３.２　神経系の細胞

目次

• 学習目標
• ニューロンの構造

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学習目標

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• ニューロンの基本的な部分を特定する
• ニューロンがどのように相互に通信するかを説明する
• 薬物が神経伝達系のアゴニストまたはアンタゴニストとしてどのように作用するかを説明することができる。

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人間の心を理解しようとする心理学者は、神経系を研究することがあります。身体の細胞や器官がどのように機能するかを学ぶことは、人間の心理の生物学的基盤を理解するのに役立ちます。神経系nervous systemは、グリア細胞（別名：グリア）と神経細胞（ニューロン）という2種類の基本的な細胞から構成されています。

グリアGlial 細胞cellは、従来、物理的にも代謝的にも神経細胞をサポートする役割を果たすと考えられてきました。グリア細胞は、神経系を構築するための足場を提供し、神経細胞が互いに密接に並んで神経伝達ができるようにし、神経細胞に絶縁体を提供し、栄養や老廃物を輸送し、免疫反応を媒介します。長年、研究者たちは、グリア細胞の数は神経細胞の数よりも多いと考えていました。しかし、Suzanna Herculano-Houzelの研究室による最近の研究では、この長年の仮説に疑問が投げかけられ、グリア細胞と神経細胞の比率がほぼ1対1であるという重要な証拠が得られました。このことは、ヒトの脳がこれまで考えられていたよりも他の霊長類の脳に似ているということを示唆しているので、重要です（Azevedo et al, 2009; Hercaulano-Houzel, 2012; Herculano-Houzel, 2009）。

一方、ニューロンNeuronは、神経系のすべてのタスクに不可欠な、相互接続された情報処理装置として機能しています。ここでは、ニューロンの構造と機能について簡単に説明します。

ニューロンの構造

ニューロンは、神経系の中心的な構成要素であり、生まれたときには1,000億個も存在しています。他の細胞と同様、ニューロンはいくつかの異なる部分から構成され、それぞれが特殊な機能を果たしています（図3.8）。

ニューロンの外表面は、半透膜semipermeable membraneでできています。この膜は、小さな分子や電荷を帯びていない分子を通過させ、大きな分子や電荷を帯びた分子を阻止します。

ニューロンの核は、細胞体cell body (soma)にあります。細胞体には、樹状突起dendriteと呼ばれる枝分かれした拡張部分があります。ニューロンは小さな情報処理装置であり、樹状突起は他のニューロンから信号を受け取る入力部位として機能します。これらの信号は、細胞体を介して電気的に伝達され、細胞体から延びる軸索axonと呼ばれる部分を通り、複数の終末terminalボタンbuttonで終わります。終末ボタンには、神経系の化学伝達物質である神経伝達物質neurotransmitterを含むシナプスsynaptic 小胞vesicleがあります。

軸索の長さは、1cm程度のものから数十cmのものまで様々です。一部の軸索では、グリア細胞がミエリン鞘myelin sheathと呼ばれる脂肪性物質を形成し、軸索を覆って絶縁体の役割を果たし、信号の伝達速度を高めています。ミエリン鞘は連続的ではなく、軸索の長さの方向に小さな隙間が生じています。このミエリン鞘の隙間はランヴィエ絞輪Nodes of Ranvierとして知られています。

ミエリン鞘は、神経系のニューロンが正常に機能するために非常に重要であり、ミエリン鞘の絶縁性が失われると、正常な機能に悪影響を及ぼす可能性があります。

この仕組みを理解するために、例を挙げてみましょう。前述の遺伝子疾患の一つであるPKU（フェニルケトン尿症）では、ミエリンが減少し、皮質や皮質下の白質構造に異常をきたします。この障害は、重度の認知障害、不自然な反射、発作など様々な問題を伴います（Anderson & Leuzzi, 2010; Huttenlocher, 2000）。

また、自己免疫疾患のひとつである多発性硬化症Multiple Sclerosis（MS）では、神経系全体の軸索のミエリン鞘が大規模に失われます。その結果、電気信号に障害が生じ、ニューロンによる情報の迅速な伝達が妨げられ、めまい、疲労、運動機能の低下、性機能障害などの様々な症状が引き起こされます。多発性硬化症は、病気の進行を抑えたり、特定の症状を抑えたりできる場合はありますが、現在のところ治療法は確立されていません。

健康な人の場合、ニューロンの信号は軸索を急速に移動して末端のボタンに到達し、そこでシナプス小胞が神経伝達物質をシナプス間隙に放出します（図3.9）。シナプス間隙synaptic cleftは、2つのニューロン間にある非常に小さな空間で、ニューロン間のコミュニケーションが行われる重要な場所です。

神経伝達物質がシナプス間隙に放出されると、神経伝達物質はシナプス間隙を移動し、隣接するニューロンの樹状突起にある受容体と結合します。受容体receptorとは、神経伝達物質が結合する細胞表面のタンパク質のことで、その形状はさまざまあり、神経伝達物質の種類に応じて異なっています。

神経伝達物質は、どの受容体に結合するかをどのようにして「知る」のでしょうか？神経伝達物質と受容体は「鍵と鍵穴の関係」と呼ばれ、鍵が鍵穴に合うように、特定の神経伝達物質が特定の受容体に合うようになっています。神経伝達物質は、自分に合った受容体に結合します。