감각계와 신경계
동물의 구별된 특징은
환경 조건(특히 변화하는 조건)에 그들의 행동을 조절하는 능력이다.
동물들은 그들에게 파괴적이지 않은 자연 안에서 일반적인 형태의 에너지에
특히 민감한 몸의 외부에 가까운 세포나 많은 양의 세포를 갖고 있기 때문에
이것이 가능하다.
이렇게 특성화된 세포와 관련된 구조는 감각 기관으로 알려져 있다.
하지만 이 용어는 동물의 일부에서 의식적 인식을 필연적으로 함축하는 것은 아니다.
감각 기관의 수용 기관으로부터, 감각 신경은 중앙 신경계의 안쪽으로 확장한다.
운동 신경이라고 불리는 다른 섬유 집단은 중앙계 안의 세포로부터 나와
몸 근육과 샘으로 간다.
세 번째 중재자 집단인 연합 섬유는 들어오는 감각 신경의 끝을
밖으로 나가는 운동 신경의 뿌리와 연결한다.
이러한 방법으로 중앙계를 통해 밖으로 향하는 감각 기관들로부터
근육이나 샘, 그리고 몸 외부에서 받는 자극들까지의 신경 회로가 만들어진다.
따라서 자극은 마지막으로 운동계를 활동시키기거나,
분비물을 생산하는 특정 분비샘을 자극하는 신경 충격을 만든다.
동물이 외부 자극에 반응하는 것을 반작용이라고 한다.
반작용의 특성은 외부 자극과 영향을 받는 내부 신경 경로에 달려 있다.
만약 동물이 움직임의 의식적 조절을 가지면,
위반은 아마 발신 신경 충동의 길을 결정할 것이다.
그렇지 않으면 움직임은 반사 작용이다.
공동 작용할 수 있는 반사 작용은 본능이다.
곤충의 감각계와 신경계는 잘 발달되었고, 잘 조직되었다.
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그리고 꿀벌은 많은 점에서 감각 수용과 운동 작용의 힘에서
가장 고도로 지니고 있는 것 중 하나다.
촉각이나 외부 압력에 반작용은 아마도 모든 감각 중에서 가장 원시적인 것이다.
성충에서는 부드러운 피부를 가진 유충과 비교되는 것처럼,
일반적인 몸 표면은 외피의 단단함 때문에 상대적으로 압력에 적은 민감도를 갖고 있다.
그러므로, 피부의 감각 신경의 대부분은 털 기저에 있는 세포에서 끝이 난다.
섬세하게 준비가 되어있는 털들은 대상이나 공기의 흐름과 접촉하여 쉽게 움직인다.
따라서, 자극된 털들과 관련한 감각 세포들은 촉각 기관을 구성한다.
벌의 얼마나 많은 털들이 감각 기관인지는 알려져있지 않다.
하지만 자극된 털들은 몸의 다양한 부분과 부속기관에서 일어나며,
특히 안테나에 상당수가 있다.
어떤 곤충들은 감각모들의 진동으로 소리에 반응한다.
벌들은 그들 다리에 있는 감각을 통해 손쉽게 기질 진동을 감지한다.
이러한 진동은 공기 전파음에 의해 유발될 것이다.
몇몇은 벌들이 안테나의 진동으로 공기 전파음을 듣는다고 믿는다.
그러나, 이 가설을 입증할 증거가 부족하다.
몇몇 매우 작고, 얇은 벽의 털을 가진 벌,
혹은 털과 같은 구조가 작은 못으로 감소한 벌들은
공기나 액체의 작은 입자들에 의해 자극되는 것이 가능해야 한다.
따라서 이들은 냄새나 맛의 기관으로 여겨진다.
이러한 기관들은 털이나 못으로 신경선을 보내는 수많은 신경 세포로부터
각각 분포되어 있다.
이러한 종류의 기관들은 더듬이와 입 근처의 부분에 발생한다.
더듬이에 있는 일부는 깊은 플라스크 모양의 구멍 안으로 가라앉아 있다.
그러나 더듬이에서 가장 많은 기관은 작은 타원형 원반이나 판으로써 표면에 나타난다.
각각의 판은 가장자리 주변에 굴곡이 있고, 다량의 감각 세포들로 덮여 있다.
이러한 구조는 판 기관으로 알려져있다.
이들은 벌에서 냄새를 맡는 중요한 기관이다.
일벌의 더듬이 편모 위에 5에서 6천개의 판 기관이 있고,
여왕벌은 2에서 3천개, 그리고 아마 수벌에는 3만개의 기관이 있는 것으로 측정됐다.
여전히 작은 종 모양이나 뒤집어진 컵 모양은 내부에 신경 끝을 가진 채
몸 벽 안으로 가라앉은 것과 함께 다른 기관들은 몸과 부속 기관들의
다양한 부분에 떼를 지어 분포되어 있다.
이런 기관들은 “후각 구멍”들로 묘사되어 왔지만,
최근 실험에서 이들이 압박, 스트레스, 혹은 외피의 구부러짐에 반응하고,
따라서 곤충에게 행동에 관련한 “정보”를 주는 것으로 나타났다.
상상력이 많은 사람들은 곤충이 “우리가 완전히 모르는” 어떤 감각을 가지고 있을
가능성을 추측하기 좋아한다.
하지만, 감각이 동물 일부에서 환경의 외부 조건에 대한 내부 반작용임을 고려할 때,
가정된 “모르는 감각”은 자연의 진짜인 무언가를 기초로 하고 있어야 한다.
감각 자극에 대한 곤충의 반작용은 실험적으로 결정될 수 있고
이것의 감각 기관은 현미경 아래서 연구될 수 있다.
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하지만 이것의 감각 기관들이 우리의 것과 매우 다르고,
이들의 다양한 종류가 몸이나 부속 기관의 같은 부분에서 발생하기 때문에,
어떤 자극이 각각의 기관에 효과적인지
대부분의 사례에서 특정하게 결정하는 것은 어려운 문제이다.
가장 잘 알려진 곤충 감각 기관은 눈이다.
왜냐하면 곤충의 눈은 다른 눈과 같다.
이것의 필수적인 부분은 빛을 모으고, 아래에 위치하고 빛에 민감하며
뇌와 신경으로 연결되어 있는 망막이다.
우리가 관찰한 것처럼, 벌은 세 개의 간단한 눈인 홑눈을 머리 꼭대기에 가지고 있고,
한 쌍의 큰 겹눈을 머리 옆에 가지고 있다.
홑눈은 전체 망막에 하나의 렌즈를 갖고 있다.
겹눈은 많은 작은 렌즈를 갖고 있고, 망막은 렌즈에 해당하는 부분으로 나누어진다.
곤충이 겹눈으로 빛의 많은 부분을 눈의 분할을 통해 “본다”고 가정하며,
따라서 대상이나 풍경의 모자이크 그림을 얻는다고 가정한다.
그리고 눈에 수 천개의 분리된 빛 수용 부분이 있을 것이다.
그러나, 무엇이 곤충의 뇌에 마지막 영향을 미칠지 우리가 아는 것은 불가능하다.
곤충이 대상의 움직임에 재빠르게 반응하는 것은 확실하지만,
꿀벌을 포함한 많은 곤충들은 색깔, 모양, 위치의 차이를 인지한다.
대부분의 곤충들은 우리가 볼 수 있는 색깔 스펙트럼 (녹색, 청색, 보라색)보다
더 높은 것을 “보고”, 심지어 우리가 보지 못하는 자외선을 본다.
그러나 그들은 낮은 적외선에는 거의 둔감하다.
홑눈은 근거리 시력을 위한 기관이라고 생각된 적이 있었지만,
이들 기능에 대한 최근의 생각은 이들이 곤충이 계속해서
빛에 반응하는 상태를 유지하도록 하여
겹눈이 더욱 빨리 반응할 수 있도록 만드는 것이다.
많은 유충의 곤충들과 거미와 같은 다른 절지동물은 홑눈은 가지고 있으나 겹눈은 없다.
일반적으로 곤충에서와 마찬가지로,
벌의 중앙 신경계(그림 20)는 이것의 일반적인 구조에서 꽤 간단하다.
이것은 인두 위에 있는 머리 안의 뇌로 구성되어 있고,
머리에서 복부 뒤부분까지 확장하고 있는 몸의 하단 부분에 있는
배쪽 신경삭으로 구성되어 있다. 뇌는 주로 감각 센터이다.
이것은 눈과 더듬이로부터 신경을 받는다.
배쪽 신경삭은 연속된 작은 분절의 신경 덩어리로 구성되어있다.
이것은 신경절이라 부르며 한 쌍의 중간 연결사에 의해 연합되어 있다.
복부 시스템의 처음 세 개의 신경절은 항상 거대한 합성 신경구로 응결되는데
이것을 식도하 신경구라 부르고 머리의 동력 부분에 위치하고 있고,
먹는 기관에 신경을 공급한다.
첫 번째 몸 신경구는 앞가슴에 존재한다.
꿀벌에서 두 번째는 흉부의 앞쪽에 위치한다.
하지만 이것은 중앙 흉부, 후흉, 가슴배마디와 첫 번째 복부 분절에 속하는
네 개의 주요한 신경절로 구성되어 있고,
이 모든 분절들에 신경을 공급한다.
복부에는 다섯 개의 신경절이 있다.
처음 두 개는 앞으로 나아가려 하기 때문에, 각각은 이 뒤의 분절로 신경을 분포시킨다.
세 번째는 자신의 분절에 위치해 있고, 이 분절에 신경을 준다.
네 번째는 분절 6이지만 분절 6과 7에 신경을 분포시킨다.
다섯 번째는 분절 7안에 있고 신경을 분절 8, 9, 10에 공급한다.
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뇌와 복부 신경절은 신경 세포와 신경 섬유의 덩어리들이다.
중앙 시스템의 세포들은 동력 세포의 섬유와 연합 세포들을 생기게 한다.
하지만 신경절의 섬유 부분은 또한 말초 감각 신경 세포로부터 들어오는
감각 세포의 끝을 포함하고 있다.
뇌 조직이나 복부 신경절은 대부분 연합 섬유에 의해
형성된 복잡한 소통의 관에 의존하고 있다.
이 섬유들은 중앙 시스템의 모든 부분과 연결된다.
곤충의 뇌는 눈과 더듬이로부터 감각 신경을 받는다는 점에 중요성을 가지고 있고,
이 감각 기관에서부터 복부 신경절의 동력 센터까지 신경 충동을 전송한다.
환경적 자극은 눈과 더듬이 감각 기관을 통해 받기 때문에,
곤충의 많은 자연적 활동으로 향한다.
만약 머리가 곤충에게서 제거되면, 이러한 자극 뿐만 아니라 먹는 능력도 제거된다.
하지만 여전히 몸의 운동 센터를 통해 움직이는 힘을 보유할 수 있다.
그러므로 목이 잘린 곤충은 걷거나 심지어 날 수도 있으며,
머리 없는 벌은 심지어 침을 쏠 수 있다.