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인간의 정보전달 과정에서 전기, 화학적 방식이 있어 이 부분을 알아보도록 하겠습니다.
전기, 화학적 방식은 뉴런 내에서는 전기적인 방식으로 정보를 전달하고, 뉴런에서 다음 뉴런으로 즉 시냅스에서는 화학적인 방식으로 전달하게 된다.
1) 뉴런 내에서는 정보전달 : 활동전위
뉴런의 축색막을 사이에 두고 안쪽과 바깥쪽은 전위차이가 있다. 바깥쪽은 NA 이온이 안쪽에는 CI 이온이 존재하는데, 이 상태를 휴식 전위라고 한다. 외부에서 자극이 들어오지 않을 경우에는 휴식 전위 상태를 유지하게 된다. 만약 자극이 들어오게 되면, 즉 오른손이 왼쪽을 꼬집게 되면 축색을 흥분시키고 축색막을 통해 나트륨 이온이 세포막 내부로 들어오게 되어, 음전하로 구성되어 있던 내부가 양 전위로 바뀌게 된다. 이를 활동전위라고 한다.
축색을 따라 이루어지는 정보전달에는 나트륨 이온이 내부로 들어오기 때문인데 만약 이 흐름을 차단한다면 뉴런은 정보를 전달할 수 없게 된다. 예로 우리가 수술받기 위해 마취제를 투여하면 통증을 느끼지 못하게 되는데, 이 경우 마취제가 나트륨 이온이 흐르는 통로를 막아서 통증에 대한 정보가 뇌까지 전달되지 못하게 하기 때문이다.
2) 뉴런 간 정보전달 : 시냅스 전달
한 뉴런 안에서는 정보가 전기적인 방식으로 전달된다고 하였다. 그러나 뉴런과 뉴런 사이는 서로 떨어져 있고, 이를 시냅스 공간이라고 한다. 이 떨어진 공간에서는 전기적인 방법으로 정보를 전달하지 못한다.
전기적인 방식으로 정보가 종말단추에 도달하게 되면 시냅스 공간으로 신경전달물질이라는 화학물질을 방출하게 된다.
다시 말해 활동전위가 축색을 따라 종말단추에 도달하면 종말단추 속에는 신경전달물질이 들어 있는 소낭이 시냅스 공간으로 밀려 나오면서 터지게 된다. 이때 그 속에 들어있는 신경전달물질이 시냅스 공간에 방출되고, 이 신경전달물질이 시냅스 후막에 있는 수용기가 결합하여 다음 뉴런으로 정보를 전달하게 된다.
인간의 뇌 속에는 50여 종 이상의 신경전달물질이 있고 종류에 따라 인간의 행동과 감정, 사고 등의 경험이 달라진다.
특정 신경전달물질이 과잉되거나 결핍이 되면 어떤 종류의 비정상적인 행동과 감정 사고가 유발이 될 수 있으며 이것이 정신질환과 관련이 있다. 따라서 뇌에서 활동하고 있는 신경전달물질 중 그 기능과 역할이 밝혀진 것 중 대표적인 것은 아세틸콜린, 도파민, 세로토닌, 노에피네프린 엔도르핀 등이 있다.
아세틸콜린은 중추신경계와 말초신경계 모두 분포되어 있다. 골격근의 뉴런에서 이 신경전달물질이 방출되면 근육이 수축하여 운동하게 된다. 아마존의 인디언들이 동물을 사냥하기 위해 사용하는 쿠라레는 아세틸콜린 수용기를 차단하여 아세틸콜린의 정상적인 작용을 못 하게 함으로써 동물을 움직이지 못하게 한다. 아세틸콜린은 우리의 기억과도 관련이 되어 있다. 알츠하이머병은 기억장애가 주된 증상인 질환이며, 이런 기억장애는 아세틸콜린을 분비하는 뉴런의 손상 때문이다.
도파민은 운동과 보상에 관련된 신경전달물질이다. 도파민의 분비량이 너무 적으면 행동을 원활하게 하거나 자세를 유지하는 데 어려움을 겪게 되는 파킨슨병이 발생한다. 반대로 도파민 분비량이 너무 많으면 조현병이 나타나게 되며, 치료를 위해 도파민 길항제를 너무 많이 사용하게 되면 파킨슨병이 증상이 유발된다. 또한 도파민은 동기를 일으키는 신경전달물질로 도파민이 증가하면 보상을 받으려는 동기도 강해진다.
세로토닌은 수면이나 체온조절, 기분 변화와 관련되는 신경계에서 중요하게 작용하며, 우울증과 관련되어 있다. 우울증이 있는 사람들의 뇌에서 세로토닌의 분비량이 정상인들보다 낮은 것으로 나타났다.
약물을 시냅스에 어떻게 영향을 미치는가?
- 행동적 효과를 갖는 거의 모든 약물을 시냅스에 작용
- 신경전달물질의 효과를 차단하는 약물 : 길항제
- 모방하거나 증가시키는 약물 : 효능제
노에피네프린은 동기와 정서에 관련된 뇌의 뉴런이 시냅스 부위에서 많이 발견되었고 특히 각성과 관련된 신경계에서 사용되는 것으로 보고되고 있다. 이 물질 또한 기분장애와 관련이 있는데, 노에피네프린의 분비량이 적으면 우울증이 발생한다.
엔도르핀(마약성)은 고통의 억제와 관련되어 있으며, 과학자들은 이 물질을 내인성 아편제라고 한다. 이 엔도르핀을 이용하여 신경과학자들은 중독 증상을 일으키지 않으면서 통증을 경감시킬 수 있는 진통제를 개발하려고 한다. 연구자들은 이런 연구로 통해서 무엇 때문의 마약에 중독이 되는지 알려고 하고, 그 결과 마약중독을 더욱 효과적으로 치료하는 새로운 치료법을 개발하려고 노력 중이다.
전체적으로 요약하자면 한 뉴런 내에서의 정보전달은 전기적인 방식으로 이루어지고 뉴런과 뉴런 사이의 정보전달은 신경전달물질이라는 화학물질을 통해 이루어진다. 이런 이유로 인간의 정보전달은 전기, 화학적인 방식으로 이루어진다고 한다.
지금까지 인간의 정보전달 과정에 대해서 알아보았습니다. 다음번에는 신경계의 구조에 대해 알아보도록 하겠습니다.
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