인간의 뇌가 수많은 뉴런들로 이루어져 전기 신호를 주고받는다면 우리가 생각을 할 때 머릿속에서 실제 전류가 흐르는 걸까요

Question

뇌 속에는 수백억 개에 달하는 신경 세포인 뉴런이 서로 복잡한 시냅스로 연결되어 있어서 우리가 무언가를 기억하거나 결정을 내릴 때 미세한 전기 화학적 신호가 불꽃처럼 튀어 다닌다고 하더라고요. 이 신경세포들이 신호를 주고받을 때 실제로 전구에 불을 켤 수 있을 정도의 전기가 만들어지는지, 아니면 아주 미세한 생체 전류 수준인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 뇌에서 발생하는 전기 신호는 실제 전기이지만, 전구를 켤 수 있을 정도로 큰 전기는 아닙니다.

 뇌에서 어떤 행위를 위해서는 뉴런의 세포막 안팎의 나트륨·칼륨 같은 이온을 이동시키면서 전기적 신호를 만듭니다. 뉴런 하나에서 발생하는 활동전위는 대략 0.1V 정도의 막전위 변화가 나타나지만, 흐르는 전류는 매우 작습니다. 그리고 시냅스에서는 전기 신호가 신경전달물질을 통해 다음 뉴런으로 전달되면서 다시 전기적 변화가 일어납니다.

 수백억 개의 뉴런이 동시에 활동한다고 해도 각각의 전기 신호가 단순히 한데 모여 큰 전류가 되는 것은 아닙니다. 뇌에서 사용하는 에너지는 상당하지만, 뉴런의 신호 자체는 기본적으로 아주 미세한 생체 전기 신호이기 때문입니다. 

 결론적으로 뇌에는 실제로 전기 신호가 흐르지만, 전구를 직접 켤 수 있는 전력과는 전혀 다른 수준으로 아주 미세하고 전류가 크지 않아서 전구를 켤수 없습니다. 

Answer 2

안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.

생각할 때 뇌에서는 실제로 전류가 흐르지만 전선의 전자흐름과는 다릅니다.

나트륨,칼륨 이온이 세포막을 넘나들며 만드는 미세 신호로 전구를 켤 수 있는 전력과는 전혀 다른 수준입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

생각하거나 감각을 처리할 때 뇌에서는 실제로 이온의 이동에 의해 생기는 미세한 전기신호 즉 생체전류가 흐릅니다 뉴런은 세포막 안팎의 나트륨 칼륨 등의 이온을 이동시켜 활동전위를 만들고 이 신호가 축산을 따라 전달됩니다 다만 전선처럼 전자기 흐르는 전류와는 다르게 주로 이온의 이동으로 만들어지는 전기 현상이라는 차이가 있습니다 뉴런 하나의 신호는 매우 미약하며 수많은 뉴런이 동시에 활동해도 전구를 켤 정도의 전력을 만들어내지는 못합니다 뇌 전체는 약 20와트 정도의 에너지를 사용하지만 이는 전구에 전기를 직접 공급할수 있는 전력이 아니라 뇌의 생명활동에 소비됩니다

Answer 4

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

전류가 흐르는 건 맞는데, 전선 속 전류와는 성격이 달라요. 전선에서는 전자가 이동하지만 뉴런에서는 나트륨과 칼륨 같은 이온이 세포막을 넘나들며 전기를 만들어요. 평소 뉴런 내부는 바깥보다 70밀리볼트쯤 음전위를 유지하다가, 신호가 오면 막에 있는 통로가 열려 나트륨 이온이 쏟아져 들어오면서 전위가 순식간에 뒤집혀요. 이 전위 변화가 축삭을 따라 도미노처럼 번져나가는 게 신경 신호예요.

크기를 보면 아주 미약해요. 뉴런 하나의 전압 변화는 100밀리볼트 정도고 전류는 나노암페어 수준이에요. 뇌 전체가 쓰는 전력은 대략 20와트인데, 이것도 대부분 전기 신호 자체가 아니라 이온을 원래 자리로 되돌리는 펌프를 돌리는 데 쓰여요. 그러니 전구를 켜는 데 쓸 수 있는 형태의 전기는 아니에요. 전압이 너무 낮고 전류도 미미한 데다, 뇌 안에서 방향이 제각각이라 한 방향으로 모이지도 않거든요. 참고로 20와트면 작은 LED 전구 여러 개 수준인데, 이건 뇌의 화학적 대사 에너지지 뽑아 쓸 수 있는 전기가 아니에요.

그래도 이 미약한 신호가 밖에서 측정될 만큼은 돼요. 수많은 뉴런이 동시에 같은 리듬으로 활동하면 두피에서 마이크로볼트 단위의 전압으로 잡히는데, 이게 뇌파 검사예요. 심장은 근육세포가 한꺼번에 같은 방향으로 전위 변화를 일으켜서 밀리볼트 단위로 훨씬 크게 잡히고, 그게 심전도고요.

전기 크기로 보면 초라하지만, 수백억 개가 정교한 타이밍으로 주고받는다는 점이 뇌의 힘이에요 :)