신경화학

신경화학(神經化學, Neurochemistry)은 신경계의 생리를 제어하고 영향을 미치는 신경전달물질 및 정신약물 및 신경펩타이드와 같은 기타 분자를 포함한 화학물질에 대한 연구이다. 신경과학 내의 이 특정 분야는 신경화학물질이 뉴런, 시냅스 및 신경망의 작동에 어떻게 영향을 미치는지 조사한다. 신경화학자는 신경계에 있는 유기 화합물의 생화학 및 분자 생물학과 피질가소성, 신경생성 및 신경 분화를 포함한 신경 과정에서의 역할을 분석한다.

역사

신경화학은 비교적 새로운 학문이지만, 그 개념 자체는 18세기부터 존재했다. 원래 뇌는 말초 신경계와는 별개로 여겨졌다. 1856년부터 이러한 개념을 반박하는 일련의 연구가 시작되었으며, 뇌의 화학적 구성은 말초 신경계와 거의 동일하다는 것이 밝혀졌다. 신경화학 연구에서 첫 번째 중요한 도약은 "뇌 화학" 분야의 선구자 중 한 명인 요한 루트비히 빌헬름 튀디춤(Johann Ludwig Wilhelm Thudichum)의 연구에서 이루어졌다. 그는 많은 신경 질환이 뇌의 화학적 불균형에 기인할 수 있다는 가설을 최초로 제시한 과학자 중 한 명이었습니다. 그는 화학적 수단을 통해 대부분의 신경 질환을 치료할 수 있을 것이라고 믿은 첫 번째 과학자 중 한 명이기도 했다.

어바인 페이지(Irvine Page, 1901-1991)는 1937년에 신경화학을 집중적으로 다룬 첫 번째 주요 교과서를 출판한 미국의 심리학자였다. 그는 또한 1928년 뮌헨 카이저 빌헬름 정신의학 연구소에서 신경화학 연구만을 전담하는 최초의 부서를 설립했다.

1930년대에 신경화학은 주로 "뇌 화학"으로 알려졌으며, 신경계 내의 특정 역할이나 기능을 직접적으로 제안하지 않고 다양한 화학 종을 찾는 데 초점을 맞추고 있었다. 첫 번째 뇌 질환의 생화학적 병리 검사로는 조현병을 연구한 신경정신과 의사 비토 마리아 부스카이노(Vito Maria Buscaino, 1887-1978)가 있다. 그는 조현병, 추체외로 장애, 또는 치매를 앓고 있는 환자의 소변을 5% 질산은으로 처리했을 때 아민의 비정상적 수준과 연관된 검은색 침전물이 형성된다는 것을 발견했다. 이것은 "부스카이노 반응"으로 알려졌다.

1950년대에 들어 신경화학은 정식으로 과학 연구 분야로 인정받기 시작했다. 신경화학의 탄생은 일련의 "국제 신경화학 심포지엄"에서 비롯되었으며, 1954년에 출판된 첫 번째 심포지엄의 책자는 "발달하는 신경계의 생화학"이라는 제목이었다. 이 회의는 국제신경화학회 및 미국신경화학회의 창립으로 이어졌다. 이러한 초기 회의에서 아세틸콜린, 히스타민, P 물질, 세로토닌과 같은 신경전달물질에 대한 논의가 이루어졌고, 1972년에는 그 개념이 더욱 구체화되었다.

뇌 기능을 변화시키는 화학 물질 사용의 초기 주요 성공 사례 중 하나는 L-도파 실험이었습니다. 1961년 발터 부르크마이어(Walter Burkmayer)는 파킨슨병 환자에게 L-도파를 주입했으며, 환자는 주입 후 떨림이 현저히 감소하고 오랫동안 통제할 수 없었던 근육을 제어할 수 있었다. 이 효과는 약 2.5시간 후에 최고조에 이르렀으며, 약 24시간 동안 지속되었다

신경전달물질과 뉴로펩타이드

신경화학의 가장 중요한 측면은 신경계의 화학적 활동을 구성하는 신경전달물질과 신경펩타이드이다. 신경의 정상적인 기능에 필수적인 다양한 신경화학 물질이 있다.

신경펩타이드 옥시토신은 대세포 신경분비 세포에서 합성되며, 특히 출산 전후에 모성 행동과 성적 재생산에서 중요한 역할을 한니다. 옥시토신은 모유 수유 시 유즙 사출 반사, 자궁 수축 및 시상하부-뇌하수체-부신 축에서 코르티솔과 부신피질자극호르몬의 분비를 억제하는 데 관여한다.

가장 풍부한 신경전달물질인 글루타메이트는 흥분성 신경화학 물질로, 시냅스 틈에 방출되면 활동 전위가 발생한다. GABA(γ-아미노뷰티르산)는 억제성 신경전달물질로, 뉴런의 시냅스에서 플라스마 막에 결합하여 음전하의 염소 이온이 유입되고 양전하의 칼륨 이온이 유출되도록 하여 뉴런의 막전위가 과분극되도록 한다.

도파민은 정서적 기능을 조절하는 변연계에서 중요한 역할을 하는 신경전달물질로, 인지, 수면, 기분, 우유 생산, 운동, 동기 부여 및 보상 등 다양한 역할을 한다.

세로토닌은 기분, 수면 및 뇌의 기타 기능을 조절하는 신경전달물질로, 말초 신호 매개체이자 위장관 및 혈액에서 발견된다. 연구에 따르면 세로토닌은 간 재생에 중요한 역할을 할 수 있다.

일반적인 신경화학

신경화학은 뉴런의 다양한 유형, 구조 및 기능과 화학 성분을 연구하는 학문이다. 뉴런 간의 화학적 신호 전달은 신경전달물질, 신경펩타이드, 호르몬, 신경조절물질 및 여러 종류의 신호 분자에 의해 매개된다. 많은 신경계 질환은 뇌의 신경화학적 불균형에 기인한다. 예를 들어 파킨슨병에서는 도파민의 불균형이 발생한다. 약물 치료는 뇌 기능을 변화시키고 뇌 질환을 치료하기 위해 사용된다. 일반적인 신경화학자는 뇌 화학 성분의 상호작용, 신경 가소성, 신경 발달, 질병 시 뇌의 물리적 변화 및 노화 중 뇌의 변화를 연구할 수 있다.

PTSD의 신경화학

신경화학의 주요 연구 분야 중 하나는 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 뇌에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 신경전달물질의 수준 변동은 PTSD 발작이 발생할지 여부와 발작의 지속 시간에 영향을 미칠 수 있다. 도파민보다 노르에피네프린이 더 큰 영향을 미친다. 서로 다른 신경화학 물질이 뇌의 다양한 부위에 영향을 미치므로, PTSD 치료제는 다른 뇌 기능에 불필요한 영향을 미치지 않도록 할 수 있다. PTSD와 관련된 악몽을 완화하는 효과적인 약물로 프라조신(Prazosin)이 있다.

참고자료

• "Neurochemistry", Wikipedia

같이 보기

• 신경조절물질
• 신경생성
• 도파민
• 호르몬
• 신경펩타이드

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