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신경전달물질



한 개의 신경세포는 수천, 수만 개의 신경세포와 정보를 주고받고 있다. 이러한 정보 교신을 담당하고 있는 주역이 바로 화학물질인 신경전달물질이다. 이 신경전달물질의 발견은 20세기에 이루어진 가장 획기적인 발견 중의 하나다. 20세기 초까지만 하더라도 신경세포와 신경세포 사이에는 세포질이 서로 전깃줄처럼 연결되어 정보가 전달되는 것으로 생각하였다. 그러나 현미경으로 자세히 관찰한 결과 신경세포 사이에는 항상 일정한 간격(틈)이 존재한다는 사실이 밝혀졌다. 따라서, 이러한 간격을 뛰어넘어서 정보가 전달되기 위해서는 어떤 매개물질의 존재가 필요하다는 자연스러운 추론이 나오게 되었다.

1921년 오토 뢰비(Otto Loewi, 1873~1961) 박사는 미주신경(심장과 장에 분포하고 있는 부교감신경)이 붙어 있는 개구리 심장과 미주신경을 제거한 개구리 심장을 준비하여 각각 링거액에 담그고 링거액이 서로 통하게 연결시켰다. 첫 번째 개구리의 심장에 붙어 있는 미주신경을 자극하자 심장의 박동이 느려졌다. 그런데 놀랍게도 미주신경이 없는 두 번째 개구리의 심장박동도 느려진 것이다.즉, 오토 뢰비 박사는 첫 번째 개구리의 심장에 붙어 있는 미주신경을 자극하면 이 신경의 말단에서 어떤 물질이 유리되어 나와 링거액을 통해 신경이 없는 두 번째 개구리 심장에 직접 영향을 미친다는 사실을 밝힌 것이다. 신경전달물질의 존재를 처음으로 증명한 셈이다. 이 공적으로 그는 1936년 노벨의학상을 받았다. 이 신경전달물질을 미주신경말단에서 나온다는 의미로 ‘미주신경’물질이라 명명하였다. 그 후 이 물질은 아세틸콜린임이 밝혀졌다. 현재까지 뇌에는 40여 종류가 넘는 신경전달물질이 있다는 것이 발견되었다.

신경전달물질은 크게 소분자의 물질로서 신경세포의 세포체에서 합성되어 기존의 신경전달물질의 기준을 만족시키는 고전적 신경전달물질들 classic neurotransmitter과 엔돌핀과 같이 핵주위질 perikaryon에서 합성되는 신경펩타이드 신경전달물질 neuropeptide neurotransmitter로 분류한다. 고전적 신경전달물질에는 카테콜아민, 세로토닌과 같은 단가아민들, 아세틸콜린, GABA와 L-글루타메이트와 같은 아미노산 신경전달물질 amino acid neurotransmitter들이 포함된다. 이 중 대표적인 신경전달물질들은 아래와 같다.


- 도파민계의 기능
도파민은 보상체계 reward system, 의욕체계 will system, 주의력 attention, 공격성, 학습과 관계된다. 도파민 신경경로 중 흑질-선조체 경로 nigrostriatal pathway는 비수의적 운동기능과 관련이 있다. 중뇌-피질 경로 mesocortical pathway는 인지기능, 중뇌-변연계 경로 mesolimbic pathway는 감정과 관련이 있다.

도파민은 정신분열병과 관련이 깊다. 정신분열병의 원인에 대한 가설 가운데 도파민 과활성 dopamine overactivity 가설이 가장 유력하다. 실제 정신분열병 치료제들은 모두 도파민 수용체 차단작용이 있고, 항정신병 효과는 도파민 D2 수용체 차단강도와 상관이 있다. 또한 암페타민은 도파민 분비를 촉진시키는데 암페타민 중독 시 피해망상, 환청과 같은 정신분열병 증상이 나타난다. 즉 망상, 환청과 같은 정신분열병 양성증상은 중뇌-변연계 경로 mesolimbic pathway에서의 도파민 과활성과 관련이 있을 것이다. 결절-깔때기 경로 tuberoinfundibular pathway는 내분비기능과 관련이 있다. 항정신병 약물을 복용할 때 혈중 프로락틴치가 상승하는데, 이는 이 결절-깔때기 경로의 도파민 수용체가 항정신병 약물에 의해 차단되어 나타난다. 그 밖에 우울증과 양극성 장애의 조증에 있어서도 도파민의 역할이 중요한 것으로 알려져 있으며, 최근에는 술, 아편, 대마, 담배 등 각종 물질중독에 있어서도 도파민이 상당히 관여하는 것으로 알려지고 있다. 즉 VTA에서 중격측좌핵 nucleus accumbens에 이르는 도파민 신경경로가 약물의 강화기전 reinforcement mechanism과 관련이 있다고 알려지고 있다.

- 노르에피네프린계의 기능
노르에피네프린은 각성 alertness과 관련이 있으며, 공포반응과 스트레스 반응에 관여한다.36) 노르에피네프린은 특히 감정과 밀접한 관련이 있어, 노르에피네프린 신경전도의 장애가 우울증이나 양극성 장애와 같은 기분장애의 원인으로 생각되고 있다. 즉 우울증은 노르에피네프린이나 도파민의 기능이 저하된 상태이며, 조증은 노르에피네프린의 기능이 지나치게 항진된 상태라는 카테콜아민 가설이 있다. 그러나 세로토닌 신경계에만 작용하는 항우울제인 선택적 세로토닌 재흡수 억제제 selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI)들이 현재 우울증의 일차치료제로 가장 선호된다는 사실로 미루어 볼 때 이 가설은 지나치게 단순화된 것이라고 생각된다.

- 세로토닌계의 기능
세로토닌은 대개 억제성으로 작용하는 신경전달물질로 수면, 섭식, 통증, 체온조절, 심혈관 반응, 성행위, 불안, 우울 등의 기본적인 생리현상들과 관계가 있다. 특히 세로토닌의 저하는 공격성, 충동성, 자살과 관계가 있음이 확인되고 있다. 충동적이고 잔인한 형태의 자살기도자들에서 뇌척수액 5-HIAA 농도가 낮다는 것은 이미 잘 알려져 있는 사실이다. 세로토닌 길항제인 lysergic acid diethylamide (LSD)는 정신분열병에서와 같은 환각을 유발시킨다. 임상에서는 세로토닌이 우울증, 정신분열병, 강박장애, 불안장애, 식사장애, 수면장애, 성 장애, 충동조절장애, 발달장애, 퇴행성 뇌질환, 물질남용, 스트레스 장애, 운동장애 등 여러 신경정신질환의 원인에 관여하는 것으로 생각된다. 특히 우울증과의 관계는 매우 중요하다. 한편 밤에 송과선에서 세로토닌으로부터 합성되는 멜라토닌은 일주기 리듬 circardian rhythm과 관련이 있고, 계절성 정동장애 seasonal affective disorder의 치료와 비행시차 jet lag을 극복하는데 활용된다.

- 아세틸콜린계의 기능
아세틸콜린은 뇌외에도 근육계에 존재하며, 결합하는 수용체에 따라 흥분성 혹은 억제성으로 작용한다. 아세틸콜린은 뇌에 광범위하게 분포하고 각성상태에 영향을 미친다. 뇌에서는 주로 기억 및 학습에 관여하며, 또한 신속안구운동 rapid eyeball movement (REM) 수면을 조절하는 것으로 알려져 있다.40) 항콜린제를 복용하는 환자는 학습이나 기억의 장애를 나타내며, 이의 과복용으로 콜린성 위기 cholinergic crisis가 초래되면 기억장애, 착란, 환각, 지남력장애의 증상들이 나타난다. 알쯔하이머 치매의 인지기능장애는 아세틸콜린계 신경세포의 파괴로 인한 것으로 추정되며, 아세틸콜린에스터라제 억제제acetylcholinesterase inhibitor (AchEI)들이 인지기능 촉진제로 사용된다.41)42) 이들 콜린에스터라제를 가역적으로 억제하는 약물로는 피소스티그민 physostigmine이 있으며, 치명적인 유기인산제제들은 비가역적으로 이를 억제한다. 최근 각종 무스카린성 혹은 니코틴성 수용체 효현제들이 치매 치료제로서 개발 중에 있다.

무스카린은 타액분비, 땀분비, 축동, 호흡곤란, 복통, 설사, 현기를 유발한다. 항정신병약물 혹은 삼환계 항우울제를 사용할 때 나타나는 시야혼탁, 구갈, 변비, 배뇨곤란 등은 무스카린성 부작용이다. 아트로핀 atropine과 스코포라민 scopolamine이 대표적인 무스카린 길항제이다. 니코틴은 소량에서는 신경세포를 활성화시키나 대량에서는 중추신경계를 진정시킨다. D-tubocurarine이 대표적인 니코틴 길항제이다. 니코틴 수용체 가운데 특히 α4β2 수용체와 α7 수용체가 기억과 관계가 있음이 보고되어 있으며, α7 수용체의 유전적 결함이 정신분열병에서도 보고된 바 있다.

- 히스타민 histamine은 히스티딘 histidine으로부터 AADC에 의해 합성되고, MAO 혹은 디아민산화효소 diamine oxidase에 의해 대사된다. 중추신경계에서 히스타민은 매우 제한적으로 뒤쪽 시상하부의 tuberommamillary nucleus에서 만들어져서 대뇌피질, 변연계, 시상, 척수로 투사된다.43) 히스타민 수용체는 H1, H2, H3 수용체의 세 종류가 있는데, H1 수용체는 PLC를 활성화시켜 IP3와 DG를 생산하고, H2 수용체는 AC를 활성화시킨다.44) H3 수용체는 G-단백질 연계 수용체에 속하며 이에 연결된 신호전달계는 아직 잘 모른다. 히스타민은 수면-각성주기, 호르몬분비, 심혈관조절, 체온조절, 섭식, 기억기능에 관여하는 것으로 알려져 있다. 삼환계 항우울제들을 사용할 때 나타나는 진정, 체중증가, 저혈압과 같은 이상반응은 주로 H1 수용체를 통해서 나타난다.

-GABA계의 기능
GABA는 글루타메이트 glutamate 처럼 아미노산 신경전달물질이다. 이 두 가지 아미노산 신경전달물질은 서로 상호보완적 기능을 갖는데, GABA는 억제성, 글루타메이트는 흥분성 신경전달을 한다. GABA는 항불안작용과 관계가 있으며, 일부 간질은 GABA 결핍상태에 기인한다. 또한 미상핵 caudate에서 담창구 globus pallidus로 이르는 긴 신경경로의 소실은 헌팅톤씨병에서 특징적인 무도형 choreiform 운동을 일으킨다.

- 글라이신 glycine은 GABA와 더불어 억제성 아미노산이다.49) 이는 세린 serine으로부터 transhydroxymethylase와 β-glycerate dehydrogenase에 의해 생성된다. 이는 주로 척수와 뇌간에 분포한다. 글라이신은 독립적인 수용체를 가지고 억제성 신경전달물질로 기능을 하지만, 일부는 글루타메이트 수용체 중의 하나인 N-methyl-D-aspartate (NMDA) 수용체에 작용부위를 갖고 이 흥분성 수용체의 보조수용체 역할을 한다.50) 독립적인 글라이신 수용체는 strychnine-sensitive glycine receptor이고, GABA와 마찬가지로 그 자체가 중앙에 Cl- 이온통로를 형성하고 있는 억제성 수용체로서, 척수에 많이 분포한다. Strychnine은 이 수용체의 길항제로서 경련을 유발시킨다. 이 수용체는 3개의 α 소단위와 2개의 β 소단위의 복합체이다. α 소단위는 α1~α4가 알려져 있으며, β 소단위는 주로 구조적 역할을 한다. NMDA 수용체에 있는 글라이신 수용체는 non-strychnine-sensitive glycine receptor로서 양이온통로와 연관된 보조수용체이다

- 글루타메이트계의 기능
글루타메이트는 신경전달물질일 뿐 아니라 과활성화되면 신경독소로 작용한다는 것도 알려져 있다. 이는 기억, 흥분성 독작용 excitotoxicity, 세포 사망의 기전과도 관련이 있다. 흥분성 독작용이 나타날 때에는 지속적이고 과도하게 Ca++ 이온이 세포내로 유입되어 산화질소 합성효소 nitric oxide synthetase (NOS)가 활성화되면서 세포내에서 L-아르기닌으로부터 산화질소 (NO) 가 생성되고, 이어 많은 세포내 효소들이 활성화되면서 세포는 죽게 된다. 영구기억이 형성될 때에도 Ca++ 이온통로가 장기간 열리는 longterm potentiation phenonmenon (LTP)이 일어나는데, 이는 NMDA 수용체를 통해 이루어진다. 또한 기억과 가장 관계있는 대뇌 구조물인 해마에 NMDA 수용체가 많이 분포한다. 이 수용체는 임상적으로는 간질, 허혈성 괴사, 편두통, 정신분열병과도 관련이 있다고 알려져 있다. PCP는 NMDA 수용체의 길항제로서 양이온통로를 차단하는데, PCP 중독은 지리멸렬한 사고와 말, 그리고 환각 등의 증상을 나타낸다. 이는 피해망상과 환청을 주로 나타내는 정신분열병의 암페타민 모델과 더불어 정신분열병의 두 가지 중요한 약물 모델 중의 하나이다. 글루타메이트는 도파민계와의 상호작용을 통해 정신분열병의 증상을 야기하거나 혹은 완화시킨다고 생각된다.


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신경펩타이드

1) 종류
신경펩타이드란 신경계에서 발견되는 모든 펩타이드들을 총칭하며, 현재 백여종의 물질들이 밝혀져 있다. 3개의 아미노산으로 구성된 갑상선 분비 호르몬으로부터 200여개의 아미노산으로 구성된 황체자극호르몬, 성장 호르몬, 프로락틴까지 크기가 다양하다. 이들을 조직 내 분포에 의해 분류하면 아래와 같다.


3) 수용체
모든 신경펩타이드들의 수용체는 예외 없이 모두 G-단백질 연계 수용체에 속한다. 즉 이들은 모두 7개의 횡막부위 (TMD)를 갖고, G-단백질을 통해 효과기를 활성화시키거나 억제한다.

4) 기능
이들은 한 신경세포 말단에서 다른 신경전달물질들과 공존하여 다른 신경전달물질들의 분비를 조절하기도 하고, 독자적인 수용체를 갖고 고유의 기능을 나타내기도 한다. 즉 일부는 신경조절물질로 일부는 신경전달물질로 작용한다.

1) 엔돌핀
엔돌핀 endorphine은 내인성 아편양 제제 endogenous morphine-like substance들을 말한다. 이는 일군의 대표적인 신경펩타이드들로서 이에 속하는 물질들이 엔돌핀 endorphine, 엔케파린 enkephaline, 디놀핀 dynorphine이다. 31개의 아미노산으로 구성된 β-엔돌핀은 proopiomelanocortin (POMC)으로부터 만들어 지고, 5개의 아미노산으로 구성된 Met-enkephaline과 Leu-enkephaline은 proenkephaline으로부터 만들어지고, 17개의 아미노산으로 구성된 dynorphine은 prodynorphine으로부터 만들어진다. 이들은 각기 통증, 기분, 보상체계 reward system에 관여하며, β-엔돌핀은 μ (mu), 엔케파린은 δ (delta), 디놀핀은 κ (kappa) 수용체를 통해 신경전도를 한다. 몰핀은 μ 수용체, 아편양 진통제인 펜타조신 pentazocine은 κ 수용체에 주로 결합한다. 강력한 길항제인 naltrexone은 μ 수용체에 가장 강하게 길항한다. 이들은 시상하부, 간뇌, 뇌교, 해마, 중뇌에 많이 존재하고, 약물의 강화기제 reinforcement mechanism에 관여한다.54)

2) 바소프레신과 옥시토신
바소프레신 vasopressin과 옥시토신 oxytocin은 시상하부에서 만들어져 뇌하수체 후엽에서 저장되었다가 분비된다. 이 두 펩타이드는 학습과 기억에 관계되며, 감정의 조절에도 관련이 있다고 알려져 있다. 특히 옥시토신은 애착attachment 현상에 관계되며, 이를 통해 성격에도 영향을 미친다고 한다.55)

3) 콜레시스토키닌
위장관 펩타이드로 먼저 알려진 콜레시스토키닌 cholecystokinin (CCK)은 뇌에도 대뇌피질, 해마, 중격에 많이 존재한다. 이는 일군의 흥분성 신경펩타이드들로서 크기가 다양하다. CCK는 정신분열병, 공황장애, 거식증 bulimia 등의 병태생리에 관여한다고 추정되고 있다. CCK 수용체는 위장관형인 CCKA 수용체와 중추형인 CCKB 수용체로 구분되며, 이들은 PLC를 활성화시킨다. 특히 4개의 아미노산으로 구성된 CCK-4는 불안과 공황장애를 유발시키고, CCKB 수용체 길항제들은 항불안작용이 있다고 알려져 있다.

4) 뉴로텐신
도파민의 중뇌-변연계 신경경로의 축삭돌기 말단에서 도파민은 콜레시스토키닌, 뉴로텐신 neurotensin과 같이 저장되고 분비된다. 도파민과 함께 시냅스 소포 synptic vesicle에 저장되었다가 함께 분비되는 뉴로텐신은 도파민 신경전달을 조절한다고 생각된다. 따라서 뉴로텐신도 정신분열병의 병태생리에 관여하리라고 추정된다. 56)

5) 타키키닌들
타키키닌 tachykinin 펩타이드는 신경펩타이드 중 가장 큰 계열을 형성한다. 이들은 신속히 장 조직의 수축을 일으키므로 타키키닌이라고 명명되었다. 이들은 Phe-X-Gly-Leu-Met-NH2를 공유하며, 신경원을 흥분시키고, 강력한 혈관이완제이며, 직간접적으로 많은 평활근을 수축시킨다. 인간에게는 TAC1 and TAC3 라고 불리는 두 개의 타키키닌 유전자가 있다. 이들은 생쥐의 Tac1 and Tac2와 같다. TAC1 유전자는 뉴로키닌 neurokinin A (물질 substance K), 신경펩타이드 neuropeptide K (neurokinin K), 신경펩타이드 감마 neuropeptide gamma 와 물질substance P의 4개의 신경펩타이드를 암호화 coding하고 있으며 TAC3 유전자는 뉴로키닌 neurokinin B를 암호화하고 있다. 이 중 가장 주목받고 있는 것은 물질 P이다. 이는 11개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 중추신경계에서는 기분조절, 불안, 스트레스, 강화, 신생세포생성 neurogenesis, 호흡, 신경독성, 구토, 통증 지각 등에 광범위하게 관여하는 것으로 알려져 있다.57)
포유류의 타키키닌 수용체는 NK1, NK2, NK3라고 불리는 3 종류가 알려져 있으며, 이들은 모두 7개의 횡막부위를 갖는 수용체이고, 포스포리파제 phospholipase C를 활성화시켜 IP3를 만든다. NK1, NK2, NK3는 각각 물질 P, 뉴로키닌 A, 뉴로키닌 B에 선택적으로 결합하는 수용체들이다. 그러나 이들 수용체는 다른 타키키닌에도 어느 정도의 친화성은 보인다. 최근 물질 P가 결합하는 NK1 길항제는 항우울작용이 있는 것으로 알려지고 있다.

6) 기타 신경펩타이드들
신경펩타이드 Y는 비만과 관계되어 연구가 진행되고 있다. 소마토스타틴 somatostatin 은 일종의 성장호르몬 억제요소이다. 기분장애외에도 헌팅톤씨병, 알쯔하이머씨병 등의 퇴행성 뇌질환에서도 물질 P substance P, 소마토스타틴 somatostatin 의 이상이 발견되고 있다.58)

신경전달물질 (신경호르몬 포함)은 보통 때는 신경섬유 말단부의 조그마한 주머니인 소포체에 저장되어 있다. 신경정보가 전기적 신호로 신경 섬유막을 통해 말단부로 전파되어 오면 이 주머니가 신경세포막과 결합한 후 터져서 신경전달물질이 시냅스 간격에 유리된다. 유리된 전달물질은 1/20,000㎜ 정도의 짧은 간격을 흘러서 다음 신경세포막에 도달된다. 세포막에 있는 특수한 구조와 결합함으로써 정보가 전달되는 것이다. 이 특수한 구조는 정보를 받아들이는 물질이라는 의미에서 ‘수용체(receptor)’라고 한다. 수용체는 단백질로 구성되어 있다. 비유하자면 신경전달물질은 일종의 열쇠이며 이를 받아들이는 수용체는 열쇠구멍에 해당된다. 신경전달물질이라고 하는 열쇠가 수용체라고 하는 열쇠구멍에 맞게 결합함으로써 다음 신경세포막에 있는 대문이 열려 정보가 전달될 수 있는 것이다. 각각의 신경전달물질들은 각자 특유의 수용체 분자하고만 결합하여 특정정보를 전달한다. 정리하자면, 신경정보를 가지고 있는 신경전달물질이라고 하는 화학분자와 그 정보를 받아들이는 수용체라고 하는 특수 단백질 분자의 상호결합으로 고도의 정신기능에서부터 행동․감정에 이르기까지 모든 것이 결정 되는 것이다.

유리된 신경전달물질이 신경세포막에 있는 수용체 단백질과 결합하면 시냅스 간격에서 신경세포로 이온이 들어올 수 있는 길, 즉 이온 통로가 열린다. 이온은 원자나 분자가 전기를 띄고 있는 것이다. 양(+) 전기를 띄고 있는 것은 양이온, 음(-)의 전기를 띄고 있는 것은 음이온이라고 한다. 이온 통로가 열리는 방법은 수용체 분자 자신이 이온 통로가 될 수도 있고, 또는 수용체 옆에 있는 이온통로가 활성화 될 수도 있다. 이렇게 이온 통로가 열리게 되면, 나트륨이온(Na+), 칼슘이온(Ca++)과 같은 양이온, 혹은 염소이온(Cl-)과 같은 음이온이 신경 세포로 들어올 수 있게 된다.  평상시 신경 세포는 -60㎷에서 -90㎷의 음전하를 띠고 있다. 만일 나트륨, 칼슘 이온 등의 양이온이 들어오면 신경 세포는 양전하를 띠게 되고 신경세포는 흥분 하게 된다. 반대로 염소이온과 같은 음이온이 세포 내로 들어오면 세포는 음전하가 커지게 되어 신경세포의 흥분이 억제된다. 신경세포를 흥분시키는 신경전달물질로는 글루탐산, 억제시키는 전달물질로는 GABA(감마 아미노 부티르산)가 대표적이다. 단순하게 보면, 신경전달물질은 신경에 전기를 흐르게 하는 스위치와 같은 역할은 한다고 생각할 수 있다.

그러나 신경전달물질만 가지고는 온전한 스위치 역할을 하지 못한다. 신경전달물질이 적절히 유리된다고 하더라도 이와 결합하는 수용체가 적절한 기능을 하지 못하면 신경정보는 효율적으로 전달되지 못하기 때문이다. 신경전달물질과 수용체가 합쳐져야 온전한 스위치의 역할을 할 수 있다. 물론 스위치의 비유는 이해를 돕기 위함이고 실제로는 이보다 훨씬 복잡하다. 신경전달물질의 종류도 많고 그 각각에 맞는 수용체도 다르기 때문이다. 또한 재미있는 점은, 어떤 이유로 전달물질의 유리가 적어지면 수용체 수는 증가하고, 반대로 유리가 너무 많아지면 수용체 수는 줄어든다는 것이다. 쉽게 비유하자면, 스위치에 자동 수리 기능까지 있는 셈이다. 그래서 우리 뇌의 기능이 일정하게 유지되는 항상성을 가지게 된다. 이러한 항상성이 깨지면 여러 가지 신경 정신 질환이 발생한다.

우리는 흔히 세계를 눈에 보이는 물질세계와 보이지 않는 정신세계로 나눈다. 그런데 정신세계를 움직이고 조절하는 것도 물질로 이루어진 화학적 신경전달물질에 의해서 이루어지고 있다는 사실은 많은 것을 시사해 준다. 현재는 복잡한 정신세계, 마음의 세계를 눈에 보이는 과학적 개념으로 모두 설명할 수는 없다. 그러나 과학이 발달해 감에 따라 보이지 않는 세계, 추상적인 세계의 일부를 구체적으로 볼 수 있게 된 것이다.  눈에 보이는 세계와 보이지 않는 세계의 정의가 과학적으로 상당히 애매해지고 있는 것이다. 현재 존재를 볼 수 없는 많은 것들이 앞으로 그 존재를 볼 수 있게 될 것이다.

어떻게 보면, 인간을 인간답게 만들며, 인간 활동의 최고 주체이며, 인류문화 창조의 근원이 신경전달물질이라고 말해도 과언이 아니다.  중요한 역사적 사건의 주체들, 인류에 큰 타격을 주었던 전쟁을 일으켰던 사람들의 신경전달물질 체계가 보통 사람들의 것과 어떻게 다른가를 연구하는 것은 중요하다. 이들의 사상과 행동의 원인을 가시적으로 이해할 수 있기 때문이다. 고도의 정신기능, 감정, 운동 및 감각기능을 위하여 얼마나 많은 신경전달물질이 필요한지 아직도 완전히 모른다. 앞으로 과학이 발달함에 따라 서로 다른 기능을 하고 있는 많은 신경전달물질들이 끊임없이 발견될 것이다. 이 신경전달물질 체계의 특성을 밝힘으로써 인간 정신세계의 본질을 규명할 수 있을 것이다.

인간의 복잡한 정신을 분자활동으로 설명할 수 있는 시대가 다가오고 있다. 현재 인간의 사고, 의식과 행동, 감정을 뇌 속 화학물질의 작용으로 상당 부분 설명할 수 있게 되었다. 그 동안의 연구 결과 뇌에는 신경전달물질, 수용체, 2차‧3차 전달자들, 각종 기능 단백질을 비롯한 많은 활성물질이 발견되었다. 그 중에서도 신경전달물질과 그 수용체들이 가장 중요한 두 주역을 담당하고 있다.  
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정신분열병, 우울병, 신경증, 파킨슨병, 무도병, 간질, 자폐증, 주의력결핍과잉행동장애(ADHD), 수면장애 등과 같은 중요한 신경정신계 질환이 특정 신경전달물질계(신경전달물질과 수용체)의 기능 과다 및 감소로 생긴다는 사실이 밝혀지고 있다. 대표적인 예로 도파민 신경전달물질이 유리되어 나오는 도파민 신경세포가 망가지면 수용체는 정상이나 수용체와 결합하는 도파민 신경전달물질이 없기 때문에 도파민이 매개하는 운동기능이 상실된다. 이러면 무하마드 알리와 교황 바오로 2세가 앓았던 파킨슨병이 생긴다. 반대로 도파민 수용체가 과도한 활동을 하면 영화 ‘뷰티풀마인드’의 실제 주인공인 존 내쉬(John  Forbes Nash Jr., 1928~ ) 박사와, 영화‘샤인’의 주인공인 피아니스트 데이비드 헬프갓(David Helfgott, 1947~ )이 앓았던 정신분열병이 생기는 것으로 생각하고 있다.


우리는 정신분열병, 우울병등과 같은 신경정신 질환을 수치스러운 질병으로 생각하고 약물치료를 적절히 받지 않는 경우가 많다. 그러나 위장질환, 간질환, 신장질환, 고혈압을 약물로 치료하듯이 신경정신질환은 뇌에 오는 뇌 질환이라는 사실을 인식하고 상당부분 약물로 치료될 수 있다는 믿음을 갖고 적극적으로 치료받는 것이 중요하다. 미국에서 처방되는 약 중 우울증 치료제가 1위를 차지하고 있으며 세계에서 가장 많이 팔리는 10개 약 중 3~4개가 정신질환 즉, 뇌질환 치료제라는 사실을 보면 잘 알 수 있다.  

그뿐만 아니라 현재 크나큰 사회적 문제를 야기하고 있는 필로폰, 코카인, LSD 같은 환각제, 몰핀 같은 마약, 술, 담배, 인터넷 중독 등도 복측 피개부(VTA)에 있는 도파민 신경전달물질계가 과도하게 활성화됨으로써 환각, 행동과 사고의 장애를 보이는 것으로 생각된다. 사랑에 빠지면 중독 때와 마찬가지로 복측 피개부의 도파민의 과도한 활성이 나타난다. 즉, 사랑에 빠지면 중독 때와 비슷하게 눈이 멀어 다른 사람들은 모두 매력이 없어지는 것 같다. 그러므로 사랑에 빠지기 전에 상대방을 자세히 알아 볼 필요가 있겠다.
우리 뇌의 맨 위 맨 앞에 있는 전전두엽에는 사람의 기분과 감정 그리고 폭력성을 제어하는 세로토닌계가 있다. 이 세로토닌계가 선천적으로 혹은 후천적인 어떤 이유로 기능장애가 나타나면 하부 뇌에서 표출되는 감정과 폭력성을 잘 제어하지 못하게 된다. 최근 이러한 세로토닌계의 장애가 있어서 제어할 수 없는 폭력성이 나타나 연쇄살인을 일으킬 수 있음이 보고되고 있다.  또, 최근 영국과 호주의 과학자들은 사람의 기분을 좌우하는 세로토닌이 메뚜기들의 잠자던 공격성을 깨운다고 ‘사이언스’지에 발표했다. 메뚜기들은 평소 단독생활을 하며 순하다. 그러던 메뚜기들이 가뭄으로 먹이가 줄어드는 등 특정상황하에서는 세로토닌 분비량이 3배로 늘어나 무리를 이루어 논밭을 폐허로 만들 정도의 맹렬한 공격성을 나타낸다는 것이다.