신경생물학 용어 정리 (1)

Epigenetic modifications

: DNA메틸화나 히스톤의 다양한 형태의 번역 후 조정과 같은, DNA와 염색질에 대한 분자수준의 조절이다. 후생학적 변화는 DNA의 서열을 바꾸지 않지만 유전자의 발현을 바꾼다.

Explain neural plasticity with the story of the barn owl

: neural plasticity(신경 가소성)은 경험과 학습에 대해 반응하는 신경계의 변화이다.

올빼미의 눈에 프리즘을 부착한 실험에서 청각과 시각지도가 상충하는 정보를 제공했을 때 올빼미의 반응을 살펴보는 실험이 있었다. 정상의 경우, 청각지도는 시각지도와 일치하며 시야와 소리의 인지는 올빼미에게 같은 위치를 지시한다. 프리즘을 착용하면 시각지도가 오른쪽으로 23도 이동하며 시각지도와 청각지도 사이의 불일치가 일어난다. 그 결과 시야와 소리는 올빼미에게 먹이의 위치에 대한 다른 정보를 주게 되고 위치상의 혼란을 준다. 그러나 청소년기의 올빼미는 42일이 경과했을 때 바뀐 시각지도에 맞추어 청각지도를 재조정하였다. 프리즘을 다시 제거했을 때 한번 더 불일치가 일어났지만 다시 기본상태로 청각지도를 변경하였다.

이러한 신경 가소성은 나이가 들면서 감소한다. 성숙한 올빼미는 청소년기 올빼미와 달리 가소성능력을 잃어버린다. 만약 올빼미가 청소년기에 프리즘 변화를 조정하는 경험을 하였다면, 성체가 되어서도 같은 프리즘에 대해 쉽게 적응 할 수 있다.

Neuron doctrine and Golgi staining

: Neuron doctrine(뉴런 학설)은 신경돌기는 망상을 이루기 위해 융합된 것이 아니라고 가정하는 학설이다. 접촉하는 지점에서 근접한 뉴런끼리 소통하면서 뉴런은 서로 밀접한 접촉을 형성한다고 생각한다. Golgi staining은 개별 뉴런의 전체적인 형태를 시각화 할 수 있게 했다. 신경조직 일부분을 몇 주 동안 어두운 상태에서 질산은과 다이크로뮴산칼륨 용액에 담가 두면, 염색되지 않은 배경과 대비하여 보일 수 있도록 검은색의 침전물이 확률적으로 뉴런의 작은 부분에서 형성된다. 한번 검은색의 침전물이 세포 인부에서 형성되면, 자기촉매화 과정에 따라 조직 내 세포전체의 모양이 가시화된다.

Explain two method and findings confirming the neuron doctrine

: 첫번째, 조직배양기법을 통한 체외 실험을 이용하여 exon 성장을 관찰했다. 이를 통해 뉴런이 세포체로부터 자라서 최종 목적지까지 뻗는 것을 관찰하였다. 두번째, 나노미터 단위의 구조 분해능을 보이는 전자현미경의 발달로 뉴런 돌기들이 서로 연결되지 않았다는 것을 관찰할 수 있었다. 시냅스틈이 뉴런을 다른 뉴런이나 근세포와 같은 표적으로부터 분리한다는 것을 발견하였다.

Graded potential and action potential

: Graded potential(차등전위)는 실무율과 다르게 연속적으로 값을 바꾸는 막전위이다. Synaptic potential, receptor potential 등이 있다. action potential(활동전위)는 신경충격의 기본 단위로 exon이 먼 거리로 정보를 전달하기 위해서 이용한다. 실무율을 따르며 재생적이고, exon에서 한 방향으로 전파된다.

Projection neurons

: 세포체는 중추신경계에 있으면서 exon이 중추신경계 밖으로 투사되는 뉴런이다. 곤충 후각계에서는 후각 수용체 세포 exon으로부터 입력신호를 받아 고등 후각 센터로 출력 신호를 보내는 이차 뉴런을 말한다.

Recurrent (cross) inhibition

: 반복(교차)억제를 말한다. 두 병렬 흥분성 경로는 억제성 사이뉴런들에 의해 서로 교차 억제한다.

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Phrenology

: Franz Joseph Gall이 주창한 학문분야이다. 뼈의 돌출부와 이랑의 크기와 모양이 개인의 재능이나 자질과 관계가 있다고 생각하여 이를 바탕으로 뇌의 특정 기능이 분포된 양상을 표현하는 지도를 만들고자 했다.

Homunculus

‘작은 사람’을 뜻하는 용어로서 감각을 수용하거나 운동을 제어하는 신체 영역의 지도(map)를 나타낸다. 체성 감각피질은 중심구의 뒤쪽에, 일차 운동피질은 중심구의 앞쪽인 중심전회에 위치한다. 특이한 점은 손가락과 입술, 혀, 인후에 할당된 피질 영역이 아주 넓다는 것이다. 이러한 비율의 왜곡은 여러 근육들의 불균형한 사용을 반영한다.

Explain differences between brain information processing and computer information processing

: 컴퓨터는 속도, 기본 작동의 정밀도에 있어서는 뇌보다 큰 이점이 있다. 그러나 뇌는 적은 에너지로도 컴퓨터보다 많은 단위당 입력/출력 수를 보여준다. 컴퓨터의 작업은 대부분 직렬방식의 연속처리인 반면, 뇌는 직렬과 대규모의 병렬방식의 처리를 이용한다. 신경계는 하나의 뉴런에서 다른 수많은 뉴런으로 정보를 전송할 수 있으며 평균적으로 103정도의 정보를 처리할 수 있다. 또, 컴퓨터는 디지털 신호전달법만 사용하는 반면, 뇌는 디지털과 아날로그방식 모두를 사용한다.

In situ hybridization

: 고정된 조직의 표본에 표지된 탐침을 넣고 hybridization해서 원하는 탐침의 발현 위치나 존재여부를 통해 mRNA를 확인하는 실험방법이다.

Local protein synthesis

: 단백질에 대한 mRNA가 dendrite로 이동되고 그곳에서 Local protein synthesis가 일어난다. 그 증거로 dendrite에서는 polyribosome, mRNA와 소포체, 골지체와 같은 막구조물도 발견된다. dendrite에서의 단백질의 국소합성은 세포의 여러 문제점을 해결할 수 있다. 소포체에서 생산되어 먼 거리를 이동할 필요 없이 단백질이 가장 필요한 수상돌기에서 단백질을 직접 생산하고, 아마 가장 흥미롭게도 수상돌기 가지의 세부구획에서 만들어진 단백질의 국소조절이 가능하게 한다. 또한, 시냅스 신호에 반응하여 단백질의 빠른 합성을 가능하게 한다.

Local protein synthesis는 axon에서도 발견된다. 성장하는 axon에서 국소 단백질 합성 산물들은 axon을 표적방향으로 이끄는데 중요한 역할을 한다.

Neuronal polarity

: 뉴런양극성은 axon과 dendrite 사이의 특이한 차이를 나타낸다. 예를 들어 일반적으로, 정보수용과 관련된 세포내 구조와 신경전달물질 수용체 같은 단백질들이 dendrite에 위치한다. 반면에 synaptic vesicle같은 정보전달과 관련되 구조와 단백질들은 axon에 위치한다. 이는 뉴런 내의 비대칭적인 세포골격 조직에 의해 대부분 이루어진다.

Neurofilaments

: 척추동물 뉴런의 가장 대표적인 intermediate filament로 axon에 집중되어 있어 axon에 안정성을 제공한다.

Depolarization and hyperpolarization

: Depolarization(탈분극)은 세포 내부 전위가 더 적은 음의 값 방향으로 변하는 것을 말한다. hyperpolarization(과분극)은 세포 내부 전위가 더 큰 음의 값 방향으로 변하는 것을 말한다.

Nernst equation

:한 이온의 세포내 동도와 세포외 농도를 이용하여 그 이온의 equilibrium potential을 계산하는 방정식

E_k=RT/zF In ([k^+]o)/([k^+]i)

 

 

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* Reference: Liqun Luo, 신경생물학의 원리, 라이프사이언스, 2017