Bioelectricity

Bioelecticity (생체 전기 신호 = 생체 전자 신호)

• EEG
• ECG
• EMG
• EOG

 

Galvani vs Volta

• galvani
  • electricity comes from the animal (frog)
• volta
  • No, it comes outside (e.g., metal contact)
  • 금속의 특성 (개구리 다리 한쪽에만 연결해서는 움직이지 않는다)
• 결국 volta의 의견이 맞음
• 비록, 갈바니의 전기 생성 이론은 틀렸지만 생물의 근육, 신경, 세포 사이에 흐르는 생체전기(bioelectricity)에 대한 연구가 시작됨.

 

Nervous System

• What is the Nervous System?
  • The control center of the body
• Central Nervous System (중추 신경계, CNS)
  • Brain (뇌)
  • Spinal Cord (척수)
• Peripheral Nervous System (말초 신경계, PNS)
  • Sensory Nerves (감각신경)
  • Motor Nerves (운동신경)

 

In Our Body

1. Sensory nerve tells spinal cord that fire is too hot. (감각신경이 인식)
2. The spinal cord and brain proess this information.
3. Spinal cord sends message through motor nerve to move hand. (운동신경이 움직임)

• bioelectricity 로 빠르게 전달 가능하다

Neuron

• A neuron is a specialised cell that forms the basis of the nervous system (신경시스템을 구성하는 가장 기본적인 단위)
• It is also known as a nerve cell(신경세포).
• A neuron is an electrically excitable cell (전기적 흥분 세포) that processes and transmits information in our body.
• Sensory Neurons (감각 뉴런)
  • Sending signals to the CNS
• Motor Neurons (운동 뉴런)
  • Sending signals away from the CNS
• Interneurons (연합 뉴런) → CNS 안에 존재하는 뉴런
  • Processing information in the CNS

• Dendrites : receiving input from other neurons (수상돌기)
• Soma (cell body) : supporting neurons and containing nucleus (세포체)
• Nucleus : producing nutriment (energy)
• Axon : transmitting information to different neurons (축삭 돌기)
• Axon terminals : sending signals to other meurons (축삭 종말)
• Myelin sheaths : speeding up electrical signals (fatty substance) (수초)

 

Action Potential (활동전위)

• Resting Period (안정상태)
  • NA+/K+ 펌프가 안정 전위막을 형성한다.

• Resting Period → Depolarization Period (탈분극)
  • 역치 이상의 자극이 들어오면 Na+ 펌프가 열리고, 세포막 외부의 NA+가 세포막 내부로 유입되면서 탈분극이 일어나며 활동 전위가 형성된다.

• Depolarization Period → Repolarization Period (재분극)
  • K+ 채널이 열리고 세포막 내부의 K+ 이온이 세포막 외부로 빠져나가면서 세포막 전위가 다시 안정상태로 돌아온다,

• Refractory Period (불응기) → Resting State
  
  • 불응기 동안은 탈분극이 일어나지 않는다 (일종의 휴식기임)

• All - or - None Law (실무율)
  • 자극 < threshold : nothing happens (NONE)
  • 자극 > threshold : action potential (ALL)
    • 자극 A > 자극 B > threshold : same level of action potential, but much faster for stimulus A (level이 달라지는 것이 아니라 action potential의 빈도가 많아짐)
• 활동 전위의 발화 빈도 (firing frequency : action potential이 발화하는 것을 보고 firing이라고 함)
  • 활동전위의 발화빈도는 탈분극 전류의 세기를 반영한다.
  • 탈분극 전류가 증가 → 발화빈도도 증가 (최대 발화빈도 : 약 1,000Hz)
  • 단, 활동전위가 시작되면 최소 1ms동안은 다른 활동전위가 발생할 수 없다. 이 시간 간격을 절대불응기(absolute refractory period)라고 한다
  • 절대불응기가 끝난 뒤에도 수 밀리초(ms)동안에는 새로운 활동전위가 시작되기는 상대적으로 어렵다. 이를 상대불응기(relative refractory period)라고 하며, 이 기간동안 활동전위를 발생시키기 위해서는 역치가 평상시보다 높다.

 

Saltatory Conduction

• 도약 전도
  • NA+ 채널은 랑비에 결절에 집중적으로 분포되어 있어서 랑비에 결절에서 소실되는 양이온을 보충해줘 계속해서 활동 전위가 유지되도록 해준다. (일종의 연료 보급이라고 생각)

 

Synaptic Transmission

• Conponents of a chemical synaps

• action potential 전이 → Ca2+ channel open → 신경전달물질 (neurotrasmitter) 방출 → (인접 뉴런) action potential 발생
• 외포 작용에 의한 신경 전달 물질의 분비
  • 신경전달물질을 함유한 시냅스 소포들이 1. 전압개폐성 칼슘채널들을 통해 들어온 Ca2+ 이온들에 반응하여 2. 전시냅스막과 융합하면서 내용물을 시냅스 틈으로 분비한다. 3. 이후 시냅스 소포는 내포작용에 의해 재생산된다.

• 시냅스 후 전위 (excitatory postsynaptic potential : EPSP)