심리학 - 신경과학, 뉴런의 구조 및 신호에 대해

심리학에 왜 뉴런이 나오냐고 할 수 있습니다. 뉴런은 심리학보다는 생물학에 가까워 보이기 때문입니다. 하지만 인간이라는 유기체는 생물체이기 때문에, 뉴런에 대한 문제는 생물학 문제인 동시에 심리학 문제이기도 합니다. 뉴런의 활동이 없다면 우리는 무언가를 느낄 수도, 학습할 수도 없으며 기억할 수도 없고 생각할 수도 없습니다. 때문에 뉴런에 대한 이해는 인간의 행동 및 정신을 이해하는 데 아주 중요한 정보입니다.

 

우리가 하는 모든 것을 통제하는 것이 우리의 뇌입니다. 뇌는 지능, 기억, 지각, 의식, 언어 등 모든 것을 통제합니다.

약 1.3kg정도밖에 되지 않는 기관이 이런 엄청난 일을 한 다는 것은 정말 놀라운 일입니다. 더 놀라운 것은 뇌를 구성하는 신경세포, 즉 뉴런은 약 1,000억 개로 추정됩니다. 각 신경세포는 몇천 개의 다른 신경세포로부터 신호를 받아들일 수 있기 때문에, 뇌 속 신경세포들 간 연결 개수는 사실 셀 수조차 없는 수치일 것입니다. 이 복잡한 것을 영원히 이해할 수 없을지도 모르지만 인간의 뇌가 어떻게 작동하는지를 밝히는 것은 매우 흥미로운 일입니다.

 

뇌와 신경계에 관한 과학적 연구, 즉 신경과학에 대해 신경계를 구성하는 단위 요소인 뉴런부터 알아본 뒤 신경전달물질에 대해서도 함께 알아볼 예정입니다.

뉴런

뉴런의 구조

뇌와 신경계는 뉴런과 교세포라는 두 가지 세포로 구성되어 있습니다. 뉴런은 신경계 내에서 일어나는 정보전달을 책임집니다.

뉴런은 뇌와 신경계 내에서 정보를 받아들이고 합치며 밖으로 내보냅니다. 우리의 뇌와 신경계를 구성하는 뉴런의 수는 정말 엄청납니다. 그러나 교세포의 수는 뉴런보다 10배나 더 많습니다. 교세포의 크기는 뉴런보다 10배 정도 작은데 신경계 내에서 뉴런이 차지하는 공간과 교세포가 차지하는 공간이 같기 때문입니다.

 

모든 뉴런은 기본적으로 동일한 구조와 구성요소를 가지며 작동방식도 동일합니다. 뉴런의 주요 구성요소 세 가지는 수상돌기, 세포체, 축색입니다.

 

수상돌기는 세포체에서 나뭇가지처럼 뻗어 나온 섬유이며, 다른 뉴런으로부터 정보를 받아들이는 것이 주된 기능입니다. 수상돌기에서 받아들인 정보를 세포체로 전달하게 됩니다. 세포체는 세포의 핵과 뉴런이 살아가는 데 필요한 것을 담고 있습니다. 세포체는 수상돌기로부터 받아들인 정보를 다른 뉴런으로 전달할 것인지 말 것인지를 결정합니다. 전달해야 한다는 결정이 나면, 축색을 따라 그 정보를 전달합니다. 축색은 세포체에서 길게 뻗어 나온 섬유를 말합니다. 축색의 끝은 여러 개의 종말단추로 나뉩니다. 축색의 주된 기능은 정보를 세포체로부터 종말단추까지 전송하여 다음 뉴런으로 정보가 전달되도록 돕는 일입니다.

뉴런의 신호전달 방식

뉴런 간 신호전달 방식에서 중요한 것은 그 과정의 일부가 전기적, 화학적이라는 것입니다. 실제로 전기적 반응이 발생하여 축색을 따라 전도되며 뉴런 간 신호전달은 화학적으로 이루어집니다. 뉴런과 뉴런은 서로 붙어 있지 않고 아주 미세한 간격을 두고 떨어져 있습니다. 이 공간을 뛰어넘는 신호전달은 화학물질의 이동으로 이루어집니다. 뉴런에 따라 다르지만 전기반응이 전도되는 속도는 최고 시속 30km에 이른다고 합니다. 

 

뉴런의 신호전달과정을 요약하면 다음과 같습니다.

1. 전기적 반응이 축색을 따라 종말단추로 전도된다.

2. 전기적 반응이 종말단추에 도착하면 스냅스 낭을 파열시켜 그 속의 신경전달물질을 시냅스 간극으로 방출시킨다.

3. 방출된 신경전달물질은 시냅스 간극을 건너 받는 뉴런의 수상돌기에 위치한 수용기로 들어간다.

4. 신호를 전달한 후 시냅스 공간으로 돌아온 신경전달물질 중 일부는 그 물질을 방출한 뉴런으로 흡수되고 나머지는 분해된다.

신경전달물질

우리의 신경계에서 신경전달물질로 작용하는 화학물질은 많습니다. 이들 중 많이 알려진 도파민, 세로토닌, 아세틸콜린, 노르에피네프린, GABA(gamma-aminobutyric acid), 엔도르핀만 살펴보기로 합니다.

도파민

도파민은 각성 및 기분, 사고과정, 그리고 몸놀림에 영향을 미치는 신경전달물질입니다. 그러나 그 작용방식은 아세틸콜린의 작용방식과 아주 다릅니다. 뇌의 기저핵에 도파민 수준이 감소하면 파킨슨병을 앓게 됩니다. 이 병은 근육이 떨리고 몸 움직임이 어려워지고 몸 자체가 굳어지는 증상으로 나타납니다. 

세로토닌과 노르에피네프린

세로토닌과 노르에피네프린은 기분과 각성 수준에 관여하는 신경전달물질로 우울과 같은 기분장애에 주된 역할을 담당합니다. 항우울제 중 일부는 세로토닌과 노르에피네프린의 재흡수를 차단하는 작용을 합니다.

아세틸콜린

아세틸콜린은 기억, 학습, 근육 등에 관여하는 신경전달물질로, 뇌에서는 학습과 기억에 영향을 미칩니다. 알츠하이머 환자들은 뇌 속 아세틸콜린의 양이 상대적으로 적습니다. 아세틸콜린은 근육을 수축시키는 작용을 하기 때문에 우리의 신체는 움직일 수 있는 것입니다. 독거미의 독물 중에는 아세틸콜린 작용 제로 작용하여 근육을 마비시키는 것도 있습니다.

GABA(gamma-aminobutyric acid)

GABA는 신경계에 있는 주된 억제성 신경전달물질입니다. 자동차 브레이크와 비슷하게 정신이나 행동이 자기 멋대로 진행하는 것을 예방합니다. 또한 각성이나 불안 수준을 낮추어 몸의 조절을 돕습니다. 항불안제는 GABA작용제로 GABA의 활동을 높여 불안을 감소시키는 역할을 합니다.

엔도르핀

엔도르핀은 주로 엔돌핀이라고 많이들 부릅니다. 통증을 지각하거나 이완에 관여하는 신경전달물질입니다. 이것은 신경계에 자연적으로 존재하는 통증제거제라고도 알려져 있습니다. 모르핀 등와 같은 통증제거제는 엔도르핀 수용기와 결합하여 엔도르핀의 활동을 강화시킴으로써 효과를 발휘합니다. 통증을 줄이는 위약의 효과를 설명하는 것도 엔도르핀입니다. 가짜약임을 모르는 사람들이 약을 먹으면 약효가 나타날 것이라고 기대하는 것에서 엔도르핀이 방출되며 그 효과로 통증이 감소한다는 것입니다.