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신경은 어떻게 작동할까요?
신경은 몸 안에서 그저 전기를 나르는 선일까요?
여러분이 살고 있는 집의 벽속이나
컴퓨터 안에 있는 선처럼 말입니다.
흔히 전선과 비슷하다고 생각하는데
실제로 신경은 몸 안에서 훨씬 더 복잡한 일을 합니다.
신경은 그냥 선이 아니라 감지기 역할을 하는 세포들입니다.
바깥 세상과 안 세상을 감지하고,
변환기처럼 정보를 전기 자극으로 바꿔주고,
선처럼 이들 자극을 전달하며
트랜지스터처럼 정보를 받아들여
소리를 키우거나 줄이기도 합니다.
끝으로 작동기로써 그 정보를 받아들여서
다른 기관에 영향을 미치게 합니다.
생각해보세요. 여러분의 어머니가 여러분의 팔뚝을 부드럽게 어루만지면
여러분은 기쁘게 반응하죠.
또는 거미가 여러분 팔뚝을 기어가면 놀라서 거미를 손으로 쳐서 떨어뜨릴 겁니다.
또는 오븐에서 케익을 꺼내려다 뜨거운 선반에 팔뚝을 스쳤다면
여러분은 곧바로 움찔할 겁니다.
가벼운 접촉으로 기쁨, 두려움, 아픔이 일어납니다.
어떻게 세포 하나가 그렇게 많은 일을 할 수 있을까요?
신경은 사실 신경세포라고 부르는 세포다발입니다.
이들 신경세포는 저마다 아주 전문적으로 신경 자극을 실어나릅니다.
전기와 같은 꼴로
한 가지 자극에만 반응하고 한쪽으로만 흐릅니다.
신경 자극은 수용기에서 비롯합니다.
신경 하나하나가 가진 특화된 부분으로서
거기서 전기 자극이 비롯됩니다.
어떤 신경의 수용기는 온도 수용기로서
온도가 빨리 올라갈 때만 반응하게 되어 있습니다.
팔뚝에 난 털에 붙어있는 수용기는
거미가 팔뚝에 기어올랐을 때 털의 움직임을 감지합니다.
다른 형태의 신경세포는 저임계 기계적 수용기로서
가벼운 접촉에도 활성화됩니다
이런 신경세포들이 저마다 특별한 정보를 실어나릅니다.
아픔, 경고, 기쁨.
그 정보는 뇌의 특정한 곳에 투사되고
그것이 전기 자극입니다.
신경 안에는 액체가 있는데 칼륨 이온이 많이 들어 있습니다.
신경 밖의 수액보다 20배가 넘게 들어있습니다.
한편 신경 밖의 수액에는 신경 안보다 10배나 많은 나트륨이 들어있습니다.
바깥에 있는 나트륨과 안에 있는 칼륨의 불균형이
신경 안에서 음극을 띠게 만듭니다.
신경 밖에 비해서 상대적인,
-70 에서 -80 밀리볼트를 띠게 하지요.
이것을 신경의 휴식 전위라고 부릅니다.
하지만 그 자극에 대한 반응으로 신경은 감지하고
세포의 수용기 가까이에 있는 세포 벽의 구멍이 열립니다.
이들 구멍은 특수화된 단백질 통로이고
나트륨이 신경으로 들어갈 수 있게 설계되어 있습니다.
나트륨 이온은 농도차 때문에 이동하고
나트륨이 이동하면, 신경 안은 점점 더 양극을 띠어서
+40 밀리볼트가 됩니다.
이렇게 되면 처음에는 수용기에 가까운 신경이
신경의 전기 전하가 충분한 차이가 생겨서
그게 임계점에 다다르면
가까이 있는 나트륨 이온 통로가 열리고, 그러면 가까이 있는 것들이
차례대로 움직이죠.
그래서 양극이 신경막을 따라 퍼지면서
신경의 세포 다발로 퍼지고
세포가 가진 길고, 실같이 생긴 선, 축색 돌기로 퍼집니다.
한편으로 칼륨 통로가 열리고
칼륨이 신경에서 빠져나와
신경막의 전압이 정상으로 돌아갑니다.
실제로는 조금 더 나갑니다.
이렇게 좀 더 나갈 때
신경은 탈분극으로 가는데 저항을 합니다. 불응기이죠.
그래서 신경의 전기 자극이 역전하는 것을 막아줍니다.
그러면 이온펌프가 신경에서 나트륨을 빼고
칼륨을 신경으로 돌려보내서
신경을 정상 휴식 상태로 되돌립니다.
신경의 끝, 축색돌기의 끝은
신경이 목표하는 곳과 소통합니다.
이 목표는 척수의 특화된 곳에 있는 다른 신경이고
이곳에서 과정을 거쳐 뇌로 전달이 됩니다.
또는 신경이 목표로 하는 곳이 근육같은 다른 조직일 수도 있어요.
전기 자극이 신경의 끝에 다다르면
화학적 신경전달물질을 가진 작은 소낭이나 꾸러미가
신경세포에서 나와서 신경이 목표로 하는 곳과 재빨리 상호작용을 합니다.
이 과정을 시냅스 전달이라고 부릅니다.
왜냐하면 신경과 그 사슬 속에 있는 다음 대상 사이의 연결을
시냅스라고 부르기 때문이죠. 그리고 이 시냅스에서
세포의 전기 정보를 조절하거나
키우거나,
몽땅 막아버리거나,
다른 정보 과정으로 전달할 수 있습니다.