[일반생물학] 뉴런

뉴런의 구조와 모양은 매우 다양하지만, 네 부분의 기본구조를 가지고 있다.

 

1. 세포체(cell body)는 핵과 대부분의 세포 소기관을 포함한다.

2. 세포체로부터 수상돌기(dendrite)라는 무성한 나뭇가지와 같은 돌기가 뻗어 나와 있다. 수상돌기는 다른 뉴런이나 감각세포로부터 정보를 받아 세포체로 전달한다.

3. 대부분의 뉴런에서 축삭(axon)이라는 돌기는 다른 것들에 비하여 훨씬 더 길다. 축삭은 정보를 세포체로부터 표적세포로 전달한다.

4. 표적세포에서 축삭은 가느다란 신경종말로 분지한다. 이들 신경종말의 각 끝에는 부풀어 오른 구조인 축삭말단(axon terminal)이 있다.

 

뉴런은 매우 다양한 형태를 가지는데, 이들은 서로 다른 기능을 반영한다. 적은 수의 수상돌기만을 가지는 뉴런은 특정 혹은 제한된 곳으로부터 정보를 받지만, 많은 수상돌기를 가진 뉴런은 매우 폭넓은 곳으로부터 정보를 수집하고 통합한다. 어떤 뉴런은 매우 짧은 거리에서 의사소통하는 반면, 다른 뉴런은 긴 축삭을 가지고 있어서 매우 긴 거리에서 의사소통한다. 예를 들어, 척수에 있는 뉴런의 축삭이 발가락 근육을 제어한다. 

 

형태와 기능에 상관없이 모든 뉴런은 막을 가로지르는 전압의 변화를 이용하여 정보를 처리하고 소통한다. 모든 세포에서 그렇듯이 뉴런 세포막 내부의 전하는 외부보다 약간 음성이다. 뉴런 막을 가로질러 형성된 막전위는 특정 자극에 반응하여 변할 수 있으며, 이러한 전위의 변화는 세포막을 따라서 이동할 수 있다. 대부분의 뉴런에서 막전위의 작은 변화는 크고 빠르게 막전위를 역전시키는 활동전위를 생성한다. 축삭은 이 활동전위를 먼 거리까지 전도한다.

 

요약하면 뉴런은 수상돌기 막전위의 변화를 유발하는 특정자극(예: 빛, 소리, 압력, 화학물질)을 수용한다. 이들 전기 신호는수상돌기로부터 확산되어 퍼져나가 세포체에 의해 합쳐진다. 축삭의 기부에서 세포체 막전위의 변화는 활동전위를 발생시키고, 생성된 활동전위는 축삭을 따라 말단까지 전도된다. 활동전위는 초당 최대 100m로 이동하기 때문에, 개체는 정보를 빠르게 감지하고, 처리하여, 이에 반응할 수 있다.

 

축삭말단에 도달한 활동전위는 어떻게 될까? 축삭말단은 다른 뉴런, 근세포, 분비세포와 같은 표적세포의 막에 매우 가까이 위치하고 있다. 이러한 지역들은 시냅스(synapse)라는 구조를 형성한다. 시냅스는 시냅스전 세포로부터 활동전위로 전달된 정보를 시냅스후 세포로 전달한다.

 

시냅스에는 전기시냅스와 화학시냅스가 있다. 전기시냅스를 통해 활동전위가 두 뉴런 사이를 직접 통과한다. 척추동물들에서 대부분의 시냅스는 화학시냅스이다. 화학시냅스에서 시냅스전과 시냅스후 막 사이의 간극은 약 25nm(약 사람 머리카락 두께의 1/2000배)이다. 축삭말달에 다다른 활동전위는 말단으로부터 화학 전송 분자인 신경전달물질(neurotransmitter)을 방출시킨다. 신경전달물질은 시냅스 틈을 가로질러 확산되며 시냅스후 세포(표적세포)의 세포막에 있는 수용체에 결합한다. 수용체와 결합한 신경전달물질은 시냅스후 뉴런의 활성을 변화시키는데 일부 신경전달물질-수용체의 조합은 시냅스후 뉴런을 억제하며 다른 조합은 흥분시킨다. 뉴런은 흥분과 억제 입력을 더함으로써 정보를 통합한다.