두뇌 활동 - 수초화(Myelination)

출처 : Gemini

수초화(Myelination)는 신경 세포인 뉴런의 축삭을 미엘린 수초(Myelin sheath)라는 지방질의 절연체로 감싸는 과정이다.
미엘린 수초는 마치 전선의 피복처럼 축삭을 보호하고, 신경 신호의 전달 속도를 획기적으로 높여주는 역할을 한다.

 

[미엘린 수초의 구성과 형성]

■ 구성

• 미엘린 수초는 주로 지질(지방)과 단백질로 이루어져 있음.
• 백색을 띠기 때문에 미엘린화된 신경섬유가 많이 모여 있는 뇌 부위를 백색질(White matter)이라고 부름.

■  형성 세포:

• 중추 신경계(뇌와 척수): 희소돌기아교세포(Oligodendrocyte)가 미엘린 수초를 형성함.
  하나의 희소돌기아교세포는 여러 개의 축삭에 미엘린 수초를 제공할 수 있음.
• 말초 신경계(중추 신경계를 제외한 신경): 슈반 세포(Schwann cell)가 미엘린 수초를 형성함.
  슈반 세포는 한 축삭에 하나의 미엘린 조각을 형성

 

[수초화의 역할 (도약 전도)]

미엘린 수초는 축삭을 완전히 감싸지 않고, 일정 간격으로 끊어진 부분이 있음.

이 끊어진 부분을 랑비에르 결절(Nodes of Ranvier)이라고 부름.

미엘린화된 축삭에서 신경 신호가 전달되는 방식은 '도약 전도(saltatory conduction)'라고 불림.

1. 전기 신호인 활동 전위는 미엘린 수초가 있는 부분에서는 빠르게 전달됨.
   마치 전선에 흐르는 전류처럼, 이온의 흐름이 외부로 새어나가지 못하도록 막아줌.
2. 신호는 미엘린 수초가 없는 랑비에르 결절에서만 이온 채널을 통해 이온 교환이 일어나면서 증폭됨.
3. 이 증폭된 신호가 다음 랑비에르 결절로 빠르게 "점프"하듯이 전달됨.

이러한 도약 전도 덕분에 미엘린화된 신경섬유는 미엘린이 없는 신경섬유에 비해 신경 신호 전달 속도가 수십 배에서 수백 배까지 빨라지며, 예를 들어, 미엘린이 없는 신경의 전도 속도가 시속 수 km에 불과하다면, 미엘린이 있는 신경은 시속 300km에 달할 수 있음.

 

[수초화의 중요성]

■  신호 전달 효율성 향상

• 수초화는 신호가 손실되거나 약해지는 것을 방지하고, 정확하고 빠른 신경 신호 전달을 가능하게 함.
• 이는 복잡한 운동, 감각 처리, 인지 기능 등 고도의 뇌 활동에 필수적

■ 뇌 발달

• 수초화는 태아 후기부터 시작되어 아동기, 청소년기를 거쳐 점진적으로 완성됨.
• 특히 인지 기능과 관련된 대뇌 피질   의 수초화는 성인 초기까지 지속됨.
• 풍부한 환경에서 자란 쥐의 뇌에서 미엘린이 더 잘 발달했다는 연구 결과는 수초화가 지능 발달에 중요한 요소임을 시사함.

 

[수초화의 손상 (탈수초화 질환)]

• 미엘린 수초가 손상되거나 파괴되는 것을 **탈수초화(Demyelination)**라고 함.
• 탈수초화가 일어나면 신경 신호의 전달 속도가 느려지거나 신호 전달이 아예 중단되어 다양한 신경계 질환을 유발
• 대표적인 탈수초화 질환으로는 **다발성 경화증(Multiple Sclerosis, MS)**이 있으며, 이는 자가면역 반응으로 인해 뇌와 척수의 미엘린 수초가 파괴되어 시력 상실, 근력 약화, 감각 이상, 운동 실조 등 다양한 신경학적 증상을 일으키는 질환임.