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生物

動物どうぶつ応答おうとう受容じゅよう神経しんけい効果こうか

最終確認日:

このしょうまなぶこと

動物どうぶつがいかい刺激しげきしんけい情報じょうほうつた効果器こうかきはんのうする ことで、 環境かんきょう変化へんかてきおうしてきています。 この一連いちれんのしくみをまなぶのがだい 6 しょうです。

  • ヒトの 5 つの 受容器じゅようき (みみはなした) と適げきえる
  • ニューロンにゅーろんこうぞう活動電位かつどうでんい のしくみをかいする
  • シナプスしなぷす での興奮こうふんでんたつ神経伝達物質しんけいでんたつぶっしつやくわり
  • 筋収縮きんしゅうしゅく滑り説すべりせつこることを説明せつめいできる
  • 生得的行動せいとくてきこうどう (ほんのう) と学習がくしゅうべつできる
  • 神経しんけいけいとう検査けんさけるさいあんぜんはいりょ

ポイント:受容器じゅようき感覚神経かんかくしんけい中枢神経ちゅうすうしんけい運動神経うんどうしんけい効果器こうかき」 というじるしだい 6 しょうすべてのほんです。 このながれをねんとうしょうすすめてください。

多極性ニューロンの模式図
ニューロンにゅーろん (しんけいさいぼう) のこうぞう細胞体さいぼうたいからみじかとっ 樹状突起じゅじょうとっき (入力にゅうりょく) とながとっ 軸索じくさく (出力しゅつりょく) がのびる。 じくさくまったん シナプスしなぷすつぎのニューロンにしんごうつたえる。
ヒト頭蓋骨と脳の正常解剖図
ヒトのう (側面そくめん)。 だいのう (こうおくかんかく)・しょうのう (うんどう調ちょうせい)・のうかん (生命せいめい) からなる。 ヒトのだいのう新皮質しんひしついちじるしくはったつしていることがとくちょう

1. 受容じゅよう外界がいかいかんじるくち

刺激しげきさいぼうかん受容器じゅようきいます。 受容じゅようはそれぞれ まったしゅるい刺激しげき (適げき)つよはんのうするようにできています。

ヒトのおも受容じゅようてき刺激しげき

受容器じゅようき刺激しげき受容じゅよう細胞さいぼう
(網膜もうまく)ひかり (ちょう約 400-800 nm の可視光線かしこうせん)錐体細胞すいたいさいぼう桿体細胞かんたいさいぼう
みみ (うずまき管うずまきかん)おと (くうしんどうやく 20-20000 Hz)聴細胞ちょうさいぼう
半規管はんきかん前庭ぜんていからだ回転かいてん傾きかたむき有毛ありげ細胞さいぼう
はな (嗅上皮きゅうじょうひ)空気くうきちゅうがくぶっしつ嗅細胞きゅうさいぼう
した (味蕾あじつぼみ)みずけたがくぶっしつ味細胞あじさいぼう
皮膚ひふ圧・あつしひやつう多様たよう受容じゅようたい

大事だいじ:刺激しげきがいでもつよけると受容器じゅようきはんのうします。 れい: をこすると 「ひかりえる」 (圧をひかり誤認ごにん) — これは 「なにてもひかりとしてのうおくる」 からです。

構造こうぞう視覚しかく

眼球がんきゅうこうぞうをカメラとかくするとかいしやすい:

部位ぶいはたらきカメラの対応たいおう
角膜かくまくひかりくっせつさせてれるレンズカバー
水晶体すいしょうたいピント調ちょうせつレンズ
虹彩こうさいはい光量ひかりりょう調ちょうせつしぼ
網膜もうまくひかりフィルム / センサー
視神経ししんけいしんごうのうおくケーブル

網膜もうまくには 2 しゅるい視細胞しさいぼう があります:

  • 錐体細胞すいたいさいぼう (cone) — あかるい場所ばしょはたらき、 しょく見分みわける (あかみどりあおの 3 しゅるい)
  • 桿体細胞かんたいさいぼう (rod) — くら場所ばしょはたらき、 明暗めいあん見分みわけるが しょくえない

ポイント: くら場所ばしょいろがわかりにくいのは、 錐体細胞すいたいさいぼうはたらきにくく桿体細胞かんたいさいぼうだけでているから。 「くら順応じゅんのう」 (暗闇くらやみれる) は ロドプシンろどぷしん (桿体細胞かんたいさいぼうぶつしつ) がさいごうせいされるため。

みみ構造こうぞう聴覚ちょうかく平衡へいこうさとし

みみは 2 つの感覚かんかく担当たんとうします:

  1. 聴覚ちょうかく (おんく)
  2. 平衡覚へいこうかく (たい傾きかたむきかいてんる)

おと聴覚ちょうかくとしてにんしきされるまでのながれ:

  1. おと (空気くうきしんどう) が 外耳道がいじどうはい鼓膜こまくしんどうさせる
  2. 耳小骨じしょうこつ (つち・きぬた・あぶみほね) でしんどうが増ぷくされる
  3. うずまき管うずまきかん (蝸牛かぎゅう) のリンパえきしんどうさせる
  4. 基底膜きていまく うえ聴細胞ちょうさいぼうしんどう感知かんちし、 こうふんしょうじる
  5. 聴神経ちょうしんけい大脳だいのう聴覚ちょうかくつたえられる

平衡覚へいこうかく半規管はんきかん (かいてんけんしゅつ) と 前庭ぜんてい (傾きかたむき直線ちょくせん加速かそく) が担当たんとうします。

2. ニューロンと興奮こうふんのしくみ

神経しんけいのはたらきをになさいぼうニューロンにゅーろん (神経細胞しんけいさいぼう) といます。 ヒトののうには やく 860 おくニューロンにゅーろんがあり、 たがいにつながりって情報じょうほうをやりりします。

ニューロンの基本きほん構造こうぞう

ニューロンにゅーろんは 3 つの主要しゅようぶんこうせいされます:

部位ぶいはたらき
細胞体さいぼうたいかくがあり、 細胞さいぼう中心ちゅうしん
樹状突起じゅじょうとっきニューロンにゅーろんからの情報じょうほう
軸索じくさくこうふんべつニューロンにゅーろん効果器こうかきおくながとっ

軸索じくさくミエリン鞘ミエリンさや (髄鞘ずいしょう) がいているものを 有髄神経ゆうずいしんけいい、 いていないものを 無髄神経むずいしんけいいます。 ミエリン鞘ミエリンさや (ランビエ絞輪ランビエしぼわ) でこうふんびにつたわる (跳躍伝導ちょうやくでんどう) ため、 有髄神経ゆうずいしんけいほうはやつたわります。

静止せいし電位でんい活動かつどう電位でんい

ニューロンにゅーろんさいぼう膜は、 なにもしていないときでも 静止電位せいしでんい (やく -70 mV)っています。 これはさいぼう内側うちがわ外側そとがわより電気でんきてきにマイナスというで、 おもナトリウムポンプなとりうむぽんぷ がナトリウムイオン (Na⁺) をそとへ、 カリウムイオン (K⁺) をうちへ (ATP使つかいながら) はこ結果けっかです。

刺激しげきがあるつよさ (閾値いきち) をえると、 いっしゅんでん逆転ぎゃくてんすることがあります。 これを 活動電位かつどうでんいいます。

活動かつどう電位でんいなが

  1. 刺激しげきNa⁺ チャネルひら
  2. Na⁺ がさいぼう内へながみ、 内側うちがわがプラスになる (だっぶんきょく)
  3. ピーク (やく +30 mV) にたっすると Na⁺ チャネルがじ、 K⁺ チャネルひら
  4. K⁺ がさいぼう外へ内側うちがわふたたびマイナスにもどる (再分極さいぶんきょく)
  5. ナトリウムポンプがもとのイオン配置はいちもど

大事だいじ: 活動電位かつどうでんい全か無かぜんかむか法則ほうそくしたがいます。 閾値いきちまんではまった発生はっせいせず、 閾値いきち以上いじょうならつねおなおおきさの活動電位かつどうでんい発生はっせいします。 刺激しげき強弱きょうじゃく活動電位かつどうでんい発生はっせい頻度ひんどあらわされます。

興奮こうふん伝導でんどう速度そくど

神経しんけいしゅるいでんどうそく
ふと有髄神経ゆうずいしんけい (運動うんどう神経しんけいとう)やく 100 m/びょう
ほそ有髄神経ゆうずいしんけいやく 10-30 m/びょう
無髄神経むずいしんけいやく 1 m/びょう以下いか

ポイント: ミエリン鞘ミエリンさやがあるほどはやい。 多発性硬化症たはつせいこうかしょう (MS) はミエリン鞘ミエリンさやこわれるびょうで、 しんけいでんどうおそくなり視力しりょくしょうがいこります。

3. シナプス — ニューロンからニューロンへ

ニューロンにゅーろんニューロンにゅーろんのつなぎシナプスしなぷすいます。 シナプスでは 神経伝達物質しんけいでんたつぶっしつ というがくぶっしつかいして情報じょうほうつたわります (化学シナプスかがくシナプス)。

シナプスでの伝達でんたつなが

  1. 活動電位かつどうでんいシナプス前細胞シナプスぜんさいぼうまったん (シナプス小頭こがしら) にとうたつ
  2. Ca²⁺ チャネルがひらき、 Ca²⁺ がなが
  3. シナプス小胞しなぷすしょうほうさいぼう膜とゆうごうし、 神経伝達物質しんけいでんたつぶっしつシナプス間隙シナプスかんげきほうしゅつ
  4. 神経伝達物質しんけいでんたつぶっしつシナプス後細胞シナプスごさいぼう受容じゅようたいけつごう
  5. こうさいぼうでイオンチャネルがひらき、 活動電位かつどうでんい発生はっせい (またはよくせい)

おも神経しんけい伝達でんたつ物質ぶっしつ

物質ぶっしつはたらき関連かんれん
アセチルコリンあせちるこりん神経しんけい筋肉きんにく (運動うんどう)、 ふく交感神経こうかんしんけい重症筋無力症じゅうしょうすじむりょくしょう
ノルアドレナリン交感神経こうかんしんけい覚醒かくせい集中しゅうちゅうストレスはんのう
ドーパミン快感かいかん意欲いよく運動うんどう制御せいぎょパーキンソン病パーキンソンびょう
セロトニン気分きぶんあんてい睡眠すいみんうつびょう治療ちりょうやく標的ひょうてき
GABA抑制性よくせいせい (のうかせる)抗不安薬こうふあんやく
グルタミン酸ぐるたみんさん興奮性こうふんせい (のう主力しゅりょく興奮こうふんせい)記憶きおく学習がくしゅう

大事だいじ: 興奮性シナプスこうふんせいシナプスさいぼう興奮こうふんさせ、 抑制性シナプスよくせいせいシナプスよくせいします。 1 つのニューロンにゅーろんおおくのシナプスから興奮こうふんせい抑制よくせいせい入力にゅうりょく同時どうじけ、 その 総和そうわ閾値いきちえたときはじめて活動電位かつどうでんいします (時間的加重じかんてきかじゅう空間的加重くうかんてきかじゅう)。

シナプスはなぜ一方向いちほうこう

シナプスでは 神経伝達物質しんけいでんたつぶっしつかならぜんさいぼうからさいぼうつたわります。 こうさいぼうには受容じゅようたいがあるが、 ぜんさいぼうには受容じゅようたいがほとんどないからです。 この 一方いっぽう向性こうせい により、 神経しんけい回路かいろながれがまり、 そく的な情報じょうほうしょができます。

4. 神経しんけいけい全体ぜんたい構造こうぞう

ヒトの神経系しんけいけいおおきく 2 つにかれます:

区分くぶん内容ないよう
中枢神経ちゅうすうしんけいのう脊髄せきずい
末梢神経まっしょうしんけい中枢神経ちゅうすうしんけいから全身ぜんしんひろがる神経しんけい

のう主要しゅよう部位ぶいとはたらき

部位ぶいはたらき
大脳だいのう思考しこう記憶きおく言語げんご感覚かんかく運動うんどう中枢ちゅうすう
小脳しょうのう運動うんどう調ちょうせつ平衡へいこう感覚かんかく
間脳まのう (視床ししょう視床下部ししょうかぶ)自律神経じりつしんけいホルモンほるもん統合とうごう
中脳ちゅうのう眼球がんきゅう運動うんどう姿勢しせいはんしゃ
延髄えんずい呼吸こきゅう心拍しんぱく血圧けつあつとう生命せいめい
脊髄せきずいのう全身ぜんしんをつなぐ・反射はんしゃ中枢ちゅうすう

反射はんしゃのう経由けいゆしないはや反応はんのう

あつものれたときおもわずくのは 反射はんしゃ です。 反射はんしゃ脊髄せきずい延髄えんずい感覚神経かんかくしんけい運動神経うんどうしんけい直接ちょくせつつながる ため、 大脳だいのう判断はんだんたずはやはんのうできます (反射弓はんしゃきゅう)。

ポイント: 反射はんしゃは 「受容器じゅようき感覚神経かんかくしんけい脊髄せきずい運動神経うんどうしんけい効果器こうかき」 の 5 ステップ。 大脳だいのう経由けいゆしないので 0.1 びょう程度ていどはんのうできます。 れい: 膝蓋腱反射しつがいけんはんしゃ (ひざたたくとあしがる)、 瞳孔反射どうこうはんしゃ

5. 効果こうか筋肉きんにくのしくみ

神経しんけいからのめいれいけてうごかん効果器こうかきいます。 だいひょう例が 筋肉きんにく です。

筋肉きんにくの 3 種類しゅるい

しゅるい場所ばしょ制御せいぎょ
骨格筋こっかくきんほね随意筋ずいいきん (自分じぶん意志いしうごかせる)
心筋しんきんしんぞう不随意筋ふずいいきん (自動的じどうてきうごく)
平滑筋へいかつきんないぞうけっかんかべ不随意筋ふずいいきん

骨格こっかくすじ構造こうぞう

骨格筋こっかくきん顕微鏡けんびきょうると、 横紋よこもん (しま模様しまもよう) がえます。 このしまは 筋原繊維きんげんせんいならんだ サルコメア (筋節きんせつ) のかえしによるものです。

サルコメアのなかには 2 しゅるいフィラメント があります:

  • 太いフィラメントふといフィラメントミオシンみおしんからなる
  • 細いフィラメントほそいフィラメントアクチンあくちんからなる

筋収縮きんしゅうしゅくのしくみ — すべせつ

きんにくちぢとき、 フィラメントたいちぢまず、 アクチンあくちんミオシンみおしんたがいにすべ ことでサルコメアがみじかくなります。 これを 滑り説すべりせつ (スライディングフィラメント説スライディングフィラメントせつ) といます。

しゅうしゅくながれ:

  1. 運動神経うんどうしんけいからの活動電位かつどうでんい神経筋接合部しんけいきんせつごうぶ到達とうたつ
  2. アセチルコリンあせちるこりん放出ほうしゅつされ、 すじ線維せんいまく活動電位かつどうでんい発生はっせい
  3. すじ線維せんいない筋小胞体きんしょうほうたい から Ca²⁺放出ほうしゅつ
  4. Ca²⁺ が トロポニン結合けつごうし、 トロポミオシンアクチンあくちん結合けつごう部位ぶい露出ろしゅつ
  5. ミオシンみおしん頭部とうぶATPぶんかいしてエネルギーをて、 アクチンあくちんせる (クロスブリッジサイクル)
  6. サルコメアがみじかくなり、 きんにくちぢ

大事だいじ:しゅうしゅくには ATPと Ca²⁺必須ひっす死後しごATPかつするとミオシンみおしんアクチンあくちんからはずれられずかたくなります (死後硬直しごこうちょく)。

筋肉きんにくつかれるしくみ

はげしい運動うんどうつづけると:

  • ATPかつする
  • グリコーゲンぐりこーげんぶんかいされ 乳酸にゅうさんちくせきする
  • pH ががりこうのはたらきがちる

これらがかさなり 筋疲労きんひろうこります。 きゅうそくすると乳酸にゅうさんかんぞうグルコースぐるこーすもどされ (コリ回路コリかいろ)、 筋肉きんにくかいふくします。

6. 動物どうぶつ行動こうどう生得しょうとくてき行動こうどう学習がくしゅう

動物どうぶつ行動こうどうおおきく 2 つにけられます:

行動こうどうしゅるい内容ないようれい
生得的行動せいとくてきこうどうまれつきっている走性そうせい反射はんしゃ本能行動ほんのうこうどう
学習がくしゅう行動こうどうけいけんにより後天的こうてんてきかくとく慣れなれ古典的条件づけこてんてきじょうけんづけ試行錯誤しこうさくご知能行動ちのうこうどう

生得しょうとくてき行動こうどうれい

  • 走性そうせい刺激しげき方向ほうこううごくこと。 れい: ガがひかりあつまる (せい走光性そうこうせい)・ミミズがひかりける (走光性そうこうせい)
  • 本能行動ほんのうこうどうたね固有こゆう一連いちれん動作どうされい: トゲウオのオスのなわばり行動こうどう産卵さんらん行動こうどう
  • フェロモン同種どうしゅたい間で信号しんごうとしてはたらがくぶっしつれい: ガのせいフェロモン

学習がくしゅう種類しゅるい

学習がくしゅう内容ないようれい
慣れなれおな刺激しげきかえすとはんのうよわくなるアメフラシのみずかん反射はんしゃ
古典的条件づけこてんてきじょうけんづけべつ刺激しげき関連かんれんづけて反応はんのうするパブロフの犬パブロフのいぬ (ベルとエサ)
試行錯誤しこうさくごなんためして正解せいかいつけるネズミの迷路めいろ学習がくしゅう
知能行動ちのうこうどうけいけんからすいろんしてチンパンジーがぼうでバナナを
刷り込みすりこみ生後せいご早期そうき短期間たんきかん親等しんとうおぼえるローレンツのカモのヒナ

大事だいじ: 古典的条件づけこてんてきじょうけんづけ (パブロフ) — ベルのおととエサをなん一緒いっしょあたえると、 ベルのおとだけでいぬがよだれをすようになる。 これは 「ベル = エサ」 とがくしゅうした結果けっかです。

7. ふりかえり

  • [ ]受容器じゅようきと適刺激しげき ( = ひかりみみ = おととう) をえる
  • [ ]錐体細胞すいたいさいぼう (しょく) と桿体細胞かんたいさいぼう (明暗めいあん) のちがいをえる
  • [ ]ニューロンにゅーろんこうぞう (さいぼう体・樹状突起じゅじょうとっき軸索じくさく) と活動電位かつどうでんいのしくみを説明せつめいできる
  • [ ]全か無かの法則ぜんかむかのほうそくかいしている
  • [ ]シナプスしなぷすでの神経伝達物質しんけいでんたつぶっしつ役割やくわり
  • [ ]反射はんしゃ脊髄せきずいこり大脳だいのうない ことを説明せつめいできる
  • [ ]筋収縮きんしゅうしゅく滑り説すべりせつアクチンあくちんミオシンみおしん説明せつめいできる
  • [ ]生得的行動せいとくてきこうどう学習がくしゅうべつでき、 れいをあげられる

このしょう安全あんぜん配慮はいりょ

  • 視力しりょく聴力ちょうりょく検査けんさ学校がっこう検診けんしん眼科がんか耳鼻科じびか定期ていきてきける。 じょう (えにくい・耳鳴みみなとう) をかんじたらはやめに受診じゅしん
  • スマホやゲームの長時間ちょうじかん使用しよう眼精疲労がんせいひろうドライアイ原因げんいんになる。 1 時間じかんごとに 5-10 ぶんきゅうけい、 20-20-20 ルール (20 ぶんごとに 20 フィートさきを 20 びょうる) を心掛こころがける
  • イヤホンで大音おおとりょうつづけると 音響性難聴おんきょうせいなんちょう になる。 まわりのおとこえる程度ていど音量おんりょう
  • 神経しんけいけい異常いじょうかんじたとき (片側かたがわだけうごかない・ろれつがまわらないとう) は のうそっちゅう可能かのうせい があり、 いっこくはや救急きゅうきゅう (119) を
  • 筋肉きんにくけいれんつよいたみがつづ場合ばあい過度かど運動うんどう中止ちゅうしし、 水分すいぶん電解質でんかいしつ補給ほきゅうしてやす

しょう: だい 7 しょうでは、 うごかないようにえる 植物しょくぶつ がどのように環境かんきょうかんじ、 ホルモンで反応はんのうするかをまなびます。 動物どうぶつとはちがう 「植物しょくぶつりゅう応答おうとう」 をりましょう。

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