인터뉴런

인터뉴런(사이뉴런)은 신경세포(Neuron)를 분류하는 기준에 따라, 신경세포와 신경세포 사이를 연결해 주는 신경세포를 의미한다. 대표적으로, 척수(Spinal cord)에서 인터뉴런(Spinal interneuron)은 감각뉴런(Sensory neuron)과 운동뉴런(Motor neuron) 사이를 연결하여 걷기 등의 움직임을 위한 적절한 근육의 조절 및 통증과 같은 외부의 반응에 대해 반사(Reflex) 행동이 일어날 수 있도록 한다.

목차

인터뉴런은 그 기능적 특성에 따라 크게 억제성(Inhibitory) 인터뉴런과 흥분성(Excitatory) 인터뉴런으로 분류된다. 억제성 인터뉴런의 기능은 팔을 굽히는 과정을 통해 설명할 수 있다. 팔을 굽히기 위해서는 이두근과 삼두근의 수축과 이완이 각각 일어나야 한다. 즉, 이두근과 삼두근의 작용이 서로 반대로 그러나 동시에 일어나야 팔을 굽히는 것이 가능하다. 이를 상호억제(Reciprocal inhibition)이라 부르며, 이 과정에서 척수에 위치한 인터뉴런이 기능한다. 근육에서 전달되는 Ia 축삭돌기(Ia axon)는 척수에서 두 가지 경로로 나뉘어 지는데, 하나는 직접 운동뉴런에 대해 시냅스를 형성하고, 다른 하나는 억제성 인터뉴런에 대해 시냅스를 형성한다. 인터뉴런은 다시 운동뉴런에 대해 시냅스를 형성하나, 그 기능적 특성으로 인해 운동뉴런을 억제한다. 이를 통해, 이두근으로 연결되는 운동뉴런은 활성화되고, 반대로 삼두근으로 연결되는 운동뉴런은 억제되는 것이 가능해 진다.

그림 1. 억제성 인터뉴런의 기능. Ia 축삭돌기(그림에서 빨간선)가 직접 운동뉴런에 연결되거나, 억제성 인터뉴런을 거쳐서 운동뉴런에 연결됨으로써 이두근과 삼두근의 상호억제가 가능해 진다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

흥분성 인터뉴런 역시 척수에서 예를 들 수 있다. 맨발로 걷다가 날카로운 물체를 밟았을 때, 다리를 수축하는 반사반응이 일어나며, 이를 굴근 회피반사(Flexor withdrawal reflex)라 부른다. 즉, 통증신호가 빠르게 관절을 굽히는 근육에 전달되어 근육을 수축시킨다. 이러한 일련의 과정은, 발에서 통증신호를 전달하는 통증 축삭돌기(Pain axon)가 척수 내에서 여러 가지를 뻗어 여러 척수 마디에 위치한 흥분성 인터뉴런을 자극한다. 흥분성 인터뉴런은 다시 다리의 굴근(Flexor muscle)과 연결된 운동뉴런을 자극하여 근육의 수축을 유발한다.

그림 2. 굴근 회피반사 과정에서 척수 흥분성 인터뉴런의 기능. 통증신호를 전달하는 통증 축삭돌기는 척수에서 여러 갈래로 갈라져 척수의 여러 마디에 위치한 흥분성 인터뉴런을 활성화 시킨다. 흥분성 인터뉴런은 다시 여러 운동뉴런을 동시에 자극하여 굴근의 수축을 유발한다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

위의 예시 뿐 아니라, 척수의 인터뉴런은 중추패턴발생기(Central pattern generator)로서 기능한다. 중추패턴발생기는 우리가 걷는 과정에서 인터뉴런의 역할을 지칭하는 것이다. 우리가 걷는 과정에서는 뇌로부터의 지시가 없어도 양쪽 다리가 패턴에 맞추어 자연스럽게 움직이는데, 이를 통해 척수 내의 특정 신경세포가 양쪽 다리를 움직이는 패턴 또는 리듬을 만드는 것을 예상할 수 있다. 스웨덴의 과학자인 스텐 그릴너(Sten Grillner)는 어류인 칠성장어(Lamprey)를 이용한 연구를 통해(칠성장어는 걷지는 못하나, 움직임을 유발하는 근본적인 신경학적 기전은 진화적으로 보존되어 있다는 배경하에 연구를 수행하였다), 척수의 억제성, 흥분성 인터뉴런이 중추패턴발생기로 작용함을 밝혔으며, 특히 분자적인 수준에서는 인터뉴런에 존재하는 NMDA(N-methyl-D-aspartate) 수용체(NMDA receptor)의 기능이 중요함을 규명하였다.

척수 인터뉴런(Spinal interneuron), 감각뉴런(Sensory neuron), 운동뉴런(Motor neuron), 굴근 회피반사(Flexor withdrawal reflex), 중추패턴발생기(Central pattern generator), NMDA(N-methyl-D-aspartate) 수용체(NMDA receptor)

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