[심리학 기초] 8_행동의 생물학적 기초 : 뉴런(neuron)이란?

심리학의 목적인 우리의 행동 및 정신현상 이해를 위해서는 생물학적으로 기초가 되는 신경계의 구조와 기능을 이해할 필요가 있습니다. 그러기 위해서는 먼저 신경계의 기능 단위인 뉴런에 대해 알아야 합니다. 뉴런이란 무엇일까요?

 

 우리는 지금 이 순간에도 생각을 하고 있습니다. 배가 고프면 밥을 먹고, 목이 마르면 물을 마시고, 말을 하고, 기억하고, 학습합니다. 기쁨을 느끼고, 화를 내고, 고민도 합니다. 이렇게 우리가 하는 모든 생각과 행동들은 뇌의 통제를 받습니다. 이 뇌는 수많은 세포들로 구성되어 있으며, 그 대표적인 세포가 바로 뉴런입니다. 뇌에는 300억~1,000억 개의 뉴런이 존재합니다. 뉴런은 일반적인 세포가 하는 일 외에도 정보전달이라는 독특한 기능을 맡고 있습니다. 그렇다면 우리가 겪는 모든 경험이 뇌에서 일어나는 뉴런의 활동을 나타내는 것일까요? 이번 포스팅부터는 뉴런이란 무엇인지, 뉴런의 구조와 하는 일, 한 뉴런 내에서 또는 뉴런과 다른 뉴런 사이에서 일어나는 정보전달, 뉴런에서 방출되는 신경전달물질에 대해 하나씩 알아보겠습니다.

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1 ) 신경계의 세포 : 뉴런(neuron)이란?

뉴런이란 신경계를 구성하는 주된 세포입니다. 그중에서도 정보 전달을 위해 특별히 변형된 세포입니다. 뉴런의 기본적인 기능은 정보를 받아들이고, 처리하고, 처리한 정보를 다른 뉴런, 분비선, 근육 등으로 전달하는 일입니다. 뉴런은 어디로 가느냐에 따라 감각뉴런, 운동뉴런, 개재뉴런이라는 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 감각뉴런(sensory neuron)은 감각수용기에서 받은 정보를 중추신경계인 뇌와 척수로 전달합니다. 운동뉴런(motor neuron)은 뇌나 척수로부터 근육이나 분비선으로 신경충동을 전달합니다. 감각뉴런과 운동뉴런 사이를 이어주는 수많은 개재뉴런이 존재하는 구조로 우리의 뇌는 기능적으로 매우 복잡합니다. 뉴런의 크기와 모양은 제각각입니다. 척수에 있는 뉴런은 엄지발가락으로 가며 그 길이가 1m가 넘기도 하지만, 뇌의 있는 뉴런은 보통 길이가 매우 짧아 몇백 마이크론 정도에 불과합니다. 하지만 공통적인 구조와 특징이 있습니다.

 

2 ) 뉴런의 공통적 구조

세포체(soma)에서 여러 개의 수상돌기(dendrite)와 1개의 가늘고 기다란 돌기인 축삭(axon)이 뻗어 나오고, 축삭은 종말 단추(treminal button)에서 끝나는 형태입니다.

 

세포체는 일반적인 세포의 기능을 하는 부위로, 유전정보가 담긴 세포핵, 에너지 생산 공장인 미토콘드리아 등이 있습니다. 이 세포체와 수상돌기를 통해서 다른 뉴런으로부터 정보를 받는 것입니다. 받은 정보는 축삭을 통해 다른 뉴런과 근육, 분비선 등으로 전달됩니다. 축삭의 끝 부분에서 여러 개의 가지로 나누어지는데 이것이 종말단추입니다. 종말 단추는 다음 뉴런과 시냅스(synapse)를 형성해 연결되어 있습니다. 이 시냅스에서 뉴런과 뉴런 사이의 정보 전달이 일어납니다. 뉴런의 축삭을 타고 내려온 신경충동이 종말단추에 있는 신경전달물질에 의해 시냅스를 건너 다음 뉴런이나 다른 세포에 정보가 전달되는 식입니다. 시냅스는 서로 아주 미세한 간격을 띄고 연결되어 있습니다. 한 뉴런의 세포체나 수상돌기에는 약 1,000개의 시냅스가 있습니다. 이 시냅스 연결은 고정되어 있는 것이 아니라 여러가지 요인으로 인해 변화합니다.

 

 

3 ) 뉴런의 연결 구조는 변한다?

유아기 이후로 뉴런의 개수가 더 많아지지는 않지만 이미 있는 뉴런 간의 시냅스 연결은 계속 변합니다. 나이를 먹으면서, 여러가지 경험에 의해, 알코올과 같은 약물 섭취로 인해수상돌기나 축삭의 가지가 더 많아지기도 하고 이미 있던 가지가 줄어들기도 합니다. 또, 새로운 뉴런과 시냅스를 형성하기도 하고 이전의 연결이 사라지기도 합니다. 예를 들어, 한 연구에서는 탐색할 물건이 많은 큰 우리에서 여러 마리의 쥐와 함께 자란 쥐는 좁은 우리에서 혼자 자란 쥐보다 수상돌기의 가지치기가 더 많았습니다. 뉴런의 가지치기가 더 많을수록 더 많은 입력원천으로부터 정보를 받아들입니다. 다른 예로, 쥐가 일정한 기간 동안 알코올을 섭취했을 때 수상돌기가 줄었습니다. 이는 알코올 섭취로 인해 더 적은 입력정보에 반응하게 되었음을 의미합니다.

 

사람이 나이가 들어감에 따라서도 수상돌기의 가지치기가 변합니다. 변화의 정도와 유형은 사람에 따라 다르지만, 대다수의 사람들이 나이를 먹어가면서 얼마 간의 뉴런이 점차 죽게 됩니다. 나이가 많더라도 신체와 정신이 건강하다면 살아남아 있는 각 뉴런들이 더 많은 시냅스를 형성하여 뇌의 시냅스 총수가 이전처럼 유지될 수 있습니다. 반면 치매에 걸린 사람의 뇌에서는 살아 있는 뉴런들이 가지치기를 증가시키지 못하고 그전보다 감소하기도 합니다. 그 결과 시냅스 수가 감소하게 되고 정보처리능력이 떨어지면서 치매가 더 심해집니다.

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이번 포스팅에서는 뉴런이 무엇인지, 그 기본적인 구조와 기능에 대해 알아보았습니다. 다음 포스팅에서는 뉴런 내에서 일어나는 정보 전달 과정과 뉴런이 방출하는 신경전달물질에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.