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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.
실시간 측정값
- 활동전위 크기
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- 발생 빈도
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- 역치까지 걸리는 시간
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- 전도 속도
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- 지금까지 발생
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세기를 올리면
- 봉우리 높이
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- 1초당 횟수
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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.