シナプスとは?人体の連絡網「神経」の構造

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人体の司令塔である『脳』は神経の集合体で、人体はコントロールセンターである脳と各身体パーツを神経でつないでいるひとつの巨大なネットワークシステムのようなもの。

各器官が神経を通じた【報・連・相】で協力し合って、ひとつの生命体(あなた)を作り上げています。


そんな人体の連絡網である神経を細胞レベルまで分解し、神経伝達を理解する上で重要な【ニューロン、シナプス、神経伝達物質】について整理して説明します。

神経は人体をめぐる情報の配達屋さん

情報の伝達【報・連・相】は、仕事においても人間関係においてもとっても重要なものですが、人体の生命維持やあらゆる活動にも必要不可欠です。

人体は、脳を司令塔として複数の機能(臓器や器官などの役割)が相互に協力し合うことによって正常な状態を保っていて、内外部から得られたすべての情報は脳に集まり統合されてから必要な器官に伝達されます。

人体において情報伝達の役割担うのが『神経』で、複数の神経細胞が中継しながら情報を伝達していく様は、郵便局や配達やさんのようなイメージです。

神経の働きを細胞レベルに分解

中枢神経系でも末梢神経系でも構成する要素になるものはひとつひとつの細胞で、『脳』は「運動・知覚・知能・感情などの神経で伝達される情報が集まる中枢」として機能する神経細胞の塊です。

神経の構成をマクロな細胞単位でみていきたいと思います。

神経を構成する3つの要素

神経の構成要素は以下の3つになります。

神経細胞

神経機能を司る神経伝達機能の主役で、運動の指令を出したり末梢からの知覚を認識する役割があります。

グリア細胞(神経膠細胞)

グリア細胞(神経膠細胞)は、神経細胞や軸索を支えるように細胞間の隙間を埋めて神経細胞を構造的・機能的に支えている細胞で、細胞の数は神経細胞の約10倍です。

グリアとは「膠(にかわ)」の意味で、灰白質(大脳皮質や大脳基底核など)の中で神経細胞の間を埋め固めて神経細胞を構造的にしっかり支えています。

  • グリア細胞の種類は以下の4種類です。
    • 星細胞(星状膠細胞)
    • 乏突起膠細胞
    • 上衣細胞
    • 小膠細胞(マイクログリア)
  • グリア細胞のひとつである星細胞は、神経細胞と血管の間に介在しいぇ神経細胞と血管の栄養や代謝物質のやりとりを仲介したり、関門(バリア)の役割も果たしていて、この仕組みは脳組織の中でもかなり独特で「血管脳関門」とも呼ばれています。
    *神経細胞は直接血管に接することはないので、有害な物質が血管から直接神経細胞に入ることはありません。

    多数の突起

    グリア細胞から出る多数の突起のことです。

    神経細胞の配置

    脳の神経細胞の数は生まれた時から決まっていて増えることはありません。

    成人になるにつれできることが増えたり脳の重量が増えるのは、神経細胞から出ている樹状突起や神経軸索が伸展したり軸索を取り囲む髄鞘が増加するからです。

    表層:大脳皮質(灰白質)

  • 厚さ:約2.5mm
  • 表面積:約2,000cm2
  • 140億個の神経細胞
  • 脳内の灰白質部分

  • 小脳皮質
  • 大脳基底核
  • 深部:大脳髄質(白質)

    大脳や小脳の大部分を構成し、神経細胞から出た神経軸索と軸索を取り巻く髄鞘からなる

    『シナプス』とは?

    『シナプス』とはこのニューロン同士の接合部の構造のことで、神経軸索の末端である神経終末から他のニューロンに情報が伝達されます。

    神経の伝達方法は以下の2種類があります。

  • 電気的伝達刺激
  • 神経細胞からの刺激が神経軸索や樹状突起を伝わっていく方法

  • 科学的伝達
  • 刺激(情報)を科学的な物質(神経伝達物質)に変換して次のニューロンに伝える方法

    シナプス部にはシナプス間隙(かんげき)と呼ばれるわずかな隙間があり、隙間があっても情報の受け渡しができる理由は神経伝達物質が介在して伝達をサポートしてくれるからです。

  • 神経伝達物質が神経細胞内で生成

  • 神経軸索内を輸送

  • 神経終末部のシナプス小胞に保存

  • 神経細胞から何か電気刺激が伝えられると神経伝達物質がシナプス間隙に放出

  • シナプスを形成している次のニューロンには、放出された神経伝達物質を受け入れるレセプターがあり、レセプターに神経伝達物質が取り込まれるとイオンチャンネルが開く

  • 次のニューロンに電気的な刺激が伝わっていく
  • 『ニューロン』の構造と役割 

    『ニューロン』とは細胞体と細胞体から出る多数の突起により構成される神経伝達を司る細胞単位ことで、突起は多数の樹状突起(1~2ミクロンの小さな突起)1本の長い神経軸索(一般的に神経線維と呼ばれる)に分かれていいます。

    樹状突起

    他の神経細胞の細胞体や神経軸索と接触する部位となり、シナプス(神経細胞間での情報やりとり)をします。

    神経軸索

    神経細胞で作られた情報(電気信号や神経伝達物質)を運ぶ役割をします。

    軸索の中には無数の繊維(フィラメント)が縦軸方向に走行していて、電気信号や神経伝達物質が末梢方向(神経終末部)に急速に輸送します。

    神経細胞が発電所とすれば神経軸索は電気を送る電線のようなものなので、神経軸索が太ければ太い程神経の伝達速度は早くなり、訓練することでも神経伝達速度を上げることが可能です。

    また、神経軸索には髄鞘と呼ばれる鞘で取り囲まれたもの(有髄繊維)髄鞘を持たないもの(無髄繊維)があります。

    髄鞘は電線の周囲にまかれた絶縁テープのようなもので、有鞘繊維では髄鞘間に「ランビエの絞輪」と呼ばれる境目があるため絶縁テープが切れた状態になり、次のランビエの絞輪部まで電気がショートすることにより電気信号の伝導速度が早まりますが、このように電気信号がピョンピョンと飛び跳ねながら伝わっていく様式を「跳躍伝導」といいます。
    この「跳躍伝導」により有髄繊維は無髄神経より神経伝達速度が速くなります。

    有髄繊維は中枢神経にも末梢神経にも存在します。

    『神経伝達物質』とは?

    神経伝達物質とはシナプス部での神経伝達をサポートする物質のことで、神経伝達物質が介在することでシナプス部に隙間があっても情報の受け渡しが可能になります。

    神経伝達物質は以下のようなものがあります。

  • アセチルコリン
  • ドーパミン
  • ノルアドレナリン
  • γ―アミノ酪酸
  • 例えば、大脳の黒質や被蓋にはドーパミンをたくさん含んだ神経細胞が集まっていて、線条体(尾状核+被殻)にたくさんの神経線維を送り出しドーパミンを輸送しています。

    この働きによって神経伝達がスムースになり、手足が顔面などの運動を細かく調整することができているのですが、なんらかの原因でドーパミンが黒質で作られなくなったり、線条体への神経線維が破壊されたりして線条体にドーパミンが送り込まれなくなると、筋肉の強直やふるえ(振戦)が起こったりするパーキンソン病が発症します。

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