신경말단

신경말단은 신경세포(Neuron)의 구조 중에 한 부위를 지칭한다. 구체적으로, 신경세포체(Cell body, 또는 Soma)에서 뻗어나온 축삭돌기(Axon)의 말단 부위를 신경말단이라 한다. 신경말단은 다른 신경세포에 대해 시냅스(Synapse)를 형성하며, 신경세포체 부위에서 생성된 활동전위(Action potential)가 신경말단에 도달하여 신경전달물질(Neurotransmitter)의 분비를 유도한다. 이를 통해, 하나의 신경세포에서 다른 신경세포로 신경전달이 이루어진다.

목차

신경세포는 구조적으로 중심부에 위치한 세포체와 이로부터 뻗어 나온 돌기(Neurite)로 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, 신경말단을 통해 다른 신경세포와 시냅스를 형성하여 신경정보를 전달하는 기능을 한다. 따라서 신경말단을 축삭말단(Axon terminal)으로 부르기도 한다. 신경세포의 종류에 따라 축삭돌기의 길이와 지름은 매우 다양하다. 길이는 1 mm 보다 짧은 것부터 1 m 보다 긴 것까지 존재하며, 지름도 1 μm에서 25 μm까지 다양하다.

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)

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. 신경말단은 다른 신경세포의 표면에 대해 시냅스를 형성하여 신경전달물질을 분비하는 시냅스전(Presynapse)로서 역할한다.

그림 2. 신경말단(또는 축삭말단)을 통한 신경세포 간 시냅스 형성. 축삭돌기의 표면이 미엘린초로 감싸져 있으며, 미엘린초와 미엘린초 사이에 노출된 부위인 랑비에결절이 존재한다. 축삭돌기의 말단(즉, 신경말단)에서는 다른 신경세포에 대한 시냅스가 형성되어 신경전달이 일어난다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

하나의 신경세포에서 다른 신경세포로의 신경전달은 활동전위의 생성에서부터 시작된다. 활동전위는 신경세포 막(Membrane) 안과 밖 사이의 전위차에 의한 일종의 전기화학적 신호이다. 활동전위는 신경세포체에서 축삭돌기가 시작되는 부위인 축삭둔덕(Axon hillock)에서 시작된다. 신경세포가 받는 시냅스 입력은 크게 ①양이온(Cation)이 신경세포 내부로 들어오는 흥분성(Excitatory) 신호와 ②음이온(Anion)이 신경세포 내부로 들어오는 억제성(Inhibitory) 신호로 나뉘어 진다. 흥분성 신호와 억제성 신호의 전체적인 가중치가 축삭둔덕으로 전달된다. 이 가중치의 값이 흥분성 방향으로 충분히 커지면, 축삭둔덕에 밀집된 많은 수의 전압 개폐성 나트륨 이온통로(Voltage-gated sodium channel)가 열리면서 양이온인 나트륨이 신경세포 안으로 들어오고 막전위(Membrane potential)가 급격히 상승하면서 비로소 활동전위가 생성된다.

축삭둔덕에서 생성된 활동전위는 축삭돌기를 따라 신경말단으로 전파된다. 신경말단에 도달한 활동전위는 시냅스전 막에 위치한 전압작동 칼슘채널(Voltage-dependent calcium channel)가 열리도록하고, 이를 통해 칼슘 이온이 시냅스전 내부로 들어온다. 칼슘 이온은 시냅스 소포(Synaptic vesicle) 또는 시냅스전 막에 위치한 다양한 단백질의 기능에 영향을 주어, 시냅스 소포가 시냅스전 막과 융합(Fusion)되도록하며, 이를 통해 시냅스 소포 내부에 들어있던 신경전달물질이 시냅스 틈으로 방출된다.

신경세포체(Cell body, 또는 Soma), 수상돌기(Dendrite), 축삭돌기(Axon), 활동전위(Action potential), 시냅스 소포(Synaptic vesicle), 신경전달물질(Neurotransmitter)

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