신경세포의 기본 구성은 세포체, 가지돌기, 축삭으로 나눌 수 있습니다. 오늘은 블로그 내용을 통해 신경세포와 신경세포간의 정보를 전달하는 과정과 신경이 손상이 되었을 때 재생되는 과정에 대해 알려드리도록 하겠습니다. 신경은 외부로부터 자극을 받았을 때 그 자극에 대한 정보를 분석하고 판단하는 인체의 계통 중 하나입니다. 우리가 만약 신경에 손상을 입는다면 제대로 걷지도 못하고 밥을 먹거나 말을 하는데 어려움이 있을 수 있습니다. 내가 하는 행동들은 보통 신경에서 정보를 받아들이고 판단하여 세포 간의 전달로 인해 나타나게 되는 것입니다.
시냅스의 구조 및 기능
시냅스는 다른 말로 신경접합이라고 합니다. 영어로는 synapse라고 합니다. 즉, 하나의 신경세포와 다른 신경세포로 전기적, 화학적으로 신호를 전달해 주는 단위를 시냅스라고 합니다. 두 개의 세포가 연결되어 있는 모습은 하나의 가지돌기와 다른 세포의 축삭종말이 연결되어 있는 이 사이를 시냅스라고 합니다. 이때 시냅스를 중심으로 하여 앞에 있는 시냅스를 전세포(presynaptic neuron)이라고 하고 뒤에 있는 세포를 후세포(postsynaptic neuron)이라고 합니다. 또한 이 두 개의 신경세포가 붙어 있는 것이 아니라 좁은 간격을 사이로 서로 연결되어 있습니다. 이 틈새를 시냅스틈새라고 합니다. 이 신경세포와 신경세포 사이인 시냅스 틈새로 신호를 전달하며 인체의 네트워크를 형성합니다. 시냅스는 흥분파의 전도 방식에 따라 달라집니다. 전기적 시냅스 전달은 시냅스 틈새를 통하여 후세포에게 직접 전달합니다. 화학적 시냅스는 전세포 축삭말단에서 분비되는 신경전달물질이 후세포로 전달되어 후세포에서 흥분파를 발생시킵니다.
흥분파가 축삭종말에 도달하여 소포에 저장되어 있는 신경전달물질이 시냅스 틈새로 방출되면 후세포에 있는 수용체와 신경전달물질이 결합하면서 흥분파를 발생시키게 되며 같은 원리로 연결되어 있는 다음 신경세포에 전달합니다. 많은 신경전달물질이 있지만 성분에 따라 크게 아미노산, 아민, 펩타이드로 3가지로 구분됩니다. 아미노산에는 아스르트산염, 아미노부티르산, 글루타민, 글리신이 있습니다. 아민류에는 아세틸콜린, 도파민, 에피네프린, 히스타민, 노피네프린, 세로토닌이 있습니다. 펩타이드류에는 다이놀핀, 뉴로펩타이드, 옥시토신 등 이 있습니다. 즉, 시냅스는 신경정보를 전달하는 역할뿐만 아니라 불필요한 신경정보를 억제(차단)하거나 변형시키면서 동시에 다른 신경세포에서 들어오는 정보를 통합하는 역할을 합니다. 이러한 시냅스의 기능은 외에서 정보를 분석, 판단하고 조절하는데 필수적이다. 또한 동일한 자극이 들어오더라도 환경과 신체의 따라 시냅스가 정보를 어떻게 받아들이고 뇌에서 어떻게 분석하느냐에 따라 다르게 반응할 수 있습니다.
신경섬유의 구분
신경섬유는 축삭의 굵기에 따라 전달속도의 차이가 납니다. 축삭이 굵은 신경일 수록 흥분파의 전달 속도가 빠릅니다. 일반적으로 운동신경은 굵은 신경섬유에 속하고 자율신경이나 통각신경은 굵기가 얇습니다. 신경섬유는 굵기에 따라 A, B, C형으로 구분합니다. 가장 굵은 신경은 A형이고 B형, C형 순으로 가늘어집니다. 따라서 A형 신경섬유는 말이 집으로 둘러싸여 있는 말이집신경(유수신경)이지만 C형은 말이 집이 없는 민말이집신경(무수신경)이라고 합니다.
신경손상 및 재생
말초신경세포가 절단되면 절단부위의 말단 쪽 부위에 영양공급이 안되기 때문에 3-4일 후에 퇴행을 일으키는 것을 왈러변성이라고 합니다. 더 나아가 말초신경의 말단의 손상이 형태학적으로 변화를 초래하면서 이후 중추신경세포에 변화가 생기는 것을 역행성변성이라고 합니다. 말초신경은 말이집신경(유수신경)으로 1주일 뒤면 절단부위에서 신경세포의 재생이 시작되어 축삭이 재생되고 말이집이 가장 늦게 재생됩니다. 하지만 뇌와 척수의 중추신경세포의 경우 민말이집신경(무수신경)이기 때문에 한번 손상을 당하면 재생하기 어려울 수 있습니다.
신경의 흥분전도
신경세포의 경우 근육세포와 다르게 문턱값이 낮아서 작은 자극에서도 흥분파가 잘 생합니다. 하지만 이때 탈분극이 발생하면서 국소전압과 활동전압으로 나타납니다. 국소 전압은 국소의 막전압 변화가 저분극과 과분극의 형태로 나타나고 활동전압은 문턱값이상의 자극을 받아 탈분극이 되며 가시전압이 발생하여 다시 재분극이 되는 상태를 이야기합니다. 이 탈분극 상태는 이온통로를 통한 이동에 의해 발생하게 됩니다. 국소전압의 경우 주변에 세포막에 영향을 주지만 멀리까지 전파되지 못하며 활동전압은 축삭을 따라 동일하게 끝까지 전달된다. 즉, 신경세포의 전기, 화학적 전달 과정은 축삭종말에서 활동전압을 전도하면 칼슘이 이온통로를 통해 들어와 세포를 반출하며 신경전달물질을 확산하게 되면서 시냅스 후세포 수용체와 결합하면서 흥분파가 발생하는 것을 이야기합니다.
근육과 신경의 흥분전도의 차이점은 많은 신경전달물질이 존재하고 흥분파에 의해 끝까지 전도되는 것이 아니라 국소전압과 활동전압으로 나뉘게 된다는 것입니다. 지금까지 시냅스와 신경섬유, 신경의 흥분전도에 대해 알아보았습니다. 감사합니다.