[신경과학] 22.2 : neuron간의 연결

 

 

 

지금부터는 position을 잡은 neuron이 자신이 projection해야 할 목적지로 어떻게 axon을 뻗어나가는지에 대해 알아보자.

 

 

 

 

흔히 위와 같은 과정을 거쳐 pathway가 formation된다고 알려져 있음. 보면 우선 1에서와 같이 nasal한 방향(코 근처 방향)으로 갈지 temporal한 방향(코에서부터 먼 방향)으로 갈지가 결정됨. (3가지 선택지가 있음) 이후 2와 같이 LGN으로 갈지 MGN으로 갈지가 결정됨. 마지막으로 3과 같이 LGN의 어느 layer로 갈지가 결정됨. 물론 neuron의 종류에 따라 세부적인 path나 목적지는 다르겠지만, 대략 이런 계층의 선택이 이루어지게 됨. 한편 이런 식의 경로 결정에 있어서 selection을 위한 신호가 필요한데, 이 신호는 genetic한데서 기인할수도, environmental한데서 기인할수도 있음.

 

 

 

 

growing axon은 위 그림과 같이 끝부분에 lamellipodia, filopodia와 같은 구조를 형성하고 있음. 이들이 결국 growth cone을 형성하며 목적지를 active하게 searching하게 되는 것임.

 

 

 

 

한편 axon이 목적지를 찾아 이동해나가는 과정에서 extracellular matrix(ECM)가 매우 중요하게 작용함. 위 그림을 보면 growing axon이 ECM의 구성성분 중 하나인 laminin molecule을 따라 이동하고 있음을 알 수 있음. (by using integrin)

 

 

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+) 일반적으로 인공장기를 만들 때, ECM으로 scaffold를 만들어놓은 후 stem cell들을 넣어줄 시, stem cell들이 ECM 틀을 따라 적절히 잘 migration해서 그럴듯한 인공장기가 만들어지게 됨.

 

 

위 그림은 구체적으로 axon이 어떤 식으로 목적지를 찾아가는지에 대한 예시가 나타나 있음. 그림상에서 midline 아래쪽 부근에는 Netrin과 Slit이 많이 분포하고, 방사상으로 점점 농도가 sparse해지는 식으로 분포하고 있음. 이런 상황에서, growing axon이 Netrin에 의해서는 activation되고, Slit에 의해서는 inhibition되는 receptor를 가지고 있다고 한다면 growth cone이 처음에는 Netrin에 의해 midline 아래쪽으로 가다가 어느 정도 가까워지면 Slit에 의해 밀려나서 결과적으로 위 그림 오른쪽과 같은 최종 position을 가지게 되는 것임.

 

 

참고로 axon이 이동해야 하는 거리가 너무 먼 경우, 한번에 다 이동하는 것이 아니라 어느 정도 이동하다가 다음 neuron과 synapse를 형성하고, 다음 neuron의 axon이 또 searching해서 목적지에 projection되는 식으로 system이 구성될 수도 있음.

 

 

 

 

위 그림은 개구리의 시각 정보가 projection될 때 관여하는 neuron들이 axon terminal을 어떻게 형성하는지와 관련해 수행한 실험의 결과를 보여주고 있음. 보면 성체의 경우 일반적으로 nasal 쪽의 시각정보가 posterior tectum으로, temporal 쪽의 시각정보가 anterior tectum으로 projection됨. 그러나 사실은 위 그림 (b), (c)에서 나타나 있는 것처럼, nasal 쪽의 시각정보는 전반적으로 쭉 퍼지고, 반면 temporal 쪽의 시각정보는 anterior tectum 쪽으로만 밀집해서 projection되어있음을 알 수 있음. (이는 targeting 시 작용하는 각종 chemical에 의한 guide의 결과임)

 

 

 

다음 포스트에서는 시냅스의 형성 과정에 대해 알아보자.