은 음부터 높은 음을 구별하는 부위가 다르다. <그림 3>을 보면 달팽이관의 기저부, 즉 난원창과 정원창에 가까운 부위는 고주파의 높은 음을, 첨부, 즉 달팽이관의 끝부분에서는 저주파의 낮은 음을 감지하고 중간음은 그사이의 특정 부위에서 구분한다. 사실 우리 귀의 음역은 피아노 건반의 음역보다 더 넓은 11옥타브의 음역을 감지할수 있기 때문에 어떠한 악기보다도 우리의 귀가 정교한 악기라고 할 수 있다. 아름다운 피아노 연주를 들을 때 내 귓속에 있는 달팽이관의 유모세포들이 곡조의 음을 따라 피아노 건반처럼 연주되고 있다고 상상하면 신기할 뿐이다.

 그럼 달팽이관의 내유모세포에서 만들어진 신경전기에너지가 어떤 경로를 통해 뇌까지 전달되는지 살펴보자. <그림 2>를 보면 코르티기관의 기저막에서 시작되는 청신경섬유는 나선 신경절을 거쳐 청신경을 형성한다. 청신경은 3만 개 정도의 신경섬유로 이루어져 있는데 청신경의 중앙에는 달팽이관의 첨부에서, 주변에는 달팽이관의 기저부에서 시작된 신경섬유가 분포한다. 따라서 청신경의 중앙에는 낮은 음을, 주변부는 높은 음을 특이주파수로 하는 신경섬유로 이루어져 있다. <그림 4>는 이 후의 전달 경로를 보여 주고 있다. 청신경을 통한 정보는 같은 편의 와우핵(달팽이핵)에 전달되는데 이곳에서는 소리의 주파수와 세기를 코드화한다. 이어서 주로는 반대편으로, 일부는 같은 편의 상올리브복합체에 전달되는데 이곳에서는 양쪽 달팽이관에서 온 정보를 종합하여 소리의 위치를 파악하는 일을 한다. 이어서 전달되는 외측섬유띠는 양쪽 귀의 청각에 관여한다. 이렇게 여러 경로를 거친 소리의 신경전기에너지 신호는 하구를 거쳐 최종적으로 측두대뇌피질의 청각중추에 전달되고 비로소 우리에게 소리로 인지된다. 각청각경로의 신경세포들은 청신경에서와 같이 주파수에 따라 해당 부위가 정연히 정리되어 있다.

청력을 잘 보존하려면
 우리가 이 세상을 살아가는 데 아주 중요한 청력! 여러 이유로 청력이 손상되어 잘 듣지 못하게 되는 경우를'난청'이라고 한다. 과도한 귀지, 고막파열, 중이염 등과 같이 소리의 전달 경로에 문제가 생겨 발생한 경우를'전음성 난청',소음, 노화, 약물, 바이러스균에 의해 달팽이관의 청각세포(유모세포)가 손상되어 발생한 경우를'감음성 난청'이라고 한다.

 정상인들의 경우 소음 속에서도 상대방의 말을 잘 알아듣는데, 시끄러운 파티 중에도 원하는 소리를 가려서 듣는다는 의미로'칵테일파티 효과'라고 한다. 그런데 감음성 난청의 경우 외유모세포의 손상으로 어떤 주파수가 중요한지 선별하지 못하게 되어 소음 속에서 다른 사람의 말소리를 알아듣는 데 어려움을 느끼게 된다.

 큰소리의 소음에 의해 청각세포가 손상되어 발생하는 것은'소음성 난청'인데 청각세포는 한 번 손상되면 치료도,재생도 되지 않는다는 데에 그 심각성이 있다. 특히 소음성 난청은 2천~4천 헤르츠의 고주파음(고음)에 대한 청력손실이 먼저 나타나 남자보다는 여자나 아이들의 목소리를 듣는데 더 어려움을 느낀다. 저주파음인'아에이오우'같은 모음보다 고주파음인'스츠쯔크프즈흐'같은 자음이 포함된 단어를 듣는 데 더 어려움을 느껴 다른 사람들이 정확히 발음하지 않고 중얼거리는 것처럼 듣게 된다.

 과거에는 시끄러운 공장에서 근무하는 사람이나 군대의 포병과 같은 특정인에게 소음성 난청이 온다고 생각했지만 요즈음 우리 자녀들이 애용하는 MP3, 노래방, PC게임방에서 헤드셋을 통해 들리는 소음 등에 의해 평범한 젊은이들에게서도 난청이 증가하고 있다.
 너무 시끄러운 소음에 우리 자녀의 청력이 손상되지 않도록 미리미리 대처하는 현명한 지혜가 필요하겠다. 청력을 잘보존하여 나이가 들어서도 창밖에서 지저귀는 고주파의 새소리를 들으며 잠에서 깰 수 있으면 얼마나 좋을까?
 손경수
원주 손경수 내과 원장
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