신경계의 구조와 기능인체의 모든 생리학적 활동은 신경계에 의해 영향을 받게 된다. 신경은 신체의 모든 부분에 걸쳐 분호되어 전기적 자극을 주고 받게 된다. 뇌는 체외로부터의 모든 정보를 입수하여 조합하고 적합한 반응을 선택하는 컴퓨터로서의 역할을 수행하므로서 인체가 적절한 행동을 할 수 있게 조절한다. 또한 신경계는 많고 다양한 조직들 간에는 물론 외부 세계로부터 까지도 서로 정보를 주고 받고 상호작용을 협응조절할수 있도록 잘 연결이 되어 있다.신 경 계중추신경계 말초신경계뇌 척수 감각기관 운동기관자율운동신경 체성운동신경교감신경계 부교감신경계신경원- 신경계의 가장 기본적인 단위- 각각의 신경섬유(신경세포)들을 신경원이라 한다. 하나의 신경원은 세 영역으로 나누어진다.1)세포체(체세포)2)수상돌기3)축삭신경원의 활동중추인 세포체는 핵을 함유하고 있으며, 세포체로부터 돌출되어 있는 것은 수상돌기와 축삭이라는 세포의 융기이다. 세포체는 콘 모양의 약간 둥근 형태를 하고 있고, 축삭구는 축삭 쪽으로 향해 있다. 이부분이 자극을 전도하는데 중요한 역할을 한다.대부분의 신경원은 많은 수의 수상돌기가 있으며, 세포의 수용체로서 역할을 한다. 인접 세포나 자극수용기로부터 형성된 대부분의 자극은 수상돌기를 통해서 신경원으로 들어간 다음 세포체를 향하여 전달된다. 대조적으로 대부분의 신경원은 단 하나의 축삭이 있으며, 세포체로부터 자극을 내보내는 전도체로서의 역할을 수행한다. 축삭의 가장자리는 여러개의 가지로 나누어져 있으며, 이를 축상종말 또는 종말섬유라고 한다. 축삭종말의 끝 부분은 연접부위쪽으로 둥글게 팽대되어 있다. 이 종말부는 다른 세포와 신경간의 정보를 교환시켜주는 신경전달 물질로 알려져 있는 화학물질이 채워져 있는 작은 소포들이 다량 분포되어 있다.신경자극전기적 전하인 신경자극은 하나의 신경원에서 다음 신경원, 최종적으로는 근섬유군과 같은 기관으로 통하거나 또는 중추신경계로 되돌아가는 하나의 신호이다.ex) 전기 →전기선을 따라 전달= 신경자극 →신경원을 따라 전달 membrane potential) 또는 RMP라고 한다. 전위차가 세포막을 기준으로 차이를 나타낼 때, 세포막이 분극되었다고 한다.신경원의 내부에는 고농도의 K+이온이, 외부에는 고농도의 Na+이온이 분포되어 있다. 세포내 및 외부의 이온 농도상 불균형이 안정막 전위차를 일으키게 된다. 이러한 불균형은 2가지 방법에 의해서 유지된다.1 칼륨이온이 나트륨이온보다 세포막 투과성이 크기 때문에 칼륨이온은 보다 자유롭게 이동한다. 이온 균형을 이루기 위해서 칼륨이온들이 농도가 낮은 부위인 세포외로 이동하게 된다. 이러한 과정에서 나트륨이온은 이동할 수 없게 된다.2 세포막은 ATP에너지를 사용하는 나트륨/칼륨 펌프를 갖고 있어서 나트륨은 세포밖으로 보내고 칼륨을 세포안으로 들여 보냄으로서 세포내 외의 농도를 조절한다. 이 펌프는 안정시 막전위를 유지하는데 필요한 농도를 유지하는 것 뿐만 아니라 3개의 나트륨이온을 2개의 칼륨이온으로 바꿈으로서 전위를 발생시키도록 돕는다. 그 결과 세포막 외부에 더많은 양전하 이온들이 존재하게 됨으로서 막의 전위차가 형성된다.탈분극과 과분극세포 외부보다 내부에 존재하는 음전하가 감소하게 된다면, 세포막의 전위차 또한 감소할 것이며, 분극상태도 감소할 것이다. 세포막에 이러한 현상이 나타날 때 탈분극(depolarization)되었다고 한다. 또한 탈분극은 전하의 차이가 안정시 막전위차인 -70mV보다 적어지게 되면서 0mV에 가깝게 나타난다. 이러한 결과들은 전형적으로 세포막 나트륨이온투과성의 변화에 의해 나타난 결과이다.위와 반대 현상도 일어날 수 있는데, 만일 안정시 막전위가 더욱 큰 음전하를 띄게 되어 세포막을 교차하는 전위차가 증가하게 된다면 세포막의 분극화 현상은 더욱 가중되고, 이러한 상태를 과분극(hyperpolarization)이라고한다.점증전위점증전위는 막전위에서 나타나는 국소적인 변화로, 이러한 변화는 탈분극이거나 과분극현상이다. 세포막에는 세포내 외로 이온들이 통과할수 있는 이온통로가 존재한다. 이 통로는 일반적V로 변화한 뒤 다시 신속하게 안정 상태로 돌아간다.-역치와 실무율(All-Or-None)의 원리모든 활동 전위는 점증 전위로서 시작된다. 적어도 15~20mV 정도의 탈분극이 유발되기에 충분한 자극이 주어져도 탈분극이 일어난다. 이는 만일 -70mV의 안정시 막전위에서 -50~-55mV 정도로 탈분극 된다면, 활도 전위가 나타난다는 것을 의미한다. 탈분극이 유도되기 위한 최소한의 탈분극을 역치(threshold)라 한다. 15~20mV보다 적은 탈분극은 활동 전위를 일으키지 못한다. 예를 들어, 막전위가 -70mV에서 -60mV로 변하더라도 그 차이는 10mV에 불과하며 역치 수준도 아닐 뿐만 아니라 활동 전위도 일어나지 않는다. 그러나 언제라도 탈분극 상태가 역치수준에 도달하거나 초과하게 되면 활동 전위가 나타나게 되는데 이를 실무율의 원리라고 한다.활동전위의 진행과정1.Na+ 투과성의 증가 및 탈분극 : 세포막에 있는 Na+통로는 자극으로 인해 열리게 되고 역치에 이르게 되면 세포막의 Na+투과성이 수백 배로 증가하게 되어 Na+이온이 세포내로 유입된다. 이런 과정이 진행되는 동안 세포내에는 Na+이온의 양이 K+이온의 양을 초과하게 되고 세포내부는 양전하로 하전된다. 그 결과, 전압(탈분극)은 -70mV에서 +30mV로 변화하게 된다.2.Na+투과성의 감소 : 초기에 나타나는 Na+유입현상은 아주 간단하게 일어난다. 막전위가 0mV이상을 지났기 때문에 세포내에 더 이상의 음전하가 하전되면 저항을 받게 된다. 또한 Na+ 통로가 아주 빠르게 닫히고 초기에 나타났던 Na+유입현상은 짧게 끝난다.3.재분극 : 세포 내의 양전하가 증가하게 되면, 그 반응으로서 K+통로는 열리고 K+이온은 양전하를 띄고 있기 때문에 K+이온은 음전하가 많이 있는 세포밖으로 이동한다. 이러한 이동으로 인해서 세포밖은 다시 내부보다 더 많은 양전하를 가지게 되고 전압은 안정시 막전위인 -70mV로 회복된다.재분극이 완전하게 이루어진 후 신경원이 정상적인 안정상태를 되찾기 전에 반드들이 정상 상태로 되는 한번의 재분극이 완료된다. 활동전위가 축삭구로부터 종말섬유로 축삭을 따라 전달됨에 따라 축삭의 각 부위에 활동 전위가 생성되면, 소디움(Na+) 통로가 열리면서 다른 자극에는 반응할 수 없게 되는데, 이것을 절대적 불응기라고 한다. 소디움 통로가 닫히면 포타시움(K+) 통로가 열리면서 과분극이 일어나고 축삭의 각 부위는 새로운 자극에 반응하게 된다. 그러나 그 자극은 활동전위를 일으키기 위해서 더욱 높은 크기의 자극이어야만 하는데, 이러한 현상에는 상대적 불응기가 적용된다.활동 전위의 전파자극이 얼마나 빨리 축삭을 통과할수 있는지에 대한 요인은 신경원의 두가지 특성, 즉 수초발생(myelination)과 그것의 직경(diameter)에 달려 있다.-수초층모든 운동신경원의 축삭은 세포막의 절연층을 이루는 지질 성분으로 이루어져 있는 수초로 둘러싸여 있다. 말초신경계의 수초는 특수화된 세포인 슈반세포(Schwann cell)에 의해 형성되어 있다.이 수초는 지속적으로 연결되어 있지 않으며 축삭의 길이가 짧기 때문에 각각의 슈반세포의 접촉 사이에는 틈을 가지면서 이지점에서는 축삭이 절연되지 않은 상태가 된다. 이 틈을 랑비어마디(Ranvier's node)라고 한다. 활동 전위는 하나의 마디에서 다음 마디로 점프하여 수초신경섬유를 통과한다. 이를 도약 전도(saltatory conduction)라고 하며 무수초신경섬유보다 전도율이 더욱 빠르다. 비교적 큰 수초신경섬유의 신경자극 전달속도는 같은 크기의 무수초신경섬유보다 약 5~50배 정도 빠른 속도이다.-신경원의 직경신경 자극의 전달 속도는 신경섬유의 크기에 의해 결정된다. 직경이 큰 신경원은 자극의 국소적인 흐름에 대한 저항이 적기 때문에 직경이 큰 신경원의 신경자극은 작은 것보다 더욱 빠르게 전달된다.신경연접신경원은 연접을 가로질러서 서로 연결된다. 연접은 하나의 신경원에서 다른 신경원으로 자극이 전달되는 부위이다. 가장 대표적인 연접의 유형은 화학적 연접으로서 이에 관해서 살펴보도록 한다찬가지로 연접전의 자극을 수용하는 신경원을 연접후 신경원이라고 하며, 연접후 수용체를 가진다. 축삭종말과 연접후 수용체는 서로 접하지 않고 연접틈새라는 좁은 공간에 의해 분리되어 있다.신경자극은 연접전 신경원의 축삭종말에서 일반적으로 연접후 신경원의 수상돌기에 있는 연접후 수용체를 향햐서 한 방향으로만 전달된다. 자극은 또한 직접 세포체의 수용체까지 전달된다. 축삭종말의 약 5~20%정도는 수상돌기보다 세포체에 더 근접해 있다.축삭종말의 연접전 종말부는 연접 소포체라고 불리우는 주머니와 같은 구조물을 많이 포함하고 있다. 이러한 소포체는 신경전달물질을 포함하고 있다. 자극이 연접전 종말부에 도달했을 때 화학물질이 연접틈새로 방출된다. 이 신경전달물질이 연접틈새를 지나 연접후 신경원의 수용체로 확산된다. 연접후 수용체는 연접틈새를 지나 확산된 신경전달물질과 결합한다. 결합이 일어나면, 자극은 다음 신경원으로 전달되어 계속 이동될 수 있다.신경근 접합운동신경원은 신경근 접합으로 알려진 부위에서 근섬유와 연결된다. 신경근 접합의 기능은 본질적으로 연접과 동일하다. 두 세포사이로 신경전달물질이 방출되는 운동신경원의 축삭종말에서 시작하므로서 사실상 신경근 접합의 기시부는 동일하다. 그러나 신경근 접합에서 축삭종말은 운동종말판이라고 불리우는 평평한 판으로 확장된다.신경근 접합에서 자극은 근섬유에 의해서 수용된다. 축삭종말이 근섬유로 접근하는 부위에서 섬유가 함입되는것(빈공간)을 볼수 있다. 이와 같이 형성된공간을 연접홈이라고 한다. 연접처럼 신경원과 근섬유사이의 공간을 연접틈새라고 한다.운동 축삭종말로부터 방출된 신경전달물질은 연접틈새를 지나 확산되고 근섬유의 근초 수용체에 결합한다. 이러한 결합은 이온 채널은 개방시켜 탈분극이 유발되고 탈분극이 역치에 이르면 활동전압이 발생된다. 이러한 활동전압은 근초를 지나서 근섬유에 도달하여 근섬유를 수축시킨다. 신경원과 마찬가지로, 근초가 탈분극이 되면 다시 재분극도 일어나게 된다. 재분극이 일어나게 되면 소디움 출입구는 닫히고 .
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