신경가소성 현상의 원인과 그 변화는 무엇인가요?
최근에 KBS 다큐멘터리에서 신경가소성 현상에 대해서 알게 되었습니다. 이 신경가소성 현상이 구체적으로 무엇이고, 어떻게 뇌가 재구성되는지 알고 싶습니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
신경가소성은 신경세포의 구조와 기능이 변화하는 현상을 말합니다. 이는 다양한 원인에 의해 발생할 수 있으며, 그 변화도 다양합니다.
신경가소성의 원인으로는 노화, 외상, 압박, 염증, 중독 등이 있습니다. 노화는 신경세포의 노화로 인한 변화로, 외상은 뇌손상으로 인한 변화, 압박은 신경세포를 누르는 압박으로 인한 변화, 염증은 뇌조직의 염증으로 인한 변화, 중독은 독성 물질에 의한 변화 등이 해당됩니다.
신경가소성의 변화는 신경세포의 구조와 기능에서 나타납니다. 구조적으로는 신경세포의 돌기와 수상돌기의 길이나 수가 변화할 수 있으며, 기능적으로는 신경전달물질의 분비나 수용체 수의 변화 등이 해당됩니다. 이러한 변화는 신경계 이상을 유발하는 경우도 있으며, 심각한 경우 뇌병증이나 신경장애 등을 유발할 수도 있습니다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
신경가소성(neuroplasticity)이란 뇌가 새로운 뉴런 연결을 형성함으로써 스스로를 재구성하는 자체적인 능력을 의미한다. 신경가소성은 뇌의 뉴런(신경세포)이 부상과 질병을 보상(compensate)하고, 새로운 상황이나 환경의 변화에 반응하여 활동을 조정할 수 있게 한다
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 뇌의 신경세포들은 시냅스라 불리는 연결점을 통해 서로 통신합니다. 경험과 학습을 통해 발생하는 자극은 시냅스의 강도와 효율성을 변화시키고, 뉴런들 간의 연결 패턴을 조정합니다. 이를 통해 뇌는 학습한 내용을 기억하고, 새로운 정보를 인식하고 이해할 수 있습니다.
뇌의 재구성은 여러 메커니즘에 의해 이루어집니다. 뉴런 간의 시냅스의 강도와 효율성은 경험과 학습에 따라 조절될 수 있습니다. 이를 시냅스 가소성 또는 시냅스 강화/약화라고 합니다. 학습된 내용은 시냅스의 강화를 통해 기억되고, 반대로 사용되지 않는 시냅스는 약화되어 재구성될 수 있습니다.
또한, 새로운 뉴런들이 생성되는 신경변화(신경생성) 역시 뇌의 재구성에 기여합니다. 성인에서도 특히 히포캄퍼스와 같은 뇌 구조에서 신경변화가 발생할 수 있습니다. 이러한 신경생성은 학습, 기억, 감정 조절 등 다양한 뇌 기능에 관련되어 있습니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
신경 가소성은 구조적 및 기능적 가소성으로 나뉜다. 구조적 가소성은 뉴런과 시냅스의 수로 대표된다. 기능적 가소성을 가장 잘 나타내는 요인은 시냅스전 말달에 있는 축삭돌기가 분비하는 신경전도물질과 시냅스후 수상돌기의 표면에서 이와 결합하는 수용체이다. 기능적 가소성은 신경전도물질이 수용체와 결합한 다음에 시냅스후 뉴런에서 신호전달체계를 활성화하여 단백질의 활성의 조절과 유전자 전사의 조절을 통해서 특정한 생리학적인 변화를 일으킨다. 기능적인 신경 가소성은 활성이 유지되는 기간에 따라 단기와 장기로 구분된다. 가소성의 기간을 결정하는데 시냅스전 축삭돌기의 세포막과 수상돌기의 세포막을 잡아서 묶는 막 단백질, 세포막의 표면 면적, 그리고 시냅스전 뉴런과 시냅스후 뉴런 사이에 일어나는 상호지속적인 자극 등이 중요한 역할을 한다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
신경 가소성'은 우리의 경험이 신경계의 기능적 및 구조적 변형을 일으키는 현상을 말한다. 따라서 신경 가소성은 신경계의 신경 발달과 정상적인 기능뿐만 아니라 변화하는 환경, 노화 또는 병리학적 원인에 대한 반응이기도 하다. 신경과학자 칼 래슬리(Karl Lashley)는 원숭이의 뇌에서 새로운 자극이 신경망에 변화를 일으키는 것을 관찰하였다. 그는 이 현상을 ‘신경 가소성’에 의한 것이라고 설명하였다. 그러나 당시에 그의 제안은 주목받지 못하였다. 뉴런의 가소성이 구조적인 변화뿐만 아니라 기능적인 변화를 야기한다
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
구조적 신경 가소성은 신경계를 구성하는 단위체인 뉴런에서 일어난다. 뉴런에서 생긴 구조적 가소성은 뉴런들이 만나서 형성하는 시냅스가 형성되거나 소멸되는 것으로 확장된다. 따라서 여러 시냅스가 연결되어 형성하는 신경망의 구조도 변화한다. 신경 가소성의 이러한 확정성은 국부적인 수준을 넘어서 뇌의 전반에 영향을 끼친다. 이러한 구조적인 변화는 뉴런 단위에서부터 뇌의 회백질의 비율과 피질의 활성 영역까지 광범위하게 기능적인 가소성으로 이어진다. 이러한 이유 때문에 우리의 뇌가 여러 가지 자극에 반응하여 나타내는 구조적인 신경 가소성에 관한 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다.
신경 가소성의 기본적인 단위는 뉴런이다. 뉴런은 외부의 자극에 반응하여 새로운 형태와 기능을 갖추게 되는 이러한 능력을 통해 국지적인 신경망을 형성한다. 각 뉴런은 외부의 자극으로 유발된 신호의 입력에 반응하거나 다른 뉴런에 영향을 끼침으로써 신경망의 일원으로서 기능을 한다. 이러한 이유 때문에 신경 가소성은 뉴런 간에 형성되는 시냅스(그림 1)의 연결 및 강도를 결정할 뿐만 아니라, 시냅스가 새로 생기거나 없어짐에 따라서 신경망의 역동적인 변화를 주도해나간다. 이러한 과정에서 뉴런은 자발적인 활성화, 인접한 뉴런과의 소통, 그리고 주변에서 방출되는 여러 가지 조절인자들에 반응을 통해서 뉴런의 가소성을 이룬다. 따라서 뇌 신경망의 끊임없는 발달에 가장 기본적인 뉴런의 가소성으로 인하여 우리는 각자의 경험과 지식과 기술을 비롯한 삶의 여러 요소가 각 개인마다 특별한 자기만의 신경망을 만든다.
우리 몸의 중앙신경계를 구성하는 뉴런은 외부의 자극에 반응하면서 끊임없이 변화한다. 아래의 그림은 신생아, 6살 어린이, 그리고 14살 사춘기 청소년의 뇌에서 관찰되는 뉴런의 수와 시냅스의 분포를 보여주고 있다. 단위 면적 당 분포하는 뉴런의 수뿐만 아니라 이들 뉴런들이 연결되는 시냅스의 수도 매우 다르다. 신생아의 특징은 뉴런의 수도 적고 수상돌기 가지와 축삭돌기의 수도 매우 적어서 형성된 시냅스가 거의 없다. 이와는 반대로 6살 어린이의 뇌에서 발견된 뉴런은 가장 많은 수의 수상돌기와 축삭돌기를 가지며 따라서 가장 많은 시냅스을 갖는다. 14살 사춘기 청소년의 뇌는 수상돌기 및 축삭돌기들을 정리하여 기능적으로 우월한 시냅스를 형성하고 있다. 이와 같이 뉴런 단위에서 나타나는 구조적인 가소성은 수상돌기 및 축삭돌기의 수에서 일차적으로 반영된다. 뉴런에서 관찰되는 가소성의 이차적인 특징은 안정된 시냅스의 형성이다.
