[신경 과학] 기초가되는 자료

다음 블로그에서 옛기억을 떠올리며 신경과학의 기초를 복습함.

http://www.mind21.net/2.htm

뉴런은 세포분열을 하지않는다고 알려져있었으나, 최근에 성인에게서도 신경줄기세포가 발견되었다고함. 즉 계속 증가한다.

한 뉴런은 3만개의 뉴런으로부터 정보를 받아 다른 1만개의 뉴런에게 전달한다고함.. 미쳤네; 규모가..

뉴런은 수상돌기(dendrites)와 축삭돌기(axon)이 존재하며, 수상돌기는 다른뉴런으로부터 정보를 입력받는 인풋, 축삭돌기는 다른 뉴런에게 정보를 전달하는 아웃풋을 담당한다. 그리고 이 가운데에는 신경세포체가 있다.(몸통역할, 가운데 핵이 있음)

이 뉴런과 뉴런의 사이를 Synapse라고하며, 고등생물은 화학적인, 신경 전달 물질을 사용해 신호를 전달(속도가 느리나 더 진화됬다고함), 하등생물은 전기신호로 신호를 전달한다. 음 최근에 중추신경계에서 전기 신호로 전달하는 뉴런이 발견되었다고함. 고등 하등으로 나누는 건 좀무리가 있는듯

신경 전달 물질은 수십종류가 있으며, 각각 역할이 다름. 대표적으로 다음 물질이 있음.

도파민 = 신경세포의 흥분을 유지하고 전달함

노르에피네프린 = 스트레스에 반응하여 긴장시킴

세로토닌 = 다른 신경전달물질의 과잉분비를 억제하여 균형 유지

아세틸콜린 = 혈압을 낮추고 심장박동을 억제

이때 신경 전달 물질이 axon에서 분비되는 양은 Ca2+의 농도에 의해 결정된다.

- Resting Membrane Potential

뉴런은 평소에 약한 음전하(-65 mV)를 띈다. 나트륨 칼륨 펌프 때문인데, 나트륨-칼륨 펌프는 계속해서 3개의 나트륨은 세포막 밖으로 내보내고, 2개의 칼륨을 들여온다. 그리고 세포내 단백질이 기본적으로 약한 음전하를 띄는 것도 원인중 하나다. ( 뉴런에서의 RMP값은 3개의 열려있는 채널에 대한 이온들의 chemical driving force와 electircal driving force가 평형을 이루는 떄의 농도차이를 골드만이퀘이션으로 풀어서 계산된다.)

- Action Potential

Action Potential은 input 전기자극이 dendrite를 통해 받아들여져 axon의 시작 부분에서 summation된 local potential이 threshold를 넘으면, 순간적으로 나트륨 채널이 열리면서, 바깥에 있던 나트륨이온이 대량으로 안으로 들어오는 +전류를 발생시킨다. 이를 Depolarization이라 한다. (즉 threshold를 넘는 voltage 변화가 있어야만 AP가 발생함)

그다음 전기 spike모양을 만들려면 바로 높아진 전위를 다시 낮추어 주어야, sin 모양의 파동이 생기기 때문에, 칼륨 채널을 열어서 안에 있던 K를 바깥으로 내보내면서 다시 전위를 낮춘다. 이를 Repolarization이라 한다. 그리고나서 다시 나트륨-칼륨 펌프에 의해 원래대로 Na를 바깥애, K를 안쪽에 보내서 재장전을 한다.

그런데 이 Repolarization에서 너무나 많은 K이온이 유출되어, Resting Membrane Potential보다 더 낮은 전위를 세포 내부에 잠깐 갖게되는 상태를 Hyperpolarization 라고 한다. 이는 매우 중요한데, 이렇게 refactory를 하면서, 바로 반응하지 못하는 시간이 있어야만 action potential이 한쪽 방향으로만 전달될 수 있다.

http://blog.naver.com/mecapyo/90011818911

뉴런은 감각뉴런(감각기관 -> 중추신경) / 운동뉴런(중추신경 ->근육조직) / 연합뉴런(뇌와 척수를 구성)으로 나누어져있다.

절전 뉴런 = "절"이라는 녀석이 앞쪽에 있음. 중추신경계의 교감 신경
절후 뉴런 = "절"이라는 녀석이 뒤쪽에 있음. 말초신경계의 교감 신경

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Chapter 10. Synaptic Integration in the Central Nervous System

- EPSP 총정리 : EPSP는 ACh랑 전체적으로 비슷함.

Glutamate release -> Glutamate Receptor+Channel(direct or indirect==G protein coupled, second messenger) -> Na+/K+ flow -> EPSP 생성

Glutamate Receptor : AMPA + NMDA 둘다 있음

AMPA : Na K 에 대해 permeable함 / 얘는 linear 한 저항을 갖기 때문에, 먼저 glutamate만 bind하면 채널이 열림.

NMDA : Ca Na K 에 대해 permeable함(Ca를 필요로하는 소수 과정을 유도함) / Mg+2에 의해 voltage dependent non-linear 저항을 가짐(ReLu처럼 전압이 -일때는 닫혀 있다가, depol이 일어나면 열림) / glycine 이 필요함(근데 보통 항상 만족)

AMPA가 먼저 열리면, depol이 살짝 생기면서 NMDA가 열림. NMDA는 그래서 glutamate와 depol을 동시에 요구함. 대신 NMDA는 AMPA보다 더 길게 열려있음. 이 길게있는 것이 기억과 관련있다고 함.

- IPSP 총정리 :

GABA release -> GABAa-R(directly open Cl- channel) / GABAb-R(indirectly open K+ channel) -> EPSP를 감소시킴 by division or subtraction

shunting : GABAa-R는 0을 곱해서 EPSP를 억제한다. 원리를 다 설명하는 건 좀 많이 복잡함. 어쨌든 결론은 Cl- 채널이 마구 열리면 membrane의 저항이 감소해서 거의 0에 가까워짐. 그러면 V=IR 인데, R이 0이 되버려서 V도 0이 되는 식으로 EPSP를 억제하는 것임. 즉 0을 곱하는 원리(혹은 무한대로 나눈다)

subtraction : GABAa-R은 기본적으로 뺄셈으로도 EPSP를 줄이는 게 일어남. 이것은 Cl-의 potential과 RMP의 미세한 차이에 의해서 일어남. 단순히 Icl = Vm - Ecl 의 공식으로, ISPS = Icl 값이 계산됨.