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1. 더위를 많이 탈까? 추위를 많이 탈까?

■ 준비물
 

작은 유리병, 고무찰흙, 구리선 30cm, 모눈 종이, 샤프, 가는 수성사인펭, 더운물, 얼음물.

■ 실험방법
 

1. 약 15cm정도 되는 구리선의 한 쪽 끝을 꺾어 접어올린다.
 

2. 유리병 뚜껑에 구멍을 뚫고, 구리선을 넣은 후 뚜껑 윗부분을 고무찰흙으로 잘 봉한다.
 

3. 모눈종이를 가로 5cm, 세로 5cm 정도의 크기로 자른다.
4. 자른 모눈종이 위를 4mm 간격으로 작은 구멍을 뚫는다.
 

5. 손등에 구멍이 뚫린 모눈종이를 놓는다. 구멍을 통해 수성사인펜으로 점을 찍어 손등에 자국이 남게 한다.
6. 유리병에 얼음물을 넣는다.
 

7. 점으로 표시된 곳에 구리선의 끝을 대보면서 차갑게 느껴지는 곳에 표시를 한다. 차가움에 갈하게 느껴지는 점(냉점)의 개수를 센다.
 

8. 유리병에 더운 물을 넣어 온점도 같은 방법으로 찾는다.
9. 손바닥에서도 같은 방법으로 해본다.
 

■ 왜 그럴까?

실험을 통해 우리는 냉점이 온점보다 많다는 것을 알 수 있다. 그리고 손바닥보다 손등에 감각점이 더 많다는 것도 알아낼 수 있다. 또 손에는 온점보다 냉점의 분포가 더 많은 것으로 봐 더위보다는 추위를 더 잘 느낀다는 것도 예상할 수 있다. 또 손에는 온점보다 냉점의 분포가 더 많은 것으로 봐 더위보다는 추위를 더 잘 느낀다는 것도 예상할 수 있다. 그러나 이런 감각 수용기도 극단적으로 차갑거나 아주 뜨거운 것에 닿았을 때는 차갑거나 뜨거움을 느끼기보다는 모두 아픔으로 감지한다.

사람의 피부가 느낄 수 있는 감각에는 아픔을 느끼는 통점, 누리는 것을 느끼는 압점, 찬 것을 느끼는 냉점, 따뜻한 것을 느끼는 온점이 있으며, 그 수는 통점>;압점>;냉점>;온점 순이다. 압점은 손끝에 가장 많이 분포돼 있어 1㎤당 1백여개나 된다. 그리고 시각을 잃을 경우 압점의 숫자가 늘어나서 눈에서 못하는 조종을 조금이나마 보조한다.

바늘에 손가락을 찔렸을 때보다는, 손등을 찔렸을 때보다는, 손등을 찔렸을 때 더 아픔을 느끼는 것은 손 끝에는 1㎠당 압점이 1백여개,통점이 60여개 정도가 분포해 있는 반면 손등에는 압점이 9개, 통점이 1백여개나 되기 때문이다.

신과림 박사의 실험파일

1. 물은 유리 병에 꽉 채우는 것이 좋다.
2. 구리선은 집에서 쓰는 굵은 전선의 피복을 벗겨 사용한다. 구리선의 굵기가 굵을수록 열이 잘 전달된다.
3. 구리선을 사용하는 이유는 열에 대한 전도도가 다른 금속보다 크기 때문이다.
4. 감각을 느끼는 사람은 눈을 감고 하는것이 좋다.
5. 손목 부위 쪽보다 손가락 쪽으로 갈수록 감각점이 많은 것을 알 수 있다.

2. 손에 손잡고

몸 속 뉴런을 통해 내가 얻은 감각을 다른 사람에게 전달하는 속도는 어떻게 될까. 기린의 목에서 다리까지 한 개의 뉴런으로 돼 있어 신호가 빨리 전달된다는데...

■ 준비물
 

초시계, 호루라기, 물자, 계산기.

■ 실험방법
 

1. 손을 맞잡고 둥그렇게 앉는다. 원의 한쪽 부분은 비워둔다.
 

2. 위의 시작 부분에서 시간을 측정하는 사람은 오른 손에 초시계를 를 든다.
 

3. 원의 맨 끝에 있는 사람은 입에 호루라기를 문다.
4. 시작하는 사람이 왼쪽 사람의 손을 누른다. 이 때 초시계도 동시에 작동시킨다.
5. 신호를 계속해 전달, 전달 한다.
6. 호루라기를 문 사람은 자극을 전달받는 순간 호루라기를 분다.
7. 바로 그 때 초시계를 멈추고 시간을 잰다.
 

8. 두 팔을 펼쳤을 때의 길이를 잰다. 3-4명의 평균을 내도 된다.
9. 참가한 사람의 수를 팔길이에 곱한다.
10. 사람들의 전체 팔 길이를 시간으로 나눈다. (속력=거리/시간)
11. 위의 과정을 여러 번 반복해 평균을 낸다.

■ 왜 그럴까?
 

실험 결과로 신경의 전달 속도를 구해보자. 8명의 팔길이가 13.2m(양팔 길이(165cm)x8명 = 1320cm = 13.2m)이고, 전달시간이 1.2초이면 전달속도는 11m/초이다.

자극의 전달과 반응 속도가 대단히 빠르다는 것을 알 수 있다. 그렇다면 자극(오른손에 자극을 받음)의 신호는 어떻게 전달돼 반응(왼손으로 옆 사람의 손을 누름)이 일어날까.

신경계를 구성하는 기본 단위는 뉴런이다. 뉴런은 운동 뉴런과 감각 뉴런, 연합 뉴런으로 구분된다. 뉴런은 하나로 돼 있기도 하고 여러 개가 연결돼 있는 경우도 있다. 뉴런과 뉴런사이의 자극 전달은 화학물질(아세틸콜린, GABA등)에 의해 이뤄진다. 감각 뉴런은 감각기에서 받은 흥분을 중추(뇌, 척수)에 전달하고, 연합 뉴런(뇌, 척수에 존재)은 감각 뉴런과 운동 뉴런을 연결하며, 운동 뉴런은 중추(뇌)의 명령을 근육에 전달해 반응이 일어난다. 그리고 뉴런 내부에서 자극 전달의 매개체는 ${Na}^{+}$, ${K}^{+}$ 이온이다. 특히 척추동물의 경우 무척추동물보다 자극의 전달 속도가 빠른데(표2), 그것은 신경을 미엘린(수초)이라는 지방 성분이 둘러싸고 있는 유수신경(척추동물이 소유한 것으로 수초로 싸여있는 뉴런)이 무수신경보다 전달 속도가 빠르기 때문이다.

실제로 실험을 통해 신경의 자극 전달 속도를 계산해보며 90m/초에 훨씬 못 미친다는 것을 알 수 있다. 표에 제시된 속도는 하나의 뉴런에서 신호가 전달되는 속도이기 때문에 체내의 여러 개의 뉴런이 여러 사람을 거치고, 뇌의 명령(반사적인 자극의 전달이 아닌)을 통해 자극이 전달되면 시간이 더 걸린다. 뉴런은 하나로 연결되기도 하고 여러 개로 연결돼 있기도 하다. 따라서 뉴런과 뉴런 사이에서 화학 전달과정이 없기 때문에 속도가 빠르다.