[동물생리학] 신경계 (뉴런과 전위, 중추/말초 신경계 등)

신경계 세포

신경계의 세포는 신경교세포와 뉴런으로 구성됩니다.

 

신경교세포는 신경계를 지지하는 역할을 하며, 다음과 같은 종류들이 있습니다.

성상세포는 BBB를 구성하며, 모세혈관 내피 세포의 밀착연접을 구성하고, 신경전달물질, 포도당, K+ 흡수 조절을 합니다.

슈반세포는 말초 신경 축삭의 수초를 구성합니다.

희소돌기세포는 중추 신경 축삭의 수초를 구성합니다.

뇌실내세포는 섬모를 통해 뇌 척수액의 흐름을 형성합니다.

 

뉴런은 감각 뉴런이 감각을 수행하고, 척수로 전달된 정보가 뇌를 거쳤다가 온 뒤, 운동 뉴런에서 운동을 수행합니다.

감각 뉴런은 감각 기능을 수행하며, 뉴런 중간에 신경세포체가 있습니다.

연합 뉴런은 길이가 짧으며, 중추신경을 구성하고, 축삭 말이집이 없습니다.

운동 뉴런은 길이가 길며, 한 쪽 말단의 신경세포체가 특징적입니다.

+ 1차 뉴런(감각 뉴런), 2차 뉴런(-> 간뇌 시상하부), 3차 뉴런(간뇌 시상하부 -> 대뇌피질)으로 분류할 수도 있습니다.

+ 감각점이 고유 감각, 촉각을 감각하지만, 뉴런이 통증, 온도를 직접 감각하기도 합니다.

+ 연관통은 여러 개의 1차 뉴런 시냅스가 연관될 경우 발생합니다. 

 

빠른 축삭 수송은 신경전달물질이 수송되는 방식이며, 키네신에 의해 말단으로 이동했다가 디네인에 의해 돌아옵니다.

느린 축삭 수송은 축삭막구성단백질이 수송되는 방식입니다.

 

유수축삭의 수초는 축삭을 절연시켜 랑비에 결절에서만 활동 전위가 발생하는 도약 전도로 빠르게 전도되게 합니다.

무수축삭은 수초가 없어 신호 전달이 느리고 전류 유출이 발생합니다.

 

 

전위

Na+/K+ pump는 세포막에서 3Na+를 방출, 2K+를 유입하여 다음의 농도기울기를 형성합니다.

Na+는 뉴런 내부 농도가 15mMol, 외부 농도가 150mMol이며, 이 때의 평형 전위는 60mV입니다.

K+는 뉴런 내부 농도가 140mMol, 외부 농도가 5mMol이며, 이 때의 평형 전위는 -90mV입니다. (K+ 농도차가 더 큼)

휴지 전위 -70mV는 Na+의 방출과 K+의 유입이 동일한 전위에 해당합니다.

 

전기 신호에는 차등성 전위와 활동 전위가 있습니다.

차등성 전위는 전달됨에 따라 전위가 감소하며, 기질의존성 통로를 이용하고, Na+, K+, Cl-가 관여합니다.

 

활동 전위는 전달됨에 따라 전위의 약화가 없으며, 전압의존성 통로를 이용하고, Na+, K+만이 관여합니다.

이온 통로가 몇 개나 열리는지에 관계없이 실무율을 따릅니다. (역치를 넘으면 항상 100mV만 증가, 아니면 아예 발생 X)

저분극 시기에는 Na+ 통로의 불활성화문이 닫혀서 Na+ 유입이 불가능해집니다. (활성화문은 열려있음)

따라서 역치 이상의 자극을 주어도 Na+ 통로가 활성화되지 않으며, 또한 신호가 되돌아가지 않는 직진성을 가집니다.

+ 뉴런 중간에 신호를 주면 직진하되, 양쪽 모두로 직진합니다. (하나의 뉴런 내에서)

 

 

시냅스

시냅스는 뉴런이 다음 뉴런으로 신호를 전달하는 연결 지점입니다.

전기적 시냅스는 양방향으로 빠르게 신호를 전달합니다.

화학적 시냅스는 단방향으로 전달하며, 전압의존성 Ca2+ 통로로 Ca2+를 유입, 신경전달물질이 든 소낭을 방출합니다.

+ 신경전달물질에는 흥분성의 아세틸콜린과 글루탐산, 억제성의 GABA와 글리신이 있습니다.

+ 아세틸콜린 수용체에는 니코틴성(Na+/K+)과 무스카린성(K+만 방출)이 있습니다.

+ 아세틸콜린 에스테라제는 아세틸콜린을 분해하여 과도한 신호 전달을 막으며, 시냅스전뉴런은 콜린을 재흡수합니다.

+ 아트로핀은 아세틸콜린의 경쟁적 저해제로 작용하여 신호 전달을 막습니다.

 

LTP는 두 신경세포 사이의 신호전달을 지속적으로 향상시켜 단기기억을 장기기억으로 바꾸는 다음의 과정을 말합니다.

시냅스에서 글루탐산이 AMPA 수용체에 우선적으로 결합하면, Na+ 유입(= 탈분극)이 발생합니다.

글루탐산과 Na+의 유입은 NMDA 수용체를 자극하여 Mg+ 방출, Ca2+ 유입이 발생합니다.

그러면 세포 내에서 Ca2+/칼모듈린 복합체 형성를 형성하고, NO가 이전 뉴런으로 확산되어 글루탐산을 증가시킵니다.

(이것이 양성피드백과 같이 작용하여 장기 기억이 되며, 이 때 해마가 학습과 기억에 관여합니다.)

 

 

중추 신경계

중추 신경계는 전뇌(대뇌, 간뇌), 중뇌, 후뇌(소뇌+뇌교, 연수)로 구분됩니다.

우뇌는 공간 지각 기능을 하며, 좌뇌는 그 외 대부분의 기능(언어, 계산 등)을 수행합니다.

체성 감각은 중뇌, 간뇌 시상을 거치지만, 시각은 중뇌를 거치지 않고, 후각은 간뇌 시상을 거치지 않습니다.

+ BBB(혈뇌장벽)는 지용성 물질만 통과(일부 친수성도 통과)시키는 장벽이며, L형의 도파민만 통과시킬 수 있습니다.

 

REM 수면은 저단계 수면으로 호흡과 심장 박동이 증가하며, 운동 뉴런은 억제됩니다.

NREM 수면은 고단계 수면으로 진폭이 높은 뇌파가 나타나며, 신체의 움직임이 나타납니다.

 

무릎 반사는 연합 뉴런이 억제성 뉴런으로 작용하여 근육이 수축하는 현상입니다.

교차 폄근 반사는 한 쪽 다리에 갑작스런 자극이 주어지면 운동 뉴런이 적절히 흥분/억제되어 피하는 현상입니다.

(수축하면 운동 뉴런이 흥분성, 이완하면 운동 뉴런이 억제성)

 

 

말초 신경계

자율 신경계는 평활근, 심장근을 담당하는 신경계이며 교감/부교감 신경의 흥분/억제 길항작용으로 조절됩니다.

+ 척수 근처 시냅스는 교감 신경, 장기 근처 시냅스는 부교감 신경입니다.

체성 신경계는 골격근을 담당하는 신경계이며 운동 뉴런의 흥분을 통해 작용합니다.

 

아세틸콜린 수용체 중 부교감신경의 마지막 장소에서만 무스카린성 수용체가 사용됩니다. (나머지는 니코틴성)

아드레날린 수용체에는 α 수용체와 β 수용체가 있습니다.