신경세포(neuron)는 전기 신호와 화학 신호로 정보를 주고받는 세포로, 뉴런이라고도 합니다. 감각을 받아들이고 몸을 움직이며 생각하고 기억하는 과정에 참여합니다. 뇌와 척수뿐 아니라 온몸으로 이어지는 신경에도 신경세포의 돌기가 뻗어 있습니다.
신경세포의 기본 구조와 이웃 세포에 신호를 보내는 부분을 단순화했습니다.
세포체, 가지돌기와 축삭
신경세포의 기본 구조는 세포체와 가지돌기, 축삭으로 나눕니다. 세포체에는 유전정보를 담은 핵과 세포 활동을 유지하는 구조가 있습니다. 가지돌기는 나뭇가지처럼 여러 갈래로 뻗어 다른 세포가 보내는 신호를 받습니다.
축삭은 세포체에서 길게 뻗어 나가는 돌기입니다. 이를 따라 신호가 이동하고 끝부분에서 다른 세포로 신호를 전합니다. 세포마다 가지돌기의 모양과 축삭의 길이, 연결하는 대상이 다릅니다.
실제 신경 조직에서는 많은 세포의 돌기가 서로 가까이 지나며 복잡한 연결을 이룹니다. 미국 국립신경질환뇌졸중연구소(NINDS)는 신경세포를 몸에서 가장 다양한 세포로 보며, 신경세포는 몸에서 가장 오래 사는 세포이기도 하다고 설명합니다.
전기 신호와 화학 신호
신경세포는 전기적 변화를 이용해 신호를 전달합니다. 축삭을 따라 온 신호가 끝부분에 도달하면 신경전달물질이라는 화학물질을 내보내 이웃 세포에 영향을 줄 수 있습니다. 세포 사이에서 신호를 주고받는 접합 부위를 시냅스라고 부릅니다.
화학 시냅스에는 신호를 보내는 쪽과 받는 쪽 사이에 작은 틈이 있습니다. 신경전달물질은 그 틈을 건너 다음 세포에 신호를 전합니다. 한 신경세포는 여러 세포에서 정보를 받고 다른 세포들로 정보를 보낼 수 있어, 많은 연결이 모여 신경회로를 이룹니다.
정보를 받는 세포와 움직임을 보내는 세포
감각신경세포는 눈과 귀 같은 감각기관의 정보를 신경계로 전달합니다. 운동신경세포는 근육에 신호를 보내 걷거나 말하는 움직임을 조절합니다. 사이신경세포는 신경계 안에서 다른 신경세포들을 연결합니다.
이 세 갈래 안에도 수백 가지 종류가 있고, 종류마다 주고받는 신경전달물질이 다릅니다. 발달 중인 뇌에서는 한 신경세포가 놓인 위치에 따라 감각, 운동, 사이신경세포 가운데 어떤 일을 할지가 정해집니다.
소리 정보가 전달되는 경로에는 청신경과 뇌의 여러 처리 영역이 있습니다. 뇌의 청각피질에서는 소리 정보를 처리하는 신경세포들이 서로 연결되어 작동합니다.
신경세포를 지지하는 세포
신경 조직에는 신경세포 외에도 여러 교세포가 함께 있습니다. 뇌와 척수의 성상교세포나 희소돌기아교세포는 신경세포가 활동할 환경과 구조를 유지합니다.
축삭을 감싸 신호를 빠르게 하는 수초는 뇌와 척수에서는 희소돌기아교세포가, 말초 신경에서는 슈반세포가 만듭니다. 뇌의 성상교세포는 시냅스의 구조를 바꾸거나 물질을 분비해 신경세포 사이의 신호 전달을 조절합니다.
발달 중인 뇌에서 자리를 잡는 과정
뇌가 발달하는 동안 새로 생긴 신경세포는 자신이 일할 자리까지 이동합니다. 일부는 방사아교세포라는 세포의 긴 섬유를 따라 뇌의 안쪽 층에서 바깥쪽 층으로 미끄러지듯 움직이고, 일부는 주변 세포가 내는 화학 신호를 따라갑니다. NINDS는 이동하는 신경세포 가운데 약 3분의 1만 목적지에 닿는 것으로 본다고 설명합니다.
이동을 조절하는 유전자에 변화가 생기면 자리를 잘못 잡거나 모양이 달라진 신경세포가 모인 뇌 부위가 생기고, 이것이 소아 뇌전증 같은 질환의 원인이 될 수 있습니다. 자리를 잡은 신경세포는 주변 세포의 신호를 받아 모양과 만들 신경전달물질, 연결할 상대를 정하고, 축삭과 가지돌기를 키워 이웃 세포와 시냅스를 만듭니다.
연결이 바뀌는 과정
학습과 기억에는 신경세포 사이의 신호 전달 강도가 달라지는 과정이 중요합니다. 이렇게 시냅스의 기능이 변할 수 있는 성질을 시냅스 가소성이라고 부릅니다. 신경세포와 교세포의 상호작용도 이러한 변화에 영향을 줍니다.