신경세포와 신호 전달

신경세포의 종류와 구조 그리고 시냅스라는 특별한 연결을 보며 신경세포의 신호 전달 체계에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

신경세포의 종류와 신호 전달 체계

1.신경세포와 시냅스

신경계 내에서 신경세포(neuron)는 신경 네트워크를 통해 활동전위라고 불리는 전기 신호를 신경망으로 발사하는 전기 흥분성 세포입니다. 뉴런은 "시냅스"라는 특별한 연결을 형성하고 시냅스에서 방출되는 "신경전달물질"이라는 특수 화학 물질을 생성합니다. 시냅스는 보통 미세한 양의 화학적 신경전달물질을 사용하여 시냅스 전 뉴런에서 목표 세포로 전기화학적 신호를 전달하는 특수한 연결입니다. (인간의 뇌에는 약 860억개의 뉴런이 구성되며 약 1000조개의 시냅스가 있습니다.)

2.신경세포의 종류

신경세포(neuron)는 보통 그 기능에 따라 세 가지 유형으로 분류됩니다. 감각뉴런은 감각기관의 세포에 영향을 미치는 촉각, 소리, 빛 등의 자극에 반응하여 척수나 뇌에 신호를 보냅니다. 운동뉴런은 뇌와 척수에서 신호를 수신하여 근육 수축부터 출력까지 모든 것을 제어합니다. 인터뉴런(Interneuron)은 뇌와 척수의 같은 영역 내에 있는 다른 뉴런과 뉴런을 연결합니다. 여러 개의 뉴런이 기능적으로 연결되어 있을 때, 그것들은 신경회로라고 불립니다.

3. 신경세포의 구조

뇌와 신경계는 신경세포(neuron)와 교세포(glia cell)라는 두 가지 유형의 세포로 구성됩니다.

신경세포는 신경계 내에서 정보 전달을 관장하며 뇌와 신경계 내에서 정보를 수신, 통합 및 전송하는 역할을 담당합니다. 교세포는 신경세포의 지지 시스템 역할을 합니다. 예를 들어, 신경 부산물을 청소하고, 신경 주변 환경을 안정적으로 유지하며, 신경 보호층을 형성하고, 신경세포가 제 역할을 하도록 돕습니다. 우리의 뇌와 신경계를 구성하는 신경세포의 수는 엄청납니다. 그러나 교세포는 신경 세포보다 10배 더 많습니다. 따라서 뇌세포의 약 90%가 교세포입니다. 그러나 교세포는 크기가 신경세포보다 약 10배나 작기 때문에 신경계 내에서 교세포가 차지하는 공간의 양은 신경세포가 차지하는 공간과 비슷합니다.
신경세포 간 연결을 강화하거나 약화하는 작업은 학습과 기억에 필수 과정으로 교세포가 시냅스 형성에도 영향을 미치며, 신경세포 간 연결 중 시간이 지남에 따라 강화시킬 것과 약화시킬 것을 선택하는 일을 돕는 것처럼 보이기도 합니다.

신경 세포의 구조

신경세포의 주요 구성 요소 세 가지는 수상돌기와 세포체 그리고 축삭입니다.
수상돌기(dendrites)는 신경세포에서 나온 나뭇가지 모양의 돌기로 다른 신경세포로부터 정보와 신호를 받아들이는 일을 합니다.
세포체(cell body)는 세포핵과 세포가 살아가는 데 필요한 생물성 장치를 가지고 있는 부분으로 수상돌기로부터 받아들인 정보를 판단하고 반응여부를 결정하는 일을 합니다.
축삭(axon)은 세포체에서 길게 나온 가지로 정보와 신호를 세포체로부터 축삭종말까지 전송하여 정보가 다음 신경세포로 전달되도록 돕는 일을 합니다.

4. 신경세포의 신호 전달 체계

-전기적 신호전달 : 전기적 신호전달은 수상돌기가 다른 신경세포의 신호를 받아들이는 데서 시작되어 흥분성(전기 반응을 생성하라는) 신호이거나, 억제성(전기 반응을 생성하지 말라는) 신호입니다. 세포체는 이들 신호를 종합하여 신경 반응을 결정합니다. 흥분성 신호가 억제성 신호보다 충분히 강하면 전기적 신경 반응을 생성하여 축삭을 따라 축삭종말까지 강도와 관계없이 일정한 속도로 전도됩니다. 자극의 강약은 반응하는 신경세포의 개수와 각 신경세포에 의해 생성되는 반응의 비율(초당 반응 횟수)에 따라 달라집니다. 자극이 강할수록 반응을 생성하는 신경세포의 수가 많아지며, 각 신경세포의 반응 또한 잦아진다는 뜻입니다. (신경 반응이 전도되는 속도는 신경세포에 따라 다르지만 최고 속도는 시속 32km에 이른다고 합니다)

 

-화학적 신호전달 : 축삭종말에는 작은 보따리(시냅스 낭)가 들어 있습니다. 시냅스 낭 속에는 우리 몸의 신경 신호전달을 위해 사용되는 천연 화학물질인 신경전달물질이 들어있습니다. 신경 반응은 축삭을 따라 축삭종말에 도착하여 시냅스 낭을 시냅스 간극(synaptic gap) 쪽으로 밀은 다음 터뜨려 시냅스 간극에 방출시키는 것입니다. (시냅스 간극의 두께(너비)는 인간의 가장 가는 머리카락 굵기의 1/2,000밖에 되지 않는다고 합니다) 방출된 신경전달물질은 시냅스 간극을 건너 다음 신경세포의 수상돌기에 있는 수용체로 들어갑니다. 신경전달물질은 신호전달 후, 다시 시냅스 간극으로 빠져나와 효소에 의해 분해되거나 축삭종말로 재흡수됩니다.