후각 기관계 (嗅覺器官系, olfactory system)는 후각을 위한 감각 기관이다. 대부분의 포유류와 파충류는 후각 기관계에 주 후각 기관과 부속 후각 기관, 이렇게 두 개의 다른 파트를 지니고 있다. 주 후각 기관은 휘발성 기체 입자에 반응하며, 부속 후각 기관은 액체 입자의 자극에 반응한다. 행동 증거에 따르면 부속 후각 기관으로 감각되는 입자 중 가장 보편적인 것은 페로몬이다.
후각 기관계는 미각 기관계와 함께 화학적 감각이라 구분되곤 하는데, 이는 둘 다 화학적 신호를 감각으로 변환하기 때문이다.
개요
후각 기관은 포유류의 감각 기관 중에서는 역사가 가장 오래된 것 중의 하나로, 후각 중추도 뇌 속에서 가장 역사가 오래된 부분(고피질)에 존재한다. 후각의 감각 세포 표면<후상피(嗅上皮)의 비공면(鼻孔面)>은 점액으로 뒤덮여 있기 때문에 화학 물질은 이 점액에 녹은 뒤 감각 세포를 자극한다고 생각된다. 그러나 어떤 화학 물질을 받아들이느냐 하는 원리적인 해명은 아직 밝혀내지 못했다. 인간의 후각은 그다지 예민하지 못하다고 하는데, 그것은 반응할 수 있는 화학 물질의 종류가 다른 포유류보다 적거나 역치 농도가 크기 때문인지는 분명하지 않다. 코 중에서 외비(外鼻)는 공기의 유입 방향을 결정한다. 사고 등으로 인해 외비가 떨어져 나가면 냄새를 맡을 수 없는데, 코 모양으로 만든 것을 대면 금방 후각이 돌아온다. 이것은 외비가 없으면 공기가 수평으로 유입되어 비강 천장에 있는 후각 세포에 닿을 수 없기 때문이다.
기능
후각 기관계의 메커니즘은 외부 자극을 받아들여 신경 세포의 전기적 신호로 바꾸는 말초적인 것과, 모든 신호를 모아 중추 신경계에서 처리하는 중추적인 것으로 구분할 수 있다.
말초 기능
인간 뇌의 각 반구에서의 편도의 위치]] 포유류에서, 주 후각 기관은 코를 통해 흡입된 냄새 물질에 반응한다. 냄새 물질은 코 내부의 후각 상피와 접촉하는데, 후각 상피에는 수많은 후각 감각 세포가 들어있다. 이들은 원래 있던 냄새에서 새 냄새를 구별해내고, 그 냄새의 농도를 결정할 수 있다.
이 후각 감각 세포들은 두극신경세포인 후각 상피 내의 후각 감각 신경으로 이어져있으며, 이들은 감각 세포가 받아들인 신호를 뉴런의 전기적 신호로 바꾸어준다. 신호는 말초 신경계인 후각 신경을 따라 전달된다. 이 신경은 중추 신경계인 후각 망울 (olfactory bulb)에서 끝이 난다.
중추 기능
후각 감각 신경의 축삭은 후각 망울에 모여 토리 (glomerulus)를 형성한다. 토리 내에서, 축삭은 승모세포의 가지돌기 등 다양한 세포들과 접하게 된다. 승모세포는 앞후각신경핵 (anterior olfactory nucleus), 조롱박 겉질 (piriform cortex), 내측 편도 (amygdala) 등등 여러 뇌 영역으로 축삭을 보낸다.
조롱박 겉질은 어쩌면 냄새를 파악하는 것에 가장 밀접한 관계가 있는 영역이다. 내측 편도는 짝짓기, 같은 종의 동물 인식 등 사회적인 기능과 관련이 있다. Entorhinal cortex의 경우 기억, 즉 냄새를 적절한 기억과 매치시키는 기능을 한다. 높은 단계의 신경 영역들이 후각에 있어 정확히 어떤 기능을 하는가는 앞으로 연구해볼 과제이다.
중추 신경계에서, 각각의 냄새들은 서로 다른 신경 활동의 패턴으로 나타난다. 이 패턴들은 공간 (냄새에 반응하는 후각 영역의 활성화된 뉴런들의 위치), 시간 (냄새에 반응하여 여러 뉴런에서 일어나는 활동 전위) 또는 둘의 조합으로 기록된다. 현재 냄새 코드가 주로 시간적인가 공간적인가의 문제는 논쟁이 있다.
임상 관련
후각 기관계의 손상은 뇌 손상, 암, 독가스의 흡입, 또는 파킨슨 병, 알츠하이머 병 같은 신경 퇴행성 질환으로 비롯될 수 있다. 이런 요인들은 무후각증을 일으키게 된다. 의사들은 환자에게 냄새 카드를 제시하거나 환자들에게 눈을 감게 하고 커피나 박하 사탕 같은 일상적인 냄새들을 구별하라고 지시함으로써, 환자들의 후각 기관계에 이상이 있는지 검사할 수 있다.
역사
린다 벅과 리차드 액설은 후각 기관계에 대한 연구로 2004년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다.
