뉴런

뉴런은 형태학적, 기능적으로 독립적인 단위입니다. 축삭돌기와 수상돌기 등의 돌기를 통해 다른 뉴런과 접촉하여 반사궁을 형성하는데, 이 반사궁을 통해 신경계가 형성됩니다. 

반사궁의 기능에 따라 구심성(감각), 연합성, 원심성(효과기) 뉴런으로 구분됩니다. 구심성 뉴런은 자극을 감지하고, 원심성 뉴런은 자극을 작용 기관의 조직으로 전달하여 작용하도록 유도하며, 연합성 뉴런은 뉴런 간 연결을 제공합니다. 반사궁은 시냅스로 서로 연결된 뉴런 사슬로, 감각 뉴런의 수용체에서 작용 기관의 원심성 말단으로 신경 자극을 전달합니다.

뉴런은 매우 다양한 모양과 크기로 구분됩니다. 소뇌 피질의 과립세포체 지름은 약 10µm이고, 대뇌 피질 운동 영역의 거대 피라미드 뉴런은 130~150µm입니다.

신경 세포와 신체의 다른 세포들 사이의 주요 차이점은 긴 축삭돌기와 여러 개의 짧은 수상돌기를 가지고 있다는 것입니다. "수상돌기"와 "축삭"이라는 용어는 유입되는 신경 섬유가 흥분 또는 억제에 대한 정보를 받아들이는 접촉을 형성하는 돌기를 지칭하는 데 사용됩니다. 자극이 세포체에서 전달되어 표적 세포와 접촉하는 세포의 긴 돌기를 축삭이라고 합니다.

축삭과 그 측부 신경절은 말단부(telodendron)라고 불리는 여러 개의 가지로 갈라지며, 말단부는 두꺼워집니다. 축삭에는 미토콘드리아, 신경소관, 신경필라멘트, 그리고 무과립 소포체가 포함되어 있습니다.

단일 뉴런 가지의 수상돌기가 있는 3차원 영역을 수상돌기장이라고 합니다. 수상돌기는 세포체의 진정한 돌출부입니다. 수상돌기는 세포체와 동일한 세포소기관을 포함하고 있습니다. 즉, 호색성 물질(과립 소포체와 폴리솜), 미토콘드리아, 수많은 미세소관(신경소관), 그리고 신경필라멘트를 포함합니다. 수상돌기 때문에 뉴런의 수용체 표면은 1,000배 이상 증가합니다. 따라서 소뇌 피질에 있는 배 모양 뉴런(푸르키네 세포)의 수상돌기는 수용체 표면적을 250μm²에서 27,000μm²로 증가시킵니다. 이 세포 표면에는 최대 200,000개의 시냅스 종말이 있습니다.

신경 세포의 종류: a - 단극성 뉴런; b - 유사단극성 뉴런; c - 양극성 뉴런; d - 다극성 뉴런

[ 1 ], [ 2 ]

뉴런 구조

모든 뉴런이 그림에 나타난 단순한 세포 구조를 따르는 것은 아닙니다. 어떤 뉴런은 축삭이 없습니다. 다른 뉴런은 자극을 전달하고 표적 세포와 연결을 형성할 수 있는 수상돌기를 가지고 있습니다. 망막 신경절 세포는 수상돌기, 세포체, 축삭으로 구성된 표준 뉴런 구조를 따르는 반면, 광수용체 세포는 다른 뉴런이 아닌 외부 자극(빛 양자)에 의해 활성화되기 때문에 명확한 수상돌기나 축삭이 없습니다.

뉴런체는 핵과 모든 세포에 공통적인 다른 세포 내 소기관들을 포함합니다. 대부분의 인간 뉴런은 핵 하나를 가지고 있으며, 보통 중앙에 위치하지만 편심성으로 위치하는 경우는 드뭅니다. 이핵성 뉴런, 특히 다핵성 뉴런은 극히 드뭅니다. 예외는 자율신경계의 일부 신경절에 있는 뉴런입니다. 뉴런의 핵은 둥글며, 뉴런의 높은 대사 활동으로 인해 핵 내 염색질은 분산되어 있습니다. 핵에는 하나, 때로는 두세 개의 큰 핵소체가 있습니다. 뉴런의 기능적 활동 증가는 일반적으로 핵소체의 양(과 수)의 증가를 동반합니다.

뉴런의 세포막은 자극을 생성하고 전달하는 능력을 가지고 있습니다. 세포막의 구조적 구성 요소는 선택적 이온 채널 역할을 하는 단백질과 특정 자극에 대한 신경 반응을 제공하는 수용체 단백질입니다. 휴지 상태의 뉴런에서 막전위는 60~80mV입니다.

아닐린 염료로 신경 조직을 염색하면, 신경 세포질에서 호염기성 물질이 검출되는데, 이는 다양한 크기와 모양의 호염기성 과립 형태로 발견됩니다. 호염기성 과립은 신경 세포의 핵주위와 수상돌기에 국한되지만, 축삭과 그 원뿔 모양 기부인 축삭 언덕에서는 발견되지 않습니다. 과립의 색깔은 리보뉴클레오타이드의 높은 함량으로 설명됩니다. 전자 현미경 검사 결과, 호염기성 물질은 유도질세망의 물탱크, 자유 리보솜, 폴리솜을 포함하는 것으로 나타났습니다. 과립 형태의 유도질세망은 신경분비 단백질과 리소좀 단백질, 그리고 세포막의 내재 단백질을 합성합니다. 자유 리보솜과 폴리솜은 세포질(히알로플라스마) 단백질과 비내재 막 단백질을 합성합니다.

뉴런은 그 온전성을 유지하고 특정 기능을 수행하기 위해 다양한 단백질을 필요로 합니다. 단백질을 합성하는 소기관이 없는 축삭은 핵막에서 말단으로 세포질이 하루 1~3mm의 속도로 끊임없이 흐르는 것이 특징입니다. 골지체는 뉴런에서 잘 발달되어 있으며, 광학 현미경으로 관찰하면 다양한 모양의 과립, 꼬인 실, 고리 형태로 나타납니다. 골지체의 미세 구조는 정상입니다. 골지체에서 생성되는 소포는 과립 소포체에서 합성된 단백질을 세포막(내재막 단백질), 말단(신경펩타이드, 신경 분비물), 또는 리소좀(리소좀 가수분해효소)으로 운반합니다.

미토콘드리아는 이온 수송 및 단백질 합성과 같은 과정을 포함한 다양한 세포 기능에 에너지를 제공합니다. 뉴런은 혈액 내 포도당과 산소의 지속적인 공급을 필요로 하며, 뇌로 가는 혈류가 차단되면 신경 세포에 해로울 수 있습니다.

리소좀은 수용체 단백질을 포함한 다양한 세포 구성 요소의 효소 분해에 관여합니다.

세포골격 요소 중 신경필라멘트(직경 12nm)와 신경소관(직경 24~27nm)은 뉴런의 세포질에 존재합니다. 신경필라멘트 다발(신경원섬유)은 뉴런 몸체 내에서 네트워크를 형성하며, 뉴런의 돌기 내에 평행하게 위치합니다. 신경소관과 신경필라멘트는 뉴런 세포의 형태 유지, 돌기 성장, 그리고 축삭 수송에 관여합니다.

모든 뉴런은 생물학적 활성 물질, 특히 매개체(아세틸콜린, 노르에피네프린, 세로토닌 등)를 합성하고 분비하는 능력을 가지고 있습니다. 이러한 기능을 주로 수행하는 뉴런이 있는데, 예를 들어 뇌 시상하부 영역의 신경분비핵 세포가 있습니다.

분비 뉴런은 여러 가지 특정한 형태적 특징을 가지고 있습니다. 분비 뉴런은 크기가 크며, 호색성 물질은 주로 뉴런의 체외에 위치합니다. 신경 세포 자체의 세포질과 축삭에는 단백질을 함유한 다양한 크기의 신경 분비 과립이 있으며, 경우에 따라 지질과 다당류도 포함되어 있습니다. 신경 분비 과립은 혈액이나 뇌척수액으로 배출됩니다. 많은 분비 뉴런은 불규칙한 모양의 핵을 가지고 있는데, 이는 높은 기능적 활성을 나타냅니다. 분비 과립에는 신체의 신경계와 체액계의 상호작용을 조절하는 신경 조절 물질이 포함되어 있습니다.

뉴런은 엄격하게 정의된 환경 속에서 존재하고 기능하는 고도로 특수화된 세포입니다. 이러한 환경은 신경아교세포(neuroglia)에 의해 제공되며, 신경아교세포는 지지, 영양, 경계 설정, 보호, 분비 기능을 수행하며, 뉴런 주변 환경의 불변성을 유지합니다. 중추 신경계와 말초 신경계의 신경아교세포는 구분됩니다.