과학의 뒷면 : 뉴런의 구조

Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Molecular Cell Biology. 4th edition. New York: W. H. Freeman; 2000. Section 21.1, Overview of Neuron Structure and Function.

2014년 7월 25일의 신경과학 관련 영어 블로그 Behind the Science: The Anatomy of a Neuron를 한국인 플레이어 @scoobi님이 번역한 내용입니다.

여러분의 몸속에 있는 수십억 개의 뉴런들로 이루어진 네트워크는 5개의 감각, 운동 조절 그리고 의식을 전부 책임지고 있습니다. 이 글에서는 커넥토믹스에 대한 이해를 높이기 위해 뉴런의 여러 하부구조에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.

세포체(Cell Body)

세포체는 뉴런의 크고 둥근 부분입니다. 세포체에는 뉴런에 있는 세포핵과 대부분의 세포 소기관이 들어있습니다. 대부분의 세포 소기관이 세포체에 있으므로, 대부분의 단백질은 세포체에서 합성됩니다.

수상돌기(Dendrites)

수상돌기는 다른 세포로부터 오는 신호 대부분을 받아들이는 뉴런의 연장 부분입니다. 일반적으로 수상돌기는 세포체로부터 먼 곳까지 뻗어 나가지는 않습니다. 그러나 뇌에 있는 일부 뉴런은 먼 곳에 있는 세포로부터 신호를 받기 위해서 긴 수상돌기를 가지는 경우가 있습니다.

A side view of a JAM-B cell showing the asymmetrical dendritic field. (In-Jung Kim et al. Molecular identification of a retinal cell type that responds to upward motion (2008). Nature 452: 478-482)

수상돌기가 만드는 모양, 다시 말해서 세포에서 뻗어 나가는 나무 모양의 가지는 종종 뉴런의 타입에 따라 고유한 모양을 가집니다. 그러므로 뉴런 가지의 모양은 종종 뉴런들을 분류하는 데 사용됩니다.

뉴런들은 다양한 종류의 나무 모양을 가지고 있습니다. 비록 그들이 속한 타입을 우리에게 알려줄 수 있는 정확히 같은 크기와 모양을 가지는 경우는 없지만요. 이것은 나무의 잎사귀를 구분하는 것과 유사합니다. 과학자들은 그들이 이전에는 발견하지 못했던 뉴런을 포함하는 새로운 분류를 발견하고 있습니다.

아래의 그림을 보고 뉴런의 분류를 알아내는 데 뉴런의 가지 모양을 사용할 수 있는지 확인해 보세요(답은 이 글의 끝에 있습니다).

3neuronsdendridicarbor
Drawings by Ramon y Cajal

(options: double bouquet cell; chandelier cell; pyramidal cell)

축삭돌기(Axon)

수상돌기가 뉴런이 신호를 받아들이는 기본적인 수단이라면, 뉴런의 축삭돌기는 다른 뉴런으로 신호를 보내는 수단입니다. 축삭돌기는 매우 길 수 있으며, 성인의 경우 어떤 축삭돌기는 1m까지 길어지기도 합니다. 세포막 안과 밖의 전위차를 변화시켜서 신호를 전달하는 방법 대신에, 축삭돌기는 활동 전위를 이용합니다. 활동 전위는 특정 세포에서 거의 항상 같은 진폭(전압의 차이)을 가지고 있습니다. 진폭을 통해서 신호의 세기를 전달하는 대신, 세포들은 활동 전위가 발생하는 빈도를 바꾸어 신호를 전달합니다.

시냅스(Synapse)

시냅스는 뉴런 간의 연결 부위로, 화학적 또는 전기적 수단으로 다른 뉴런과 소통합니다.

화학적 시냅스(Chemical Synapse)

화학적 시냅스는 전기적 시냅스보다 더 흔하게 발견됩니다. 활동 전위가 시냅스 전 뉴런의 시냅스에 도달하면, 신경전달물질이 시냅스 전 뉴런과 시냅스 후 뉴런 사이의 작은 공간에 방출됩니다. 신경전달물질이 시냅스 후 뉴런의 수용체에 결합하면 시냅스 후 뉴런의 활동을 일으키거나 억제합니다.

Synapse
Neuron to glia synapse on axon

 

시냅스들은 흥분성 혹은 억제성으로, 흥분성 시냅스는 시냅스 후 뉴런을 흥분시키고, 억제성 시냅스는 시냅스 후 뉴런을 억제합니다. 신경전달물질이 수용체에 결합한 후에는 시냅스가 이후에 재사용 되기 위하여 뉴런 간의 작은 공간으로부터 반드시 제거되어야 합니다. 이것은 주로 다음의 3가지 방법 중 한 가지를 통해 일어납니다. 신경전달물질이 퍼진 후 다른 장소에서 분해되는 경우, 효소들이 분비되어 신경전달물질을 분해하는 경우, 시냅스 전 뉴런에 재사용을 위하여 재흡수되는 경우입니다.

전기적 시냅스(Electrical Synapse)

전기적 시냅스는 화학적 시냅스들보다 덜 보편적이지만 훨씬 빠릅니다. 그리고 양방향성이고 항상 흥분성이라는 특성을 가집니다. 화학적 신호를 한 뉴런에서 다른 뉴런으로 보내는 대신에, 두 세포의 세포질을 연결하고 있는 간극결합을 통하여 전기적 신호를 바로 전달합니다.

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(정답: 왼쪽부터 오른쪽으로 추상세포, 이중 꽃다발 세포, 샹들리에 세포)

Featured Image: By BruceBlaus (Own work) [CC-BY-3.0], via Wikimedia Commons

(번역해주신 @scoobi님, 감사합니다.)

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