시냅스의 종류 : 신경 내 커뮤니케이션

2019-08-20
화학적 시냅스는 '높은 가소성'과 같은 매우 특정한 특성을 가지고 있다. 다시 말해서, 더 활발한 시냅스일수록 정보를 보다 쉽게 ​​전송할 수 있다.

화학적 시냅스는 ‘높은 가소성’과 같은 매우 특정한 특성이 있다. 다시 말해서, 더 활발한 시냅스일수록 정보를 더욱 쉽게 ​​전송할 수 있다. 우리의 뇌는 제대로 작동하기 위해 신경이 필요하다. 이러한 상호 작용을 시냅스라고 한다. 그러나 이는 정확히 어떻게 연결되고 있을까? 그리고 시냅스의 유형은 얼마나 다양한 것일까?

시냅스 전달에는 기본적으로 전기 및 화학의 두 가지 주요 형태가 있다. 시냅스를 통한 대부분의 의사소통은 메시지를 보내는 신경의 축삭 돌기(가장 긴 부분)의 끝부분과 메시지를 받는 신경의 체세포 사이에서 발생한다.

사람들을 가장 놀라게 하는 것은 실제로 시냅스에 직접적인 접촉이 없다는 것이다. 신경 사이에는 ‘시냅스 틈새’라고도 하는 작은 간격이 있다. 시냅스의 두 유형에 대해 자세히 알아보고 싶다면 계속 읽어보길 바란다.

이들은 구체적인 특성을 자랑하는’신경 대 신경’의 연결이라고 볼 수 있다.

시냅스의 종류 : 신경 내 커뮤니케이션 01
시냅스의 첫 번째 유형: 화학적 시냅스

화학적 시냅스에서 정보는 신경 전달 물질을 통해 전송된다. 신경 전달 물질은 메시지를 보내는 화학 물질이기 때문에 우리가 이를 ‘화학적 시냅스’라고 명명하는 이유이기도 하다.

시냅스의 흥미로운 점 중 하나는 비대칭이라는 것이다. 이는 시냅스가  한 신경과 다른 신경 사이에 똑같은 방식으로 발생하지 않음을 의미한다. 또한, 시냅스는 단일 방향적이다: 메시지를 수신하는 시냅스 후신경 세포는 메시지를 전송하는 시냅스 전 신경 세포로 정보를 보낼 수 없다.

화학적 시냅스는 또한 높은 가소성과 같은 매우 특정한 특성이 있다. 즉, 활성화된 시냅스가 정보를 더욱 쉽게 ​​전송할 수 있다. 그 가소성은 또한 시냅스가 환경의 변화에 ​​적응할 수 있음을 의미한다. 우리의 신경계는 지능적이며 우리가 가장 자주 사용하는 경로에 중점을 둔다.

이 유형의 시냅스는 자극 전달을 조절할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 이것이 어떻게 가능할 수 있을까? 아래의 것들의 수준을 조절할 수 있기 때문에 가능할 수 있다.

  • 신경 전달 물질.
  • 발사 속도.
  • 자극 강도.

신경들 사이의 화학적 전파는 수정 가능한 신경 전달 물질을 통해 일어난다. 그러나 전기적 시냅스로 넘어가기 전에 화학적 시냅스와 관련된 프로세스를 자세히 살펴보도록 하자.

화학적 시냅스 과정

  • 첫 번째로, 뇌는 신경 전달 물질을 합성하여 소낭에 저장한다.
  • 다음으로는 활동 전위는 시냅스 전 막을 범람시킨다.
  • 그런 다음, 시냅스 전 축삭 말단의 탈분극으로 인해 칼슘 채널이 열리게 된다 (전압에 따라 열리는 크기는 달라진다).
  • 채널을 통해 칼슘이 유입되기 시작한다.
  • 그 칼슘은 소낭이 시냅스 전 막과 융합되도록 한다.
  • 그런 다음 엑소사이토시스를 통해 신경 전달 물질을 시냅스 틈새로 방출한다.
  • 신경 전달 물질은 시냅스 후 막의 수용체에 결합한다.
  • 그런 다음 시냅스 후 전위가 열리거나 닫히게 된다.
  • 그 후, 시냅스 후 전류는 억제성 또는 시냅스 후부 세포의 흥분성 수준을 변화시키는 흥분성 시냅스 후 전위를 유발한다.
  • 마지막으로, 신경의 원형질막에 있는 수포 막은 다시 닫히게 된다.시냅스의 종류 : 신경 내 커뮤니케이션 02

전기적 시냅스

전기적 시냅스는 지역 전류를 통해 정보를 전송한다. 이 유형의 시냅스에는 시냅스 지연(시냅스 연결이 형성되는 데 걸리는 시간)이 발생하지 않는다. 이 유형의 시냅스는 화학적 시냅스와는 정반대이다. 이는 전기적 시냅스가 대칭적이고 양 방향적이며 가소성이 낮다는 것을 의미한다. 마지막 특성으로 언급된 ‘낮은 가소성‘은 항상 동일한 방식으로 정보를 전송한다는 의미이기도 하다. 따라서 활동 전위가 신경에서 활성화되면 다음 신경에서 복제된다.

두 유형의 시냅스의 공존

이제 우리는 화학 및 전기 시냅스가 대부분의 생명체와 뇌 구조 내에 공존한다는 것을 알고 있다. 그러나 우리는 여전히 그들의 속성과 뇌 분포에 대해 많은 것에 대해 배워나가야 한다.

대부분의 연구에서는 화학적 시냅스가 어떻게 작동하는지 탐구하는 데 중점을 두고 있다. 우리는 전기적 시냅스에 대해 정말 조금만 알고 있다. 실제로 사람들은 무척추동물과 냉혈 척추동물만이 전기적 시냅스를 가지고 있다고 생각했다. 하지만 포유류의 뇌에는 많은 양의 전기적 시냅스가 존재한다는 것이 밝혀지면서 이러한 생각은 바뀌게 되었다.

현재 연구에 따르면 두 가지 유형의 시냅스 (화학 및 전기)가 항상 협력하고 상호 작용한다고 말한다. 또한 전기 시냅스의 속도가 화학적 시냅스의 가소성과 결합하면서 의사 결정을 내리거나 동일한 자극에 대해 경우마다 다른 반응을 이끄는 것으로 보인다.

  1. Pereda, A. E. (2014). Electrical synapses and their functional interactions with chemical synapses. Nature Reviews Neuroscience, 15(4), 250.
  2. Connors, B. W., & Long, M. A. (2004). Electrical synapses in the mammalian brain. Annu. Rev. Neurosci., 27, 393-418.
  3. Faber, D. S., & Korn, H. E. N. R. I. (1989). Electrical field effects: their relevance in central neural networks. Physiological reviews, 69(3), 821-863.