[코싸인의 인지과학 이야기] 신경전달물질 (1)
1. 신경전달물질이란?
인간은 언어를 통해 서로간 생각을 전달하고 행동합니다. 우리 몸의 내부에서도 이처럼 서로 소통하고 효율적으로 몸에서 일어나는 일들을 조정하기 위해 언어와 같은 매개체를 사용하는데요, 그 대표적인 예가 ‘신경전달물질(neurotransmitter)’입니다.
우리의 몸은 몸 전체에 있는 신경 세포와 그들의 표적 세포로부터 전기 신호를 주고받는 거대한 신경망을 가지고 있습니다. 이 신경계는 장기 기능뿐만 아니라 마음에서 근육에 이르기까지 모든 것을 통제합니다. 즉, 신경은 우리가 행동하고, 생각하고, 느끼는 모든 것에 관여합니다. 이러한 신경계의 중추는 우리 뇌로, 우리 몸의 다른 기관들과 끊임없이 소통하고 피드백하며 신호를 주고받는데, 신경계의 이러한 신호를 전달하는 화학적 매커니즘이 바로 이 신경전달물질을 활용하는 것입니다. 때문에 신경전달물질은 우리 몸이 제대로 반응을 받아들이고 기능하는데 필수적인 요소라고 할 수 있습니다.
신경전달물질의 일은 한 신경세포(뉴런)에서 다음 표적세포로 메시지를 전달하는 일입니다. 다음 표적 세포는 또다른 신경 세포이거나 근육 세포 또는 샘(gland)일 수도 있습니다. 이 메시지들은 여러분이 팔다리를 움직이고, 감각을 느끼고, 심장이 계속 뛰도록 하고, 여러분의 몸이 여러분의 신체와 환경의 다른 내부로부터 받는 모든 정보를 받아들이고 반응하도록 도와줍니다.
2. 신경전달물질의 매커니즘
이러한 신경전달물질이 어떻게 분비되고, 어떻게 받아들여지며, 어떤 작용을 하는지 그림을 통해 조금 더 자세히 알아보도록 하겠습니다. 신경전달물질은 시냅스를 가로질러 다른 세포에 영향을 주기 위해 뉴런에서 분비됩니다. [그림1]을 보시면, pre-synapse의 axon terminal 구간과 post-synapse의 dendrite 부분이 서로 조금의 공간을 두고 맞대고 있는 것을 알 수 있습니다. 이 공간을 synaptic cleft라고 하는데, 이 곳이 바로 신경전달이 일어나는 공간입니다.
이 글의 주인공인 신경전달물질, 즉 neurotransmitter는 pre-synapse 안에 자그마한 주머니, vesicle 형태로 묶여 있는 것을 볼 수 있는데요. 뇌에서는 특정 신호를 전달하기 위해 전기적인 발화를 일으킵니다. 이때 vesicle은 axon terminal의 끝부분에서 표면과 융합되어 안에 있는 신경전달물질을 밖으로 내보내게 됩니다. 이후 post-synapse의 dendrite에서 이 신경전달물질에 특이적으로 결합하는 receptor, 즉 수용체를 앞세워 신경전달물질을 받아들입니다.
[그림1] Structure of a typical chemical synapse3. 신경전달물질의 종류
신경전달물질은 크게 세 가지 카테고리로 나누어 살펴볼 수 있는데요, 이는 각각 흥분성(excitatory), 억제성(inhibitory), 그리고 조절성(modulatory)입니다.
흥분성 신경전달물질은 뉴런을 "흥분"시키고 "메시지를 발사"하게 하는데, 이는 메시지가 계속해서 다음 세포로 전달된다는 것을 의미합니다. 흥분성 신경전달물질의 예로는 글루타메이트(glutamate), 에피네프린(epinephrine), 노르에피네프린(norepinephrine) 등이 있습니다. 이 세 가지 신경전달물질은 바로 다음 연재에서 각각을 자세히 다뤄보도록 하겠습니다.
억제성 신경전달물질은 이론적으로 화학적 메시지가 더 이상 전달되는 것을 막는 역할을 합니다. 감마 아미노뷰티르산(GABA), 글라이신(glycine), 그리고 세로토닌(serotonine)이 대표적인 억제성 신경전달물질의 예입니다.
마지막으로 조절성 신경전달물질은 다른 화학적 전달물질의 효과에 영향을 미치는 역할을 합니다. 그들은 시냅스에서 세포가 어떻게 통신하는지를 "약하게" 하거나 조절하기 때문에 한 번에 더 많은 수의 뉴런에 영향을 미친다고 볼 수 있습니다.
앞으로 연재될 신경전달물질 이야기에서는 흥분성과 억제성 신경전달물질을 자세히 다뤄보고자 합니다.
<참고문헌>
[1] “Neurotransmitters: What They Are, Functions & Types.” Cleveland Clinic, https://my.clevelandclinic.org/health/articles/22513-neurotransmitters.
[2] “Neurotransmitters: What They Are, Functions, and Psychology.” Medical News Today, MediLexicon International, https://www.medicalnewstoday.com/articles/326649.
