신경생리
신경계통 nervous system 개요
- 자극 stimulus → 흥분 excitation → 전도 conduction
- 중추신경계통 central nervous system, CNS
+ 말초신경계통 peripheral nervous system, PNS
- 중추신경계통 → 뇌 brain + 척수 spinal cord
- 말초신경계통 들신경 afferent division + 날신경 efferent division
- 들신경(말초조직의 자극(수용체receptor) → 중추 전달 - 감각 sensory 신경))
특수감각신경special sensory neuron - 시각, 청각, 후각, 미각, 평형감각,
몸감각신경somatic sensory neuron - 피부, 관절, 근막 감각
내장감각신경 visceral sensory neuron - 장기
- 날신경(중추명령 → 말초신경 전달(운동moter 신경) → 효과기effector(반응)
몸신경계통 - 뼈대근육에 분포, 수의적 운동 담당
자율신경계통 - 민무늬근육, 심장근육, 샘에 분포 → 교감신경 + 부교감신경
신경조직 nervous tissue(신경세포 neuron + 신경아교세포 neuroglia-신경세포 지지, 보호)
1. 신경세포
(형태에 따른 종류)
- 다극(뭇극)신경세포 → 여러 가지돌기(수용체연결) + 1개 축삭(CNS연결), 뼈대근육지배 운동신경세포
- 두극신경세포 → 양극 가지돌기 + 2개 축삭, 특수감각기관(망막(눈), 달팽이신경(귀)
- 단극(홋극)신경세포(거짓홋극신경세포) → 1개 돌기 → 분지(2개 가지돌기+2개 축삭) 대부분의 감각신경
(기능에 따른 종류)
- 들신경세포 수용체(자극) → CNS
- 날신경세포 CNS 신호 → 효과기
- 사이신경세포 들 + 날신경세포(연결) + 사이신경세포(유입정보 통합·분석·상호조정) + 다른사이신경세포(연결)
신경세포 구조
- 세포체(핵 + 세포질)
니슬소체(세포질그물 + 리보솜) → 단백질 합성 - 신경세포 영양, 재생 ← 회색(회색질gray matter)
- 가지돌기
- 축삭
2. 신경아교세포
- 신경세포 보호 지지 역할
- 중추신경계통
· 뇌실막세포 → 뇌척수액 분비
· 별아교세포 → 신경세포↔혈관 물질운반 관여, 다른신경세포 시냅스로부터 분리(인식혼란 방지)
· 희소돌기아교세포 → 말이집형성(말초신경 신경집세포와 비슷)
· 미세아교세포 → 조직떠돌며 포식, 물질운반, 변성신경세포 파괴(제거), 손상부위를 정상조직에서 분리
- 말초신경계통
· 위성세포 → 신경절 세포체를 둘러싸 보호),
· 신경집세포 → 축삭에서 말이집형성, 신경세포 둘러싸는 피막형성
3. 신경종말
- 운동신경 종말
- 감각신경 종말(가지돌기 해당)
· 자유신경종말free n. ending → 통각수용기, 가장 많이 분포(냉 · 온각수용?)
· 마이스너소체meissner's corpuscle → 촉각수용기(진피), 유두, 손발, 입술, 혀점막에 많이 존재
· 파치니소체pacinian corpuscle → 압각수용기(진피, 창자간막, 뼈막)
· 크라우제끝망울krause's end bulb → 냉각수용기( 촉각수용기?)
· 루피니소체ruffini corpuscle → 온각수용기(압각수용기?)
· 근육방추muscle spindle → 근육섬유와 평행, 길이변화, 수축속도 감지
· 골지힘줄기관golgi tendon organ → 근육뻗침수용기 힘줄에 위치, 근육수축 힘, 긴장도 감지
과도 근육수축 예방
4. 신경세포의 변성과 재생
- 왈러변성wallerian degeneration 축삭 절단(손상) → (변성)세포 먼쪽 기능소실, 몸쪽 변성 ×, 기능유지
- 역행변성retrograde degenerration 축삭 절단(손상) → 신경세포이상(핵위축, 니슬소체분절, 염색질용해)
- 신경세포 재생regeneration
말초신경, 축삭 절단부위 → 성장원뿔growth cone 돋음(1 - 3일 후) → 뷩너띠 형성(신경세포집들의 배열)
중추신경 - 신경집세포들의 배열 × → 재생 × (신경절, 핵, 회색질) ← 곁가지생성, 조직가소성-일부회복가능
5. 신경섬유와 축삭운반
전도속도에 다른 신경섬유 종류
- A 섬유A fiber 직경 큰 말이집섬유, 몸신경, 가장 빠른 전도속도(max 120m/sec)
알파 섬유, 베타 섬유, 감마 섬유, 델타 섬유
- B 섬유B fiber 중간 말이집섬유, 자율신경의 신경절이전섬유 전도속도 3 - 15m/sec
- C 섬유C fiber 직경작은 민말이집섬유, 자율신경의 신경절이후섬유, 척수 감각섬유(뒤뿌리)
전도속도 0.5 - 2m/sec
직경 / 기원에 따른 감각신경섬유 종류
- group I · Ia → 근육방추에 분포
· Ib → 골지힘줄기관에 분포
- group II → 촉각, 압각수용기 이룸
- gruop III → A 델타 섬유에서 자유신경종말
- gruop IV → C 섬유에서 자유신경종말 이룸
빠른통증과 느린통증
- 외상(염증) 손상조직(화학물질 방출 - 브레디키닌bradykinin) → 통각수용기 흥분
처음 짧고, 날카로운 통증 - A delta fiber 6 - 30m/sec 전달
다음 무디고 지속적인 통증 - C fiber 0.5 - 2m/sec 전달
- 전도속도 0,5m/sec 발가락 → 뇌 신호전달 4초
100m/sec 발가락 → 뇌 신호전달 0.02초
축삭운반axonal transport
- 활동전위 전달
- 항이뇨호르몬 · 옥시토신(세포체생산) → 소포-축삭말단 운반(미세관)
→ 세포외 유출 → 빈소포 되돌아옴
- 역행성운반 = 일부 호르몬, 독성물질(광견병) 빈소포에 담겨 세포체까지 운반됨
신경세포의 흥분전도
1. 안정막전위
- 모든 세포 수시 전기적 변화
- 세포막 경계 안쪽 음전위(-5 - -100mV) 신경세포 -70mV ← 안정막전위
- 분극polarization
→ 세포 안(K+, HPO4-) · 밖(Na+, Cl-) 이온농도차
→ 이온에 대한 세포막의 투과성(K+, Cl- 높은 투과성, Na+ 낮은투과성, 단백질 HPO4- 투과성 없슴)
- 안정막전위 유지 기원(Na+ 통로 대부분 닫혀있음, K+ 통로 일부 열려있슴)
→ Na+ (세포 밖으로) - K+ (세포안으로) 펌프(능동운반)
→ Na+ (세포안으로), K+ (세포밖으로) 투과성(확산작용)
→ 단백질(음전하)
2. 활동전위 action potential
- 문턱 이상(-60mV) 자극
→ Na+ 투과성 ↑ (Na+ 통로 열림, 세포안 급격유입. -55mV 발화점 firing point)
→ 막전위 증가(탈분극 depolarization, 0mV - 30mV-세포밖 -, 세포안 + → 역전. 지나치기over shoot)
→ 안정막 복귀(재분극 repolarization Na+ 통로 닫힘, K+통로 열림 - 세포내 K 세포밖 나감)
→ 과다분극 hyperpolarization( K+통로 닫힘속도 느려서)
- 활동전위 과정에서 세포막의 탈분극 유발에 기여하는 이온통로는? → Na+통로 21
3. 문턱자극threshold stimulus
- 신경세포가 자극에 의해 활동전위가 일어나는 경계
4. 실무율all or none law
- 자극 → 문턱자극 미달 - 활동전위 ×
6. 불응기refractory period
- 문턱이상 자극(짧은 시간에, 0.001 - 0.005초) 재차 발생 → 두번째 자극에 반응 × - 불응기
- 절대불응기absolute → 두번째 자극 아무리 강해도 활동전위 발생× (Na+ 투과성 ↑ 시기)
- 상대불응기relative → 두번째 자극 강하면 활동전위 발생(절대불응기 이후 발생, K+ 이온투과성 ↑시기)
- 두 활동전위의 융합 ×(활동전위 하나씩 전도)
7. 도약전도
- 말이집신경섬유 = 말이집(절연-빨리전도) + 수 mm간격 (말이집 없는) 랑비에 결절node of ranvier
- 랑비에 결절node of ranvier(Na+, K+ 통로 밀집 → 시간경과 빠른 활동전위 발생(도약전도 - 전달속도 ↑)
8. 활동전위의 전파
- 정방향전도(→ 신경말단)
- 역방향전도(세포체 ←)
- 신경 지름 크면 활동전위 전파속도 빠름
- 말이집신경세포(도약전도) → 민말이집 신경세포보다 빠름
시냅스synapse, 연접
- 신경세포 → 신경세포 · 근육세포 · 샘세포 이음부
- 시냅스 이전막 · 시냅스 틈새 · 시냅스 이후막
1. 시냅스의 구분
- 전기시냅스 → 세포 - 틈새이음gap junction(3.5nm 전류 양방향전달) - 세포(심장근육, 일부 민무늬근육)
- 화학시냅스 → 세포 - 신경전달물질(50 - 330nm, 화학물질 한방향전달) - 세포(일반 신경조직)
· 흥분 시냅스(세포외액 Na+, Ca++ 통로열림 세포내 유입)
· 억제 시냅스(K+ Cl- 통로열림 농도차 세포내외부 이동, Na+ 통로닫힘)
2. 신경전달물질
- 아세틸콜린acetylcholine, Ach 가장 대표적(운동, 자율, 부교감신경) 작용시간 0.001 - 0.005초
· 아세틸콜린(분비) → 콜린에스테라아제(분해) → 콜린 + 아세트산염)
· 콜린(분해산물) → 시냅스이전신경세포에 회수 - 아세트콜린 합성
- 아민화합물(아민함유)
· 카테콜아민(도파민dopamime·노르에피네프린norepinephrine·에피네프린epinephrine)
→교감신경흥분작용
· 세로토닌serotonin
- 아미노산물질(중추신경계통 전달물질 - 흥분성, 억제성)
· 흥분성 - 글루탐산염glutamate, 아스파라진산염aspartate
· 억제성 - 감마아미노부티르산감마aminobutyric acid(GABA) - 세포밖Cl- →세포내(음전하) 유입.
글리신glycine
- 신경펩티드 엔도르핀endorphin
3. 시냅스의 전달과정(Ach)
- 시냅스이전신경종말(콜린 + 아세틸CoA = 아세틸콜린 합성 → 소포저장
→ 탈분극(세포외액Ca++ → 종말단추속 유입-Ach 유리촉발 · 소포용해
→ 세포외유출exocytosis(시냅스틈새 - Na+ 통로활성화 → 탈분극 - Ach유리중지)
→ Ach receptor 결합
→ 콜린에스테라아제 분해 (콜린 + 아세트산염) → 콜린재흡수(Ach 재생산)
4. 시냅스의 특성
- 일방향성 전도
· 국소 전류 흐름 양방향성 → 세포체 전달물질 × → 한방향(말단) 전도
- 시냅스지연
· 시냅스 통과 시간 = 흥분 신경말단 도달 ↔ 연결세포 흥분 발생(시냅스지연 0.5 - 1.0 m/sec)
- 퍼짐과 집중
· 퍼짐(발산divergence) - 시냅스이전세포(1개) → 여러 세포와 시냅스형성
· 집중(convergence) - 시냅스이전세포(여러개) → 1개 세포와 시냅스형성
- 가중summation 문턱이하 자극(여러번 + 중첩) → 흥분유발(중추신경계통-종말단추 작음, 효과 지속시간 김)
· 시간적 가중 - 활동전위 사라지기전 + 다른 활동전위 더해짐
· 공간적 가중 - 다른 몇개의 신경종말 거의 같은 시간에 발화
- 전달차단transmission block
· 시냅스 전도 - 약물, 산소부족(쉽게 피로) → 차단(많은 시냅스의 신경로-차단되기 쉬움)
- 후방전after discharge
· 시냅스이전신경세포(한번흥분) → 시냅스이후신경세포-여러차례 자극전달(사이신경세포에서 흥분의 선회)
중증근무력증
- 신경 → 근육이음부에서 발생(신경전달물질과 수용체 결합 차단 ← 차단물질)
- 자가면역질환(원인 명확 ×)
- 발생초기 뇌신경지배근육에서 근력약화 발생(눈꺼풀 처짐, 복시)
- 비대칭적인 근력 ↓, 근육피로