# 한 신경섬유에 역치의 1.5배와 3배 자극을 각각 줄 때 활동전위에 대한 설명으로 옳은 것은?

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> subject: 과목별 모의고사 | 물리치료 기초

## 문제

한 신경섬유에 역치의 1.5배와 3배 자극을 각각 줄 때 활동전위에 대한 설명으로 옳은 것은?

## 보기

1. 3배 자극에서 활동전위의 크기가 더 크다
2. 3배 자극에서 활동전위의 지속시간이 더 길다
3. 두 자극에서 활동전위의 크기가 같다 **✔ 정답**
4. 1.5배 자극에서는 활동전위가 생기지 않는다
5. 3배 자극에서만 활동전위 뒤에 불응기가 나타난다

**정답: 3**

## 해설

활동전위는 역치 이상이면 자극 세기와 관계없이 같은 크기로 발생하는 전부-아니면-전무(all-or-none) 반응이므로 두 자극의 크기가 같다. 자극이 세지면 크기가 아니라 발생 빈도가 늘어 세기 정보를 전달한다. 크기가 자극에 비례하는 것은 단계전위(graded potential)이다.

## 심화 해설

활동전위는 실무율(all-or-none law)에 따라 발생합니다. 어떤 신경섬유에 역치(threshold) 이상의 자극이 가해지면 활동전위가 발생하는데, 자극의 세기가 역치의 1.5배이든 3배이든 일단 역치를 넘으면 발생하는 활동전위의 크기(진폭)와 지속시간은 동일합니다. 자극 강도가 커져도 활동전위 자체의 모양은 변하지 않으며, 달라지는 것은 활동전위의 빈도(발화율, firing rate)입니다.

실무율의 기전

신경세포막에는 전압 개폐성 나트륨 통로(voltage-gated Na+ channel)가 분포합니다. 막전위가 역치에 도달하면 이 통로들이 개방되면서 나트륨 이온이 급격히 세포 안으로 유입되어 탈분극이 일어납니다. 중요한 점은 나트륨 통로의 개방이 재생적(regenerative) 방식으로 진행된다는 것입니다. 한 번 역치를 넘으면 통로 개방이 스스로 증폭되는 양성 되먹임(positive feedback) 과정을 거치므로, 자극의 세기가 아무리 커도 최종 탈분극의 정점은 동일한 값(약 +30 mV)에 도달합니다. 자극 강도는 단지 역치 도달 속도에만 영향을 줄 뿐, 활동전위의 진폭이나 모양에는 영향을 주지 않습니다.

자극 강도가 실제로 변화시키는 것

자극의 세기가 커지면 신경섬유에서 변화하는 것은 활동전위의 크기가 아니라 발화 빈도(firing frequency)입니다. 역치의 1.5배 자극보다 3배 자극에서 더 높은 빈도로 활동전위가 반복 발생합니다. 이는 Nav1.8과 같은 전압 개폐성 나트륨 통로가 활동전위의 반복적 발화를 지속시키는 데 중요한 역할을 하기 때문이며, 통로의 기능 항진(gain-of-function) 돌연변이가 통각수용기의 과흥분성을 유발하는 기전도 이와 연결됩니다[2]. 또한 C-섬유(C-fiber)에 전기적 정현파 자극을 가할 때도 자극 진폭을 증가시키면 단일 신경섬유의 반응이 유발되고 자극 주파수에 따라 활성화 양상이 달라지는데, 이때도 활동전위의 크기 자체가 아니라 얼마나 많은 활동전위가 발생하는지(발화 패턴)가 자극 조건에 따라 달라집니다.[1]

보기별 분석

| 보기 | 판단 | 근거 |
| --- | --- | --- |
| 1. 3배 자극에서 활동전위의 크기가 더 크다 | 오답 | 실무율에 따라 역치 이상 자극에서는 활동전위의 진폭이 동일함 |
| 2. 3배 자극에서 활동전위의 지속시간이 더 길다 | 오답 | 활동전위의 지속시간은 자극 강도와 무관하게 일정함 |
| 3. 두 자극에서 활동전위의 크기가 같다 | 정답 | 역치의 1.5배와 3배 모두 역치 이상이므로 동일한 크기의 활동전위 발생 |
| 4. 1.5배 자극에서는 활동전위가 생기지 않는다 | 오답 | 역치 이상 자극이므로 활동전위가 발생함 |
| 5. 3배 자극에서만 활동전위 뒤에 불응기가 나타난다 | 오답 | 불응기는 활동전위가 발생하면 자극 강도와 무관하게 항상 뒤따름 |

혼동 주의! 자극 강도가 커지면 신경에서는 활동전위의 빈도가 증가하지, 활동전위의 크기가 커지지 않습니다. 신경손상 후 통각과민(hyperalgesia)이나 이질통(allodynia)이 나타나는 것은 나트륨 통로의 기능 변화로 역치가 낮아지거나 발화 빈도가 비정상적으로 증가하기 때문이며, 이는 활동전위의 진폭 변화와는 별개의 현상입니다[2]. 핵심! 활동전위의 진폭은 자극 강도가 아니라 세포막의 이온 기울기와 통로 역학에 의해 결정됩니다.참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Optimum electrical sinusoidal frequency stimulation to activate C-nociceptors.일반논문Dileep D, Bali K, Soares S, Schmelz M, Rukwied R. (2026) · DOI: 10.1097/pr9.0000000000001412

- [2]Biophysical dissection of nociceptor hyperexcitability caused by a Nav1.8 gain-of-function mutation linked to severe pain.일반논문Vasylyev DV, Zhao P, Waxman SG. (2026) · DOI: 10.1016/j.ynpai.2026.100214

## 임상 시나리오

활동전위 실무율 임상 적용신경 손상 환자 평가에서 자극 강도와 반응 해석
신경전도검사에서 역치 이상 자극을 주면 활동전위의 진폭은 자극 강도와 무관하게 일정하다. 자극 강도를 1.5배에서 3배로 올려도 활동전위 크기는 변하지 않고 발화 빈도만 증가한다.

신경손상 후 통각과민이나 이질통이 나타나는 것은 나트륨 통로 기능 변화로 역치가 낮아지거나 발화 빈도가 비정상적으로 증가하기 때문이다. 활동전위 자체의 크기가 커지는 것이 아니다.

주의자극 강도를 높였을 때 환자의 통증 반응이 심해지는 것은 활동전위의 진폭 증가 때문이 아니라 발화 빈도 증가와 더 많은 신경섬유 동원 때문이다. 평가 시 이를 혼동하지 않도록 한다.

## 핵심 개념

- **실무율** — 역치 이상의 자극이면 활동전위의 크기와 모양이 자극 강도와 무관하게 동일하게 발생하는 원리
- **역치** — 활동전위를 발생시키는 데 필요한 최소한의 막전위 탈분극 수준
- **발화빈도** — 자극 강도가 커질수록 증가하는 활동전위의 반복 발생 횟수
- **불응기** — 활동전위 발생 직후 새로운 활동전위가 발생하지 못하는 기간
- **전압개폐성나트륨통로** — 역치 도달 시 개방되어 나트륨 유입을 일으켜 탈분극을 유발하는 통로

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