...

神経細胞って何?

by user

on
Category: Documents
4

views

Report

Comments

Transcript

神経細胞って何?
第 1章
神経細胞って何?
神経細胞が私たちの体を制御している
の動作も、体中に張り巡らされた神経細胞の働きなく
ールから離れるように体が動きます。このような一連
配する神経に電気信号が送られ、筋肉を動かして、ボ
気信号が脳へと伝達された後、今度は脳から筋肉を支
により、光の情報が電気信号に変換されます。この電
えます。その時、視覚センサーである視細胞(④項)
例えば、自分に向かって飛んできたボールを避ける
場合。ボールの接近を音で感じ、次に目で視覚的に捕
で必要不可欠な働きをしています。
制御する細胞です。ヒトを含め動物が生きていくうえ
神経細胞(ニューロン)は、外界からのいろいろな
情報を生体信号として体中に伝え、処理して、行動を
開発ができるといっても過言ではないでしょう。
・ 対 応 の 仕 方 な ど の 機 構 を 知 る こ と で、 よ り 良 い 商 品
神経細胞の理解を深めて、外界の情報の感じ方や応答
私たちの身の回りの製品には、このような視覚や嗅
覚の機構を利用した製品がたくさん存在しています。
同じ電気信号を利用します。
これらで使われる電気信号は、電気回路を通るもの
とは少し異なりますが、体の中では視覚でも嗅覚でも
され、匂いを知覚するのです。
換されます。その電気信号が神経を通じて脳へと伝達
経細胞で、化学物質が持つ情報が生体電気信号へと変
のではありません。鼻の中にあって嗅覚にかかわる神
しては、成り立ちません。
間(⑦項)などの知識が重要になるでしょう。
例えば自動車の操作や、マシンの作業速度を設定す
る際などは、情報の受取りや神経伝導の速度、遅延時
また、いい香りを感じる場合、香りの元となるのは
化学物質ですが、化学物質がそのまま脳へと運ばれる
2
1
神経細胞って何?
第1章
映像関係、広告、IT業界などでは視覚の仕組みや
特性を知ることが必要となります。視覚の働きでは、
まって
「中枢」
として機
能している部分を指し
ます。具体的には、脳・
脊 髄( 脊 椎 動 物 )で
す。一方で、末梢神経
は、全身に散らばって
分布している、中枢神
経以外の神経を指し
ます。
舌(味覚)
脳
よく見える、きれいに見える、また、無意識のうちに
注目してしまうなどの特徴があります。
食品、飲料、化粧品、香料の関連では、当然、味覚
や嗅覚の仕組みを理解することが重要です。例えば、
アイソトニック飲料の成分は、神経細胞の信号伝達に
必要なものですが、単に体に必要な因子を水に溶かし
の通り神経が多数集
3
ただけのものは飲めたものではありません。
音楽、警報、注意音などが必要とされる場合は、聴
覚に関する知識が必須となります。
中枢神経とは、
その名
危険察知をする場合と、温度、肌に塗布する刺激性
の化学物質を取り扱う場合には、温感や接触感覚、痛
一 口メモ
脊髄
膀胱
目(視覚)
中枢神経と末梢神経
肺
心臓
胃
肝臓
筋肉
間やリラックスできる背景音、心地よい香りの空間、
化粧品や衣類などの体に接触する材質、穏やかな光空
す。そのような場合、具体例としては、刺激の少ない
性のもの、阻害剤などを利用すればよいことになりま
ない製品を作るためには刺激を起こさないもの、抑制
覚などの体性感覚の知識が必要です。反対に、刺激の
主に神経系に焦点を置くことにします。
ただ、本書では液性調節についてはこれ以上触れず、
で、この場合も液性情報が重要な働きを行っています。
脳下垂体から血液中に分泌されるホルモンによるもの
きます。また、女性の月経周期を調節しているのも、
れ、体中のいろいろな細胞が血糖値を下げるように働
と、膵臓から糖分調節のためのインシュリンが分泌さ
すいぞう
などがあります。
なお、本書で使用する用語は、以下の通りに区別し
ています。
「神経細胞」=数多くある細胞の1種で、生体電気
信号を伝える働きをもつもの
「神経」=広い意味で神経細胞も線維も含む
「 生 体 電 気 信 号 」 = 生 体 に 流 れ る 電 気 で、 外 部 か ら
の物理・化学情報を信号化したもの
「電気信号」=生体だけでなく電線を通る電気も含
んだもの
「生体信号」=電気だけでなく化学信号も含んだも
の
のう か すいたい
また、古代エジプトや中世ヨーロッパで活躍した香
りの演出の目的は、よい香りの演出をする以上に、嫌
な匂いを消す目的で利用されていました。
神経は体のあらゆる組織に投射しています。ここで
いう投射とは、
情報を受け取り(求心性)
、
作用する(遠
心性)ことを示し、いずれも神経細胞の機能によって
行われています。
ところで、神経と同様にヒトの組織間の情報伝達を
するものに液性情報があります。液性情報は、血流を
流れるホルモンを介して体の働きを調節するもので、
神経の中では自律神経系(後述)の働きによく似てい
ます。
例えば、ご飯を食べて血液中の糖分濃度が上昇する
4
神経細胞って何?
第1章
生理学・医学賞を受賞しています)。
06年に、レーヴィは1936年にそれぞれノーベル
神経の伝わり方を発見したのは日本人
─ 生 体 電 気 信 号の伝 達 ─
そもそも「神経細胞」はどうやってその存在が知ら
れたのでしょうか。
を通る電気は距離に対して減衰するために、当初は当
世紀後半、神経解剖学者であ
るイタリアの Golgi
(ゴルジ、
1843─1926)が、
神経は網状に体内で連続的に繋がっているという「網
信号は長い線維を通っていく間に減衰すると考えられ
一方、神経における電気信号の伝わり方に関する研
究では日本人が非常に大きな発見をしています。電線
状説」を唱えたのに対して、スペインの Cajal
(カハ
ール、1852─1934)が神経はニューロンとい
ていました。しかし、1912年に、加藤元一(18
神経細胞については
う単位ごとに、シナプスによって連絡し合っていると
90─1979)が世界で初めて神経を通る信号が不
たり前のように、神経研究の世界的情勢では、神経の
いう「ニューロン説」を唱え、大論争となりました。
減衰的に伝導することを発見したのです。
質の放出が生理学的な実験で見られたことで、カハー
チャネルと チャネルの働きから説明しました。個々
と Huxley
(ハックスレー、1917─2012)が、
そのような不減衰の神経興奮と伝導のイオン機構を
(ホジキン、1910─1994)
その後、 Hodgkin
ルのニューロン説が正しいことが証明され、現在の神
シ ナ プ ス 間 隙 が 見 ら れ た こ と や、 Loewi
( レ ー ヴ ィ、
1873─1961)によってシナプス間隙で伝達物
その後、電子顕微鏡による形態観察で神経細胞間に
19
経科学の礎になっています(ゴルジとカハールは19
Na+
の イ オ ン チ ャ ネ ル は 開 い た り 閉 じ た り し て い ま す が、
K+
5
2
神経研究のはじまり
19 世紀後半
神経細胞 1 個が機能単位で
神経細胞は
シナプスで連絡しあっている
切れ目なくつながっている
そのことを実験的に予測したのは
(カッツ)と
Katz
(ミレディ)によるノイズ解析がさきがけです
Miledi
(㊱項)。その後、実際に1分子のイオンチャネルの動
きを記録したのは Neher
(ネーアー、1944─)と
(サックマン、1942─)です。
Sakmann
また、膜タンパクとしてのイオンチャネル分子のア
ミノ酸配列が明らかとなり、チャネルの各部分がどの
ような働きをしているかについても知見が深まりつつ
あります。現在では、産業的にも利用できる可能性と
して、小さな電気発生器あるいは分子機械として注目
されています。神経系で利用される電気素子の実態は
タンパク質ですが、目的に応じてさまざまな特性のも
のが用意されていて、各々の細胞は必要なタンパク質
を必要な量だけ膜上に発現させて機能を達成していま
す。それぞれの素子の電気的特性は極めて複雑で、現
在の電気素子でもまねのできないものが多くありま
す。そのような特性は、将来電気機器に組み込まれて
新たなデバイスを作り出すことにつながるかもしれま
せん。また、生体分子そのものを利用して新たな機能
を持つ製品が出来上がる可能性も広がっています。
6
ニューロン説(カハール)
VS
網状説(ゴルジ)
神経細胞って何?
第1章
神経細胞の働き
りをする場となっています。樹状突起の形や枝分かれ
も、細胞によってまったく異なります。
一方、軸索も細胞体から伸びている構造体ですが、
樹状突起と大きく異なるのは、枝分かれしない1本の
、他の神経細胞か
神経細胞は、核を持つ「細胞体」
ら入力を受ける「樹状突起」
、信号を伝える「軸索」、
さらに、
情報を入力したり、
出力したりする部位を「シ
長い線維で、情報を電気信号として伝導するため、高
チャネル、㉛項)が発現している点で
くの突起を何本も枝分かれさせて伸ばしています。こ
樹状突起と軸索は、細胞体から伸びています。樹状
突起は他の神経細胞からの信号を受け取るために、多
でも生物が異なると大きさが異なります。
も細胞が異なると細胞体の大きさも異なり、同じ細胞
トの神経細胞で直径数 ~十数 ですが、同じヒトで
を指します。特に知覚・運動に関与するものを体性神
系などを指し、末梢神経系は、脳・脊髄以外の神経系
神経系を大別すると、中枢神経系と末梢神経系に分
けられます。中枢神経系は主に、脳神経系、脊髄神経
部に小胞体やリボソームを持ちません。
で多様です。さらに、軸索は樹状突起とは異なり、内
す。軸索は、長さ数 のものから1mにも及ぶものま
こにはシナプスによる入力が多くあり、伝達物質感受
経系、内臓や血管などの生体の制御にかかわるものを
他の細胞に出力する「神経終末」部分に分けられます。
ナプス(㊱項)
」と言います。
と電位依存性
密度にイオンチャネル(主に、電位依存性 チャネル
細胞体にある核は、さまざまなタンパク質を合成し
たり、代謝を制御しています。細胞体の大きさは、ヒ
Na+
性の受容体やイオンチャネルなどを用いて情報の受取
K+
7
3
Fly UP