축삭돌기

요약 신경세포인 뉴런을 구성하는 한 부분. 다른 뉴런에 신호를 전하는 기능을 가지고 있으며 그 기능을 위해 길게 뻗어 있는 섬유 같은 모양을 하고 있다.

축삭돌기는 일반적으로 뉴런에서 뻗어 있는 돌기 가운데 가장 길며 하나의 뉴런에 한 개만이 존재한다. 다른 짧은 돌기는 신호를 받는 역할을 하는 돌기로 수상돌기(樹狀突起: dendrite)라고 한다. 축삭돌기는 신호를 보내는 역할을 맡고 있으며, 끝부분은 많은 가지로 갈라져 있고 다른 뉴런의 수상돌기에 접근하여 시냅스(synapse) 구조를 이룬다. 사람의 축삭돌기는 1mm 정도 되는 길이에서부터 시작해서, 척수에 존재하는 축삭돌기는 수 십 cm 단위의 길이가 되는 것도 있다.

축삭돌기의 구조와 기능

축삭돌기는 섬유와 같이 가는 구조를 유지하기 위해서 긴 세포골격을 가진다. 이 세포골격은 미세소관(microtubule)으로 이루어져 있으며 신경세포체에서 만들어진 단백질을 축삭돌기 끝까지 운반하는 기능도 가지고 있다. 또한 축삭돌기는 전류와 비슷한 형태로 신호를 전달하는데, 이는 ＋전하를 가지고 있는 이온을 세포막 안팎으로 이동시키는 것으로 이루어진다. 이러한 기능을 위해 축삭돌기의 세포막에는 많은 이온채널이 존재한다. 인간과 같은 척추동물의 축삭돌기는 미엘린수초(myelin sheath, 말이집)로 주위가 둘러싸인 것도 있는데, 이렇게 미엘린수초로 둘러싸인 신경을 유수신경이라고 하며 미엘린수초가 없는 신경을 무수신경이라고 한다.

전기 신호의 전달과 미엘린수초

축삭돌기에서 전기 신호는 ＋전하를 띠고 있는 이온이 움직이면서 진행된다. 기본적으로 축삭돌기의 세포막 바깥은 나트륨 이온(Na⁺)이 많고 세포막 안쪽은 칼륨 이온(K⁺)이 많다. 이러한 이온의 불균형 때문에 축삭돌기 내부는 －전하를 띠게 되고 바깥은 ＋전하를 띠게 된다. 여기서 축삭돌기가 자극을 받으면 나트륨 이온이 이동하는 이온채널이 열려서 세포막 안으로 나트륨 이온이 들어온다. 이를 탈분극(depolarization) 현상이라고 한다. 탈분극이 일어난 지역은 세포막 안팎의 전하가 역전되어 전위차가 생기는데, 이 전위차를 활동전위(action potential)라고 한다. 이 활동전위에 의해서 옆에 붙어 있는 세포막이 다시 자극을 받게 되어 탈분극 현상이 전달된다. 이런 방식으로 축삭돌기는 전기 신호를 시냅스까지 전달한다. 또한 유수신경에서 미엘린수초로 둘러싸인 부분에서는 탈분극이 일어나지 않는다. 때문에 유수신경의 축삭돌기 중간 중간에 미엘린수초가 없는 랑비에결절(node of Ranvier)에서만 탈분극이 일어난다. 이런 이유로, 인접한 지역에서 연속해서 탈분극이 일어나서 신호가 전달되는 무수신경에 비해 유수신경은 더 빠른 속도로 신호를 전달할 수 있다.