축삭 기점: "시냅스, 따라올 수 있으면 따라와 봐!"

신경세포들은 서로 간에 전기적 신호나 호르몬 등을 이용하는 화학적 신호를 주고받으며 소통을 한다. 이 세포들은 머리 부분과 꼬리 부분이 정해져있고, 다른 세포들로부터 오는 신호를 머리 부분이 받은 뒤 이 신호가 꼬리 부분까지 흘러가 다음 세포에게 신호를 또 전달한다. 이 때 세포 내에서 신호가 흘러가는 과정은, 세포의 표면을 둘러싸는 얇은 막의 전압 변화를 통해 이뤄진다. 즉, 머리 부분에서 다른 세포가 보낸 신호가 인지되면, 머리 쪽의 세포막 전위차가 변화한다. 이 전위차는 꼬리까지 이어지는 세포막을 따라 전파되고, 꼬리 끝부분까지 전압이 변화하고 나면 끝에서 다음 신호를 전달할 신경세포로 화학적, 전기적 신호가 방출되는 것이다. 이 때 한 세포에서 다음 세포로 신호가 전달되는 틈을 '시냅스'라고 부르고, 세포 내부에서 막의 전압 변화가 시작되는 지점을 '축삭 기점(AIS;axon initial segment)'이라고 부른다. 축삭기점은 활동전위가 시작되는 지점일 뿐 아니라 달느 뉴런의 축삭돌기들과 직접 시냅스를 형성하는 지역이기도 하다.

보통 신경세포에 계속해서 자극이 주어지면, 축삭기점의 위치가 이동한다는 것이 알려져있는데, Wefelmeyer와 연구진은 이 축삭기점의 위치가 변화하면 그곳에 형성되어있는 시냅스도 이동하는지 궁금했다. 연구진은 쥐의 해마에서 광유전학과 영상기법을 이용해 샹들리에 인터뉴런과 피라미달 신경세포의 시냅스를 관찰했다. 그 결과 시냅스는 축삭 기점이 이동해도 그 자리에 유지되는 것을 발견했다. 다만 축삭 기점이 멀리 이동함에 따라 시냅스의 세기가 약해지고 활동전위의 전파가 느려졌다. 이같은 축삭 기점의 가소성은 신경세포가 지나치게 흥분하는 것을 막기 위한 항상성 유지 기작의 일환이라고 생각된다.

http://www.biomedcentral.com/1741-7007/9/66/figure/F1?highres=y

– LC Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 10.1073/ pnas.1502902112 (2015)