1. 신경화학물질이란?
신경화학물질(NeuroChemicals)은 한 세포에서 분비되어 목포 세포에 반응을 일으키는 물질로, 다음의 세 기준을 만족해야한다.
- 시냅스 전 세포 내에 존재해야한다.
- 시냅스 전 탈분극화에 대한 반응으로 분비된다.
- 시냅스 후 세포에 있는 수용체와 반응한다.
신경화학물질은 범위에 따라 아래의 세 범주로 나뉜다.
| 신경전달물질(NeuroTransmitter) | 결선 전달을 수행한다. ( 국소적인 전달을 수행 ) - 저분자 |
| 신경조절물질(NeuroModulator) | 부피 전달을 수행한다. ( 주변 여러 시냅스 / 세포에 전달을 수행 ) - 신경펩티드 |
| 신경호르몬(NeuroHormone) | 혈류를 타고 몸 전체에 퍼진다. |
이러한 범주를 세분화하면 아래와 같이 나눌 수 있다.
| 크기 | 이름 | 특징 |
| 저분자 |
아세틸콜린(ACh) | 최초로 발견된 화학적 전달자 분비 콜린성 뉴런에서 분비된다. 구조 ACh = 콜린 + 아세틸 조효소 A 불활성화 아세틸콜린 분해효소(AChE) 사용처 신경근 접합부, 자율신경계, 중추신경계 관여 주의집중, 각성, 학습, 기억 등 상실 시 알츠하이머 병 하위 유형 니코틴성(이온성), 무스카린성(대사성) |
| 카테콜아민 | 도파민, 노르에피네프린, 에피네프린을 통합하는 호르몬 합성 티로신 > L-도파 > 도파민 > 노르에피네프린 > 에피네프린 불활성화 MAO, COMT를 통해 분해된다. |
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| 도파민 | 분비 배쪽 중간뇌에서 주로 분비됨 관여 운동, 동기부여된 행동과 보상 상실 시 조현병, ADHD 하위 유형 대사성 (D1,D5-흥분성, D2,D3,D4-억제성) |
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| 노르에피네프린 | 분비 다리뇌의 청반에서 주로 분비됨 관여 뇌의 거의 모든 주요 부위로 투사하여 각성과 경계성을 증가 하위 유형 알파, 베타 |
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| 에피네프린 | CNS에서는 역할이 적은 호르몬. 노르에피네프린과 동일한 수용체에 작용함 분비 콩팥위샘에서 분비됨 |
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| 세로토닌 | 세로토닌성 뉴런 대부분은 뇌줄기의 솔기핵에 존재함 합성 트립토판 > 5-HTP > 세로토닌 관여 식욕, 수면, 기분, 지배성 및 공격성 상실 시 주요 우울 장애 |
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| 멜라토닌 | 분비 어두울 때 합성 세로토닌이 여러 단계를 거쳐 멜라토닌으로 변환됨 관여 수면 |
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| 히스타민 | 분비 면역계 세포와 혈액 세포에서 분비됨 (시상하부의 융기유두핵 등) 관여 노의 거의 모든 부위로 투사하여 각성 상태와 정적 상관 |
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| 글루탐산 | CNS에서 가장 많은 흥분성 신경화학물질 불활성화 분비 후 뉴런과 별아교세포가 재빨리 흡수 하위 유형 대사성(mGluR) 8가지, 이온성 3가지(나트륨 통과, EPSP) NMDA(이온성) 수용체는 칼슘을 통과시켜 장기기억 형성에 중요. 그러나, 지나치게 활동하면 과도한 칼슘 유입으로 뉴런 손상(흥분독성) |
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| GABA | CNS에서 주된 억제성 신경화학물질 관여 여러 향정신성 약물이 작용하는 수용체 하위 유형 GABA_(A,B,C)로 세 종류 |
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| 글리신 | 주로 억제성 작용을 하는 신경화학물질로 척수의 중간뉴런의 시냅스에 주로 존재 |
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| 아데노신 | 뇌에서는 전반적으로 억제성 효과를 내는 신경조절물질. 카페인이 아데노신 수용체를 억제한다. |
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| 신경펩티드 | 세포체에서 합성되어 신경종말로 운송되며, 같은 뉴런에서 저분자 전달물질과 공존, 함께 분비되어 저분자의 효과를 조절한다. 최소 40가지 이상이 존재하며, 모두 대사성 수용체에 작용한다. | |
| 기체전달물질 | 기체이기 때문에 만들어서 저장해둘 수 없고, 필요한 즉시 생산/사용 한다. 일산화질소(Nitric Oxida, NO) 지방에 쉽게 녹으므로 세포막을 통과할 수 있고, 세포 내의 수용체에 작용하여 이차 전령을 활성화한다. 주로, 시냅스후 뉴런에서 시냅스전 뉴런으로 전달하는 '역행 전달물질'이다. |
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2. 향정신성약물이란?
향정신성약물(PsychoActive Drug)은 신경전달의 어떤 단계에서든(합성, 저장, 분비, 불활성화, 수용체 등) 작용하여 효과를 낸다.
- 효능제(Agonist) : 신경화학물질의 작용을 향상시킨다.
- 길항제(Antagonist) : 신경화학물질의 작용을 악화시킨다.
<신경화학물질의 생산>
: 어떤 신경화학물질의 생산을 촉진하는 것은 효능제, 방해하는 것은 길항제이다.
신경화학물질을 생성하기 위해서, 스스로 합성하게 만드는 방법을 사용하는데, 주로 전구물질(Precursor)을 투입한다.
이 때, 발생하는 합성을 방해하면 길항적 효과가 생긴다.
※ L-도파를 투입 : 도파민 생산이 촉진 (효능제)
AMPT를 투입 : 티로신을 L-도파로 변환하는 효소를 방해 > DA,NE,E의 생산을 감소시킴 (길항제)
<신경화학물질의 저장>
: 리서핀(Reserpine, 레세르핀)은 혈압 강하제로, 모노아민이 시냅스소낭으로 흡수되는 것을 막는다.
이는 모노아민의 저장량이 감소하게 되고, 활동전위에 모노아민의 분비량이 감소한다.
세로토닌(모노아민 중 하나)의 분비가 감소하면 심각한 우울증이 초래되기 쉽다.
<신경화학물질의 분비>
: 메스암페타민(Methamphetamine, 필로폰)은 시냅스소낭에 저장되어 있는 도파민을 분비시킨다. (효능제)
보툴리누스균은 상한 음식에 있는 균으로, ACh의 분비를 차단하여 사망에 이르게 할 수 있다. (길항제)
<수용체에 미치는 효과>
: 약물의 효과는 주로 수용체에 작용하여 일어나게 된다.
수용체에 결합하여 그 효과를 흉내내거나 (효능제),
결합하고 활성화하지 않아 다른 결합과 활동을 동시 막기도 한다. (길항제)
ACh의 수용체에 작용하는 약물의 예시 : 니코틴, 무스카린(콜린성 효능제), 쿠라레, 뱀독(니코틴성 길항제)
GABA_A 수용체에 작용하는 약물의 예시 : 알코올, 벤조디아제핀, 바르비투르산염 (효능제)
<불활성화>
: 화학적 전달자의 재흡수나 효소분해를 방해하는 효능제가 있다.
도파민의 재흡수를 억제하는 경우 : 코카인, 암페타민, 메틸페니데이트
세로토닌의 재흡수를 억제하는 경우 : 플루옥세틴
효소분해를 억제하는 경우 : 유기인산염은 AChE를 방해한다.
3. 향정신성약물의 효과는?
<약물의 기본 원리>
: 같은 약물도 투여 방식(먹기, 흡입하기, 씹기, 주사하기)에 따라 신경계에 다른 효과를 낸다.
같은 약물도 체중, 성별, 유전 등 많은 요인에 따라 효과가 달라진다.
물리적 요인 뿐만 아니라, 사용자의 기대, 경험, 동기 등에 영향을 받는다. (플라시보 효과로 증명)
한 약물에 대한 반복 투여는 내성이 발달하여 효과가 감소할 수 있다.
고전적 조건형성으로 인해 심리적 내성이 발생할 수 있다.
향정신성 약물의 사용이 중단/감소될 때, 중단된 약물의 효과와 반대되는 현상이 발생하는 금단 증상이 일어날 수 있다.
<중독>
: 사용자에게 일어나는 부정적인 결과에도 불구하고, 반복해서 그 약물을 사용하려는 강박적인 욕구.
중독성 약물은 대개 자연적인 사건보다 더 강하고 오래가는 도파민 분비를 자극한다.
원인 보상, 충동 통제, 갈망에 관여하는 회로들의 상대적 강도 변화
치료법 (크게 성공한 치료약 없음)
1. [가설] 중독성 약물을 끊으면 기댐핵에서 글루탐산 신호전달이 변화한다. -> 글루탐산을 목표로 삼는 치료약?
2. 헤로인 중독의 경우 메타돈(Methadone)사용 -> 약한 헤로인 효과와 낮은 금단 증상을 가지는 약물
-> 다른 중독을 유발하는 것이 아닌가?는 의문
3. 알코올 중독의 경우 디설피람(Disulfiram)사용 -> 알코올 분해요소를 차단해 독성을 유지, 술마시면 다음 날 아픔
-> 중독자가 디설피람을 사용하지 않으면 그만 아닌가?
<뇌의 체계>
| 뇌의 보상 체계 (Reward System) |
중간 뇌의 배쪽 뒤판 영역(Ventral Tegmental Area, VTA)에 있는 도파민 뉴런을 자극하여, 중간뇌둘레계(Mesolimbic Pathway), 중간뇌겉질계(Mesocortical Pathway)의 활동을 일으킨다. 여기서 중간뇌둘레계의 기댐핵(Nucleus Accumbens)의 활동이 핵심적이다. ※ VTA > 도파민 뉴런 > 중간뇌둘레계 > 기댐핵 |
| 충동 통제 체계 | 이마엽이 관여하는 충동 통제 체계는 판단의 장단점을 저울질한다. 보상 체계의 변화는 이러한 충동 통제 체계를 압도한다. |
| 갈망 체계 | 대뇌섬(Insula)이 관여하는 갈망 체계는 약물에 대한 욕망을 증가시킨다. 대뇌섬이 손상되면 약물 투여 충동이 사라진다. |
<향정신성약물의 효과>
: 향정신성약물은 혈관-뇌 장벽을 우회하여 CNS로 침입한다.
하나의 약물도 용량 등에 따라 작용이 다양하게 될 수 있다.
즉, 분류가 정확하게 체계적이지는 않다.
| 분류 | 이름 | 특징 |
| 흥분제(Stimulant) : 각성과 운동성 증가 |
카페인 (Caffeine) |
[각성 증가] 해마와 대뇌겉질에서 아데노신의 활동 방해 [반응시간 향상] 바닥핵에서 아데노신의 활동 방해 효과 혈압, 심박수, 주의집중능력 ↑ 졸음 ↓ 남성의 파킨슨병 발병률 저하와 상관관계. 금단증상 두통, 피로 |
| 니코틴 (Nicotine) |
[근육 이완] 말초신경계에 작용 [각성,인지수행] 바닥앞뇌의 콜린성 뉴런에 작용 [도파민 분비] VTA의 콜린성 뉴런에 작용 효과 심박수, 혈압, 아드레날린 분비 ↑ 인지 수행능력 ↑ 피로 ↓ 금단증상 주의 집중의 곤란, 안절부절못함 |
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| 코카인 (Cocaine) |
강력한 도파민 효능제, 가장 중독성 강함 효과 - 저용량 각성, 기분 고양, 자신감, 안녕감 효과 - 고용량 조현병 유사 증상, 환각, 피해망상 효과 - 메스암페 정신병 유사 증상 가능성 11배 |
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| 암페타민 (Amphetamine) |
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| 엑스터시 (Ecstasy, MDMA) |
암페타민의 유도물 [사교성 증가] 도파민, 세로토닌, 옥시토신 체계 자극 효과 공감, 이완, 불안 감소 등을 촉진하는 효과 (심박수, 혈압, 체온, 다행감 ↑) 유해효과 탈수, 소진, 저체온증, 발작, 사망 |
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| 아편유사제 (Opioids) |
엔도르핀 수용체와 상호작용하는 모든 물질 아편제(Opiates)는 양귀비 수액에서 유래한 물질임 GABA 수용체에 결합하여 도파민 분비 억제 뉴런을 억제함 효과 - 저용량 통증 관리, 기침 억제, 설사 치료, 행복감, 수면, 근육 이완, 불안 제거 등 효과 - 고용량 엄청난 행복감(절정감), 호흡 저하, 사망 수용체 뮤, 델타, 카파, ORL-1 |
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| 대마 (Cannabis) |
행동적 효과가 미묘함. 사람에 따라 효과가 다름. 효과 - 저용량 약간의 흥분, 행복감, 우울감, 사회적 위축 효과 - 고용량 환각 경험 |
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| LSD | 세로토닌과 유사한 화학구조. 내성은 일으키나 중독성이나 금단 현상은 거의 없다. 효과 환각, 환각제 지속성 지각장애 |
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| 알코올 | 가장 익숙한 향정신성약물, 건강에 매우 유해하다. 효과 - 저용량 혈관 확장(체온 상승), 불안 감소, 행동적 억제 감소, 항불안, 자기주장 효과 - 고용량 자기주장이 공격성으로 변함, 위험한 행동, 운동 협응저하, 호흡 억압, 구토 금단증상 발한, 불안, 불면 유해효과 1. 만성시 이마엽, 해마 등 손상 2. 청소년기 폭음 시 백색질에 해로움 -> 말이집 손상 -> 활동전위 감소 3. 심장병 위험성 감소, 유방암 위험성 증가와 상관관계 |
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