신경과학 - 신경생물학3 : 신경섬유

신호전달(Conduct of signal)

   -신경섬유(nerve fiber)의 형태

   신경섬유의 분류는 여러 가지이다. 신경섬유는 유수(myelinated)와 무수(unmyelinated) 축삭으로 수초의 유무에 따라 분류되며, 그리고 축삭의 특성인 직경, 전달속도, 생리적 특징에 따라 세 가지 형태로 분류된다. 

   ①속도에 따른 분류

     A섬유(Afibers): 크기가 크고 유수섬유이며, 전달속도가 빠르다. 운동이나 감각 impulse를 전달한다.

                              그리고 기계적 압박이나 산소결핍에 의한 손상에 가장 민감하다.

     B섬유(B fibers): A섬유보다 작고 유수섬유이며, 신호를 서서히 전달하고 자율신경계를 담당한다.

     C섬유(C fibers): 가장 작고 무수섬유이며, 전달속도가 가장 느리다. 대부분 동통 및 체온 전달과 같은 민감한 자율신경

                                기능을 담당한다.

     가장 큰 A섬유는 국소마취제에 가장 둔하게 반응하고 C섬유가 가장 민감하게 반응한다. 이와 반대로 전기자극에는

     직경이 큰 A섬유가 가장 쉽게 흥분하고, 작은 직경의 C섬유가 가장 둔하게 반응한다.

 

    ②기능에 따른 분류

     감각 신경섬유(Sensory nerve fibers): 감각 신경섬유는 외부 자극이나 내부 신체 상태의 변화를 감지하고 중추신경계로

                                                                 정보를 전달한다

     운동 신경섬유(Motor nerve fibers): 운동 신경섬유는 중추신경계에서 명령을 받아 근육을 조절하고 운동을 제어한다.

     연합 신경섬유(Association nerve fibers): 연합신경섬유는 중추신경계 내에서 다른 신경 세포들 간의 통신을 중재하는

                                                                      역할을 한다. 이러한 신경섬유는 높은 수준의 뇌 기능과 관련되어 있다.

 

신경섬유

   -신경섬유의 기능

  ①감각 전달(Sensory Transmission): 감각 신경섬유는 외부 자극이나 내부 신체 상태의 변화를 감지하고, 정보를 중추신경계로 전달하는 역할을 하는데, 이러한 자극에는 터치, 압력, 온도, 통증 등이 있다. 감각 신경섬유는 특정한 수용기를 통해 자극을 감지하고, 이러한 자극이 중추신경계의 특정 영역으로 전달되어 감각을 느끼게 된다.

 

  ②운동 제어(Motor control): 운동 신경섬유는 중추신경계로부터 명령을 받아 근육을 조절하고 운동을 제어한다. 신경섬유는 운동 신경세포와 함께 근육으로 신호를 전달하여 근육의 수축 및 이완을 조절하는데, 이러한 과정은 수의적 운동과 불수의적 운동 모두에 관여한다.

 

   ③자율 신경계 조절(Autonomic Nervous System Regularion): 자율 신경계는 호흡, 심박수, 소화 및 혈압과 같은 신체의 자동 기능을 조절한다. 자율 신경 섬유는 신경계의 이러한 기능을 조절하기 위해 내장기관과 혈관, 결합조직에 분포되어 있으며, 각각의 자율 신경 섬유는 중추신경계로부터의 신호를 받아 내장기관의 기능을 적절하게 조절한다.

 

   ④연합 및 정보 전달 (Association and Information Transmission): 연합 신경섬유는 중추신경계 내에서 다른 신경 세포들 간의 통신을 중재하며, 높은 수준의 뇌 기능과 관련되어 인지, 기억, 학습 등과 같은 복잡한 신경 과정을 조절한다. 또한 연합 신경섬유는 서로 다른 영역 간의 정보 전달 및 처리에 관여하여 신경 시스템의 통합을 촉진한다.

 

   그밖에 혼합말초신경에 낮은 강도(intensity)의 전기전류로 자극하면 전기자극에 가장 역치가 낮은 큰 직경의 A신경섬유만 자극된다. 큰 강도의 자극은 구심성(afferent) 섬유와 함께 작은 원심성(efferent) 신경섬유에도 영향을 끼친다. 신경은 자극에 가장 민감하고 신경근접합(neuromuscular juntion)은 중등도이고, 근육이 가장 둔하다. 신경전달속도(nerve conduction velocity)는 여러 조건에 따라 차이가 있어 온도 저하, 압박 등 기타 조건에서 늦어지고 온도 1℃ 하락에 2 m/s의 속도 감소가 있다.

 

연접(Synapse)

   시냅스란 두 개의 신경세포 사이에 정보를 전달하는 연결부위를 가리키며, 시냅스에 세포 간 간격(cleft or gap)을 통해 세포 간의 기능적 접촉이 이루어 진다. Impulse가 시냅스를 통과하는데 소요되는 시간간격은 보통 0.5~1m/s인데 이 시간을 연접지연(synapse delay)이라고 부른다. 반사의 지연은 반사궁(reflex arc) 연접지연에 의해 생긴다.

   -연접전달(Synaptic transmission)

   대부분의 연접은 화학적 시냅스이고 연접전 종말에서 신경전달물질이 유리되어, 갈라진 틈(cleft)을 지나 연접 후 수용기에 작용한다. 이 작용은 이온통로를 개폐하고 또는 2차 전령계(second messenger system)를 활성화시킨다. 일부 연접은 전기적 시냅스인데 세포 간에 공간이 매우 작기 때문에 화학적 시냅스보다 빠르게 작동하며, 세극결합(gap junction)의 경로와 동조 전기활동(synchronous electric activity)을 이루는 뇌세포에서 볼 수 있다.

   -종판전압(End-plate-potential)

   운동신경축삭은 종판(end-plate)인 근막의 특수화된 부위에서 끝나고 impluse는 신경근연접(neuromuscular synapse)을 통하여 근에 전달된다. 종말전압은 종판의 지속적 음전압이고 전파되지는 않으나 근신경접합부에 존재한다. 활동전압이 없을 때 소량의 아세틸콜린(acetylcholine)은 세포막에서부터 불규칙하게 유리되며 각 유리는 약 0.5mV의 적은 탈분극 극파인 종말전압을 일으킨다. 그러나 impulse가 근신경접합부에 도달하면 상당한 양의 전달물질이 유리되어 impulse가 근섬유의 발화 수준을 능가시켜 종말전압을 일으킨다.

   -전달물질의 유리(Release of transmitter)

   연접전종말에서 활동전압의 작용으로 칼슘 통로(voltage-gated channel)가 열리고 칼슘이온은 연접전종말에 유입된다. 칼슘촉매반응(calcium-catalyzed reaction)이 연접소포의 세포외유출(excytosis)을 일으킨다.