축삭돌기

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[ Axon ]

신경세포(Neuron)의 세포체(Cell body, 또는 Soma)로부터 뻗어 나온 두 종류의 신경돌기(Neurite) 중, 세포체로부터 출발한 전기화학적 신경정보를 신경말단(Nerve terminal)의 시냅스(Synapse)를 통해 다른 신경세포로 전달하는 역할을 하는 돌기를 축삭돌기라 한다.

그림 1. 신경세포의 구조. 신경세포의 구조는 크게 세 부분으로 나뉠 수 있다. 세포핵이 위치한 신경세포체, 다른 신경세포로부터 신경입력을 받는 수상돌기, 그리고 다른 신경세포로 신경전달을 하는 축삭돌기이다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

신경세포는 구조적으로 중심부에 위치한 세포체와 이로부터 뻗어 나온 돌기로 이루어져 있다. 돌기는 다시 그 구조 및 기능적 특성 따라 수상돌기(Dendrite)와 축삭돌기로 나뉜다. 축삭돌기는 수상돌기에 비해 상대적으로 길이가 길고 가지(Branch)의 수가 적으며, 축삭말단(Axon terminal)을 통해 다른 신경세포와 시냅스를 형성하여 신경정보를 전달하는 기능을 한다.

신경세포의 종류에 따라 축삭돌기의 길이와 지름은 매우 다양하다. 길이는 1 mm 보다 짧은 것부터 1 m 보다 긴 것까지 존재하며, 지름도 1에서 25 μm까지 다양하다. 특히 오징어의 경우 추진행동 조절에 관여하는 지름 1 mm에 이르는 거대 축삭돌기(Giant axon)를 갖는다. 영국의 생리학/생물물리학 연구자인 Alan Lloyd Hodgkin과 Andrew Huxley는 이러한 오징어의 거대 축삭돌기를 활용한 신경 활동전위 전도(Action potential propagation) 연구를 통해 1963년 노벨생리의학상을 수상하였다.

축삭돌기의 표면은 외부에 그대로 노출되어 있지 않고, 다른 종류의 세포인 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte) 또는 슈반세포(Schwann cell)에 의해 감싸져 있다. 이렇게 감싸져 있는 형태를 미엘린초(Myelin Sheath)라 부른다. 그러나 축삭돌기 전체가 미엘린초로 감싸져 있는 것은 아니며, 미엘린초와 미엘린초 사이에 노출된 부위인 랑비에결절(Node of Ranvier)이 존재한다.

그림 2. 축삭돌기의 구조. 축삭돌기의 표면이 미엘린초로 감싸져 있으며, 미엘린초와 미엘린초 사이에 노출된 부위인 랑비에결절이 존재한다. 축삭돌기의 말단에서는 다른 신경세포에 대한 시냅스가 형성되어 신경전달이 일어난다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

축삭돌기의 기능

축삭돌기는 축삭둔덕에서 시작한 전기화학적 신호인 활동전위를 축삭말단까지 전달한다. 활동전위는 신경세포 막(Membrane) 안과 밖 사이의 전위차에 의한 일종의 전기화학적 신호이다. 축삭돌기의 가장 큰 기능은 활동전위 신호를 손실없이 빠르게 신경말단까지 빠르게 전달하는 것이며, 이 과정에서 미엘린초와 랑비에결절의 역할이 중요하다. 축삭돌기를 감싸고 있는 미엘린초는 일종의 절연체로 역할하며 이온의 손실을 줄인다. 반면, 랑비에결절에서는 이 곳에 높은 농도로 위치한 전압개폐성 나트륨통로(Voltage-gated sodium channel)가 도달한 활동전위 신호에 의해 열리면서 활동전위 신호를 재생성한다. 이러한 과정을 통해 활동전휘 신호는 마치 랑비에결절 사이를 점프하듯 빠른 속도로 이동할 수 있으며, 이러한 방식의 활동전위 이동과정을 도약전도(Saltatory conduction)라 부른다.

축삭말단에 도달한 활동전위는 시냅스전(Presynapse)에서 신경전달물질(Neurotransmitter)의 분비를 유도한다. 분비된 신경전달물질은 다음 신경세포의 시냅스후(Postsynapse)에 위치한 신경전달물질 수용체(Receptor)에 결합하여 새로운 신경정보를 만들어낸다.

참고문헌

1. Neuroscience : exploring the brain (Bear, Connors, Paradiso저, 4판, Wolters Kluwer).

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목차

축삭돌기의 구조

축삭돌기의 기능

관련용어

참고문헌