신경전달물질에 대한 연구

소개글

신경전달물질에 대한 연구에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 신경과학의 정의

2. 신경과학이 풀어야 할 과제

3. 신경과학의 국내외 현황

4. 신경계의 정의와 분류

5. 신경전달물질

6. 노벨상과 신경생물학

7. 충추신경계와 정신건강
* 참고문헌

본문내용

신경전달물질 분비에 필요한 칼슘 이온의 유입이 증가된다. 둘째, 신경전달물질을 함유하는 시냅스 소포(synaptic vesicle)의 이동에 관여하는 단백질을 인산화하여 시냅스 소포가 시냅스 말단에 축적되는 것을 촉진한다. 이러한 두 가지 인산화 작용에 의해 글루타메이트(glutamate)로 알려진 신경전달물질의 분비가 증가된다. 감각뉴런과 시냅스로 연결된 운동뉴런의 글루타메이트 수용체는 증량된 글루타메이트에 의해 보다 효과적으로 활성화되어 결국 감각뉴런-운동뉴런간의 신경신호의 전달이 촉진되는 시냅스 촉진(synaptic facilitation) 현상이 나타난다. 운동뉴런 역시 아가미 근육과 시냅스를 통해 연결되어 있으므로 이러한 신경전달에 의해 아가미 근육의 수축이 향상되게 된다. 이상에서 살펴본 감각-운동뉴런간의 시냅스를 통한 신경전달의 촉진, 즉 시냅스 촉진(synaptic facilitation) 현상에는 포타슘 이온채널과 시냅스 소포 이동에 관여하는 단백질들의 인산화가 핵심 요소가 되는데 세포내에 존재하는 탈인산화효소(phosphatase)의 작용으로 이들 단백질에 붙은 인산기는 곧 떨어져나가게 된다. 따라서 이러한 시냅스 촉진현상은 오래가지 못하므로 이를 단기 시냅스촉진(short-term synaptic facilitation)이라 하며 오래 유지되지 못하는 단기 민감화 기억을 잘 설명해주고 있다.
반면 민감화 훈련이 여러 차례 반복되면 민감화 기억은 오랫동안 유지되는, 즉 장기 민감화 기억으로 변형된다. 민감화 학습 훈련이 반복되면 감각뉴런 내에서 발생하는 cAMP의 농도가 더욱 증가하게 된다. 따라서 PKA의 조절아 단위로부터 해리되어 활성화되는 촉매아 단위의 양이 더욱 증가되고 이들은 세포핵으로의 장거리 이동이 가능하게 된다. 활성화된 PKA는 세포핵으로 들어간 후 세포핵에 존재하는 유전자발현에 관여하는 전사인자를 인산화시켜 활성화시키고 결과적으로 시냅스 구조를 강화하는데 사용되어지는 다양한 단백질들이 발현되어 만들어진다. 시냅스가 이들 단백질에 의해 구조적으로 강화되므로 시냅스 기능이 장기적으로 촉진되는데 이 현상을 장기 시냅스 촉진(long-term facilitation)이라 부른다. 반복적인 학습에 의해 입력된 정보가 오랫동안 잊혀지지 않는 장기 민감화 기억은 시냅스의 장기적 촉진현상에 의해 잘 설명되어진다.
캔델의 업적은 신경전달물질에 의한 신호전달과정을 통하여 기억이 시냅스에 저장되며 더 나아가 단기기억과 장기기억의 시냅스에 저장되는 과정이 다름을 밝혀 두 기억간의 생물학적 구분이 가능하다는 점을 증명한데 있다. 학습을 통해 신경계로 들어오는 정보는 시냅스로 연결된 뉴런들로 구성되어지는 신경회로망을 활성화시키고 이때 분비되는 신경전달물질에 의해 유도되는 신호전달체계를 통해 뉴런의 시냅스에서는 일정한 변화가 발생하며 이 변화에 의해 유입된 정보가 기억으로 남는 것이다. 이러한 시냅스 기능의 변화는 비단 군소의 신경계에서만 아니라 척추동물을 포함한 다른 동물들의 신경계에서도 잘 밝혀지고 있다. 시냅스 기능의 변화를 시냅스 가소성(synaptic plasticity)이라 부르며 앞서 살펴본 시냅스 촉진이 그 한 예가 된다. 단기 기억은 시냅스에서 이미 존재하는 단백질의 생화학적 변형(예. 인산화), 장기기억은 새로운 단백질의 합성을 통한 시냅스 구조의 변화로 설명되어질 수 있다.
올해 노벨상을 수상하게 된 이들의 연구 업적은 짧은 기간에 이루어진 것이 아니고 30-40년에 걸친 꾸준한 연구결과가 결국 인정을 받게 된 것이며 이들의 연구는 복잡한 뇌 기능을 연구하는 두 가지 접근양식인 종합적 접근(synthesism)과 환원적 접근(reductionism) 중에서 환원적 접근의 절정을 보여주고 있다. 즉 파킨슨씨병과 정신분열증과 같은 복잡한 신경계질환이 매우 간단한 도파민 또는 도파민 수용체라는 간단한 분자 구조를 통해 이해되거나 치료가 가능해졌으며 역시 인간 두뇌 인지기능 중에 매우 중요한 학습과 기억현상 역시 시냅스에서 일어나는 간단한 신호전달과정을 통해 이해될 수 있음을 보여준 것이다.
뇌의 구조를 신경세포 수준에서 명확하게 보여준 R. Cajal과 C. Golgi가 1909년 노벨상을 수상한 이래 수많은 신경과학자들이 환원적 접근으로 노벨상 업적을 이룩할 수 있었다. 두뇌는 소우주라 불리는 것처럼 신체기관 중에 가장 복잡한 구조로 되어 있으며 아직까지 풀지 못한 비밀이 무궁무진하다. 따라서 뇌의 신비가 완전히 풀리기 위해서는 환원적 접근과 아울러 종합적 접근이 필요하다고 보이며 21세기의 신경과학 연구는 이 두 가지를 접목하는 방향으로 나아가게 될 것으로 예상할 수 있다.
7. 중추신경계와 정신건강
사람은 생김새뿐만 아니라 생각하고 행동하는데 있어서 백이면 백 저마다의 특징이 있고 차이가 나므로 유일무이(唯一無二)한 존재라 한다. 이 인간의 유일무이성은 어디에 근거하는 것일까? 우리는 때로는 원초적 본능에 쾌감을 느끼면서도 양심, 도덕성, 인내를 미덕으로 삼고 있다. 이와 같은 인품이나 인성은 어떻게 발휘되고 교육될 수 있는 것일까?
인간 두뇌에 대한 연구는 1990년 이래로 과학기술 선진국은 물론 우리나라까지도 그 신비에 도전하고 있지만 두뇌 연구자체가 어렵고 더욱더 인간 두되는 실험 대상으로 삼는다는데 문제가 있어서 대부분이 아직은 미지의 상태라 할 수 있다. 뇌의 기능에 대한 과학적 규명은 노인성 치매를 비롯한 정신질환, 정보산업 및 교육에까지 지대한 영항을 미칠 것으로 예상된다. 또한 인간 두뇌의 정보처리에 대한 이해는 신경컴퓨터, 인간 로봇의 개발, 교육의 혁신 등 인간 능력의 극대화에 크게 기여할 것으로 기대된다.
* 참고문헌
1. 신경전달물질과 뇌질환, 오세관 저, 신일상사, 2005
2. 생물학:생명의 과학, 이광웅 공역, 을유문화사, 2002
3. 신경정신의학, 대한신경정신의학회, 중앙문화사, 2005
4. 신경정신과학, 대한신경정신의학회, 하나의학사, 1998
5. 생명과학, 김명원 통역, 라이프사이언스, 2004
6. 생리학, 박인국 외 공역, 라이프사이언스 2004
7. 신경과학, 이광우 저, 법문사, 2005

키워드

신경전달물질,   신경생물학,   신경과학,   신경계,   생물학