산티아고 라몬 이 카할

산티아고 라몬 이 카할(1852-1934)은 스페인 출신의 신경과학자이며, 신경계의 구조를 이해하는데 있어 막대한 공로를 하였다. 특히, 동시대의 이탈리아 신경과학자인 카밀로 골지(Camillo Golgi, 1843-1926)가 개발한 골지 염색법(Golgi stain)을 이용하여 신경계의 여러 부위를 정밀히 관찰하고, 이를 기반으로 신경계의 구조에 대한 이론인 신경세포설(Neuron doctrine)을 주장한다. 산티아고 라몬 이 카할과 카밀로 골지는 1906년 노벨 생리의학상을 공동 수상한다.

목차

신경계가 어떻게 구성되어있는가 또는 어떠한 구조적 특성을 같는가에 대한 질문은 19세기 신경과학자들 사이에 중요한 쟁점이었다. 카밀로 골지는 1873년 신경계의 구조를 연구할 수 있는 혁신적인 기법인 골지 염색법을 개발한다. 골지 염색법은 뇌 조직을 크롬산 은(Silver chromate) 용액에 담그는 방법으로, 특이하게도 이러한 방법을 사용하면, 뇌 조직 안의 모든 신경세포 중 매우 적은 비율의 신경세포만 무작위적으로 염색되는 반면, 염색된 개별의 신경세포는 전체 구조가 뚜렷이 드러나는 특징이 있었다.

골지 염색법을 통해 신경계를 연구한 카밀로 골지는 신경계가 혈관 또는 그물망처럼 끊어지지 않고 이어져있는 구조라는 신경그물설(Reticular theory)을 주장한다.

그림 1. 카밀로 골지(1843-1926). (출처: ).

산티아고 라몬 이 카할은 1888년 골지 염색법을 익히고, 그 이후 25년 이상 꾸준히 골지 염색법을 활용하여 다양한 뇌 영역의 신경망 구조에 대해 연구를 진행한다. 특히 예술적인 소질이 매우 뛰어났던 산티아고 라몬 이 카할은 관찰한 신경계의 구조를 매우 정밀하게 그림으로 남긴다.

그림 2. 산티아고 라몬 이 카할. (출처: ).

그림 3. 산티아고 라몬 이 카할이 관찰하고 그림으로 남긴 대뇌 피질(Cortex)의 신경세포 구조. (출처: ).

이러한 관찰과 연구를 통해 카할은 그 전까지 정설로 여겨지던 신경그물설에 반대되는 신경세포설을 주장하게 된다. 신경세포설은 신경계는 독립적인 신경세포들로 구성되어 있으며, 신경세포들은 서로 정보는 주고 받으나 물리적으로 연속되어 이어져 있지는 않다는 주장이며, 따라서 카밀로 골지가 주장한 신경그물설과는 대립되는 이론이다. 실제로 산티아고 라몬 이 카할과 카밀로 골지는 1906년 노벨 생리의학상을 공동 수상하면서도 상대방의 이론에 대해 반박을 하였다.

이후에 많은 연구들이 신경세포설을 뒷받침하였으며, 1950년대에 전자현미경을 통해 시냅스(Synapse)의 구조가 밝혀지고 나서 이는 확실한 이론으로 받아들여지게 되었다. 시냅스는 신경세포와 신경세포가 서로 정보를 주고받는 지점으로, 이 곳에서 신경세포들은 서로 완전히 붙어 있지 않고, 시냅스전(Presynapse)과 시냅스후(Postsynapse)가 약 20~50 nm 정도 길이의 시냅스틈(Synaptic cleft)을 두고 물리적으로 분리되어 있다. 따라서 이러한 시냅스틈의 존재는 신경세포설이 옳다는 결정적인 증거가 되었다. 산티아고 라몬 이 카할은 신경세포설 등의 개념을 제시한 공로로 '신경과학의 아버지'로 불리기도 한다.

신경세포설의 주장 뿐 아니라, 산티아고 라몬 이 카할은 신경세포의 미세구조인 생장원뿔(Growth cone), 수상돌기가시(Dendritic spine) 등을 최초로 관찰하고 기록하였다.

카밀로 골지(Camillo Golgi), 골지 염색법(Golgi stain), 시냅스(Synapse), 시냅스틈(Synaptic cleft), 신경그물설(Reticular theory), 신경세포설(Neuron doctrine)

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