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· 생명과학 · 신경과 자극전달

신경과 자극전달

세게 누르면 신호도 세게 갈까요? 아닙니다. 활동전위는 항상 똑같은 크기로만 일어납니다 — 있거나, 없거나. 자극 세기 슬라이더를 끝까지 올려 보세요. 봉우리 높이는 1mV 도 안 변하고, 대신 더 자주 일어납니다.

활동전위 차오르는 중 불응기 (아무것도 못 함) 역치 −55mV

실시간 측정값

활동전위 크기
발생 빈도
역치까지 걸리는 시간
전도 속도
지금까지 발생

세기를 올리면

봉우리 높이
1초당 횟수

세기를 올리면 무엇이 변하나

가로축이 자극 세기입니다. 빨간 선(봉우리 높이)은 완전히 평평합니다 — 역치를 넘는 순간 100mV 로 튀어오르고, 그 뒤로는 아무리 세게 눌러도 그대로입니다. 반면 파란 선(1초당 횟수)은 계속 올라갑니다. 뇌는 "얼마나 센가"를 크기가 아니라 빈도로 읽습니다.

차오르고, 터지고, 쉰다

세 단계가 반복될 뿐입니다.

빈도 = 1000 ÷ (차오르는 시간 + 불응기)   |   크기 = 항상 100 mV

자극이 셀수록 막전위가 역치까지 빨리 차오릅니다. 80%면 13.9ms, 100%면 9.2ms입니다. 하지만 일단 터지면 크기는 언제나 −70mV 에서 +30mV 까지, 정확히 같습니다. 그래서 세기는 오직 얼마나 자주 터지는가로만 전달됩니다.

더 알아보기

왜 항상 같은 크기일까요. 활동전위는 자극이 밀어 올리는 게 아니라, 역치를 넘는 순간 나트륨 통로가 한꺼번에 열리며 스스로 일어나는 현상입니다. 화약에 불을 붙이는 것과 같습니다 — 성냥을 세게 긋든 살살 긋든, 일단 붙으면 터지는 크기는 화약의 양이 정합니다. 그래서 실무율(all-or-none), 전부 아니면 전무라고 부릅니다.

그럼 아픈 정도는 어떻게 구분할까요. 두 가지입니다. 하나는 빈도로, 세게 누를수록 1초에 더 많은 신호가 갑니다. 다른 하나는 참여하는 신경 수인데, 약한 자극은 예민한 신경 몇 개만, 강한 자극은 둔한 신경까지 함께 반응합니다. 뇌는 이 두 정보를 합쳐 세기를 읽습니다.

불응기가 상한을 만듭니다. 한 번 터진 뒤에는 나트륨 통로가 닫혀 있어 아무리 센 자극이 와도 반응하지 않습니다. 이 시간이 5ms 면 이론상 1초에 200번이 한계입니다. 불응기는 낭비가 아니라 신호가 뒤로 거꾸로 흐르지 못하게 막는 장치이기도 합니다 — 방금 지나온 자리는 쉬고 있으니 앞으로만 갈 수 있습니다.

수초는 속도를 100배 올립니다. 축삭을 감싼 절연층이라 그 구간에서는 전위가 새지 않고, 신호가 마디(랑비에 결절)에서 마디로 건너뜁니다. 이걸 도약전도라 하며, 수초 없는 신경이 초속 1m 정도인 데 비해 수초가 있으면 초속 100m 까지 나옵니다. 다발성 경화증은 이 수초가 손상되는 병인데, 신호가 느려지거나 끊겨 감각과 운동에 문제가 생깁니다.

조건

80 %
60% 아래로 내려 보세요. 아무리 오래 눌러도 봉우리가 하나도 안 생깁니다. 그리고 올려도 봉우리 높이는 그대로입니다.
5 ms
한 번 일어난 뒤 쉬는 시간. 이게 1초에 몇 번까지 가능한지를 정합니다.
있음
축삭을 감싼 절연층. 있으면 신호가 건너뛰며 갑니다.
−55 mV (탈분극 15)
역치를 20 으로 올리고 자극을 80% 로 두면 아예 안 터집니다. 자극을 100% 까지 올려야 터지죠. 봉우리 높이는 그대로입니다 — 역치는 터지는 조건만 바꿉니다.

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