I. 뉴런의 개요
뉴런은 신경계를 구성하는 기본 단위인 신경세포의 일종입니다. 뉴런은 신경말단에서 신호를 받아들이고, 이를 처리하고, 다른 뉴런으로 신호를 전달하는 역할을 합니다.
II. 뉴런의 구조
전형적인 뉴런의 구조
뉴런은 세포체, 축삭, 수상돌기 등으로 이루어져 있습니다.
A. 세포체(cell body)
세포체는 뉴런의 핵과 다른 세포 구성 요소들이 모여 있는 부분입니다. 뉴런의 대부분의 생물학적 기능은 세포체에서 이루어집니다.
B. 축삭(axon)
축삭은 뉴런에서 신호를 전달하는 길이 긴 부분입니다. 축삭은 뉴런의 다른 부분과 연결되어 있으며, 신경전달물질인 뉴로트랜스미터(neurotransmitter)를 분비하여 다른 뉴런으로 신호를 전달합니다.
C. 수상돌기(dendrite)
수상돌기는 뉴런에서 신호를 받아들이는 부분입니다. 수상돌기는 축삭과 달리 짧고 분기되어 있습니다. 수상돌기는 많은 수의 시냅스(synapse)를 가지고 있어서 다른 뉴런에서 오는 신호를 받아들일 수 있습니다.
III. 뉴런의 종류
뉴런은 크게 구심성 뉴런, 원심성 뉴런, 연합 뉴런으로 나눌 수 있습니다.
A. 구심성 뉴런(Sensory Neuron)
신경계의 센서를 통해 외부 자극을 감지하고, 중추신경계(CNS)로 정보를 전달하는 역할을 합니다.
체각, 시각, 후각, 청각, 평형감각 등의 센서가 이러한 뉴런에 해당합니다.
B. 원심성 뉴런(Motor Neuron)
CNS로부터 운동 신경 축삭(axon)을 통해 외부 근육과 연결되어 근육의 수축과 이완을 제어하는 역할을 합니다.
신체의 움직임과 관련된 뉴런으로, 근육을 활성화하거나 억제하는 등의 조절을 담당합니다.
C. 연합 뉴런(Interneuron)
구심성 뉴런과 원심성 뉴런 사이에서 정보를 전달하고 연계하는 중개자 역할을 합니다.
복잡한 신경 회로를 조절하며, 정보 처리 및 조절 기능을 수행합니다.
IV. 뉴런과 신경계
뉴런은 신경계의 기본 단위입니다. 뉴런은 다른 뉴런과 시냅스를 통해 연결되어 있습니다. 뉴런은 신경계에서 정보를 처리하고, 신호를 전달하는 데 사용됩니다.
V. 뉴런과 신경생리학
뉴런은 전기적 및 화학적 신호를 처리하는 데 중요한 역할을 합니다. 뉴런은 신호를 받아들이고, 이를 처리하고, 다른 뉴런으로 신호를 전달합니다. 뉴런은 화학적인 시냅스 및 전기적인 시냅스를 통해 정보를 전달합니다.
VI. 미엘린 이란?
뉴런의 전기 신호는 이동 중에 새기도 하는데 미엘린이라는 것이 그것을 막아줌으로써 정보 전달이 더 원활히 됩니다. 이 미엘린은 두꺼울수록 더 신호를 잘 전달합니다(=습관이 된다). 또한 의도적으로 두껍게 만들 수 있는데 그 뉴런에 해당하는 것을 반복하면 됩니다.
뉴런은 신경계의 기본 단위이며, 다양한 종류의 뉴런이 있습니다. 이러한 뉴런은 시냅스를 통해 연결되어 있으며, 신호를 처리하고 전달하는 데 사용됩니다. 뉴런과 신경생리학은 뇌과학의 중요한 분야 중 하나이며, 뇌와 신경계를 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.
뉴런과 시냅스 Neuron and Synapse
뉴런(neuron)은 신체의 신경에서 신경세포 1개를 말하며 신경세포를 이루는 단위이다.
뉴런이 두 개 이상 모이면 신경이 되며, 모든 뉴런은 수상돌기, 신경세포체, 축색돌기로 구성되어 있다.
뉴런을 기능상 분류하면 감각뉴런, 연합뉴런, 운동뉴런이 있고
뉴런을 구조상 분류하면 수추의 유무에 따라 유수신경과 무수신경이 있다.
감각신경과 운동신경은 말초신경계에 속하고, 연합뉴런은 중추신경계에 소속된다.
감각뉴런이 2개 이상 모여 있는 경우가 감각신경이 되고, 근섬유 2개 이상 모이면 근육이 되는 구조이다.
감각뉴런은 감각기와 중추사이에 존재하며, 감각세포가 수용한 자극을 중추로 이동시킨다.
연합뉴런은 뇌나 척수에 존재하며, 감각 뉴런과 운동뉴런을 연결시키며 중추에 따라 기능이 다르다.
운동뉴런은 중추와 반응기 사이에 존재하며, 중추의 지시를 반응기 전달한다.
신경이 신체를 제어한다는 것을
처음 알게 된 19세기 초에 시작된 의학이 신경세포(뉴런, neuron)가 신경의 기본단위로 밝혀지기까지 100년이 걸렸다.
뉴런은
아래 그림처럼
감각기를 거쳐서 감각뉴런 ~~> 연합뉴런 ~~> 운동뉴런 ~~> 근육으로 이어진다.
감각뉴런이 모이면 감각신경이 되고
연합뉴런이 모이면 중추신경(연합신경이라 하지 않음)이라 하며
운동뉴런이 모이면 운동신경으로 이것은 또 체성신경과 자율신경으로 구분된다.
신경계 중에
중추신경계의 우리 뇌에는 1천억 개의 뉴런들이 신경교세포(glia cell)와 어울려져 배열되어 있고, 이들은 시냅스에 의해 서로 연결되어 회로를 구성하는데..
뉴런의 구조
모든 뉴런은 수상돌기, 신경세포체, 축색돌기로 구성되어 있다.
뉴런의 기본 기능은
자극을 받았을 경우 전기를 발생시켜 다른 세포에 정보를 전달하는 것으로
이렇게 발생하는 전기 신호를 활동전위(活動電位:action potential)라고 한다.
하나의 뉴런에서
또 다른 뉴런으로의 전달은 시냅스(synapse)가 관계한다.
시냅스는
뉴런과 뉴런을 연결하는 구조물로서 전막과 후막으로 구성된다.
전막과 후막은 약 20nm정도 떨어져 있고 신경전달물질이 전막에서 나오고 후막은 신호를 받는다.
신경전달물질을 담고 있는 소낭이라는 주머니를 가진 전막에서 신경전달물질이 배출되고
확산에 의해 후막으로 이동하는 화학적 시냅스이다.
시냅스 후막 표면에 있는 수용체 단백질에 신경전달물질이 결합하면 그 정보는 신경에서 신경으로 전달된다.
시냅스에서의 흥분전달은 신경섬유로부터 세포체 또는 수상돌기 방향으로만 전해지고, 역방향으로는 전달되지 않는다.
시냅스가 가지고 있는 이런 성질 때문에 신경세포를 따르는 흥분전달에는 방향성이 없는 데도 불구하고,
신경세포의 연결은 전체로서 한 방향으로만 흥분을 전한다.
축색돌기 말단부의 약간 부푼 곳에 작은 시냅스 소포(synaptic vesicle)가 많이 있는데, 그 속에는 흥분전달 물질이 들어 있다.
1) 어떤 신경세포에서의 활동전위가 시냅스 전 축삭말단으로 전달된다.
2) Ca 2+ 가 시냅스버튼으로 들어온다
3) 신경전달물질이 세포 외 유출에 의해 시냅스 간격( 20 nm )으로 분비된다.
4) 신경전달물질은 시냅스 후 신경세포의 수용체와 결합한다
5) 시냅스 하부막에 존재하는 특정이온채널이 열린다.
즉
시냅스 말단에서는 다음 신경의 시냅스와는 20nm의 간격이 있는데
전달하려는 신경세포의 시냅스 내 소포(신경전달물질 다량)가 말단에 도착하며 신경전달물질이 소포에 쌓여 있다가 부서진다.
소포가 부서지며 쏟아져 나온 신경전달물질은 다음 신경의 시냅스로 들어간다.
미엘린
한국어: 말이집
영어: myelin |maɪəlɪn|
뇌 속의 신경섬유를 감싼 지질이 풍부한 물질로서 전선의 피복과 비슷하다고 볼 수 있다. 말이집이라고도 불린다. 생애 이후 2년 이상 지나야 뇌 속의 모든 신경을 미엘린으로 감쌀 수 있다고 한다. 특히 회백질, 백질의 경우 미엘린으로 인하여 하얗게 보이는 것이다.
미엘린은 자세히 살펴보면 마치 세포가 이어진 모양이 비엔나 소시지를 닮았다고 한다.
생성 과정
미엘린을 만들어 내는 과정을 미엘리네이션(Myelination) 혹은 미엘리노제네시스(Myelinogenesis)라고 부른다.
성분
70%의 아교 성분과 30%의 단백질로 이뤄져 있으며, 말초신경에서는 슈반 세포(Schwann cells)가, 뇌를 포함한 중추신경계에는 교세포(glia cell)의 일종인 희소돌기아교세포(oligodendrocytes)가 미엘린을 형성한다. 슈반 세포가 미엘린을 형성한 경우 유초신경, 희소돌기아교세포가 형성한 경우 유수신경, 두 구조가 다 있는 경우 유초유수신경, 둘 다 없는 경우 무초무수신경으로 구분한다.
역할
미엘린은 뇌신경의 신경 신호 누수를 방지하고 신호 전달 속도를 수십 배 증폭하는 역할을 한다.
미엘린으로 감싸지지 않는 신경세포(민말이집 뉴런)의 신경전달속도는 시속 몇 km에 불과하는 것에 비하여 미엘린으로 감싸진 신경 세포(말이집 뉴런)의 신경전달속도는 시속 약 3백여 km 정도로 빨라진다고 한다.
또한 특정한 학습이나 연습을 할수록 해당 신경섬유의 미엘린 두께는 계속 두꺼워진다고 하며 일생 동안 미엘린은 뇌섬유를 계속 감싸고 두꺼워짐으로써 신경 전달 속도 및 지능이 올라가는 효과가 있다고 한다. 인간의 경우는 20대 중반까지 미엘린화가 지속되므로 그전까지 공부하는 것이 실제로도 20대 후반보다는 더 효율적이라고 할 수 있다.
최근 인간의 지능지수는 신경의 전달속도의 빠르기와 관계가 높다고 하며, 미엘린의 두께를 두껍게 하거나 생산량을 늘리는 유전자를 찾아내는 연구를 진행하고 있다고 한다. 유전자치료로 뇌 똑똑하게 만드는 시대가 온다.
자폐증, PTSD 등 각종 뇌질환과 많은 관계가 있다고 하며, 특히 지능과 관련이 높다. 미엘린과 직접적으로 관련된 질환으로는 다발성 경화증이라고 불리는 질환이 있으며, 이 질환의 경우 뇌세포의 미엘린이 점진적으로 소멸되는 병이다.
또한 가벼운 상기도감염 또는 장염 이후 드물게 미엘린이 면역체계로 인해 손상되어 마비 등을 일으키는 길랑 바레 증후군도 있다. 이는 자가면역질환이며, 이럴 확률은 연간 10만명당 1~2명이다(다만 캄필로박터균성 장염을 앓았던 경우에는 1천명당 1명꼴로, 정상일 때에 비해 100배나 더 높다).
통상적으로 미엘린은 한번 뉴런 사이의 신경을 감싸면 질환이나 노화의 경우를 제외하고 소멸되지 않는다.
다발경화증
신경세포의 축삭(Axon)을 감싸고 있는 수초(Myelin)가 벗겨지는 질환이다. 비유하자면 전선의 피복이 벗겨지는 것과 비슷하다.
원인
중추신경계의 어디서나 발생할 수 있으며, T세포에 의한 자가면역반응이 병리기전이라 추측되고 있다. 수초가 벗겨진 신경세포의 구역을 플라크(plaque)라고 하는데, 전형적인 위치는 대뇌의 측뇌실(angle of lateral ventricles)이 있다.
다발경화증은 탈수초(demyelination)가 백질(white matter)에서만 보여지며, 회백질 및 말초신경에는 영향을 입히지 않는다고 한다. 특히 추체로(pyramidal tract), 소뇌로(cerebellum), 내측종속(medial longitudinal fasciculus), 시신경(optic nerve) 및 후주(posterior column)에 자주 영항을 미치게 된다.
수초가 벗겨져도 축삭은 보존되기에 다시 수초화가 진행되고 그것이 다시 벗겨지는 것을 반복한다. 이렇게 증상의 악화와 완화가 반복되지만 결국엔 축삭도 망가지게 된다.
자가면역, 유전적 요인, 바이러스 감염, 환경적 요소 등으로 인해 수초에 이상(탈수초화: Demyelination)이 생기는 것으로 알려져 있지만 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았다. 발병기전을 설명하는 하나의 가설로 “분자모방설(Molecular mimicry)”이 있다. 분자모방설(Molecular mimicry)에 의하면, 신체가 바이러스에 감염되면 면역 체계는 바이러스를 인식하고 공격하는데, 우연히도 바이러스 일부분이 수초의 구성 분자와 모양이 비슷하여 정상 면역 체계가 수초를 바이러스로 인식하고 이를 파괴시키는 자가 면역 반응이 나타나 수초가 파괴될 것이라는 것이다. 이러한 수초 파괴 기전에는 유전적 소인도 영향을 미칠 것으로 추측하고 있다.
주로 젊은 층에서 흔히 발병하며, 아이나 노년층에서는 거의 발생하지 않는다. 여성의 발병률이 남성보다 약 3배 정도 높다.
동양형 다발성경화증과 서구형 다발성경화증으로 약간의 차이로 인해 나뉘게 되는데, 백인들에게 발생하는 서구형 다발성경화증은 뇌병변 장애, 소뇌-뇌줄기에 여러 병변이 발생하는 일반적인 다발성경화증이라고 한다면, 동양형 다발성경화증의 경우, 시신경계나 경부-흉부 척수 부위에 병변이 있어, 별도로 시신경척수형 다발성경화증(optico-spinalmultiple sclerosis, 이하OSMS)라고 명명하기도 한다.
발병률은 인구 10만 명당 100~200명 정도(0.1~0.2%)로, 의외로 흔한 편에 속한다. 특이하게도 기후에 따라 발병률이 차이가 나는데, 온대기후인 지역에서 거주할 경우, 300~1,000명당 1명(0.1%~0.33%), 열대기후 지역에서 거주할 경우 5천~2만 명당 1명 꼴로 발병한다. 즉, 적도에 가까운 곳에서 거주하는 사람은 다발성 경화증의 발병률이 낮다.
병역판정검사에서는 다발경화증 진단이면 4급, 확진이면 5급 판정을 받는다. 다발성 경화증으로 중증 및 실어증이 있다면 6급 판정이다. 한국의 경우, 산정특례제도상 희귀병으로 지정되어있다(코드 V022). 따라서, 치료시 본인부담의 10%만 내면 된다.
예후는 본래 기대수명에서 대략 5~10년으로, 짧은 편이다. 이는 다발경화증이 진행되면서 결국에 영향을 받은 축삭이 끝내 망가지기 때문이다. 하지만 그 외에는 정상인처럼 생활할 수 있는 경우가 많다.
엡스타인-바 바이러스가 이 병을 일으킨다는 연구 결과가 나왔다.
우유 등 신선 유제품에 든 카제인(casein) 성분이 있는 식품을 삼가는 게 좋다는 연구 결과가 나왔다.
증상
증상은 병변의 위치에 따라 다양하게 나타나나, 시신경염, 부분횡단척수염 등이 흔한 증상이다.
경과로는 재발과 완화가 반복되는 재발완화형, 재발과 완화 후 뚜렷한 재발이 없는데도 꾸준히 나빠지는 이차진행형, 재발 없이 처음부터 꾸준히 나빠지는 일차진행형으로 나눌 수 있다. 다발경화증에서 보이는 증상은 다음과 같다.
일시적인 감각 장애(sensory deficits) - 가장 흔히 나타나는 초기 증상으로, 손발이 저리거나 감각이 사라졌다가 다시 돌아오게 된다.
2. 만성 피로
3. 운동신경의 장애 - 무기력함과 경직(spasticity)이 동반되게 된다. 자세한 증상은 다음과 같다.
추체로(pyramidal tract)와 관련된 상위운동뉴런(upper motor neuron)의 장애성 증상이 보이게 된다. 가장 흔히 다리에 경직이 보이게 되어 환자가 걷질 못하거나 균형을 잃게 된다.
병이 더욱 진행될 경우, 양 하지의 부분적 마비(paraparesis), 편측 마비(hemiparesis) 및 사지 마비(quadraparesis) 등으로 발전하게 된다.
4. 시각 장애(visual disturbance)
시신경염(optic neuritis)이 발병해 눈 한 쪽의 실명, 통증 및 시각 가운데 검은 점이 보이는 중심암정(central scotoma) 등의 증상이 나타나게 된다.
핵간성안근마비(internuclear ophthalmoplegia) - 다발경화증에서 특이하게 보이는 증상. 내측종속(medial longitudinal fasciculus)에 손상을 입게 되면서 안구의 좌우 움직임의 조정력에 장애가 발생하게 된다. 측면을 주시할 때 병변(lesion)의 동측성(ipsilateral) 내측곧은근육(medial rectus)에 마비가 생기면서 눈이 사시가 되며, 수편선상의 안진증(horizontal nystagmus)이 나타나게 된다.
복시(diplopia)
5. 소뇌(cerebellum) 관련 - 운동실조(ataxia), 기도진전(intentional tremor) 등이 보인다.
6. 방광 조절의 장애 - 척추의 상위운동뉴런(upper motor neuron) 손상으로 인해 발생한다.
7. 자율신경장애(autonimic dysfunction) - 발기부전, 변비 및 빈뇨 등이 보인다.
8. 대뇌의 손상 - 병이 상당히 진행되면서 기억 상실, 성격 변화, 우울증 등이 나타나게 된다.
9. 신경병질증(neuropathy) - 자각과민(hypersthesia) 및 삼차신경통(trigeminal neuropathy) 등이 보인다.
10. 우토프 징후(Uhthoff's sign) - 더위, 격렬한 운동, 뜨거운 물로 한 샤워나 목욕 등으로 인해 체온이 상승했을 때 손발이 저리거나 감각이 상실되는 증세이다. 일단 체온이 정상으로 돌아오면 증상이 사라진다.
워낙 광범위하게 영항을 미치게 되어 증상이 나타나게 된다. 환자에게 한 두 가지의 병변으로 국한할 수 없는 증상들이 보이게 될 경우, 다발경화증을 의심해 볼 수 있다.
대부분의 환자에게선 약 20-30ㄹ대에 초기증상이 나타난다고 한다. 평균적으로 2년에 한 번씩 급성악화가 나타다고 하는데, 이런 급성악화가 자주 일어나거나 초기증상이 늦은 나이에 나타날 경우, 심각한 장애를 일으킬 수 있다.
발병 5년 전부터 우울증, 변비, 요로감염, 성기능 장애 같은 예고 증세가 나타난다는 연구 결과가 나왔다.
진단과 검사
2회 이상의 임상적인 발병, 2개 이상의 병터에 대한 임상적 증거, 또는 MRI 등을 이용한 1개의 병터에 대한 임상적 증거에 과거발병에 대한 타당한 증거 발견 시 진단하게 된다. (결국 2번 이상 증상이 있었고, MRI상 2개 이상의 병변이 발견될 시 진단하게 된다.)
혹은 요추 천자(lumbar puncture)를 통해 뇌척수액(CSF)에 올리고클론띠(oligoclonal band)가 발견되기도 하는데, 약 90% 이상의 서구형 다발성경화증 환자에게서 보인다. 다만 한국이나 일본 등의 동양형 다발성경화증 환자에게서는 30% 정도만 발견되기 때문에 상대적으로 진단 가치가 떨어지기는 한다. [5]
치료와 예방
자가면역질환이기에 급성기에는 스테로이드를 복용하게되며, 그 외에도 인터페론베타 등을 이용한다. 이때 구강으로 복용하는 스테로이드는 효과가 없고 IV투여[6]를 통해 증상을 완화시키게 된다. 스테로이드 투여를 하든 안 하든 급성기는 약 6주 안에 증상이 완화된다. 인터페론베타(interferon-β)는 질병의 진행을 늦추는 치료법으로, B-1a, B-1b와 glatiramer acetate 등이 있다. 인터페론β은 다발경화증의 급성악화의 발병률 약 30% 정도 낮추게 되나, 부작용으로 독감과 비슷한 증상(flu-like)이 나타나게 된다. 이 인터페론β 치료는 질병의 초기부터 이용해 다발경화증으로 인한 심각한 장애를 예방하게 된다. 질병이 악화될 경우, 면역억제제인 시클로포스파미드(cyclophosphamide)를 이용하기도 한다.
그 외 경직(spasticity)은 근육이완제인 baclofen 및 dantrolene을 이용하고, 신경병(neuropathy)은 carbamazepin 및 gabapentin을 투여해 증상을 완화시켜야 한다.
하지만 이차진행형에는 효과가 없어, 이 경우엔 미톡산트론이 유일한 약제이다. 완치는 안 되는 병이기에 약을 거의 평생 복용해야 하고, 증상에 맞는 대증치료 또한 필요하다.
길랑 바레 증후군과의 비교
다발경화증과 길랑 바레 증후군을 헷갈리는 경우가 더러 있다. 공통점도 있지만, 차이점도 많다.
공통점: 다발경화증 및 길랭-바레 증후군 모두 자가면역질환으로서 신경세포를 구성하는 미엘린(myelin)이 벗겨져 발생한다.
차이점: 다발경화증은 중추신경계(뇌 및 척수)에서 발생하고, 길랭-바레 증후군은 말초신경계에서 발생한다. 또한, 다발경화증(만성)보다 길랭-바레 증후군(급성)이 더 급격하게 증세가 진행된다.
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앤 롤링: J. K. 롤링의 어머니로 이 병 때문에 45세로 요절했다.
40: 캐나다의 음악 프로듀서. Drake와 오랜 시간 음악 활동을 같이 해오고 있다.
셀마 블레어 : 헬보이 실사영화 시리즈의 리즈 셔먼 역으로 알려진 배우. 2018년, 다발성경화증 진단을 받고 치료 중에 있다.
자클린 뒤 프레