뉴런은 (neuron) 신경계를 구성하는 신경세포로, 자극과 흥분같은 정보를 받아 이를 통합하여 전달하는 역할을 한다. 개개의 뉴런이 하는 활동은 아주 단순하지만, 신경세포들은 수많은 다른 신경세포들과 연결되어 신경망을 이루고, 이 신경망이 사람의 생각과 정서와 행동의 바탕이 된다. 이러한 신경망은 무작위로 생성되는 것은 아니고, 개인이 성장하면서 경험과 학습을 통해 신경세포들이 특정한 신경세포들과 연결되고 강화된다.
1. 신경계의 기본 구조
신경계는 중추신경계와 말초신경계라는 두 가지 체계로 나누어져 있다. 중추신경계는 뇌와 척수를 포함하는 신경계로, 뇌는 신경계의 가장 복잡한 지각, 운동, 정서 및 인지 기능을 담당하고, 척수는 뇌에서의 명령을 신체로 전달한다. 말초신경계는 신체 나머지 부분의 다른 모든 신경세포들을 포함하는 신경계로, 중추신경계와 신체 기관 및 근육을 연결한다. 이 두 신경계는 신체의 다른 부분에 펼쳐져 있지만, 말초신경계는 여러 가지 정보들을 중추신경계로 보내고, 중추신경계는 보내진 정보들을 평가하여 특정 행동을 위한 신호를 보내게 된다.
말초신경계는 체신경계와 자율신경계로 나누어진다. 근육의 움직임을 통제하는 체신경계는 의식적인 통제가 가능하나, 자율신경계는 신체 기관과 내분비선을 통제하는 의식적인 통제가 불가능한 자동적인 신경계이다. 예를 들어 심장박동이나 소화를 위한 활동 등은 우리가 의식적으로 통제가 불가능한데, 이러한 활동이 자율신경계 활동이다. 또한 자율신경계는 교감신경계와 부교감신경계로 구성되며, 서로 다른 유형의 신체 통제에 관여한다. 교감신경계는 위협적인 상황에 신체를 준비하는 역할을 하며, 부교감신경계는 신체가 안정 수위로 돌아오는 것을 돕는다.
-뇌와 척수는 우리 몸 가운데에 위치해 있어 중추라 불린다
-말초신경계는 몸의 끝부분까지 퍼져있다.
2. 신경세포의 종류
신경세포(뉴런)의 종류에는 기본적으로 감각신경세포, 사이신경세포, 운동신경세포 이렇게 3가지가 있다. 그중 감각신경세포는 물리적인 세계에서 정보를 감지하여 뇌로 정보를 전달하는데 빛, 소리, 맛, 냄새, 피부, 압력 등과 같은 신호를 수용하고, 뇌는 이 신호를 받아 운동신경세포가 근육을 수축하거나 이완하는 것을 지시하여 우리 몸이 움직이게 한다. 그리고 사이신경세포는 짧은 거리의 회로 내에서 정보를 통합하는 역할을 한다.
3. 신경세포의 구조
신경세포는 세포체, 수상돌기, 축삭과 축삭종말 이렇게 네가지의 기본 구조를 갖추고 있다.
세포체는 사람마다의 특징을 결정하는 염색체를 가지고 있는 핵과 그 핵을 둘러싸고 있는 세포질을 포함한 세포부분을 말한다. 나뭇가지처럼 생긴 수상돌기는 다른 신경 세포로부터 화학 신호를 통해 정보를 받는다. 수상돌기는 수천 개의 다른 신경세포로부터 신호를 받아 세포체에서 통합한다. 세포체에서 통합된 정보는 전기적 신호로 만들어져 세포체로부터 길고 좁게 파생되어 있는 축삭을 통하여 전달된다. 축삭은 축삭돌기 또는 축색이라고도 불린다. 각각의 신경세포는 하나의 축삭을 가지고 있으며, 축삭의 길이는 짧게는 몇 mm부터 길게는 1m까지 다양하다. 축삭의 끝에 축삭종말이 있다.
뇌에 있는 신경세포들은 연속적으로 연결되어 있는 것처럼 보이지만, 실제로는 축삭종말과 인접한 신경세포의 수상돌기 사이에는 시냅스라고 불리는 작은 틈이 존재한다. 이 시냅스를 통한 신경 세포 간의 화학적 의사소통이 우리가 생각하고 느끼고 행동하는 바탕이 된다. 노화나 질병으로 인해 시냅스 연결이 끊어졌거나 손상되면, 뇌 기능이 제대로 작동되지 않게 된다.
4. 활동전위
활동전위란 쉽게 말해 활동을 시작하게 만드는 전기신호라 할 수 있다. 우리가 행동을 하기 위해서는 뇌가 그 행동과 관련된 신경과 근육들에 전기신호를 보내야 한다. 이때 뇌에서는 국소전위가 발생하고, 국소전위가 충분히 모여 일정량 이상이 되면 활동전위가 만들어져, 우리가 행동할 수 있게 되는 것이다.
외부로부터 자극이 가해지면 신경세포막 전위에 일시적인 변화가 일어나게 된다. 신경세포 밖에 비하여 안의 양 전위가 증가하면 활동전위가 형성되며, 활동전위를 통해 신경세포 내의 전하가 음전하에서 양전화로 바뀌게 된다. 전류는 일종의 연쇄 반응처럼 축삭을 따라 이동하는데, 이 과정 동안 많은 나트륨 이온이 축삭 안으로 들어온다. 나트륨이온이 유입되기 시작하고 활동전위가 재생산되는 과정을 통해서 활동전위가 축삭의 말단에 이르게 된다.
5. 신경전달물질
신경세포들은 물리적으로 연결되어 있지 않다. 신경세포들은 시냅스(synapse)라고 불리는 작은 공간으로 분리되어 있고, 이 공간에서 신경세포들과의 화학적 교신이 이루어 진다. 신경세포는 화학적 작용을 통해 인접한 다른 신경세포에 정보를 보내게 된다. 축삭종말이라고 불리는 축삭의 끝에 종말단추가 있는데, 그곳에서 신경전달물질을 분비한다. 신경전달물질은 시냅스를 건너 인접한 신경세포의 수상돌기에 도착하게 되고, 신경전달물질의 종류와 그것을 받아들이는 수용기에 따라 그다음 신경세포의 활동에 영향을 미치게 된다.
신경전달물질이 시냅스를 건너서 시냅스 후 신경세포의 수용기와 결합한 이후에는 시냅스 전 신경세포에 남아 있는 신경전달물질은 다음 세 과정을 통하여 활동을 조절하게 된다.
a. 재흡수- 신경전달물질이 시냅스 전 신경세포의 종말단추로 되돌아간다.
b. 분해- 신경전달물질이 비활성화를 통하여 분해된다.
c. 결합- 신경전달물질이 시냅스 후 신경세포의 자가수용기라고 불리는 수용기와 결합한다. 자가수용기는 지나치게 많은 양의 신경전달물질이 시냅스에 분비되었을 때 이를 멈추는 신호를 보낸다.
우리가 사용하는 약물은 신경전달물질의 활동량을 조절하며, 모방하기도 하고, 재흡수를 막기도 한다. 신경전달물질의 영향을 늘리는 활동을 일으키는 물질을 작용제라고 하고, 반대로 신경전달물질의 영향을 줄이는 활동을 일으키는 물질을 대항제라고 한다. 신경세포의 수용기는 자연적으로 신체에서 만들어진 신경전달물질과 합성되어 만들어진 약물을 구별하지 못한다.
6. 신경전달물질의 종류
인간의 신체에는 많은 종류의 신경전달물질이 존재하지만, 그중에서 사람들의 감정,사고 및 행동에 많은 영향을 미치는 여덟 가지 신경전달물질을 알아보자.
a. 아세틸콜린- 이 물질은 근육의 움직임, 신경과 근육세포와의 통제를 담당하며 시냅스에서 발견된다. 아세틸콜린이 근육의 움직임을 담당하기 때문에 아세틸콜린의 분비를 억제하면 근육의 마비를 일으킬 수 있다. 보툴리눔이라고 불리는 독소는 아세틸콜린의 분비를 억제하여 근육을 마비시키는데, 심하면 호흡장애와 사망까지 일으킬 수 있는 독소다. 그런데 이 독소를 소량 이용하면 얼굴에 주름이 많이 생기는 부위의 근육을 마비시켜 미용 효과를 얻을 수 있다. 우리가 많이 사용하는 보톡스는 이런 원리를 이용한 것이다.
또한 아세틸 콜린은 주의, 학습, 기억 등을 통제하는데 관여한다. 아세틸콜린이 기억과 주의 과정에 영향을 미치기 때문에 아세틸콜린의 활동을 억제하는 약물은 일시적인 기억상실증을 일으킬 수 있다. 알츠하이머성 치매도 아세틸콜린을 생산하는 신경세포의 퇴화와 관련되어 있다. 때문에 아세틸콜린의 활동을 늘리는 약물은 기억과 학습의 퇴화와 관련된 증상을 완화시킬 수 있어 알츠하이머성 치매에 주로 아세틸콜린 촉진제가 사용된다.
b. 아드레날린- 이 물질은 에피네프린이라고도 불리며, 교감신경의 말단에서 분비되어 근육에 자극을 전달하는 역할을 한다. 교감신경이 흥분한 상태, 즉 스트레스를 받으면 아드레날린은 뇌나 뼈대 근육 부분의 혈관을 확장시켜 근육이 스트레스에 잘 대처하도록 한다. 동시에 다른 부분의 혈관을 수축시켜 스트레스 반응과 직접적으로 연관되어 있지 않은 곳의 반응을 줄이는데, 특히 소화활동 등의 반응을 감소시킨다.
c. 노르에피네프린- 이 물질은 기본적으로 교감신경계를 자극하는 기능을 갖고 있는데, 특히 위협에 대한 각성에 관여한다. 이 물질은 아드레날린이 준비시킨 신체의 상태에 더 정교하게 기능하여 구체적으로 주의시키는 역할을 하기도 한다.
d. 세로토닌- 우리 몸에 존재하는 세로토닌의 대부분(약 90%)은 위장관의 장크롬친화성 세포에서 생산되어 분비된다. 이 물질은 기분, 수면, 각성, 식욕, 공격행동 등 다양한 행동에 관여한다. 세로토닌은 특히 감정이나 충동의 조절과 관련이 있다. 세로토닌의 부족은 우울증과 관련되어 있어 세로토닌의 재흡수를 막는 SSRI 역할을 하는 약물이 항우울제로 널리 쓰이고 있다. 우울증뿐 아니라 강박장애나 식욕장애 및 비만 치료에도 이러한 약물이 사용된다.
e. 도파민- 이 물질은 동기와 보상에 관련된 기능에 중요한 역할을 하며 보상을 주는 행동을 소통한다고 알려져 있다. 배가 고프면 음식을 먹고 갈증이 나면 물을 마시는 행동이나, 성적으로 각성되었을 때의 성행위 등은 도파민 수용기를 활성화하여 즐거움을 경험하게 한다. 즉 배가 고프거나 하는 욕구가 생길 때 도파민은 우리에게 동기를 부여한다. 도파민은 신체 움직임이나 계획하는 행동 등에도 관여한다. 신체 움직임이나 계획은 행동을 특정한 방향으로 이끌게 하고, 이러한 방향성은 보상과 관련이 있다. 또한 도파민은 쾌락과 관련되어 있고, 과다한 도파민은 조현병과도 관련있다. 한편 도파민 부족은 신체움직임을 통제하는 데 문제를 일으키며 파킨슨병과도 관련이 있다. 파킨슨병 환자의 경우 도파민을 만들어 내는 신경세포들이 서서히 죽어가게 되는데, 초기에는 인지장애나 기분장애를 보이다가 심해지면 근육이 굳고 운동장애를 보인다.
f. 가바- 이 물질은 뇌 전반에 넓게 퍼져 있는 억제성 신경전달물질이다. 이 물질은 억제성을 띠고 있어서 지나치게 적은 가바는 뇌 전반의 신경세포를 과다하게 활성화시킬 수 있고, 간질성 발작을 만들기도 한다.가바 작용제인 약물들은 불안장애를 치료하는데 많이 사용되며, 안정제로도 많이 사용된다. 사람들이 마시는 술인 에틸알코올은 가바 전달을 촉진시키는데 술을 마시면 긴장이 풀어지고 편한 느낌을 갖는 이유가 이 때문이다.
g. 글루타메이트- 이 물질은 가바와는 반대로 신경계를 흥분시키는 물질이다. 글루타메이트는 시냅스를 통한 연결을 촉진시켜 학습과 기억에 관여한다. 과도한 글루타메이트는 뇌를 지나치게 흥분시켜 발작을 일으킬 수 있고, 신경세포를 파괴하기도 한다.
h. 엔도르핀- 이 물질은 우리 신체가 자연적으로 만들어내는 통증 감소의 역할을 하는 신경전달물질이다. 운동을 할 때, 흥분 시, 고통을 느끼는 경우, 매운 음식을 먹었을 경우, 사랑을 느낄 때, 오르가즘을 느끼는 경우 분비된다.
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