신경계의 정보전달

신경계의 정보전달

신경계를 구성하는 가장 기본 단위인 뉴런의 정보전달과정, 신경계의 구성, 뇌의 주요 부분과 기능, 행동에 대한 화학적 통제 등에 대한 신경과학적 연구를 통해서 심리적 현상은 생물학적이라는 것을 알 수 있다.

 

우리가 생각하고, 기억하고, 감정을 느낄 수 있는 것은 그런 정보가 신경세포인 뉴런이라는 특수한 세포를 통해 처리되기 때문이다. 

뉴런 : 신경계의 기본 단위

신경계의 기본 단위는 뉴런(neuron)이다. 뉴런은 세포체와 세포체에서 뻗어 나온 돌기들로 구성되어 있다. 

뉴런의 세포체는 다른 체세포들과 마찬가지로 세포의 생명을 유지하는 역할을 한다. 그러나 일반 세포들과 달리 뉴런은 다른 세포들과 의사소통하고 정보를 전달할 수 있는 독특한 특징을 가지고 있다. 뉴런의 세포체는 감각 수용기 또는 다른 뉴런들로부터 입력되는 정보를 통합하고 그러한 정보를 처리하거나 전달하는 데 필요한 화학물질을 생산하는 중요한 기능을 수행한다. 

 

뉴런의 한쪽 끝에는 나뭇가지 모양의 수상돌기(dendrite)라는 돌기들이 있어 다른 뉴런들로부터 정보를 받아들인다. 반대쪽 끝에는 하나의 가늘고 긴 튜브 모양의 돌기가 있는데, 이것을 축삭(axon)이라 하며, 축삭은 다른 뉴런에게 정보를 보내는 역할을 한다.

 

대부분의 축삭은 길이가 몇 mm 정도이지만 어떤 축삭은 길이가 90cm 정도 되는 것도 있다. 축삭의 끝 부분은 약간 부풀어 있는데, 이를 종말단추(terminal button)라 하고, 여기서 다른 뉴런에게 정보가 전달된다. 

 

신경신호의 본질

뉴런이 처리하는 정보의 본질은 활동전위라는 전기적 현상이다. 이 활동전위가 바로 신경충동(neural impulse)으로서 신경계에서 처리되는 신경신호이다. 

 

활동전위란

생물체의 세포나 조직이 활동할 때 일어나는 전압 변화.

세포막에 존재하는 나트륨·칼륨 등은 이온 펌프 활동을 통해 세포 안팎의 이온 조성 차이를 지속시킨다. 이러한 이온 조성차로 세포막 내부 쪽이 60∼90㎷의 음전위(정지전위)를 띠게 된다. 신경·근육 등의 흥분성 세포가 작용하면 세포막 안팎의 극성이 변하여 세포 안이 30∼40㎷의 양전위로 전위되는데, 이때의 전위를 활동전위라고 한다.

 

시냅스 전달

개개의 뉴런은 물리적으로 서로 분리되어 있으며, 이들 간의 정보전달은 시냅스(synapse)를 통해 이루어진다. 축삭종말과 다른 뉴런 간에는 약 100만 분의 1mm 이하의 간격이 있는데, 이를 시냅스 간격 혹은 시냅스 틈이라 하며, 시냅스 전 요소인 축삭종말과 시냅스 후 요소인 다른 뉴런의 수상돌기 또는 세포체의 일부 막을 합쳐 시냅스라고 한다. 

활동전위가 종말단추에 도달하면 신경전달물질(neurotransmitter)이라는 화학물질이 방출된다. 방출된 전달물질은 시냅스 후 막에 있는 수용기와 결합하면 시냅스 후 세포의 막에 있는 이온통로에 변화가 일어나 특정 이온이 세포막 안팎으로 이동하게 된다. 그 결과 흥분성 또는 억제성 시냅스 후 전위를 일으킨다. 이들 시냅스 후 전위의 합이 흥분역치를 넘으면 그 뉴런은 다시 활동전위를 일으킨다. 

 

신경계에 작용하는 대부분의 약물이 이러한 시냅스 전달과정의 특정 단계에 영향을 줌으로써 신경계의 특정 화학적 회로를 활성화하거나 억제하여 약물의 행동적 효과를 나타낸다.