생물학

신경과 내분비

뉴런, 시냅스, 호르몬, 항상성 — 빠른 전기와 느린 화학 신호.

기초

뉴런

수상돌기가 입력을 모으고, 축삭이 활동전위를 보냅니다. 휴지막전위는 주로 K⁺가 새어 나가 안쪽이 음입니다. 문턱을 넘으면 Na⁺ 통로가 열려 탈분극하고, 이어서 K⁺가 재분극합니다. 미엘린과 랑비에 결절은 도약전도를 만들어 굵고 절연된 섬유를 빠르게 합니다. 감각·운동·중간뉴런이 회로를 나눕니다.

시냅스

화학 시냅스에서 소포가 신경전달물질을 틈으로 내보내고, 수용체가 이온을 열거나 이차 전달을 켭니다. 흥분(예: 글루탐산, ACh의 니코틴)과 억제(GABA, 글리신)가 더해져 다음 뉴런의 문턱을 정합니다. 전기 시냅스(갭 결합)는 더 빠르고 덜 가소적입니다. 재흡수·분해가 신호를 끄고, 약물은 이 단계를 표적으로 삼는 일이 많습니다.

호르몬

내분비샘이 피를 통해 표적 세포에 화학 소식을 보냅니다. 펩타이드·아민은 막 수용체와 이차 전달을, 스테로이드·갑상선호르몬은 주로 핵 수용체와 전사를 씁니다. 시상하부–뇌하수체가 많은 말초샘을 조율하고, 되먹임이 분비를 닫습니다. 같은 분자가 신경전달물질이기도 한 경우(예: 아드레날린)가 있어 두 계는 맞닿아 있습니다.

항상성

센서가 변수를 읽고, 통합 중추가 설정값과 비교하고, 효과기가 되돌립니다. 혈당은 인슐린·글루카곤, 체액 삼투는 ADH와 갈증, 체온은 시상하부와 피부 혈류·땀입니다. 음성 되먹임이 기본이고, 분만 옥시토신처럼 양성 되먹임은 짧게 증폭합니다. 신경은 초 단위, 호르몬은 분–일 단위로 같은 변수를 겹쳐 지킵니다.

공식

네른스트 전위 (개요)

E_ion = (RT / z F) ln ([ion]ₒ / [ion]ᵢ)

그 이온만 통할 때 평형 전압. 25 °C에서 ≈ (58 mV)/z · log₁₀(out/in).

기호

z 이온 전하수
F 패러데이 상수

골드만–호지킨–카츠 (개요)

V_m ≈ (RT/F) ln ( (P_K[K]ₒ + P_Na[Na]ₒ + …) / (P_K[K]ᵢ + P_Na[Na]ᵢ + …) )

여러 이온의 투과율 P로 휴지막전위를 가중합.

기호

P 막 투과율

신경 발화율 (스케치)

rate ≳ 0 when V_m > V_threshold (after refractory period)

문턱을 넘는 입력이 잦을수록 발화가 잦아지나, 불응기가 상한을 둡니다.

기호

V_threshold 문턱전위

되먹임 오차

error = set point − measured

음성 되먹임은 error를 줄이는 쪽으로 효과기를 밉니다.

핵심 표

전형적 휴지막전위	뉴런 약 −70 mV (세포 안 기준)
펩타이드 vs 스테로이드	펩타이드: 막 수용체, 빠름. 스테로이드: 유전자, 느림
시상하부–뇌하수체	방출호르몬 → 전엽 자극 → 말초샘 (갑상선·부신·생식샘 등)