第４節　神経系

トップ＞生物I＞第３部　環境と動物の反応＞第１章　刺激の受容と反応＞第４節　神経系

第４節　神経系

◆神経系の進化

イソギンチャクには，下図のような感覚細胞と作動体(筋肉様の収縮性の細胞)

との直接連絡が見られる。

　刺胞動物に見られるシナプスは不完全で，細胞と細胞とが実質的に連絡してい

るもの，伝達に方向性のないものとあるものなどが見られる。イソギンチャクの

一種では，4～20もの“シナプス”を経由する0.5cm/秒ぐらいの伝達と，長い軸索

による1～2m/秒の伝達とが知られている。

　散在神経系では，刺激による興奮は直接関係のないニューロンにまで拡散的に

伝わり，無意味なシナプスがふえて伝達時間が長くかかる。

　中枢神経系をもつ動物では，受容体→中枢→作動体と直接的に興奮が伝えられ，

中枢では情報が処理され，真に必要な作動体だけに伝えられる。無意味なシナプ

スの数も少なくなっており，伝達に要する時間が短くなっている。

Ａ　神経系の種類

◆脊椎動物の中枢神経系

魚類・両生類・は虫類・鳥類・ほ乳類の順に，大脳が発達してきている。ほ

乳類では中脳・間脳が大脳によって包まれ，外部からは見えなくなっている。大

脳の表面にしわが見られるのはほ乳類だけである。魚類・鳥類の中脳・小脳が比

較的発達しているのは，水中・空中での姿勢の保持に関連がある。また，両生類

では，反射の実験として“脊髄ガエル”のような実験が可能であるが，ほ乳類の

イヌやネコではそれができない。それは，神経に関していえば，イヌやネコはカ

エルに比べて神経系の集中化が進み，脊髄だけでは筋肉の働きをまとめることが

できなくなっているためと考えられる。

　ほ乳類の大脳での外側から見える部分は新皮質で，組織的には6層に区別され

る。6層にならない部分を原皮質や古皮質といい，発生的には新皮質より髄鞘化が

早い。原皮質・古皮質は，は虫類などでは大脳の表面にあるが，ほ乳類では新皮

質に包みこまれている。この部分の機能は，本能的・情動的行動に関係している。

◆自律神経系

呼吸・循環・消化など，植物性機能に関係している神経を自律神経系という。

自律神経系は，大脳皮質の直接的支配を受けずに独自の働きをしている。自律神

経が支配するものは，毛髪の根，血管壁，気管支・胃腸のように管状や袋状の内

臓の壁と，だ液腺・すい臓・肝臓などの腺構造の器官である。これらの器官は，

反射的(無意識的)に調整されている。自律神経は遠心性神経で，脳および脊髄の胸

部・腰部・仙部などから出ている。これらの神経突起は，脳・脊髄を出てから，

途中で必ずニューロンをとりかえて目的の臓器にいく。

　自律神経には，拮抗的に作用する2つの神経系，すなわち交感神経

(sympathetic nerve)と副交感神経(parasympathetic nerve)がある。交感神経は脊

髄の胸腰部から出て，脊髄の両側にじゅず状に連なっている神経節を経て各臓器

に分布している。他方，副交感神経は，脳から出ている動眼神経・顔面神経・舌(ぜ

つ)咽(いん)神経・迷走神経の中に含まれており，それと脊髄の仙部から出ている

仙髄神経からなっており，交感神経と違って神経節は内臓に接近して存在するか，

または内臓内にある。

Ｂ　ヒトの脳と脊髄

◆大脳

下位神経系の統合という面から，中枢神経系は，①脳幹脊髄系②大脳辺縁系③

新皮質系の3つに区別される。ヒトでは新皮質が発達し．4葉に区別される。特

に発達が目だつのは，前頭葉(41％)である。前頭葉を除いても，知能や記憶の能力

にはほとんど障害はみられない。しかし，積極的な意欲を失い，計画性を欠くよ

うになるので，創造・企画などに関係する機能がここに存在すると考えられる。

つまり，新皮質の後半部にインプットされた諸情報が処理・統合されて，頭頂葉

から具体的な行動としてアウトプットされると考えられる。古代人類や乳幼児で

は，前頭葉の発達が悪い。ニューロンどうしのからみあいや軸索の髄鞘化は，脳

幹部，古皮質・原皮質で早く起こり，新皮質で遅く起こる。新皮質でも高次の精

神活動の座とされる連合領 (特に前・側頭葉)で遅く起こる。

　脳の神経細胞の数は約140億とされ，生後その数はふえない。もし，なんらか

の原因でこわれても再生しない。したがって，誕生後の脳重量の増加は，髄鞘の

増加やグリア細胞の増加による。

　成人の脳は日本人の男子が1,350～1,400g,女子は1,200～1,250gほどである。

側頭葉ないしその深部の海馬領域が，記憶，特に最近のできごとの記銘と再生に

関係していることは，臨床上および実験的裏づけがある。

a　側頭葉の一部を刺激すると，最近の記憶の再生が起こる(Penfield，1952年)。

b　コルサコフ症状(古い記憶は正常で，注意力や推理力，知能指数も変わらない

のに新しいできごとの記銘と再生ができない)は，海馬領域の欠陥と関係が深い。

c　海馬領域を両側切除すると，新しい記銘ができなくなる。

◆大脳半球における機能分化

1981年度ノーベル医学・生理学賞受賞のR.Sperryは，右脳と左脳をつなぐ脳

梁を手術で切断された患者の了解を得て，右脳・左脳の働きの違いを調べ，図の

ように左右は形，大きさでは対称であるが，その機能ははっきり分化しているこ

とを明らかにした。

　このような患者を対象とした観察について，スペリーは次のように報告してい

る。「……手術から覚めると彼は割れるような頭痛を訴え，またウトウ卜した状態

で早口ことば“Peter Piper picked a peck of prikled peppers”をくり返すことが

できた。しかし，次のような注目すべき変化がみられた。体の左側はごくまれに

しか自発的行動を示さなかった」「患者の右手の中に物をおくと，見ないでもそれ

がどういうものか説明できた。しかし，左手の中において同様に説明を求めたが，

物はわかっていながら言葉ではいい現すことができなかった。しかし，左手の中

にあるものの形や大きさなどは認識していることは，いろいろの形や大きさのよ

せ集めたものの中から，左手中にあったものと同じものを選び出すことができた」

　このようにして，左手の感覚神経がはいる右脳は「物の形を認識し，立体感覚

を司る」ことに関与しているのが明らかとなり，逆に左脳で「話すこと」が司ら

れているという結論が得られる。このような観察や実験は，その後電気ショック

を与えて調査研究するようにして進められたが，図に示すような機能分化は確か

なものとなった。なお，生まれつき左利きの人の場合，その大脳半球の機能分化

が左右逆となっている例も知られている。

　日本人の脳の機能は西欧人と若干の違いがあり，これが日本文化の特異性とも

関連するという報告(1970)がある。たとえば，邦楽は左脳，洋楽は右脳で日本人

は鑑賞することを実験で見い出したという。しかし，アメリカ人の脳研究グルー

プが調べたところそうした結論は得られなかった。これは実験方法の違いもある

ことから，いずれの主張が正しいかは，まだ決着がついていない。

◆脊　髄

脊髄は節状の構造をなし，H字状の灰白質が中心にあり，白質がこれを取りま

いている。中心管は脳室に連絡している。31個の節の左右から1対の脊髄神経が

出ているが，根もとでは前根 (腹根)，後根(背根)に分かれている。

　前根は運動性，後根は感覚性のそれぞれの神経が通っている。

　その働きとしては，反射運動の中枢　軸索の連絡路または中継所があげられる。

　膝(しつ)蓋(がい)腱(けん)反射や屈筋と伸筋の拮抗反射の中枢がここにある。

Ｃ　反射

◆反射弓

　ある反射が起こる時に関わっている神経経路を反射弓とよぶ。つまり，受容器の

興奮が求心性神経(感覚神経)を通って反射中枢に達し，折り返し遠心性神経(運動神

経）を通って効果器に達するという，反射の全行程が反射弓である。反射弓におい

てはニューロンが直列につながっている。

　もっとも単純な反射弓では，膝蓋腱反射のように，1個の感覚神経と1個の運動

神経とが脊髄中で直接接して反射弓がなりたっている。つまり2個のニューロンし

か関与していない。

　膝蓋腱反射は，大腿四頭筋の腱をたたくことによって起こる。　足が前に出るの

は下腿を伸展させる大腿四頭筋が収縮しているためである。腱を叩くと腱が引き伸

ばされ，それにともない大腿四頭筋も伸ばされて，結局，筋中の筋紡錘が引き伸ば

されて刺激が生じ，刺激はグループIa繊維(感覚神経)を通って脊髄に入る。グル

ープIa繊維は，その筋を支配する前角細胞(運動神経）とシナプス結合しており，

刺激が前角細胞を興奮させ，興奮は前角細胞の軸索を伝わって，大腿四頭筋に収縮

を起こさせる。

　膝蓋腱反射の場合は，反射弓は2個のニューロンでできているが，屈筋反射で

は，脊髄中に存在する介在神経が，感覚神経と運動神経との間をつないでいるため，

計３個以上のニューロンが関与している。このように，反射弓では１個～数個の介

在神経が関わるものが多い。

◆神経連絡路の左右交さ

大脳半球と体の左右との結びつきは，左右逆になっている。その交さの起こる

場所は，延髄(下図①②④)と，脊髄に入るレベル(下図③)である。①はけい部以下

の筋肉の場合，②は頭の筋肉にいく場合の経路を示す(ともに延髄錐体を経由する

ため，ともに錐体路系とよばれる)。③は皮膚の痛覚・冷覚・温覚・触覚の一部が

伝わる感覚神経路である。④は残りの触覚と筋紡錘からの神経連絡路である。

　したがって，上図でAを切断すると反対側の感覚障害・運動障害が起こる。ま

た，Bを切断すると切断部以下における，切断した側と同側の運動・触覚・筋紡

錘障害と，反対側の痛覚・冷覚・温覚・触覚(一部)障害が起こる。