신경 전달 물질(Neurotransmitter: NTM)이란 사람과 사람 사이의 '말(language)'처럼, Neuron들 사이에서 서로 간에 의견을 주고 받기 위한 매개체라고 생각하면 쉽다. 생각해 보라, 마치 조선시대에 지방에서 서울까지 급한 전갈이 있으면 봉수대마다 relay식으로 연기를 피웠듯이, 앞 Neuron에서 뒷 Neuron에게 신호를 보내야 하겠는데 무슨 방법으로 하겠는가? 일반적으로 단순 구조의 화학 물질을 이용하고 , 우리는 이 물질들을 Neuro+Transmitter라고 부르는 것일 뿐이다. 물론 , NO는 기체(Gas)이지만, 아주 훌륭한 신경 전달 물질이라 할 수 있다(1998 Nobel Prize in Physiology or Medicine). 대표적인 신경 전달 물질들을 알아보자.
 

Acetylcholine(Ach)은 Septum 부분, nucleus basalis부분, spinal cord와 striatum (Caudate nucleus / Putamen)의 interneuron에 적은 양이 주로 분포하지만, 혈류량 조절이라든지, 운동 기능과 Learning (Hippocampus)과 같은 고도의 정신기능에서 중요한 역할을 한다.(choline는 뇌조직에서 10∼20 M 존재한다.) 이 Ach은 말초신경계와 심장으로 연결되는 vagus nerve, 자발 골격 근육 등에서 관찰된다. 이 Ach은 cholinergic receptor에 의해 인지되는데, 여기에는 Nicotinic Receptor (Ionotropic Receptor)와 Muscarinic Receptor (Metabotropic Receptor)의 두 종류가 밝혀졌다. Nicotinic Receptor는 2분자의 Ach이 Receptor에 붙어 Receptor-Effector 복합체의 모양이 바뀌면서 channel이 열린다. 앞서 배운 바와 같이 Na+이 들어감에 따라 postsynaptic membrane이 depolarize된다. 따라서, excitatory synapse이다. 한 개의 주머니(vesicle)에서 약 만 개의 Ach이 쏟아져 나오고 , (약 0.1㎳ 동안) 약 2천 개의 receptor가 열리고 , 약 2만 개의 Na+가 들어간다. Muscarinic Receptor는 느린 과정 (Second Messenger System)으로 뇌의 cholinergic synapse의 99%가 muscarinic synapse이다. Second Messenger System (Indirect Mechanism)의 과정으로 Receptor는 Guanine nucleotides-Protein과 짝이 되어 Ach이 receptor에 붙으면, cyclic-GuanosineDiPhosphate가 cyclic-GuanosineTriPhosphate (c-GTP)로 바뀐다. c-GTP는 α-G-Protein과 붙어있다. GTP-α복합체는 effector와 반응할 수 있는 세포 내로 떨어진다(G-Protein: 1994 Nobel Prize in Physiology or Medicine). Receptor의 일반적인 내용은 다음 장에서 자세히 하겠다. Second Messenger System이 그러하듯이, Ach은 post-synapse의 muscarinic receptor의 성질에 따라, excitatory인지 inhibitory인지가 결정된다.

또, Amino Acid류로 흥분 synapse에서 대표적으로 발견되는 Glutamate, 억제 synapse에서 대표적으로 발견되는 GABA 등이 있다. 이 Amino Acids NTM는 몸 전체 중에서 중추신경계에 고농도로 분포한다. 간에 의해서 통제되는, 혈관에 흐르는 Amino Acids는 약 3∼4.5mM의 농도이나, 뇌에 있는 free Amino Acids는 약 30mM정도로 10배나 높다. 뇌에서는 Amino Acid를 gluconeogenesis나 (상당한 정도의) Urea합성을 하지는 않는다. 오히려, metabolic regulation이나 NTM으로 사용된다.(대부분이 간에서 사용되는 효소와 같은 효소를 사용하여 만들어진다.) 이 Amino Acid NTM으로 Glutamate, Aspartate, N-acetyl aspartate, GABA, Glycine, Taurine, Serine, Proline, Alanine, N-acetyl-asp-glu(dipeptide임) 등이 있다. NE, Serotonin, Dopamine 등이 그들의 (+)전하와 catabolic enzyme의 존재로 혈뇌장벽(Blood-Brain Barrier)을 통과하기 힘들듯이 non-essential Amino Acid도 마찬가지이다.(참고로, essential Amino Acid는 특수한 수송체에 의해서 어느 정도는 취할 수 있다.) 또, 예외적으로 Hypothalamus의 대부분에서는 효과적인 혈뇌장벽이 존재하지 않는다. Excitatory Amino Acid로는 Glutamate (Receptor로 AMPA, K, NMDA, LAP4, ACPD)와 근육 운동과 관계 있는 Aspartate가 밝혀졌다. 일반적으로, ligand에 관계없이, receptor가 흥분되면 그 세포는 자극된다(Receptor specificity). Inhibitory Amino Acid로서 GABA와 Glycine이 알려졌는데, 전자는 Glutamate처럼 dorsal spinal cord에 분포하고 , 후자는 Aspartate처럼 ventral spinal cord에 부분적으로 분포한다.(각각 Excitatory/Inhibitory 짝들) 둘 다 뇌에는 고농도로 존재한다