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뉴런의 기본 구조
신경계를 이루는 기본 세포인 뉴런은 세포체, 수상돌기, 축삭돌기로 이루어져 있습니다.
설명
세포체(신경세포체)는 핵과 세포 소기관이 모여 있는 본체이고, 수상돌기는 다른 뉴런의 신호를 받아들이는 나뭇가지 모양의 돌기입니다. 축삭돌기는 세포체에서 만들어진 신호를 다음 뉴런이나 근육·분비샘까지 멀리 전달하는 긴 섬유로, 끝부분인 축삭말단에서 신호를 다음 세포로 넘겨줍니다.
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안정막전위(-70mV)
자극이 없을 때 뉴런의 세포막 안쪽은 바깥쪽보다 약 -70mV 낮은 전위를 유지합니다.
설명
세포막 안팎의 나트륨(Na+)과 칼륨(K+) 이온 농도 차이 때문에 생기는 전위차로, 세포막에 있는 나트륨-칼륨 펌프가 ATP 에너지를 이용해 이 농도 차이를 계속 유지시켜줍니다. 이렇게 자극이 없을 때 유지되는 전위를 안정막전위라고 부릅니다.
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활동전위(신경 흥분)의 발생
자극이 역치를 넘으면 나트륨 통로가 열리며 막전위가 순간적으로 역전되는 활동전위가 발생합니다.
설명
자극으로 나트륨 이온이 세포 안으로 쏟아져 들어오면 막전위가 양(+)의 값으로 바뀌는 탈분극이 일어나고, 곧이어 칼륨 이온이 밖으로 빠져나가며 다시 음(-)의 값으로 돌아가는 재분극이 일어납니다. 이 전기적 신호가 활동전위이며, 한 번 발생하면 크기가 줄지 않고 축삭 끝까지 그대로 전달되는 특징이 있습니다.
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미엘린수초와 도약전도
축삭을 감싸는 미엘린수초 덕분에 신호가 랑비에 결절만 건너뛰며 훨씬 빠르게 전달됩니다.
설명
미엘린수초로 덮이지 않은 부분인 랑비에 결절에서만 활동전위가 새로 발생하고, 그 사이 구간은 신호가 건너뛰듯 빠르게 이동합니다. 이런 도약전도 덕분에 미엘린수초가 있는 신경은 없는 신경보다 신호 전달 속도가 훨씬 빠릅니다.
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시냅스와 시냅스 간극
뉴런과 뉴런이 만나는 부위인 시냅스에는 약 20~40나노미터(nm)의 아주 좁은 틈, 시냅스 간극이 있습니다.
설명
대부분의 시냅스에서는 두 뉴런의 세포막이 직접 붙어 있지 않고 이 좁은 틈을 사이에 두고 있습니다. 전기 신호인 활동전위는 이 틈을 직접 건너뛸 수 없기 때문에, 신호를 전달하려면 화학적인 방법이 필요합니다.
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신경전달물질의 역할
활동전위가 축삭말단에 도착하면 신경전달물질이 담긴 소포가 터지며 시냅스 간극으로 물질을 방출합니다.
설명
방출된 신경전달물질(도파민, 세로토닌, 아세틸콜린 등)은 시냅스 간극을 건너 다음 뉴런의 수용체에 결합하고, 이 결합이 다음 뉴런에서 새로운 전기 신호를 만들어냅니다. 즉 시냅스에서는 전기 신호가 화학 신호로 한 번 바뀌었다가 다시 전기 신호로 바뀌는 셈입니다.
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흥분성 신호와 억제성 신호
신경전달물질의 종류에 따라 다음 뉴런을 흥분시키기도 하고, 반대로 억제시키기도 합니다.
설명
흥분성 신호는 다음 뉴런이 활동전위를 더 잘 일으키게 만들고, 억제성 신호는 반대로 활동전위가 잘 일어나지 않게 만듭니다. 하나의 뉴런은 수많은 다른 뉴런으로부터 이 두 신호를 동시에 받아 합산한 결과에 따라 신호를 보낼지 말지를 결정합니다.
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반사궁: 뇌를 거치지 않는 반응
뜨거운 것에 닿았을 때 순간적으로 손을 떼는 반응처럼, 일부 반응은 뇌까지 가지 않고 척수에서 바로 처리됩니다.
설명
감각뉴런이 받은 자극이 척수의 연합뉴런을 거쳐 곧바로 운동뉴런으로 전달되는 경로를 반사궁이라고 합니다. 신호가 뇌까지 올라갔다 내려오는 시간을 건너뛰기 때문에 위험한 자극에 훨씬 빠르게 반응할 수 있습니다.