흥분성 신호는 신경세포를 활성화하여 신호를 전달하는 신호
억제성 신호는 신경세포의 활성을 억제하여 신호 전달을 막거나 약화시키는 신호
흥분성 신호 (Excitatory Signal)
정의:
신경세포의 활성을 증가시켜 다음 신경세포로 신호를 전달하도록 하는 신호.
신경전달물질:
흥분성 신호전달에 관여하는 주요 신경전달물질은 글루탐산(glutamate)입니다.
작용:
흥분성 시냅스 후 전위(EPSP)를 유발하여 세포막을 탈분극화시켜 다음 신경세포로 신호 전달을 촉진합니다.
억제성 신호 (Inhibitory Signal)
정의:
신경세포의 활성을 감소시켜 신호 전달을 억제하거나 약화시키는 신호.
신경전달물질:
억제성 신호전달에 관여하는 주요 신경전달물질은 GABA(γ-아미노낙산)와 글라이신(glycine)입니다.
작용:
억제성 시냅스 후 전위(IPSP)를 유발하여 세포막을 과분극화시켜 다음 신경세포로 신호 전달을 억제합니다.
흥분성 신호와 억제성 신호의 균형
뇌는 흥분성 신호와 억제성 신호의 균형을 통해 다양한 기능을 수행합니다.
이 균형이 깨지면 간질, 불면증, 운동성 소실 등 다양한 이상 증상이 나타날 수 있습니다.
흥분성 시냅스 조절자 단백질과 억제성 시냅스 조절자 단백질은 뇌의 흥분성 및 억제성 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
시냅스후 전위(postsynaptic potential)
시냅스후 단말의 막 전위 변화이다.
신경전달물질과 시냅스후 수용기 사이의 상호작용에 의해 발생되는 전류는 이온성 전류이다. 즉 Na+는 흥분성 시냅스후 전위(EPSP)발생에 관여하는 이온이고, K+와 Cl–는 억제성 시냅스후 전위(IPSP) 발생에 관여하는 이온이다. 활동전위 즉 신경충격의 크기는 언제나 일정하지만(실무율의 법칙), 연접후 전위의 크기는 실무율에 따르지 않는 점진성 전위이다. 신경충격은 언제나 흥분성으로 작용하지만 시냅스후 전위는 흥분성도 될 수 있고 억제성도 될 수 있다.
흥분성 시냅스후 전위(excitatory postsynaptic potential, EPSP)
이온 통로가 열리면서 시냅스후부로 양이온이 흘러들어가는 것으로 인해 시냅스후부의 막전위가 일시적으로 탈분극되는 것이다. 신경전달물질의 주요 기능은 시냅스후 신경원의 막에 있는 이온 통로를 여는 것이다. 전위의 특성은 어떤 종류의 이온 통로가 열리는가에 따라 달라진다. 시냅스후 전위는 EPSP가 될 수도 있고 IPSP가 될 수도 있는데, K+의 전도성을 감소시키거나 Na+ 통로를 여는 신경전달물질의 작용은 EPSP를 발생시킬 수 있다. 막을 사이에 두고 교환되는 이온의 수는 어떤 특정 신경전달물질에 의해 얼마나 많은 이온 통로들이 열리는가와 이들 통로의 열린 상태가 얼마나 오래 지속되는가에 따라 달라지며, 이런 과정은 또한 시냅스 간극에 존재하는 가용한 신경전달물질의 분자 수에도 의존한다. 그리고 시냅스전 신경에서 일어나는 탈분극의 수준과 축삭말단 내에 유입된 Ca2+의 양과 같은 요인들에 의해 가용한 신경전달물질 분자의 양에 미친 영향들도 고려되어야 한다. 신경전달물질의 작용은 시냅스후 수용기 부위와 시냅스 간극으로부터 신경전달물질이 제거됨에 따라 멈추게 된다. 신경전달물질의 제거는 이 물질을 분해하는 효소 작용이나 시냅스전 축삭말단으로 신경전달물질이 재흡수됨에 따라 이루어진다. 대부분의 시냅스 부위에서는 위의 두 과정이 동시에 일어난다. 바로 이 기제가 시냅스후 전위의 발생 기간을 제한시키고 시냅스 부위에 연결된 수많은 신경회로 사이의 혼란을 방지해 줄 수 있다. 또한 이 재흡수 기제는 시냅스전 신경원으로 하여금 신경전달물질의 활동을 가능하게 해준다.
대표적인 예로는 아세틸콜린을 들 수 있는데, 시냅스에서 아세틸콜린이 분비되어서 흥분성 시냅스후 전위를 일으킴과 동시에, 아세틸콜린에스터레이스가 작용하여 아세틸콜린을 분해해서 분해 산물의 형태로 절전 뉴런으로 돌려보내기 때문에 활동전위가 지속되지 않는다. 그러나 이 과정이 제대로 이루어지지 않을 경우에는 심각한 문제를 발생시킬 수 있는데 대표적인 예가 사린 가스이다.
억제성 시냅스후 전위(inhibitory postsynaptic potential, IPSP)
향후 활동전위가 시냅스후 뉴런에서 또는 알파운동뉴런에서 일어날 확률을 감소시키는 시냅스후 전위이다.
스냅스 중 상당수는 흥분성이 아닌 억제성이다. 억제성 시냅스란 과분극화를 일으키는 시냅스후 전위인데, 신경전달물질의 작용으로 개방되는 수용체 분자의 이온 통로는 K+나 Cl– 또는 이 두 이온 모두에 대해 선택적으로 작용하는 통로가 된다. 이와 같은 과분극 상태의 시냅스에서 기록한 전압 변동을 억제성 시냅스후 전위라 한다. 이 전위는 시냅스후 신경의 막전위를 변경시켜 활동전위의 발생 역치를 높인다. 예컨대 만약 억제성 시냅스에서 어떤 전달물질이 K+의 통로만을 선택적으로 열면 K+이온이 세포 바깥으로 흘러 나오게 되는데, 이런 K+의 유출은 막전위를 –75mV까지 내려가게 하거나 K+의 통로가 닫힐 때까지 계속되어 K+ 이온의 전기화학적 기울기를 낮춘다. 이런 현상은 과분극화를 초래하면 결과적으로 역치를 높이게 된다. 시냅스후 전위에 기인되는 막전위와 시냅스후 신경이 활동전위를 발생기키는 역치 사이의 관련이 중요한데, 여기에는 Cl–가 관련된다.