平成 27年 6月 3日脳神経科学/生体システム概論（第6回）脳・神経・神経の興奮次の動物のうち、脳のあるものは？１．イヌ、ネコ２．カラス３．カメ４．カエル５．キンギョ６．コオロギ７．ハマグリ８．ミミズ９．イソギンチャク１０．アメーバーゾウリムシアメーバ（腔腸動物）プラナリア（扁形動物）脳神経節脳マダコ脳神経節フタホシコオロギ小脳大脳中脳アオザメ延髄中脳大脳小脳延髄ヒキガエル大脳小脳中脳延髄小脳大脳中脳ダチョウダチョウ延髄ウサギヒグママッコウクジラチンパンジー脊椎動物の脳小脳嗅球延髄橋大脳中脳間脳脊椎動物の脳脳のはたらき１．延髄・橋呼吸、心拍など、生命維持に直接関連する機能反射の中枢２. 中脳眼球運動・目の調節、姿勢、歩行３．小脳運動の細かい調節、運動の学習４．視床感覚神経の中継点視覚系・・外側膝状体聴覚系・・内側膝状体体性感覚系・・後腹側核５．視床下部本能行動・自律神経・内分泌６．大脳（大脳皮質、大脳辺縁系）・大脳辺縁系（扁桃体・中隔・海馬）本能行動の抑制情動（怒り、恐怖・・・）の中枢大脳皮質大脳辺縁系扁桃体（腹側部）の切除・・・・性行動の亢進クリューバー・ビューシー症候群（Kluver-Bucy syndrome）・口唇傾向（oral tendency）・性欲亢進（hyper sexuality）・情動反応の低下・視覚失認６．大脳頭頂葉・大脳皮質前頭葉後頭葉（ブローカの領域）側頭葉大脳皮質の機能感覚・運動の中枢言語・記憶・判断・理性（ウエルニッケの領域）前頭連合野フィネアスゲイジ（Phineas Gage）の頭蓋骨神経細胞（ニューロン）とその興奮について・神経細胞（ニューロン）・神経伝達物質・受容体（レセプター）・イオンチャンネル・静止膜電位と活動電位・興奮の伝導・グリア細胞神経細胞（ニューロン）（信号を受け取る）（活動電位の発生）（活動電位を伝える）神経細胞（ニューロン）後根神経節視床大脳基底核脊髄小脳海馬信号樹状突起（信号を受け取る）細胞体信号軸索（信号を送る）光神経細胞（ニューロン）興奮の伝導活動電位数十ミリＶ・・・どんな動物でも同じ All or none のデジタル信号減衰しない神経細胞（ニューロン）神経の興奮は、シナプスを介して次の神経に伝わる受容器電位 (receptor potentials) と活動電位 (action potentials) 電位変化の記録刺激閾値閾値刺激によって、受容器電位が発生する。受容器電位がある大きさ（閾値）に達すると活動電位が生じる。活動電位は神経の軸索を伝導する。体性感覚の伝導路大脳皮質体性感覚野大脳皮質視床視床（後腹側核）内側毛体後索核延髄延髄後索脊髄振動，圧，接触筋肉，関節温度，痛覚脊髄後根神経節シナプスにおける神経伝達活動電位シナプスで神経伝達物質を放出させる神経伝達物質シナプス前ニューロン放出シナプス間隙シナプス後ニューロン受容体興奮性神経伝達物質抑制神経伝達物質イオンチャンネル活動電位受容体膜電位興奮性シナプス後電位（EPSP）抑制性シナプス後電位（IPSP 神経伝達物質アミノ酸系モノアミン系コリン系ペプチド系伝達物質グルタミン酸 GABA ドーパミンアドレナリンノルアドレナリンセロトニンヒスタミンアセチルコリンバソプレシンオピオイドオレキシン受容体 NMDA型, AMPA型, カイニン酸型 GABAA, GABAB・・・ D1, D2, D3 α ,β α ,β 5HT1, 5HT2,・・・・ H1, H2, H3 ニコチン性, ムスカリン性 V1, V2 δ （デルタ）　μ （ミュー）　κ （カッパ）オレキシン1, オレキシン２神経毒矢毒 (クラーレ) ・・・アセチルコリン受容体を阻害ヘビ毒（ブンガロトキシン）サリン・・・アセチルコリンの分解を阻害キノコ毒（イボテン酸）・・・グルタミン酸受容体に結合フグ毒（テトロドトキシン）・・・Naチャンネルを阻害ニューロンの興奮のメカニズム静止膜電位活動電位静止膜電位（神経細胞の内と外の間に生じる電位差）＋＋＋＋＋－－－－－＋－－＋＋－＋－－－－＋＋＋＋＋神経細胞は、細胞外に＋の電荷が多い（60～80 ｍＶ）細胞内液・外液の組成（その他）（～100）細胞膜（リン脂質の２重層）親水部疎水部親水部細胞膜には、さまざまな機能性タンパク質が埋まっている受容体チャンネルイオンポンプイオンチャンネル細胞外細胞内静止膜電位の形成に関与する力・拡散・電気的な力（＋と－）静止膜電位の形成（細胞内）（細胞外） (1) 膜を隔てて細胞内に高い濃度の K＋とA-（マイナスイオン） (2) 膜に存在するK＋チャンネルを通って（拡散によって）K＋が細胞外へ移動 (3) 電気的な力によって、K＋の移動が妨げられる (4) 細胞外が(+)になったところで、平衡に達する平衡に達した時の細胞内外の電位差＝平衡電位 K＋の平衡電位＝ 61.54×log PK[K+]o PK[K+]i ＝－８０ mV PK, : Kイオンの透過性 [K+]i : Kイオンの細胞内濃度 [K+]o： Kイオンの細胞外濃度 K＋の平衡電位： -80ｍV Na+ の平衡電位： +62mV Cl-の平衡電位： -65mV ニューロンの静止膜電位ニューロンの静止膜電位 Vm＝ 61.54×log PK[K+]o+ PNa[Na+]o+ PCl[Cl-]i PK[K+]i+ PNa[Na+]i + PCl[Cl-]o ＝約65 mV PK, PNa, PCl : Kイオン, Naイオン, Kイオンの透過性 [K+]i, [Na+]i, [Cl- ]i : Kイオン, Naイオン, Kイオンの細胞内濃度 [K+]o, [Na+]o, [Cl- ]o : Kイオン, Naイオン, Kイオンの細胞外濃度活動電位静止膜電位閾値静止膜電位が脱分極→閾値を越えると活動電位（細胞外が＋）（細胞内が＋） (1) 静止膜電位 (2) 膜電位の脱分極が閾値を越えるとNa＋チャンネルが開く。 ↓ Na+イオンの流入 (3) Na+チャンネルが閉じて K+チャンネル開く ↓ K+イオンの流出 (4) 静止膜電位に戻る活動電位静止膜電位 Na+の流入 K+の流出閾値活動電位の発生１）Ｎａ＋チャンネル少し開く → Ｎａ＋イオンの流入２）膜電位が脱分極３）膜電位が閾値に達する → Ｎａ＋チャンネルが全て開く４）Ｎａ＋イオンの急速な流入＝膜電位の急速な脱分極（活動電位）５）活動電位によって細胞内に＋イオンが溜まると、Ｋ＋チャンネルが開く６）Ｋ＋イオンの急速な流出＝膜電位がもとに戻る興奮の伝導神経の興奮減衰しないでどこまでも伝わる興奮の伝導 ② 神経の細胞膜を電流が貫通する（漏れる） ①神経軸索の中を電流が流れる興奮（活動電位の発生）興奮の伝導興奮部位（活動電位の発生部位）隣の部分が興奮する神経の伝導速度神経線維の直径∝伝道速度神経細胞（ニューロン）跳躍伝導ミエリン鞘（髄鞘）ランビエの絞輪ミエリン鞘の切れ目（ランビエの絞輪）で活動電位が飛び飛びに発生していく。伝導速度が増加する神経の伝導速度有髄神経有髄神経無髄神経カニ、イカの神経は太くても遅い網膜の信号が側頭葉に届いてものが“見える”まで・・・約0.06秒（60ミリ秒）１００ｍ走： • ピストルがなってから、脚の筋肉が活動を始めるまで 0.12秒 (120ミリ秒) 筋肉音