Name: how neurons send signals
Uploaded: 2025-10-23T11:49:29.000Z
Duration: 1 min 31 s
Channel: JoVE

신경 세포는전기 신호를 전달하는 신경계의 세포이다이들은 모양과 크기가 다양하지만일반적으로 몇 가지 공통 특징이 있다모든 신경 세포는 소마라고 하는세포체가 있는데핵이 들어 있다모든 신경 세포는 또, 가지 돌기와축색 돌기가 있는데 세포체에서 뻗어 나간다가지 돌기는 종종 가지가 많고다른 신경 세포로부터 신호를 받는데시냅스라는 이음부에서 받는다반면에 축색 돌기는 신경 세포와 다른 세포에신호를 전달한다세포체가 축색 돌기와 만나는 축색 둔덕은활동 전위를 생성하는데이것은 신경계의 전기 신호 전달의제1 형태이다축색 돌기는 종종 두툼한 수초에 싸여 있는데수초는 교질이라는 지원 세포가 만들고전기 신호가 전달될 때 잘 유지되도록절연 처리를 해준다랑비에 결절은 수초 사이의 틈인데여기서 활동 전위가 축색돌기를 따라반복하여 재생된다축색 돌기 끝에는 시냅스 소포가 든터미널이 있는데신경 전달 물질 분자로 가득 차 있다활동 전위가 터미널에 다다르면신경 전달 물질이 시냅스 틈새로 방출되는데여기는 세포와 시냅스 사이의 공간이다채널의 유형에 따라신경 전달 물질은 다음 세포로 신호를 보내는 것을도와줄 수 있다

Vasile, Flora, Elena Dossi 및 Nathalie Rouach. "인간 성상 세포: 건강한 뇌의 구조와 기능." Brain Structure & Function 222, no. 5 (2017): 2017–29. [<a href="https://doi.org/10.1007/s00429-017-1383-5" target="__blank">출처</a>]

뉴런 구조

<h4>개요</h4>
 
 뉴런(neuron)은 전기 화학적 신호를 생성 및 발화하는 신경계의 주요 세포입니다. 뉴런은 주로 시냅스(synapse)라는 특정 접합부에서 신경전달물질(neurotransmitter)을 사용하여 서로 소통합니다. 뉴런은 다양한 모양과 기능을 가지고 있지만 대부분은 다음과 같은 3개의 주요 구조를 공유합니다: 축삭돌기(axon; 축삭), 신경세포체(cell body)와 거기서 뻗어 나온 수상돌기(dendrite).
 
 <h4>뉴런의 구조와 기능</h4>
 
 신경세포체(neuronal cell body; 즉 soma)는 세포 기능에 필수적인 핵과 세포기관(organelle)을 가지고 있습니다. 세포체에서 뻗어있는 얇은 구조는 신호의 송수신에 특화되었습니다. 이런 수상돌기는 일반적으로 축삭돌기가 다른 세포에게(예: 뉴런과 근육 세포) 신호를 전달하는 동안 신호를 수신합니다. 뉴런이 다른 세포에 연결하는 지점을 시냅스라고 합니다.
 
 뉴런은 주로 시냅스후 말단(postsynaptic terminal)에서 신호를 입력을 받습니다. 시냅스후 말단은 대개 소극(spine)이라는 수상돌기에서 튀어나온 작은 돌기에 있습니다. 이런 특수한 구조에는 신경전달물질 및 기타 화학 신호의 수용체(receptor)가 포함되어 있습니다. 수상돌기는 종종 고도로 분기해서 일부 뉴런이 수만 개의 신호입력을 받을 수 있게 만듭니다. 뉴런은 가장 일반적으로 수상돌기에서 신호를 수신하지만, 신경세포체와 같은 다른 영역에 시냅스를 가질 수도 있습니다.
 
 시냅스에서 수신된 신호는 수상돌기를 내려와 신경세포체에 전해지고, 세포는 신호를 처리하고 메시지를 보내야 할지를 결정할 수 있습니다. 활동전위(action potential)는 뉴런에 의해 생성되는 주요 전기 신호이며 이를 통해 정보를 다음 세포로 발화합니다. 활동전위는 처음 축삭소구(axon hillock)라는 신경세포체와 축삭돌기 간의 접합점에서 생성됩니다.
 
 축삭돌기의 길이는 다양하고 상당히 길 수 있습니다. 예를 들어 척수에서 다리까지 뻗어있는 것도 있습니다. 더 긴 축삭돌기는 일반적으로 축삭돌기를 절연하는 지질성 미엘린 수초(myelin sheath; 미엘린초)에 싸여 있으며, 전기 신호의 유지에 도움이됩니다. 미엘린 수초는 신경계의 다른 종류의 세포인 신경교세포(glial cell; 교세포; 신경아교세포)에 의해 만들어집니다. 미엘린에 감싸진 축삭돌기에선 활동전위가 랑비에결절(node of Ranvier)이란 미엘린 수초가 없는 반복된 구간에서 축삭돌기의 끝(즉, 시냅스전 말단(presynaptic terminal)까지 도달할 때까지 재생됩니다.
 
 시냅스전 말단에는 신경전달물질을 담은 소포(vesicle)가 있습니다. 활동전위는 소포가 세포막에 융합해 신경전달물질을 시냅스틈(synaptic cleft)으로 방출하도록 만드는 외포작용을 일으킵니다. 여러 신경전달물질은 시냅스후 세포에 다양한 영향을 미칠 수 있습니다. 흥분성 시냅스(excitatory synapse)는 시냅스후 세포에서 활동전위를 시작하는 가능성을 높이고, 억제성 시냅스(inhibitory synapse)는 활동전위의 가능성을 줄입니다.
 
 <h4>뉴런의 형태</h4>
 
 뉴런의 전체적인 형태는 극단적으로 다를 수 있고 이런 차이는 대개 기능과 관련이 있습니다. 일부 뉴런은 수상돌기에 돌기(process)가 거의 없고, 하나의 축삭돌기만 가지고 있습니다. 어떤 뉴런은 매우 복잡한 수상돌기 가지(arbor)를 가지고 있습니다. 또 어떤 뉴런은 유기체의 전체 길이를 가로지르는 축삭돌기를 가지고 있습니다. 이와 같은 다양한 형태는 뉴런의 유형을 정의하기 위해 자주 사용됩니다. 입력 수 (즉, 시냅스 연결)은 세포가 신호에 어떻게 반응하는지에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 수상돌기의 모양과 가지고 있는 시냅스의 수는 뉴런의 유형을 결정하는 중요한 특징입니다. 말초신경계(peripheral nervous system)에선 수상돌기가 수용야(receptive field), 즉 뉴런이 몸에서 뉴런이 지배하는 영역을 정의할 수도 있습니다.
 
 <h4>신경 구조를 시각화하는 기술</h4>
 
 19세기 후반부터 20세기 초까지 활약한 스페인의 해부학자 산티아고 라몬 이 카할(Santiago Ramon y Cajal)은 개별 뉴런 추적 방법을 개척하고 뉴런의 본질에 대해 통찰했습니다. 라몬 이 카할의 세포 묘사는 오늘날까지도 상당히 세부적인 정보를 제공합니다. 라몬 이 카할은 이탈리아의 생물학자 카밀로 골지(Camillo Golgi)가 개발한 염색 기술을 사용해 다양한 뇌세포의 구조를 시각화했습니다. 또한 뉴런 회로의 일부 기본적인 연결(즉 뉴런 네트워크가 정보를 처리하기 위해 함께 활성화하는 것)에 대한 초석도 쌓았습니다.

개요

뉴런은 전기화학적 신호를 생성하고 전달하는 신경계의 주요 세포 유형입니다. 그들은 주로 각각과 의사 소통합니다 ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

주요 용어 및 개념

Neuron Structure

how neurons send signals

Neurons send signals through a clear set of structures that let them receive, process, and pass on information. They are the main cells of the nervous system and use electrochemical signals to communicate. Neurons also talk to other cells through neurotransmitters at junctions called synapses.

Most neurons share three main parts: a cell body, also called the soma, dendrites, and an axon. The soma holds the nucleus and other organelles needed for cell function. Dendrites usually receive signals, while the axon carries signals onward to other neurons or to muscle cells.

Neurons receive input mainly at postsynaptic terminals, which are often found on small bumps called spines on dendrites. These spines contain receptors for neurotransmitters and other chemical signals. Because dendrites can branch a great deal, some neurons can collect tens of thousands of inputs. Neurons can also have synapses on other parts of the cell, such as the cell body.

Signals that arrive at synapses move down the dendrite to the soma. The cell then processes the message and decides whether to pass it on. If it does, the main electrical signal, called an action potential, starts at the axon hillock, the junction between the soma and the axon.

Axons can vary in length and may be very long. Some extend from the spinal cord all the way to the foot. Longer axons are often wrapped in a fatty myelin sheath, which insulates the axon and helps keep the electrical signal going. Glia, another type of nervous system cell, make the myelin sheath.

In myelinated axons, the action potential is regenerated at each node of Ranvier, which is one of the repeated gaps in the myelin. The signal continues this way until it reaches the presynaptic terminal at the end of the axon. That terminal contains vesicles filled with neurotransmitters.

When an action potential arrives, the vesicles fuse with the cell membrane and release neurotransmitters into the synaptic cleft, the gap between cells at a synapse. Different neurotransmitters can affect the postsynaptic cell in different ways. An excitatory synapse makes an action potential more likely, while an inhibitory synapse makes it less likely.

Neuron shape, or morphology, can vary a lot and often matches function. Some neurons have few dendritic processes and one axon, while others have highly branched dendritic trees or axons that span the length of the organism. Scientists often use these shapes to help define neuron types.

The number of synaptic connections also affects how a cell responds to signals. For neurons in the peripheral nervous system, dendrites can help define the receptive field, which is the physical area of the body that the cell senses. The form of the dendrites and the number of synapses they contain are important clues about neuron function.

The study of neuron shape was advanced by Santiago Ramon y Cajal in the late 19th and early 20th century. He traced individual neurons and made detailed drawings that still show a great deal of information. Using the staining method developed by Camillo Golgi, he was able to map many cell types in the brain and sketch basic neuronal circuits, which are networks of neurons that work together to process specific information.

How Neurons Send Signals

what is a nervous system?

Nervous System Parts and Control

The nervous system is a network of specialized cells that keeps the body working and helps it respond to the world around it. It controls essential functions such as heart rate and breathing. It also supports movement that helps an organism escape danger. In vertebrates, the nervous system has two major parts: the central nervous system, or CNS, and the peripheral nervous system, or PNS. The CNS includes the brain, spinal cord, and retina, which is the sensory tissue of the visual system. The...

the parasympathetic nervous system

Rest and Digest: Parasympathetic Control

The parasympathetic nervous system helps the body stay calm and return to a rested state. It is one of the two major divisions of the autonomic nervous system, which controls many unconscious functions such as heart rate and digestion. Its neurons are found in the brain and the peripheral nervous system, and they send axons to muscles, organs, and glands. This system is often called the “rest and digest” system because it supports body processes that restore homeostasis. It is most active...

the sympathetic nervous system

Sympathetic Stress Response and Body Changes

The sympathetic nervous system helps the body respond to stress and danger. It is one of the two main divisions of the autonomic nervous system. When it turns on, it prepares the body for action and puts lower-priority functions, such as digestion, on hold. This response is often called the fight-or-flight system. A surprise exam can trigger it, and students may notice a tight stomach, a dry mouth, and a fast heartbeat. In a real threat, the system shifts blood away from the digestive system...

the blood-brain barrier

How the Blood-Brain Barrier Works

The blood-brain barrier is a specialized system of blood vessels that helps control what enters the brain. It delivers nutrients from the blood while tightly regulating ions, molecules, pathogens, and other substances. This semipermeable barrier protects the brain and also makes it harder to deliver some therapies. The blood-brain barrier includes several cellular parts, especially endothelial cells and astrocytes. These cells share a common basement membrane and regulate movement between the...

neuron structure

Neurons send signals through a clear set of structures that let them receive, process, and pass on information. They are the main cells of the nervous system and use electrochemical signals to communicate. Neurons also talk to other cells through neurotransmitters at junctions called synapses. Most neurons share three main parts: a cell body, also called the soma, dendrites, and an axon. The soma holds the nucleus and other organelles needed for cell function. Dendrites usually receive...

glial cells

Glial Cells and Nervous System Support

Glial cells support the nervous system and work alongside neurons. They are one of the two main cell types in the nervous system. Unlike neurons, glia do not send electrical signals, but they help with nearly every other part of nervous system function. In humans, glial cells are about as numerous as neurons in the brain. In the central nervous system, glia include astrocytes, oligodendrocytes, microglia, and ependymal cells. Astrocytes are the most common glial cells. They form organized,...

action potentials

How Nerve Signals Travel in Axons

Neurons send signals through action potentials, the rapid electrical changes that move along the axon. These signals lead to neurotransmitter release at axon terminals, which passes information through the nervous system. An action potential is an all-or-none change in membrane potential, the voltage across a cell membrane. A neuron usually has a resting membrane potential of about -70 millivolts. When it receives signals from neurotransmitters or sensory input, the membrane can become more...

the resting membrane potential

How Neurons Keep a Negative Resting Charge

Neurons keep a negative resting charge across their membrane. This electrical difference, called the membrane potential, comes from how ions move and how the membrane lets them pass. In a resting neuron, the inside is typically around -70 millivolts and is more negative than the outside, so the cell is polarized. Two main factors create this resting state. First, the membrane is selectively permeable, which means most ions and molecules cannot cross the lipid bilayer without help from ion...

long-term potentiation

Synaptic Strengthening in Learning and Memory

Long-term potentiation, or LTP, is a form of synaptic strengthening in the brain. It changes the strength of chemical synapses over time between pre- and postsynaptic neurons. LTP works against long-term depression, or LTD, which weakens synapses. Together, LTP and LTD are major mechanisms behind learning and memory. LTP can happen when a presynaptic neuron fires again and again and keeps stimulating a postsynaptic neuron. This is called Hebbian LTP, based on Donald Hebb’s idea that neurons...

long-term depression

Synaptic Pruning in Long-term Depression

Long-term depression, or LTD, is a form of synaptic plasticity that weakens chemical synapses over time. It acts between presynaptic and postsynaptic neurons. LTD works in opposition to long-term potentiation, or LTP, which strengthens synapses. Together, LTD and LTP are two of the main mechanisms behind learning and memory. LTD helps the brain avoid staying locked in a fully strengthened state. If synapses were always maximally strengthened, the brain would become less efficient and it would...

the synapse

How Neurons Signal at Synapses

Neurons communicate through synapses, the points where two neurons meet to pass on signals. At a synapse, the sending neuron is the presynaptic cell, and the receiving neuron is the postsynaptic cell. Most neurons can serve in both roles because they send and receive information. Electrical synapses move signals directly between cells. The presynaptic and postsynaptic cells are linked by gap junctions, which are proteins that physically connect them. This type of synapse can pass electrical...

key terms and concepts

Learn how neurons receive, process, and transmit signals through dendrites, axons, myelin, synapses, and neurotransmitters in this high school science page.

How Neurons Send Signals | JoVE K12

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