역전파 활동전위 (Backpropagating Action Potential)

한 줄 정의: 축삭 시작부에서 생긴 활동전위가 수상돌기 쪽으로 거꾸로 퍼지는 현상입니다.

쉽게 풀면

활동전위는 보통 세포체 근처에서 만들어져 축삭을 따라 다음 세포로 전달됩니다. 그런데 이 신호가 반대 방향인 수상돌기로도 퍼져 올라가는데, 이것을 역전파 활동전위라고 합니다. 이 신호는 수상돌기의 시냅스들에게 '방금 세포가 발화했다'는 소식을 알려주는 역할을 합니다.

왜 중요한가

시냅스 입력과 역전파 활동전위가 거의 동시에 만나면 시냅스가 강해지거나 약해질 수 있어, 발화 시점에 따른 가소성의 핵심 기전으로 여겨집니다. 수상돌기 연산을 이해하는 데도 중요합니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"전압 영상으로 수상돌기를 따라 퍼지는 EPSP뿐 아니라 세포체에서 수상돌기로 전파되는 역전파 활동전위도 추적하였다."

입력 신호가 세포체로 오는 흐름과 발화 신호가 수상돌기로 되돌아가는 흐름을 모두 영상으로 봤다는 뜻입니다.

조금 더 깊게 보면

역전파는 수상돌기에 있는 전압개폐 나트륨 통로에 의해 능동적으로 유지되며, A형 칼륨 통로 등은 이를 약하게 만듭니다. 그래서 역전파의 크기는 수상돌기 가지와 뉴런 종류에 따라 크게 다르고, 먼 가지로 갈수록 작아지는 경우가 많습니다. 시냅스 입력과 겹치면 NMDA 수용체를 통한 칼슘 유입이 커져 장기강화 유도에 기여할 수 있습니다.

주의할 점

역전파 활동전위는 일반적으로 다음 세포로 정보를 전달하는 신호가 아닙니다. 인공신경망 학습 알고리즘인 '역전파(backpropagation)'와 이름이 비슷하지만 전혀 다른 개념입니다.