떨어져 있는가, 이어져 있는가
19세기 말 카밀로 골지는 신경계가 하나로 이어진 그물이라고 보았지만, 1888년 무렵부터 산티아고 라몬 이 카할은 골지의 은 염색법으로 새의 뇌를 관찰해 뉴런이 각각 독립된 세포이며 서로 맞닿을 뿐이라는 '뉴런설'을 주장했어요. 두 사람은 1906년 노벨상을 함께 받으면서도 수상 강연에서 서로 반박했어요. 1897년 영국의 찰스 셰링턴은 이 접점을 그리스어로 '함께 잇다'라는 뜻의 '시냅스'라 불렀고, 1906년 『신경계의 통합 작용』에서 반사가 시냅스의 흥분과 억제로 조절된다는 것을 보였어요. 1950년대 전자현미경이 약 20나노미터의 '시냅스 틈'을 실제로 보여 주며 카할이 옳았음이 확인됐어요.
전기인가, 화학인가
1921년 오토 뢰비는 꿈에서 떠올린 실험으로, 미주신경을 자극한 개구리 심장의 용액을 다른 심장에 옮기면 그 심장도 느려진다는 것을 보였어요. 이 '미주신경 물질'이 바로 아세틸콜린으로, 신호가 화학 물질로 전달된다는 첫 증거였어요. 존 에클스는 처음에 전기 전달설을 지지했지만 스스로 실험해 화학 전달을 받아들였어요. 1952년 버나드 카츠와 폴 패트는 신경전달물질이 일정한 '묶음(양자)' 단위로 방출된다는 것을 발견했고, 이는 시냅스 소포라는 작은 주머니로 설명됐어요. 전기 신호가 축삭 끝에 닿으면 칼슘이 들어와 소포가 세포막과 합쳐지고, 전달물질이 틈으로 쏟아져 다음 세포의 수용체에 붙어요. 토머스 쥐트호프는 이 과정이 1000분의 1초 안에 일어나는 분자 기계를 밝혀 2013년 노벨상을 받았어요. 도파민, 세로토닌, 글루탐산, GABA 등이 대표적인 전달물질이고, 심장 근육처럼 이온이 바로 통하는 전기적 시냅스도 있어요.
학습, 기억, 그리고 가지치기
1949년 도널드 헵은 '함께 발화하는 뉴런은 함께 연결된다'는 생각으로, 학습이 시냅스 강도의 변화라고 제안했어요. 1973년 팀 블리스와 테리에 뢰모는 토끼의 해마에 짧은 고빈도 자극을 주면 시냅스 전달이 몇 시간 이상 강해지는 '장기강화'를 발견해 이를 뒷받침했어요. 이처럼 시냅스가 쓰임에 따라 강해지거나 약해지는 성질이 신경가소성의 핵심이에요. 아기의 뇌는 시냅스를 넘치게 만든 뒤 청소년기까지 덜 쓰이는 것을 솎아 내는 '가지치기'를 해요. 2016년 연구는 면역 단백질 C4 유전자 변이가 과도한 가지치기와 조현병 위험에 관련될 수 있음을 시사했지만, 아직 원인을 단정할 단계는 아니에요. 많은 항우울제와 마취제, 니코틴·카페인 같은 물질도 시냅스에 작용해요.
자주 묻는 질문
- 시냅스는 나이가 들면 줄어들기만 하나요?
- 시냅스는 평생 새로 생기고 없어져요. 노화로 일부 줄어들 수 있지만, 배움·운동·사회 활동은 새로운 연결을 만드는 데 도움이 된다고 알려져 있어요.
- 호르몬과 시냅스 전달은 어떻게 다르나요?
- 시냅스 전달은 수십 나노미터 거리를 밀리초 안에 건너는 '근거리 통신'이고, 호르몬은 혈액을 타고 온몸에 퍼지는 느리고 넓은 신호예요.
출처 검토일: 2026-10-26
참고문헌
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