뉴런과 시냅스

뉴런이 활성화하면 두뇌 원판이 바뀐다. 

두뇌의 중요한 기능을 수행하는 것은 대뇌피질이다. 대뇌피질을 구성하는 것은 두뇌 신경세포(neuron)이다. 대뇌 피질에는 약 1,000억 개의 뉴런이 있다. 사람의 지능을 이루는 생물학적 최소 단위가 뉴런이다. 뉴런이 건강하고 강하면 정보를 빠르게 입수해서 전달한다.          

      

두뇌 신경세포 뉴런은 인간 지능의 최소한 생물학적 단위로 정보를 분석하고 다음 신경세포로 전달하는 기능을 수행한다. 신경세포(뉴런)는 수천 혹인 수만 가닥의 잔가지(가지 돌기)가 뻗어 있다. 이들은 외부로부터 입수한 정보는 핵을 품은 세포체로 전달한다. 이때 전달되는 정보는 전기신호의 세기가 된다.     

두뇌 신경세포(뉴런) 구조

세포체의 핵은 여러 가지 돌기가 보내주는 입력 정보인 전기 신호를 합한다. 이렇게 합한 전기 신호의 값이 일정한 기준치를 넘어서면, 그것을 가치 있는 정보로 판단한다. 임계치를 넘어선 가치 있는 정보는 뉴런의 축삭 돌기를 따라 시냅스로 이동한다. 축삭 돌기의 끝단은 다음 뉴런의 가지 돌기가 만난다.         

       

그림 속의 녹색 동그라미가 신경 세포체의 중심인 핵이다. 하나의 뉴런은 인접한 다른 뉴런에 일정한 기준을 넘는 외부의 정보(자극)를 전달한다. 뉴런은 한 가지 방향으로만 정보를 입수하고 임계치 이상의 정보를 전달한다. 가지 돌기는 정보를 입수하고 축삭 돌기는 임계치를 넘는 정보를 축삭 말단으로 보낸다. 이렇게 보낸 전기적 신호의 정보는 다음 뉴런과 연결되는 지점인 시냅스에 도달한다.    

           

뉴런의 가지 돌기의 개수가 많을수록 한꺼번에 많은 정보를 받아들인다. 입수하는 정부의 양이 많으면 그것을 합한 전기 신호의 값도 커진다. 이렇게 되면 정보를 분석하고 상황을 판단하는 속도도 빨라진다. 흔히 말해 머리가 좋다는 것은 뉴런이 얼마나 많은 정보를 빨리 입수하고 전달하느냐의 능력이다. 우리가 뭔가에 몰입하거나 강의를 집중해서 들으면 그만큼 뉴런이 활성화되어 이해력이 발달한다. 뉴런이 활성화하여 뇌 신경회로가 발달한 것이다. 이것은 두뇌의 원판이 바꼈다는 것을 뜻한다.      

시냅스(synapse)가 발달하면 두뇌 원판이 바뀐다.  

사진 출처 : ibs 기초과학연구원

하나의 신경세포(뉴런)는 많은 가지돌기(수상돌기)와 다른 뉴런 축삭돌기의 말단과 연결된다. 한쪽 뉴런 축삭 말단과 다른 쪽 뉴런의 가지돌기가 만나는 지점을 시냅스라 한다. 시냅스는 뉴런과 뉴런의 신호를 주고받도록 해주는 연결망이다. 말하자면, 뉴런의 축삭돌기와 수상돌기가 연결되는 부분을 시냅스(synapse)라 한다. 여기서 뉴런 간의 의사소통과 정보교환이 일어난다. 

시냅스는 신호를 보내는 신경세포의 축삭 단말과 그 신호를 받아들이는 신경세포의 수상돌기가 서로 만나는 지점이다. 엄밀하게 말하면 두 돌기가 직접 연결되는 것이 아니라 미세하게 틈이 벌어져 있다. 전선이 끊어지면 전류가 흐르지 않는다. 마찬가지로 뉴런과 뉴런이 끊어진 시냅스에서도 전류는 흐르지 않는다. 

뉴런의 핵을 출발한 전기적인 형태의 신호가 축삭돌기를 따라 말단으로 이동하면 다른 뉴런과의 접점인 시냅스에 도착한다. 시냅스에 도달한 신호는 화학적인 형태로 바뀌어 시냅스 소포라는 막에 저장된다. 신경전달물질은 막을 싣고 시냅스 사이의 틈을 건넌다. 정보가 시냅스의 틈을 넘어갈 때 전기적 시냅스를 통해 전류가 직접 전달되기도 한다. 그러나 대부분 정보를 담은 소포가 신경전달물질에 실려 시냅스의 강을 건넌다.  

우리의 두뇌에는 약 천억 개의 뉴런이 있고, 많은 수상돌기가 뻗어 있다. 한 뉴런의 수상돌기은 수많은 다른 뉴런의 축삭돌기 말단과 연결된다. 시냅스의 연결 부위는 150조 개 이상으로 추정할 정도로 많다. 외부로부터 입력된 정보는 수많은 뉴런과 시냅스를 통해 동시다발적으로 뇌의 여러 부위에 전달되어 최종적으로 두뇌가 판단할 수 있는 정보로 사용된다. 

시냅스는 강을 건너는 데 필요한 항구와 항구의 기능을 한다. 항구에 선착장이 넓고 크면 많으면 한꺼번에 많은 배를 띄울 수 있다. 그렇게 되면, 물자나 정보전달 능력이 높아진다. 강과 강 사이에 정보나 물자를 활발하게 이동하려면 선착장이 넓고 큰 것이 좋다. 외부로부터 새로운 자극이 없거나 학습하지 않으면 시냅스에도 정보가 많이 도착하지 않는다. 마치 항구가 버려지듯 시냅스도 퇴화한다. 

시냅스(synapse)

양쪽 뉴런의 끝점의 시냅스가 많고, 시냅스의 연결 통로가 많으면 신경전달물질은 빠른 속도로 체액의 강을 건넌다. 다른 말로 표현하면, 시냅스의 숫자와 통로가 많으면 두뇌가 발달한다는 것이다. 아이의 두뇌 신경회로가 변한다. 그것은 아이의 두뇌 원판의 변화를 뜻한다.