생명과학 고2 항상성과 몸의 조절

뉴런

신경 신호를 전달하는 기본 단위로, 세포체·수상돌기·축삭으로 구성된 신경 세포이다.

신호를 받아들이고 먼 곳까지 전달하도록 특수화된 신경 세포로, 신호를 받는 가지돌기, 핵이 있는 신경 세포체, 신호를 내보내는 축삭으로 이루어져 있습니다.

뉴런 하나를 '전선 한 가닥'이라고 생각하면 편합니다. 가지돌기는 여러 곳에서 신호를 모으는 입력 단자, 축삭은 길게 뻗은 출력선입니다. 다만 이 전선은 신호를 그냥 흘려보내는 게 아니라, 자기 막에서 매번 새로 만들어 냅니다.

쉽게 말하면

몸속 신호 전달을 이해하려면 먼저 '누가 전달하는가'부터 알아야 합니다. 뉴런은 다른 세포와 달리 길쭉하게 늘어난 모양을 하고 있습니다. 사람의 다리로 가는 뉴런은 축삭 하나의 길이가 1 m 가까이 되기도 합니다. 세포 하나가 이렇게 길어야 신호를 중간에 갈아타지 않고 멀리 보낼 수 있습니다.

뉴런은 하는 일에 따라 세 종류로 나눕니다. 감각 뉴런은 감각기에서 받은 자극을 중추로 보내고, 연합 뉴런은 뇌와 척수 안에서 판단을 담당하며, 운동 뉴런은 중추의 명령을 근육이나 분비샘으로 내보냅니다. 이 셋이 이어진 경로가 신경계 전체를 굴리는 기본 배선입니다.

축삭 둘레를 지방 성분의 수초가 감싸고 있는 뉴런을 유수 신경, 감싸고 있지 않은 뉴런을 무수 신경이라고 합니다. 수초는 전기가 새어 나가지 않게 막는 절연 테이프 역할을 해서, 유수 신경에서는 신호가 훨씬 빠르게 갑니다(도약 전도).

뉴런이 신호를 만들어 내는 원리는 세포막 안팎의 전기적 차이에 있습니다. 가만히 있을 때의 휴지 전위가 준비 상태이고, 자극이 오면 그 전위가 뒤집히면서 흥분 전도가 축삭을 타고 달려갑니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

뜨거운 주전자에 손이 닿았을 때 지나가는 뉴런들

피부의 감각 수용기가 받은 자극이 감각 뉴런을 타고 척수로 들어가고, 척수 안의 연합 뉴런이 곧바로 운동 뉴런으로 넘겨 팔 근육을 당깁니다. 뇌까지 갔다 오지 않기 때문에 '앗 뜨거워'라고 느끼기도 전에 손이 먼저 떨어집니다.
예시 2

뉴런은 왜 그렇게 오래 사는가

대부분의 뉴런은 성숙한 뒤에는 거의 분열하지 않습니다. 대신 하나하나가 아주 오래 살아남습니다. 뉴런이 죽으면 그 자리를 새 세포로 메우기 어렵다는 뜻이고, 이것이 뇌·척수 손상이 잘 회복되지 않는 이유입니다.
예시 3

가지돌기가 여러 개인 이유

뉴런 하나는 수많은 다른 뉴런에게서 신호를 받습니다. 가지돌기가 나뭇가지처럼 갈라져 있는 것은 여러 신호를 동시에 받아 합치기 위해서입니다. 받은 신호를 다 더해서 일정 크기를 넘을 때만 축삭으로 내보냅니다.

뉴런의 세 부분

구분	하는 일	특징
가지돌기	다른 뉴런이나 감각기에서 신호를 받아들임	짧고 여러 갈래로 갈라져 있음
신경 세포체	핵과 세포 소기관이 있어 물질대사를 담당	뉴런이 살아 있게 유지하는 본체
축삭	받은 신호를 다음 세포로 내보냄	길게 뻗어 있고 수초가 감싸기도 함

자주 하는 오해

축삭을 '전선', 신호를 '흘러가는 전류'라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움전기 신호가 축삭 안을 전류처럼 쭉 흘러간다

실제로는축삭 막의 각 지점이 차례로 스스로 전위를 뒤집으며, 신호를 매번 새로 만들어 냅니다.

전선의 전류는 갈수록 약해지지만, 뉴런의 신호는 축삭 끝까지 크기가 줄지 않습니다. 옆 자리 막이 자극을 받아 자기 이온 통로를 열고 똑같은 크기의 전위 변화를 새로 일으키기 때문입니다. '흘러가는' 게 아니라 '옮겨붙는' 쪽에 가깝습니다.

뉴런 하나가 감각부터 반응까지 다 한다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움손끝에서 뇌까지 뉴런 한 개가 쭉 이어져 있다

실제로는감각 뉴런 → 연합 뉴런 → 운동 뉴런처럼 여러 뉴런이 이어져 신호를 넘겨받습니다.

뉴런과 뉴런 사이에는 시냅스라는 틈이 있고, 여기서 전기 신호가 화학 물질로 바뀌어 전달됩니다. 이 갈아타는 지점이 있기 때문에 신호를 골라서 보내거나 억제할 수 있습니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

없음 — 이 개념이 출발점입니다

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

신경계고2 휴지 전위고2 흥분 전도고2

같은 단원의 개념 — 항상성과 몸의 조절

자주 묻는 질문

Q1신경과 뉴런은 같은 말인가요?

다릅니다. 뉴런은 세포 하나이고, 신경은 그런 뉴런의 축삭이 여러 가닥 다발로 묶인 조직입니다. '좌골 신경'처럼 눈에 보이는 굵은 줄은 뉴런 한 개가 아니라 축삭 다발입니다.

Q2뉴런의 신호는 세기가 조절되나요?

신호 하나하나의 크기는 자극이 세든 약하든 거의 같습니다. 대신 자극이 셀수록 같은 크기의 신호가 더 자주 발생합니다. 세기가 아니라 '빈도'로 강약을 표현한다고 생각하면 됩니다.

Q3가지돌기 없이 세포체가 직접 신호를 받기도 하나요?

네, 세포체에도 시냅스가 만들어질 수 있습니다. 다만 대부분의 입력은 가지돌기가 받고, 세포체는 그 입력들을 합쳐서 축삭으로 내보낼지 말지를 결정하는 자리에 해당합니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 생명과학 · 항상성과 몸의 조절 수록 기본 (교육과정 단원)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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