뉴런과 지지세포
신경계는 뇌와 척수를 포함하는 중추신경계와 뇌신경과 척수신경을 포함하는 말초신경계로 나뉜다.
뉴런은 신경계의 기본적 구조와 기능의 단위로 물리적, 화학적 자극에 반응하고, 전기화학적 신경 자극을 전도하며, 화학조절 물질을 방출한다.
지지세포는 뉴런의 기능을 돕고 뉴런보다 5배나 더 많다
뉴런
세포체, 수상돌기, 축삭을 가짐
세포체 : 핵을 보유하고 뉴런의 큰 부분을 차지한다
수상돌기 : 세포체의 세포질로부터 뻗어 나온 가느다란 수많은 가지돌기이다.
축삭 : 신경 자극을 세포체로부터 멀리 보내는 긴 돌기
축삭둔덕 : 세포체 근처의 축삭 기원, 신경 자극이 유래
측 축삭 : 축삭으로부터 뻗어 나온 가지
축삭형질 유동 : 세포질을 축삭둔덕으로부터 신경 말단으로 밀어내주는 주기적 수축으로부터 유래한다.
축삭수송 : 미세소관을 이용하고 선택적으로 더 빠르게 일어나는 수송으로 정방향만 아니라 역방향으로도 일어난다.
뉴런의 종류
감각뉴런 또는 구심성 뉴런은 신경 자극을 감각수용기로부터 중추신경계에 전도한다
운동신경 또는 원심성 뉴런은 신경 자극을 중추신경계로부터 효과기 기관에 전도한다.
운동뉴런에는 채서 뉴런과 자율 뉴런이 있다
체성운동뉴런은 골격근의 반사와 수의 통제를 담당한다.
자율 운동뉴런은 민무늬근과 심장근육, 샘 등과 같은 불수의 효과기를 자극한다.
가 단극 뉴런은 T자 모양의 가지를 가진 하나의 짧은 돌기로 되어 있다. 감각뉴런은 가 단극 뉴런인데, 가지돌기 중 하나가 감각자극을 수용하여 신경 자극을 일으키고, 다른 하나가 이 자극을 뇌나 척수에 전달한다
다극뉴런은 세포체로부터 뻗어 나온 여러 개의 수상돌기와 하나의 축삭을 갖고 있으며, 운동뉴런이 대표적인 예이다.
중추신경계의 말이집
중추신경계는 축삭 주위에 말이집 때문에 흰색을 띠게 되는데, 고농도의 축삭을 포함한 부위가 백색 질을 형성한다.
중추신경계의 회색질은 말이집이 없는 고농도의 세포체와 수상돌기로 구성된다.
말초신경의 재생과정
만약 뉴런이 말이집 축삭을 통해 절단되면 세포체에 가까운 부위는 생존할 수 있다.
그러나 세포체로부터 멀리 떨어진 부위는 식세포에 의한 식작용에 의해 소멸한다.
말이집은 축삭 재생을 위한 회로를 제공한다.
골격 근섬유에 축삭이 다시 연결되고 신경 자극 전달이 회복됨
신경 영양적
발생 중의 태아 뇌에서 신경 영양적이 뉴런성장을 촉진한다.
신경성장인자(NGF)로서 뉴로트로핀 이외에도 뇌-유도 신경 영양성 인자, 신경아교-유도 신경 영양성 인자(GDNF), 신경 영양적-3과 신경 영양적-4 등이 있다
신경 영양적으로는 또한 성숙한 감각뉴런의 부상 후 재생에 필요하고 NGF는 교감신경절을 유지하는 데 필요하다.
GDNF는 성인에서 척수 운동뉴런과 도파민을 신경전달물질로 사용하는 뉴런을 유지하는 데 필요하다.
말이집-관련 억제 단백질은 축삭 재생을 억제한다.
실 우율
자극이 문턱값 이상인 경우에 그 자극의 크기와 관계없이 항상 일정한 반응을 나타내는 현상
자극의 세기
- 신경 자극이 강해질수록 빈도가 늘어난다
자극의 세기가 증가함에 따라 점점 더 많은 축삭이 활성화되는데, 이 과정을 동원이라고 한다.
불응기
축 삭막의 한 작은 부분이 활동전위를 일으키는 동안은 더 이상의 자극을 가해도 반응하지 않는다
만약 활동전위가 일어나고 있는 시간 중에 두 번째 자극을 가할 경우, 축 삭막에 아무런 영향을 주지 못한다. 이러한 막을 절대적 불응기 상태에 있다고 한다
K+ 관문이 열려 있고 재분극 하는 과정 중에 두 번째 자극을 가하면 막은 상대적 불응기에 들어간다. 이 기간에 매우 강력한 탈분극만이 열린 K+통로의 재분극 효과를 극복하고 두 번째 활동전위를 형성할 수 있다.
케이블 성질
뉴런이 전하를 세포질로 전달하는 능력이다
말이집 축삭의 전도
활동전위는 랑비에결절에서만 일어나고 한 결절에서 다른 결절로 도약하는데 이를 도약전도라고 한다.
즉, 한 결절에서의 활동전위가 다음 결절의 막을 탈분극시켜 새로운 활동전위를 유발한다.
활동전위의 속도 요인
축삭의 증가한 지름 : 케이블 성질에 의한 전하의 확산에 대한 저항을 감소시킴
말이집 형성 : 활동전위의 도약전도를 유발한다
시냅스
한 뉴런과 두 번째 세포 사이의 기능적 연결부이다
거의 모든 시냅스에서 신경 자극 전달은 첫 번째(시냅스 전) 뉴런으로부터 두 번째(시냅스 후) 뉴런으로 즉, 한 방향으로만 일어난다.
전기적 시냅스 : 틈새이음
전기적으로 연결된 인접 세포들은 틈새이음으로 연결되어 있다. 틈새이음은 코넥신으로 알려진 12개의 단백질로 구성
심근과 약간의 민무늬근에 존재, 그곳에서 다양한 근세포의 흥분과 수축이 일어나도록 한다
또한 뇌의 다양한 부위에서도 나타나는데, 신경 자극의 양방향 전달이 가능하도록 도와준다.
화학적 시냅스
신경섬유종 말이라고 하는 이 시냅스전 종말은 시냅스 틈새, 시냅스 간극에 의해 시냅스 후 세포로부터 분리되어 있다.
시냅스 전 막과 시냅스 후 막에 존재하는 단백질인 세포부착분자가 시냅스틈새로 돌출하여 서로 결합한다 이에 따라 시냅스 전과 시냅스 후 막은 매우 근접하여 화학전달이 일어남
신경전달물질 방출
시냅스전 뉴런 종말 속의 신경전달 분자들은 시냅스 소포 속에 들어있다.
축삭종말에 확산한 Ca2+는 칼모듈린 조절단백질을 활성화해 단백질 인산화효소를 활성화한다
신경전달물질의 작용
신경전달물질은 시냅스후 막의 일부가 되는 특정 수용에 단백질에 결합한다. 신경전달물질이 수용체 단백질과 결합하면 시냅스후 막의 이온통로가 열린다. 이 통로들을 조절하는 관문인 화학적 리간드가 시냅스 후 세포막 수용체에 결합하면 관문이 열린다
이온통로가 열리면 탈분극이 일어나 시냅스후 막의 안쪽이 덜 음이 된다. 이러한 탈분극을 흥분성 시냅스후 전위(EPSP)라고 하는데 그 이유는 막전위가 문턱을 향해 이동해서
시냅스후 막의 안쪽이 더 음이 되는 과분극이 일어나는 경우에는 억제성 시냅스후 전위(IPSP)라고 한다
흥분성 시냅스후 전위는 시냅스후 세포를 자극하여 활동전위를 일으키는 한편, 억제성 시냅스후 전위는 반대작용을 한다.
생물학