고2 생명과학 신경자극전도와 막전위 변화 부분입니다

Question

저 부분이 전체적으로 이해가 안 됩니다ㅜㅜ 신경작극이 전도되는 데 걸리는 시간, 막전위 변화가 진행된 시간 이라는 말이 무슨 말인지 모르겠고, 저 수치가 왜 저렇게 되는지도 모르겠어요... 가, 나 그래프도 왜 저렇게 그려지는지 설명해주세요...

• 

Answer 1

안녕하세요. 박재민 수의사입니다.

헷갈릴 만한 부분이 맞아요
이 단원은 말이 어렵게 적혀 있어서 용어부터 풀면 훨씬 쉬워져요

신경 자극이 전도되는 데 걸리는 시간은
자극을 준 지점에서 각 지점까지 신호가 도착하는 데 걸리는 시간이에요

전도 속도가 1 cm per ms 이므로
1 cm 가는 데 1 ms 걸린다고 보면 됩니다

그래서
d1 은 0 cm 이니까 0 ms
d2 는 1.5 cm 이니까 1.5 ms
d3 는 2.5 cm 이니까 2.5 ms
d4 는 4.0 cm 이니까 4.0 ms 예요

막전위 변화가 진행된 시간은
전체 지난 시간 4.0 ms 에서
그 지점에 신호가 도착한 시간을 뺀 값이에요

그래서
d1 은 4.0 minus 0.0 이라서 4.0 ms
d2 는 4.0 minus 1.5 이라서 2.5 ms
d3 는 4.0 minus 2.5 이라서 1.5 ms
d4 는 4.0 minus 4.0 이라서 0.0 ms 예요

즉
d1 은 가장 먼저 시작해서 변화가 많이 진행된 상태
d2 는 그다음
d3 는 이제 한창 올라가는 상태
d4 는 막 시작하는 상태라고 보면 돼요

Answer 2

안녕하세요. 이상현 전문가입니다.

막전위는 나트륨 이온의 유입→탈분극→칼륨이온의 유출→재분극 순서로 약 1-2 ms동안 -70 mV에서 +30 mV, 그리고다시 -70 mV로 변하면서 활동전위 한번의 지속시간을 의미합니다.

전도시간은 이 변화가 축삭을 따라서 연속적으로 재생되고, 전달되는데 걸리는 시간으로,

수초 존재 시 도약전도로 속도가 증가해서 그래프는 시간축에따라서

전위가 순차적으로 이동하는 형태로 나타나게 됩니다.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요.

신경 자극 전도는 한 지점에서 일어난 활동전위 형태의 막전위 변화가 옆으로 전달되는 과정을 의미합니다. 이때 전기가 이동하는 게 아니라, 막전위 변화가 시간차를 두고 옆으로 재현되는 것이기 때문에, 한 지점이 먼저 변화하고 나서 그 다음 지점이 조금 늦게 동일한 변화를 따라 합니다.

우선 '막전위 변화가 진행된 시간'은 한 지점에서 일어나는 사건인데요 한 뉴런의 특정 위치를 보면, 그곳에서 막전위는
휴지막전위 -> 탈분극 -> 재분극 -> 과분극 -> 휴지전위의 순서로 변화하고 이 전체 과정이 약 4 ms 정도 걸립니다. 즉, 한 점에서 일어나는 변화 시간인 것입니다. 다음으로 '신경 자극이 전도되는 데 걸리는 시간'은 공간 개념이기 때문에 이는 자극이 A 지점에서 시작해서 B 지점까지 도달하는 데 걸리는 시간입니다. 예를 들어 어떤 지점은 자극을 받은 지 1.5 ms, 다른 지점은 2.5 ms, 또 다른 곳은 4.0 ms 이런 식으로 서로 다른 시점에 자극을 받습니다.

예를 들어 어떤 위치에서 신경 자극 도달 시간 = 1.5 ms라고 하면, 그 지점은 자극을 받은 지 1.5 ms가 지난 상태입니다.

그런데 막전위 변화는 총 4.0 ms 동안 진행되기 때문에 남은 진행 시간 = 4.0 − 1.5 = 2.5 ms라고 계산되는 것입니다.

그래서 표에 있는 4.0 (= 4.0 − 0.0), 2.5 (= 4.0 − 1.5), 1.5 (= 4.0 − 2.5), 0.0 (= 4.0 − 4.0)와 같은 값들은 그 지점에서 막전위 변화가 앞으로 얼마나 더 진행될지를 나타낸 값입니다. 즉, 이미 자극이 늦게 도착한 곳일수록 남은 변화 시간이 짧은 것입니다. 다음으로 그래프(가, 나)가 왜 그렇게 생기는지를 이해하려고 할 때 생각해야 할 것은 같은 모양의 활동전위가 시간차를 두고 옆으로 이동한다는 점입니다. 즉 앞쪽 지점의 경우에는 이미 변화가 많이 진행되어 재분극 단계라고 한다면 중간 지점에서는 이제 한창 탈분극 중인 것이고, 뒤쪽 지점의 경우 아직 자극이 도달하지 않아서 휴지막전위인 것입니다. 이걸 한 순간에 동시에 그리면, 위치에 따라 막전위 값이 다르게 나타나면서 파동처럼 생긴 그래프가 됩니다.

즉 그래프는 시간에 따른 한 점에서의 변화를 공간에 펼쳐서 동시에 보여준 것이라고 이해하시면 됩니다. 감사합니다.