고등학교 1~2학년 (15-17세)

자극과 반응: 신경계

Nervous System & Action Potential

뉴런은 자극을 받아 전기 신호를 만들고, 그 신호를 다음 세포로 넘기는 신경 세포예요. 막전위가 역치에 이르면 활동 전위가 늘 같은 크기로 일어나고, 역치에 못 미치면 아예 일어나지 않는데, 이것을 실무율이라고 해요. 한 뉴런 안에서는 활동 전위가 축삭을 따라 전기적으로 전도되고, 뉴런과 뉴런 사이의 시냅스에서는 신경 전달 물질이 흥분을 화학적으로 전달해요. 그림에서는 자극 세기를 1에서 10까지 바꾸면서 역치를 넘는 순간 활동 전위가 생기는 모습과, 자극이 더 세지면 활동 전위의 크기가 아니라 횟수가 늘어나는 모습을 볼 수 있어요.

신경계의 기본 단위, 뉴런

⚡ 뉴런은 신호를 전하는 세포

①뉴런(신경 세포)은 자극을 받아 전기 신호를 만들고 전하는 세포다

②신호는 가지돌기 → 신경 세포체 → 축삭 → 축삭 돌기 말단 순서로 이동한다

③축삭 돌기 말단과 다음 뉴런 사이의 좁은 틈인 시냅스에서는 신경 전달 물질이 신호를 넘긴다

활동 전위와 역치

자극 세기3

💡 자극 세기를 바꾸면

①자극 세기가 4 이하이면 막전위가 조금 올라갔다가 역치(−55 mV)에 못 미친 채 돌아온다

②자극 세기가 5에 이르면 막전위가 역치를 넘어 +30 mV 까지 치솟는 활동 전위가 일어난다

③자극을 더 세게 해도 활동 전위의 꼭짓점은 +30 mV 로 같고, 대신 같은 시간에 일어나는 횟수가 늘어난다

④이것이 실무율이며, 신경은 자극의 세기를 활동 전위의 크기가 아니라 빈도로 전한다

흥분의 전도와 전달

활동 전위가 일어나는 과정

분극(−70 mV) → 탈분극(+30 mV 까지) → 재분극 → 과분극(약 −80 mV) → 분극으로 복귀

Na⁺ 통로가 열려 Na⁺ 이 들어오면 탈분극, K⁺ 통로가 열려 K⁺ 이 나가면 재분극이 일어나고, Na⁺-K⁺ 펌프가 이온 분포를 되돌린다

전도 vs 전달

흥분의 전도와 전달

구분	흥분의 전도	흥분의 전달
일어나는 곳	한 뉴런 안 (축삭을 따라)	뉴런과 뉴런 사이 (시냅스)
방식	전기적 (활동 전위가 이웃 부위로 퍼짐)	화학적 (신경 전달 물질)
방향	자극받은 곳에서 양쪽으로 퍼질 수 있음	한 방향 (축삭 돌기 말단 → 다음 뉴런)
속도	빠름 (말이집이 있으면 도약 전도로 더 빠름)	상대적으로 느림 (물질이 틈을 건너야 함)

사람의 신경계

신경계 분류

사람의 신경계 구성

예제로 익히기

예제 1

역치가 −55 mV 인 뉴런에 자극을 주었더니 막전위가 −60 mV 까지 올라갔다. 활동 전위가 일어나는가?

활동 전위는 막전위가 역치 이상에 이르러야 일어난다.

−60 mV 는 역치 −55 mV 보다 낮으므로 역치에 이르지 못했다.

▸ 일어나지 않는다

그림에서 자극 세기를 4 이하로 두면 막전위 곡선이 역치선 아래에서 다시 내려온다. 역치에 못 미치면 활동 전위는 조금도 생기지 않는다.

예제 2

역치보다 센 자극을 서로 다른 세기로 두 번 주었다. 두 경우의 활동 전위 크기를 비교하면?

실무율에 따라 역치에 이르면 활동 전위는 늘 같은 크기로 일어난다.

자극이 더 세도 활동 전위의 꼭짓점은 같고, 대신 같은 시간 동안 일어나는 횟수가 늘어난다.

▸ 두 활동 전위의 크기는 같다

그림에서 자극을 5, 7, 9로 올리면 꼭짓점이 모두 +30 mV 인 활동 전위가 1번, 2번, 3번으로 늘어난다. 뇌는 이 횟수의 차이로 자극이 얼마나 센지 알아차린다.

총정리

실무율

막전위 ≥ 역치 → 늘 같은 크기의 활동 전위 / 막전위 < 역치 → 활동 전위 없음

자극의 세기는 활동 전위의 크기가 아니라 발생 빈도로 전해진다

수능 유형 변형

뉴런의 활동 전위와 흥분 전달에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

①분극 상태의 막전위는 약 −70 mV 이다.

②탈분극은 Na⁺ 이 세포 안으로 들어오면서 일어난다.

③자극이 역치에 못 미치면 활동 전위가 일어나지 않는다.

④시냅스에서 흥분은 신경 전달 물질로 전달된다.

⑤자극이 셀수록 활동 전위의 크기가 커진다.

▸ ⑤ 자극이 셀수록 활동 전위의 크기가 커진다.

실무율에 따라 역치에 이르면 활동 전위는 늘 같은 크기로 일어난다.

자극의 세기는 활동 전위의 크기가 아니라 빈도로 전해지므로 ⑤가 옳지 않다.

🎯 시험 포인트

①뉴런의 신호는 가지돌기 → 신경 세포체 → 축삭 → 축삭 돌기 말단으로 이동한다

②분극 상태의 막전위는 약 −70 mV, 역치는 약 −55 mV, 활동 전위의 꼭짓점은 약 +30 mV 이다

③실무율: 역치에 이르면 활동 전위는 늘 같은 크기로 일어나고, 자극이 세지면 빈도가 늘어난다

④전도는 한 뉴런 안의 전기적 이동이고, 전달은 시냅스에서 신경 전달 물질에 의한 한 방향 이동이다

⑤말이집이 있는 뉴런에서는 도약 전도가 일어나 전도 속도가 빠르다

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마지막 수정 2026-10-17

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