뉴런 ( neuron )

댓글수0 다음블로그 이동

뉴런 ( neuron )

시나브로
댓글수0

Neuron_Hand-tuned. 척수막을 가진 신경 세포의 구조도

 

뉴런 ( neuron )은 신경계를 구성하는 세포로 그 기능은 정보 처리 와 정보 전달에 특화하고 있으며, 동물의 특성이다. 신경 세포라고한다. 신경 세포체 (soma)를 가리키기도 한다. 

요약
신경 세포의 기본적인 기능은 신경 세포에 입력 자극이 들어 왔을 때 활동 전위 ( 영어 : action potential )를 발생시켜 다른 세포에 정보를 전달하는 것이다. 하나의 신경 세포에 여러 세포에서 입력하거나 활동 전위가 일어나는 임계값을 변화 시키거나 함으로써 정보의 수정이 이루어진다.

신경 세포는 주로 세 부분으로 구분되어 세포핵 ( 영어 : cell nucleus )이 있는 세포체 다른 세포에서 입력을받을 돌기와 다른 세포에 출력하는 축삭 ( 영어 : nerve fiber, axon, 신경섬유 )으로 나뉜다. 수지상 돌기와 축색 발생으로 거의 같은 과정을 따르도록 양자를 정리하여 신경 돌기 (neurite)라고도 한다. 이전 세포의 축삭 종말과 뒤 세포의 수상 돌기 사이의 정보를 전달하는 부분에 미세한 간극을 가지는 시냅스 ( synapse ) 라고 불리는 화학 물질에 의한 전달 구조가 형성되어있다.

신경 세포 안쪽에는 빛이나 기계적 자극 등에 반응하는 감각 세포 와 근섬유에 출력하는 운동 신경 세포 등도 있다.

또한 "신경"은 "신경원"이라고 번역되어 신경계의 구성 단위를 의미하는 단어로 만들어진 조어이다. 신경 구조에 대한 논쟁 속에서 만들어졌다. 자세한 내용은 역사의 절을 참조하십시오. 현재는 단순히 세포의 이름으로 "신경 세포"와 동의어로 사용된다.

 



뉴런의 구조도 ( Dendrites = 돌기 , en : Rough ER ( en : Nissl body ) = 조면 소포체 ( 닛스 소체, Polyribosomes = 폴리 리보솜 , en : Ribosomes = 리보솜 , en : Golgi apparatus = 골지체 , en : Nucleus = 세포핵 , en : Nucleolus = 핵소체 , en : Membrane = 막 , en : Microtubule = 미세 소관 , en : Mitochondrion = 미토콘드리아 ,en : Smooth ER =滑面어 , en : Synapse (Axodendritic) = 시냅스 ( 축삭 돌기 돌기 ) en : Synapse = 시냅스 , en : Microtubule en : Neurofibrils = 미세 소관 뉴로 필라멘트 , en : Neurotransmitter = 신경 전달 물질 , en : Receptor = 수용체 , en : Synaptic vesicles = 시냅스 소포 , en : Synaptic cleft = 시냅스 간극, en : Axon terminal = 축삭 말단, en : Node of Ranvier = 란뷔에의絞輪,en : Myelin Sheath ( en : Schwann cell ) = 미엘린 칼집 ( 슈반 세포 ), en : Axon hillock = 축삭 작은 언덕 , en : Nucleus ( en : Schwann cell ) = 세포핵 ( 슈반 세포 ), en : Microfilament = 미세 섬유 , en : Axon = 축삭

세포 구축 

세포체 (cell body, soma)는 신경 세포에서 세포 핵 등의 세포 소기관이 집중 수지상 돌기와 축삭이 회의하는 부위이다. 신경 세포 내에서 단백질 합성 ( 영어 : protein, 독일: Protein )등 일반적인 세포로서의 기능은 거의 여기에서 이루어진다. 세포체의 크기는 사람은 직경 3 ~ 18 마이크로 미터 정도이지만, 무척추 동물 가운데는 1 밀리미터에 달하는 것도있다. 세포 골격 ( 영어 : cytoskeleton, CSK )은 중간 섬유 ( 영어 : intermediate filament ) 고밀도로 분포한다. 세포체에는 신경 세포 이외의 세포에 존재하는 미 세관 에 상당하는 신경 세관이 존재하고 세포체와 수상 돌기 나 축삭 사이의 물질 수송에 관련된 것으로 생각되고있다. 또한 핵의 주변부에는 조면 소포체 ( 영어 : rough-surfaced endoplasmic reticulum, rER ) 재벌 인 닛스루 물질 ( Nissl substance )이 존재하고 닛스루 염색에 의해 염색된다. 이 때문에 세포체에서 단백질 합성이 활발하다는 것을 알 수있다.

 

Lipid_bilayer_section 포스파티딜콜린 으로 구성된 지질 이중층의 단면.



축삭 (axon)은 세포체에서 뻗어있는 돌기 모양의 구조에서 신경 세포에서 신호의 출력을한다. 신경 세포 중에서는 길이가 크게 달라진다 부분이며, 인간의 경우 인접한 세포에 연결하기위한 몇 mm 정도의 것으로부터, 척수 성장 수십 센티미터의 것까지 있다. 축삭은 기본적으로 하나의 세포체에서 하나 밖에 크지 않지만 종종 축삭 측면 촬영 (axon collateral)이라는 분기를 형성한다.

축삭은 길쭉한 구조를 유지하기 위해 긴 세포 골격이있다. 이 세포 골격은 세포체에서 합성 된 물질을 축삭 끝까지 수송하기위한 철도로 작용하여 또한 축삭 세포 내외의 이온의 농도 구배를 이용하여 정보를 전달하지만, 그 때문에 축삭 표면에는 많은 이온 채널 ( 영어 : ion channel ) 이 존재한다. 축삭이 세포체에서 뻗어 시작하는 위치는 축삭 작은 언덕 (axon hillock 또는 축삭 기시부 , axon initial segment)이라고하고, 이온 채널이 고밀도로 존재한다.

 

Saltatory_Conduction 도약도전



축삭의 일부는 glial 세포 ( 영어 : glial cell ) 가 감겨 생긴 척수막 (미엘린)이라는 구조를 가지는 것이있다. 척수막을 구성하는 세포는 중추 신경계 ( Central nervous system )에서는 올리고 덴 사이트 ( 영어 : glial cell ) 또한 말초 신경계에서는 슈반 세포 (  영어 : glial cell )다. 척수막은 지질 이중층 ( 영어 : lipid bilayer ) 으로 구성된 세포막이 몇 겹이나 감아 붙는 형태로 구성되어있다. 지질은 절연체 의 성질을 가지고 있기 때문에 척수막은 이온 전류의 누설을 방지하고, 전기적 신호의 전도 속도를 올리는 효과를 가진 도약 전도( 영어 : saltatory conduction )  에도 기여하고있다. 척수막있는 축삭을 유 골수 섬유 ,없는 축삭을 無髄섬유 라고 부른다. 척수막에 핵의 존재 바깥 부분을 신경 칼집이라고하고, 척수막을 가지지 않는 신경을 무수 신경 ( 無遀神經 )이라고 한다. 여기서 주의 할 점은 無髄신경도 신경 칼집은 가지고 있다는 것이다.

축삭의 끝은 다른 세포와 연결되어 시냅스 를 형성한다. 축삭의 시냅스 결합 부는 다소 방대하고 이를 시냅스 종말 (presynaptic terminal)이라고 부른다. 시냅스 종말에는 신경 전달 물질을 저장하고 있는 시냅스 소포, 전위 의존성 칼슘 이온 채널 신경 전달 물질을 회수하기 위한 전송기 및 시냅스 후 세포에서의 피드백 과 시냅스 전 억제 등의 역할 를 맡는 각종 수용체가 존재하고 이에 따라 축삭은 시냅스를 통해 다른 세포에 신호를 전달한다.

수상 돌기 (dendrite)는 세포체에서 그대로 나뭇 가지처럼 분기하는 방식으로 확산하는 구조이며, 다른 신경 세포로부터 신호를 받는 역할을한다. 하나의 신경 세포 축삭은 기본적으로 하나 밖에 없지만 돌기는 몇개일 수도있다. 소뇌의 푸루킨 ( 영어 : Purkinje cells )에 세포 처럼 돌기가 특징적인 모습을 보여 신경 세포도 적지 않다. 돌기는 다른 세포 사이의 시냅스가 많이있다. 뉴런의 종류에 따라 ( 대뇌 피질 의 피라미드 세포 (신경 세포) 과 선조체 ( striatum )의 중형有棘신경 등), 수상 돌기 위에 작은 가시 모양의 돌기 인 척추 ( spine )가 무수히있어 시냅스 부위로 기능하고 있으며, 신경 활동 등에 의존 척추 형태가 변화하고 전류의 흐름 것이 변화하고 시냅스 자체가 형성 · 소멸 할 수 있는 신경 가소성 메커니즘 의 하나라고 생각된다. 축삭과 구별의 하나의 지표로서 돌기는 세포질 망상(網狀) 구조 ( 영어 : endoplasmic reticulum ) 와 리보솜 ( 영어 : ribosome ) 이 존재하지만, 축삭은 거의없는 것을 들 수있다.

glial 세포는 신경계를 구성하는 신경 세포가 아닌 세포이며, 신경계의 유지에 관여하는 세포군을 말한다. 신경 세포에 대해 위치 고정과 영양분의 공급 등 항상성 ( 그리스어: ὅμοιοστάσις , 영어 : homeostasis ) 유지를 담당하는 세포, 척수막 (미엘린)의 구성 등의 기능을 가진 세포 면역 체계와 같은 행동을하는 세포 등이 있다. 최근 신호 전달에 관여를 암시하는 증거가 발견되고있다. 인간의 뇌는 세포 수에서 신경 세포의 50 배 정도 존재하는 것으로 추정되고 있었지만 최근의 연구에 따르면, 다른 동물의 뇌도 포함 glial 세포와 신경 세포는 거의 같은 비율로 존재 있다고되어있다.

 

Gray628 푸루킨 셀



세포 생리

활동 전위
동물의 체액에 다량의 칼륨 이온, 나트륨 이온, 염소 이온 등이 포함되어 있지만, 세포 외액과 신경 세포의 세포질의 이온 구성은 일반적으로 크게 다르며, 세포 내외에 전위차가있다. 미세 전극을 이용하여 세포 내외의 전위차를 측정하면 세포는 세포에 비해 -60 ~ -70mV 정도 부의 전위를 나타낸다. 이를 정지막전위 ( 영어 : Resting Membrane Potential ) 라고 부른다. 이러한 이온은 세포막을 투과하여 확산하는 신경 세포의 막 관통 단백질의 나트륨 펌프 ( 영어 : Na + / K + -ATPase, NAKA ) 등에 의해 ATP ( adenosine triphosphate ) 를 이용하여 에너지를 소비하면서 이온을 수송하고 농도 차를 유지하고있다.

활동 전위는 매우 단시간의 전위 변화이며 진폭은 일정하다. 이것을 정하고 시간을 축으로 그래프를 그리면 활동 전위는 바늘과 같은 급속한 전위 변화로 표현되는 경우가 많다. 따라서 전기 공학으로 임펄스 라는 것도있다.

대사 
신경 세포에서 대사는 일반 세포와 마찬가지로 단백질 등의 합성은 핵을 필요로한다. 즉 신경 세포는 세포체에서 단백질이 합성된다. 신경 세포는 긴 축삭을 가진 경우가 많지만, 세포체에서 생산 된 물질이 확산에 의해 축삭 끝에까지 도달하는 시간이 소요 주로 미세 소관의 모터 단백질에 의해 능동적으로 축삭 팁에 수송된다.

시냅스에서 활발히 신경 전달 물질이 방출되어 있지만, 방출 된 신경 전달 물질의 일부는 능동적으로 회수되어 시냅스 소포에 다시 충전된다.

신경 세포는 정지 막전위 의 유지와 활동 전위의 회복을 위해 막대한 ATP를 소비하고있다. 인간의 뇌의 무게는 체중의 2 % 정도인데 반해, 포도당 소비량은 전신의 25 %로 매우 많다.

증식과 성장 
신경 세포의 증식은 인간은 아동기에 신경 줄기 세포가 활발히 분열하고 분화하여 일어난다.

신경 세포는 분화가 진행되는 것과 동시에, 축삭 유도에 의해 특정 위치에 있는 신경세포가 특정 세포에 축삭을 뻗어 시냅스를 형성하고 신경 회로를 형성한다. 축삭을 유도하는 인자로서 표적 세포 측에서 나와서 특정 화학 물질이 관여하는 것으로 알려져있다.

신경 세포간의 연결 관계의 조절에 신경 영양 인자 (뉴로 트로 핀; NGF, BDNF , NT-3 NT-4)과 특이적 수용체 (TrkA, TrkB , TrkC)가 관여하고 있다고 한다. BDNF는 중추 신경에 특히 풍부하고 신경 활동 의존적으로 합성 · 분비된다. 이러한 물질을받은 세포의 활동과 시냅스의 연결 관계를 강화하기 위해 신경계의 학습 · 기억을 제어하는 핵심 물질로 생각되고있다. 또한 신경 세포군은 초기에 과도한 연결을 형성 한 후, 필요한 것만을 남겨 시냅스를 줄일 생각되고있다. 이것은 "가지 치기"라고되어있다.

20 세기 초반의 라몬 리 카알 (Santiago Ramón y Cajal, 1852 년 5 월 1 일 - 1934 년 10 월 17 일 ) 이후 인간의 성인의 뇌에서 새로운 신경 세포가 형성되지 않은 것으로 간주 되어왔지만, 1990 년대에 신경 줄기 세포와 신생 신경 세포가 성인의 뇌에 존재하는 것으로, 성인 신경 신생이 일어날 가능성도 검토되고있다. 그러나 생리적 의미는 잘 알려져 있지 않다.

변성과 재생 
신경 세포의 일부가 손상되면 그 위치보다 세포체에서 먼 쪽은 변성이 망가져 버린다. 이를 순항 변성이라 한다. 세포체가 있는 쪽도 변성이 진행 할 수 있으며, 이를 퇴행성 변성이라 한다. 또한 신경 세포는 서로 신경 영양 인자 등을 교환하고, 시냅스로 연결된 세포가 손상된 경우에도 신경 영양 인자의 부족에서 프로그램 세포사를 일으킬 수있다. 이 경우에도 전 시냅스 세포가 죽은 후 시냅스 세포가 죽는 경우를 순항 변성, 후 시냅스 세포가 죽은 것으로 전 시냅스 세포가 죽는 경우 퇴행성 변성이라고 부를 수있다.

장해의 정도가 심해 세포체가 죽어 버리면, 그 신경은 더 이상 재생 불능이다. 그러나 말초 신경의 경우에는 세포체가 살아 있으면 다시 축삭을 뻗어 목적 세포와의 결합을 회복 할 수있는 경우가 많다. 그 과정에는 기저막과 슈반 세포의 관여가 필요로된다. 한편, 말초 신경에 비해 중추 신경은 대부분 재생 능력이없고, 뇌 및 척수의 손상은 평생 동안 후유증을 남기는 것이 적지 않다. 말초 신경의 재생을 촉진하는 재생 의료 기술이 실용 단계에 들어 있지만, 중추 신경 재생은 개발 중이다. 

Camillo_Golgi 카밀로 골기

 


역사 
19 세기 후반 중추 신경을 비롯한 신경계가 망상 구조를 취할까지 알려져 있었지만, 카밀로 골기 ( 이탈리아어 : Camillo Golgi , 1843 년 7 월 7 일 - 1926 년 1 월 21 일 ) 는 신경 섬유 말단에서 서로 끊김없이 연속하여 웹을 형성하고있다고 하는 망상설을 주장하였다 신경 섬유도 세포의 집합이라고하는 신경설 과 대립했다. 1906 년 의 노벨 생리학 · 의학상은 골기 법(Golgi 's method ) 및 카잘 ( Santiago Ramón y Cajal, 1852 년 5 월 1 일 - 1934 년 10 월 17 일 )이 동시 수상, 양자는 정반대의 입장에서 수상 기념 강연을하고있다. 또한 골기 Zz 염색법 ( 영어 : Golgi 's method ) 에 의해 신경설이 유력 해져, 전자 현미경 과 분자 설계에 의한 염색법의 발달에 따라 신경 세포로의 미세 구조와 특성의 해명이 급속하게 진행되었다.

 

Cajal-Restored 산티아고 라몬 리 카잘

맨위로

https://blog.daum.net/kmozzart/18241

신고하기