18.11: 시냅스

뉴런(neuron)은 다른 뉴런에 전기 신호를 전달함으로써 서로 의사소통을 합니다. 시냅스(synapse)는 두 뉴런이 만나 신호를 교환하는 곳입니다. 시냅스로부터 신호를 보내는 뉴런을 시냅스전(presynaptic) 세포라고 부르고 신호를 받는 뉴런을 시냅스후(postsynaptic) 세포라고 합니다. 대부분의 뉴런은 정보를 전송하고 수신하기 때문에 시냅스 전후에 있을 수 있습니다.

전기적 시냅스(electrical synapse)는 시냅스전 세포와 시냅스후 세포가 간극연접(gap junction)이라고 불리는 단백질에 의해 물리적으로 결합되는 시냅스의 한 종류입니다. 이를 통해 전기 신호가 시냅스후 세포로 직접 전송될 수 있습니다. 이러한 시냅스의 한 가지 특징은 전기 신호를 매우 빠르게(때로는 밀리초 단위로) 전송할 수 있으며 에너지 입력은 필요하지 않다는 것입니다. 이것은 종종 탈출 행동의 일부인 회로에서 유용합니다. 예를 들어, 포식자의 감각과 운동 반응의 활성화를 결합시키는 가재에서 발견됩니다.

화학적 시냅스(chemical synapse)에서의 전송은 단계적인 과정입니다. 활동전위(action potential)가 축삭 말단(axon terminal)에 도달하면 전위의존성 칼슘 이온 채널(voltage-gated calcium ion channel)이 열리고 칼슘 이온을 유입할 수 있습니다. 이 이온은 신경전달물질(neurotransmitter)을 포함하는 소포(vesicle)와 세포막의 융합을 촉발해 신경전달물질을 시냅스 구순(synaptic cleft)이라고 불리는 두 뉴런 사이의 작은 공간으로 방출시킵니다. 글루탐산(glutamate; 글루타메이트), GABA, 도파민(dopamine), 세로토닌(serotonin) 등 이러한 신경전달물질은 시냅스후 세포막의 특정 수용체(receptor)에 결합할 수 있습니다. 수용체에 결합 후, 신경전달물질은 재활용되거나 분해되거나 시냅스 구순에서 멀어지며 확산할 수 있습니다.

화학적 시냅스는 주로 인간의 뇌에 많이 있으며, 신경전달물질 방출과 관련된 지연으로 인해 전기적 시냅스보다 유리합니다. 첫째, 몇 개 또는 여러 개의 소포가 방출되어 다양한 시냅스후 반응이 나타날 수 있습니다. 둘째, 서로 다른 수용체에 결합하는 것은 시냅스후 세포에서 막전위(membrane potential)를 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다. 또한, 시냅스 구순구간 내 신경전달물질의 가용성은 재활용과 확산에 의해 조절됩니다. 이러한 방식으로 화학적 시냅스는 고도로 조절되고 미세 조정될 수 있는 신경 신호를 전달합니다.

[내레이터] 신경계의 세포는 기본적인 신체 기능부터감각적 자극에 이르기까지 끊임없이 정보를 받아들이고또 전달합니다.신경세포(neurons)는 활동잠재력(action potentials)이라고 불리는전기신호와 정보를 주고 받습니다.이러한 활동잠재력은 세포체에서 유래하여축색 돌기(axon)를 따라 축색 터미널로 이동하여다음 세포로 전달됩니다.두 개의 신경세포가 만나는 지점을 시냅스(synapse)라고합니다.전기 시냅스는 갭(gap) 접합을 사용하여세포들 사이의 직접적인 통신을 가능케하며,빠른 활동을 일으키는데 일조합니다.그러나 대부분의 시냅스는 물리적 공간인 시냅스 틈새(cleft)를 포함하고 있는화학적 시냅스입니다.시냅스 틈새는 시냅스 전 세포(presynaptic cell)로 알려진, 신호를 보내는 신경세포와시냅스 후 세포(postsynaptic cell)라고 하는 신경세포 사이에 존재하고 있죠.활동 잠재력(action potential)은 시냅스 틈새를 가로 질러 여행 할 수 없습니다.그래서 신경세포는 시냅스에서전기 신호를 화학 신호로 변환합니다.이것은 신경전달물질(neurotransmitter)이라고 하는분자의 방출에 의해 이루어집니다.신경전달물질로는 흥분성 글루타메이트(glutamate)나억제성 GABA 같은, 시냅스 후 세포에 여러 다른 영향을 끼치는많은 신경전달물질이 있습니다.활동잠재력이 시냅스 전(presynaptic) 터미널에 도달하면,시냅스 전(presynaptic) 막에 전압이 흐르는 문이 열리고 칼슘 채널이 형성됩니다.칼슘은 세포로 돌진하게 되죠.그러면서 소포(vesicles)가 막과 융합하게 되고시냅스 틈새로 신경전달물질이 방출하게 되는 겁니다.이들은 이제 시냅스 후 세포(postsynaptice cell)의 수용체에결합 할 수 있게 됩니다.수용체로 신경전달물질이 결합되어시냅스 후(postsynaptic) 막의 잠재력을증가시키거나 감소시켜,시냅스 후 세포에서 시작되는활동잠재력을 변화시킵니다.신경세포는 수천개의 시냅스를 가질 수 있으며많은 세포로부터 정보를 수신합니다.이 신호는 시냅스 후 신경 세포의 소마(soma)에 결합되어세포가 메시지를 전달할지 여부를 결정합니다.시냅스 후 수용체에 잠시 결합한 후,신경전달물질은 분산되거나 분해되거나재순환될 수 있습니다.시냅스 전 세포에서 재흡수된 단백질로 인해종종 신경전달물질이 재순환되게 됩니다.시냅스에서 신경전달물질이 방출되고 결합되는 것으로 인해활동잠재력의 전기 신호가 인접한 뉴런에 전달되게 됩니다.이런 다중 단계 과정이 신경세포 기능면에서 매우 중요한 과정입니다.