신경세포의 전기적 이동의 원리에 대한 질문
현재 신경세포의 기전이나 원리에 대해 이해했는데 전기의 전달의 방법과 말이집의 효과에 대해 의문이 생겨 질문합니다.
1.신경세포의 경우 나트륨이온의 유입에 따라 활동전위가 발생하게 되는데 이때 유입된 '나트륨이온'에 의해서 전위차가 발생하는 거라면 축삭돌기 안속 나트륨이온의 확산으로 전기적 신호가 전달되는건가요?
아님 나트륨이온의 유입에 의해 발생하는 전위차가 축삭돌기의 겉부분을 구리도선같은 도선으로 활용하여 전기적 신호가 전달되는 건가요?
(전기이동이 세포를 타고인지 아님 이온의 확산인지 대답해주세요)
2.또한 도약전도란 현상이 이해되지 않습니다. 구리에 고무를 감싼다고 전기의 전달속도가 늘어나지는 않잖아요? 왜 도약전도가 이러나는지 설명부탁드려요
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
1. 신경세포의 전기적 신호 전달: 활동전위는 나트륨 이온의 유입에 의해 발생하며, 신호는 이온의 확산을 통해 축삭돌기를 따라 전달됩니다. 즉, 전기적 신호는 이온 이동으로 인해 발생하는 전위차로 전달되는거죠.
2. 도약전도: 도약전도는 말이집 덕분에 신호가 노드에서만 발생하고 빠르게 점프하여 전달되는 현상입니다. 말이집이 전기적 절연체 역할을 하여 속도를 증가시킵니다.
1번의 정답은 이온의 확산이 아닌, 전위차에 의한 전기적 신호 전달입니다.
신경세포가 자극을 받으면 나트륨 채널이 열리고, 세포 밖의 높은 농도의 나트륨 이온이 세포 안으로 빠르게 유입됩니다. 이로 인해 세포 내부가 잠깐 동안 양전하를 띠게 되면서 활동전위가 발생합니다.
그리고 이런 나트륨 이온의 유입으로 인해 세포막 안팎에 전위차가 발생합니다. 이 전위차는 인접한 부위의 막에도 영향을 미쳐 새로운 활동전위를 유발합니다.
축삭돌기는 마치 도선과 같이 이 전위차를 따라 전기적 신호가 전달되는 것입니다. 즉, 나트륨 이온 자체가 이동하여 신호를 전달하는 것이 아니라, 나트륨 이온의 이동으로 인해 발생한 전기적 신호가 축삭돌기 전체를 따라 전달되는 것입니다.
따라서, 나트륨 이온은 전기적 신호 전달의 시작을 알리는 역할을 하지만, 신호 자체가 이온의 확산에 의해 전달되는 것은 아닙니다.
2번의 도약전도는 축삭돌기가 마이엘린 수초로 둘러싸여 있을 때 발생하는 현상입니다. 마이엘린 수초는 지방 성분으로, 축삭돌기를 감싸면서 절연체 역할을 합니다.
마이엘린 수초는 축삭돌기의 일부분만 감싸고 있어, 감싸지 않은 부분을 '랑비에르 결절'이라고 합니다. 랑비에르 결절에서만 이온 채널이 밀집되어 있어 활동전위가 발생할 수 있습니다.
그리고 활동전위는 랑비에르 결절에서만 발생하고, 마이엘린 수초 부분은 도약하듯이 건너뛰며 다음 랑비에르 결절로 이동합니다. 이러한 현상을 도약전도라고 합니다.
도약전도는 신경 신호 전달 속도를 빠르게 하고 에너지 소모를 줄이는 효과가 있습니다. 마치 구리선에 고무를 감아 절연시키면 전기 신호가 더 효율적으로 전달되는 것과 비슷한 원리입니다.
따라서, 도약전도는 마이엘린 수초가 절연체 역할을 하여 활동전위가 랑비에르 결절에서만 발생하고, 이로 인해 신호 전달 속도가 빨라지는 현상입니다.
신경세포에서 전기 신호는 나트륨이온의 유입으로 발생하는 전위차에 의해 이온의 확산으로 전달되며, 이는 축삭돌기 안에서 나트륨이온의 이동에 따라 발생하는 것이지, 구리 도선처럼 전류가 흐르는 방식은 아닙니다. 도약전도는 말이집이 축삭을 절연함으로써 랑비에 결절 사이에서만 전기 신호가 발생하도록 하여 신호가 빠르게 이동하는 현상으로, 이는 말이집이 없는 경우보다 전기 신호의 전달 속도를 크게 높이는 역할을 합니다.