저는 학생신분으로 생리학 강의를 들은 것이 10년 전의 일입니다. 하지만 2007년도에 생리학교실에 조교로 남아 실습강의부터 시작하여, 지금은 3년째 신경생리와 신장생리 부분을 강의하고 있습니다. 생리학강의와 공부접근법에 대해 학생 때 느낀 점과 현재 입장에서 느끼는 점에 대해서 말해보고자 합니다.

본과 1학년 때 저는 해부학보다는 생리학을 더 좋아했습니다. 저는 암기보다는 원리를 이해하는 부분이 더 공부하기가 편하였기 때문입니다. 하지만, 강의를 해주시는 교수님에 따라 이해하기 어려운 부분도 있었고, 원서를 읽어서 인체생리를 이해하기에는 시간도 없었고 어려운 일이였습니다. 그래서 잘 모르는 부분은 공부 잘 하는 친구에게 의존하거나 족보에 의존하였습니다. 사실 족보만 다 보기에도 시간이 빠듯했으니까요

(생리학 교과서 중 하나인 가이톤(Guyton))

저는 생리학에서 특히 세포막 채널, 전기생리학 그리고 신장생리가 가장 어려웠던 것 같습니다. 또한 생리학에서 가장 혼란스러웠던 부분은 순환생리부분 시험을 치를 때 보상반응 전 상황으로 시험문제를 이해하고 풀어야 할지, 아니면 보상반응 후 상황으로 시험문제를 이해하고 풀어야 할지 모호한 부분이었습니다.

본과 3, 4학년이 되면서 생리학이 정말 중요한 과목이였음을 느꼈고, 아마도 다들 동의하실 거라 생각합니다. 하지만, 정작 본과 3, 4학년 때는 다시 생리학 책을 찾아보지는 못했습니다. PK실습준비와 국시준비로 다시 생리학 공부를 하기가 어려웠던 부분도 있고, 본과 1학년 때 생리학 교제라든지 정리본들을 모두 잃어버려, 생리학 원서를 보기에는 너무 힘든 부분도 있었기 때문입니다.

졸업 후 처음 조교가 되어 생리학 강의를 다시 들어보니, 훨씬 이해가 잘 되었고 기억에 남았지만, 한 가지 느낀 점은 교수님들께서 너무 많은 내용을 다 알려주시는 것은 아닌가, 또 너무 기초적인 부분까지도 자세히 강의하시는 것은 아닌가라는 생각이 들었습니다. 저는 기초의학을 공부하기 때문에 생리학의 기초적인 내용인 세포막 채널, 전기적 성질, 세포내 신호전달 등을 조금 더 잘 이해할 수 있었지만, 과연 본과 1학년 학생들이 이해를 할 수 있을지, 의사로써 꼭 알아야할 내용인지 등이 의심도 되고 걱정이 되었습니다. 저는 학생들에게 신경생리와 신장생리를 강의하면서 이러한 자세한 기초적인 내용은 간략하게 강의하고 넘어가기로 하였습니다. 그 대신 전체 신경생리와 신장생리를 이해할 수 있도록 강의를 쉽고 간략하게 하려고 노력하고 있습니다.

생리학 공부를 하고 있는 본과 1학년 후배들에게 몇 가지 조언을 하자면 다음과 같이 요약할 수 있겠습니다

첫째는 교수님마다 중요하게 생각하시는 부분과 강의스타일이 다르니, 교수님께서 강의하시는 모든 것을 다 이해하려, 다 외우려 하지 말라입니다. 앞서 이야기한 것처럼 특정부분 생리를 이해하고 큼직큼직한 내용을 이해하고 외우는 것이 중요하다고 생각합니다

두 번째는 한글판 인체생리학 책을 잘 이용하라입니다. “이석강 또는 김영규 저, 인체생리학 (고문사)”김기환, 엄융의, 김전 저 생리학 (의학문화사)” 책이 좀 오래되긴 하였지만, 나름 한글로 잘 정리되어 있다고 생각이 됩니다

(다양한 한글판 인체 생리학 책들)

세 번째는 강의록에 기록을 잘 해두던지, 공부 잘 하는 친구의 노트를 복사해두던지, 아니면 자신만의 정리노트를 만들어보라입니다. 이런 습관을 들이면 과목이 진행되어갈수록 전체를 볼수 있고, 진급을 하고나서도 참고할 수 있는 자료가 생기게 됩니다

마지막은 첫 번째 내용과 비슷합니다만, 의사가 될 사람으로서 생리학에서 꼭 기억하고 이해해야할 내용이 무엇인지 잘 선별하여 공부하고 기억하라입니다. 가장 어려운 부분이겠지만, 모든 의과대학 과목에서 가장 중요한 부분이 아닌가 합니다. 방대한 모든 지식을 다 기억할 수는 없으니까요. 또 이를 위해서는 수업을 주의 깊게 잘 듣는 것이 필요하다고 생각이 됩니다.

오늘도 시험기간이라 밤새공부하려는 학생들이 보이네요. 저는 생리학뿐만 아니라, 방대한 양의 의과대학 공부는 항상 얕고 넓게 아는 것이 최우선이라고 생각합니다. 그다음에 다시 반복과 반복을 하면서 살을 붙여나가야 합니다

시험기간전에 일주일동안 한 과목을 한번 보았다면, 시험에서 좋은 성적을 기대하기는 어렵습니다. 특히 임상과목 공부에서는 더욱 그러합니다. 아주 얕고 넓은 지식을 위해 아주 빠른 속도로 시험범위 전체를 공부하고 (반드시 하루만에), 그 과정을 적어도 다섯 번 이상 반복을 하면서 조금씩 살을 붙여가야 하겠습니다 (반복할수록 오히려 속도가 느려지겠지요). 이러한 공부방법이 국시공부에도 적용되어야 한다고 생각합니다. 저도 아직 교육경력이 얼마 되지 않았지만, 저의 경험담과 느끼는 점들이 의과대학생 후배들에게 조금이나마 도움이 되었으면 합니다.

 - 계명의대 생리학교실 연구강사 박재형



전기생리학이 단어를 들으면 뭐가 떠오르시나요? 


처음 들어보신 분들은 전기생리이렇게 따로 따로 단어를 떼어 생각하실테고


배워본 적이 있으신 분들은 호치킨헉슬리오징어축삭나트륨칼륨등등에서 심전도까지 생각 나실 수도 있겠습니다. 


오늘 제가 소개해드리려는 것은 바로 전기생리학으로 연구하는 실험실은 어떻게 굴러가나하는 실질적인 내용입니다전기생리학은 어떤 학문이다라고 하는 건 너무 지겹기도 하고어렵기도 하니깐요. ^^


그렇다 하더라도 간단히 짚고 넘어가자면전기생리학은 살아있는 세포조직기관에서 일어나는 전기적 활동을 다루는 학문이라고 할 수 있습니다왜 살아있는 생물에서 전기적 활동이 생기나하실 수 있는데요우리 인체는 70%가 물이고그 물에녹아있는 이온(+,-를 띤)이 왔다리 갔다리 하면서 전류가 흐릅니다친숙한 예로는 뇌파가 있구요앞에서 얘기한 심전도 역시 이런 활동의 결과입니다.



      

  Hodgkin                 Huxley   


그럼 그 전기적 활동을 어떻게 측정하는지 알아볼까요조직이나 기관 수준에서 생겨나는 전류는 간단히 전극을 설치함으로써 해결됩니다그래서 병원에서 뇌파와 심전도를 간단하게 기록할 수 있죠하지만 단일세포의 전기활동을 기록하는 일은 만만치가 않습니다그래서 옛날 사람들은정확히 호치킨과 헉슬리 할아버지는 큰 세포를 찾았습니다.


그게 바로 오징어 거대 축삭인거죠. 


                                             

오징어 축삭 직경이 1mm정도로 두꺼워 전극을 직접 넣기 용이했다고 합니다.


이 기법은 말 그대로 세포 안과 밖에 전극을 설치해 세포막을 통해 오가는 이온전류를 측정하는 방식입니다. 일견 쉬워 보이지만, 1950년대 그 당시로서는 획기적인 발견이었습니다이 공로로 1963년에 노벨상을 수상합니다.  하지만 이렇게 크지 않은 일반 세포는 어떻게 기록했을까요? 


                                     

  

                                                    (전극 측정시 이용되는 유리관입니다.)



유리관을 아주 얇고 길게 뽑아서 세포막에 찔러 넣어 기록했습니다


이렇게 하면 세포막전압의 변화를 기록을 할 수 있지만이온통로의 전류를 측정할 수 없습니다왜냐하면 옴의 법칙 V=IR에서 전류I를 구하려면 전압V와 막저항R을 알아야 하는데, V를 측정한다고 하더라도막저항 R은 시간에 따라서도 변하고막전압V에 따라서도 변하기 때문이죠


쉽게 얘기하면 나트륨 통로가 열렸다 닫혔다 하는데 이게 전압에 따라서 막 많이 열렸다가적게 열렸다가 하는거에요그래서 막전압의존적 이온통로라는 말이 등장합니다공돌이스럽게 얘기하면 막전압V에 따라 변하는 가변저항이라는 거에요이 개념은 어렵지만 중요하니 다음 기회에 길게 써보도록 하죠.


사실 이 문제는 호치킨헉슬리도 해결했어요오징어 축삭에 다가 전극을 두 개를 꽂아서 하나는 전압 측정용또 하나는 피드백 전류를 흘려서 전압을 고정하는 것으로요이 기법이 막전압 고정법입니다이렇게 하면 V=IR에서 V와 R이 고정되어 I를 측정할 수 있게 됩니다. 


다시 작은 일반 세포로 돌아가보죠일반 세포에 찔러 넣은 유리관은 너무 얇고 길어 그 자체의 저항이 너무 컸습니다그래서 피드백 전류를 흘려 보내기에는 적합하지 않았죠게다가 막에 찔러 넣었으니유리관과 세포막사이의 틈을 통해 질질 흐르는 leak 전류도 컸습니다. 


여기서 등장하는 것이 patch-clamp 기법이에요이 기법은 네어(Neher)와 사크만(Sakmann) 아저씨가 개발했습니다. 


                                                                                                                                  Neher(왼쪽)와 Sakmann(오른쪽)



상대적으로 구멍이 크게(3~4Mohm) 유리관을 뽑은 후 세포막 근처에서 살짝 빨아 당겨 줍니다그럼 유리관 끝과 세포막이 찰싹 달라 붙으며 그 사이로는 새어나가는 전류가 거의 없게 되요이 상태를 On cell 이라고 해요그 때 뽁~! 하고 순간 더 빨아 당기면 안 쪽에 있는 세포막이 뚫리면서 Whole-cell 모드가 됩니다이렇게 되면 세포막 전체를 통과하는 전류를 기록할 수 있게 되죠유리관 구멍의 저항도 앞에 설명한 것보다 작기에 막전압 고정도 가능하구요.



(이 기법을 개발한 공로로 1991년에 노벨상을 수상하죠.)


 (from http://www.nature.com/nprot/journal/v1/n4/fig_tab/nprot.2006.266_F4.html)



일반적인 patch-clamp set의 모습이에요막전류나 막전압을 기록할 수 있는 기록계컴퓨터 등이 보이고세포를 관찰할 수 있는 현미경이 보이죠그리고 대물렌즈 양 옆으로는 기록용 전극 (여기 유리관을 꽂아요)과 그 전극을 미세하게 움직이게 할 수 있는 manipulator(로봇팔)가 보입니다. 

그리고 대학원생이나 post-doc이 저 앞에 앉아 열심히 모니터를 보며 기록을 하고가끔 용액의 조성을 바꾸기도 하고원하는 약물을 타 넣기도 하고….그러면서 하루하루를 보냅니다




참고 사항 하나 댓글 답니다. 2012년 5월 30일로 헉슬리 선생님이 타계하셨다고 하네요. 

2012년 Nature 부고에도 실린 글이나 다른 기사(과학동아)에, 관심있으신 분들은 읽어보시길 바랍니다.


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