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神経科学総論より神経系基礎知識

神経系理学療法学

はじめに

神経系理学療法を学ぶに当たって忘れてはいけないことを集約して載せる。

以下は、神経科学総論で習ったものである。

神経科学総論より

活動電位発生のしくみ

神経細胞に外部から刺激が与えられると局所的に脱分極して電気緊張性の受動電位が発生する。

周辺の電位依存性Na+チャネルが開きNa+が流入して閾値を超えると、濃度勾配に従ってさらにNa+が流入し、脱分極が進む。

この自己再生的なホジキンサイクルによってNa+の流入が加速し、細胞内の電位が細胞外よりも高くなってオーバーシュートが起こる。

一方、電位依存性Na+チャネルはすぐに不活性化することと、すこし遅れて電位依存性K+チャネルが開くことにより、Na+の流入はすぐにとまり、電位勾配と濃度勾配に従ってK+が流出して再分極が起こる。こうして活動電位は発生する。

また、活動電位の発生は全か無の法則により、受動的電位の大きさにはよらない。

電位依存性Na+チャネルに不応期があることで、神経細胞は活動電位を一方向に伝えられる。

 

神経線維が太さをあまり大きくせずに情報をより速く伝えるために持つしくみ

有髄神経線維では情報を速く伝えられる。

グリア細胞の一種である細胞(中枢神経ではオリゴデンドロサイト、末梢神経ではシュワン細胞)が軸索に巻き付いてミエリンを形成する。

細胞膜のリン脂質二重膜が絶縁体となり、髄鞘のある部分では電位の減衰が起こらないことから電位の長さが大きくなり、次のランビエ絞輪へと伝わり、同じ時間でもより遠くに活動電位を伝えられる跳躍伝導が起こるためである。

 

シナプス前ニューロンの終末に活動電位が到達してから伝達物質が放出されるまでの過程

伝達物質を含むシナプス小胞は、電位依存性Ca+チャネルが開いて流入してきたCa+によってシナプス前膜と融合し、開口放出によってシナプス間隙に伝達物質を放出する。

このとき放出される伝達物質の量が最小単位の整数倍となることから、これを量子的放出という。

 

化学的シナプス伝達において、シナプス間隙に放出された伝達物質によってシナプス後ニューロンにEPSPおよびIPSPが発生するしくみ

シナプス間隙に放出された伝達物質がシナプス下膜の受容体に結合すると、受容体が活性化しチャネルが開く。

Na+、K+が透過するとシナプス後ニューロンの膜電位がNa+とK+の両者合わせた平衡電位である0mVに向かって脱分極してEPSPが発生する。

脱分極が十分大きく軸索起始部で閾値を超えると活動電位が発生する。

Cl-が透過するとシナプス後ニューロンの膜電位がCl-の平衡電位であるー90mVに向かって過分極しIPSPが発生する。

シナプス後ニューロンは活動電位を発生しにくくなる。

 

興奮収縮連関について弛緩まで含めて

活動電位が神経筋接合部に達するとシナプスからアセチルコリンが放出される。

アセチルコリンは筋線維の終板にあるアセチルコリン受容体に結合して筋線維膜に活動電位を生じさせ、これが膜上を伝導する。

活動電位はT管を伝導し、筋線維内部まで同時に達する。またこれによってT管膜に存在する電位依存性たんぱく質(DHP受容体)が活性化し、筋小胞体膜のリアノジン受容体を活性化させ、筋小胞体内のCa2+を細胞質へ動員させる。

Ca2+がトロポニン複合体のトロポニンCと結合し、トロポニンIの抑制作用を抑制することで、アクチンとミオシンが結合する。

ATPがミオシン頸部(ATPアーゼ)に結合するとミオシンとアクチンが解離し、ATPが加水分解されてADPと無水リン酸を生じる。このときミオシン頸部に立ち上がりが生じる。

ミオシンとアクチンは、リン酸が解離すると弱く結合し、ADPが解離すると強く結合する。

このサイクルでミオシン頸部がパワーストロークし、筋収縮が起こる。

その後、筋小胞体膜上に存在するCa2+ポンプを介して、ATPのエネルギーを使ってCa2+が細胞質から筋小胞体へ能動輸送される。細胞質のCa2+濃度が下がるのでミオシンとアクチンフィラメントが結合しなくなり、筋弛緩が起こる。

一連の流れを興奮収縮連関という。

 

α―γ連関のしくみとその役割

α―γ連関は、筋紡錘の緊張がゆるむ脱負荷が起こらないよう、

α運動ニューロンが支配する錘外筋が収縮すると、γ運動ニューロンが支配する錘内筋も同時に収縮するはたらき。

 

単収縮、強縮とは

単収縮は筋膜上に発生した単一の活動電位によって起こる収縮。

強縮は単収縮が加重し、持続的に収縮したもの。

 

運動単位、神経支配比とは

運動単位:1個のα運動ニューロンとそれが支配する筋線維群

神経支配比:1個の運動ニューロンが支配する筋線維数の比

 

神経支配比が大きいあるいは小さいことの利点

小さい:発生張力は小さいが、精密な運動ができる

大きい:精密な運動はできないが、発生張力は大きい

 

筋紡錘のはたらき

筋紡錘は筋が伸長すると興奮して筋の長さの情報を伝える。

その他、必要なものは適宜抜粋追加していく。
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まぁるいせかい管理人
haruka(はるか)

多発性硬化症+名前も研究中の希少難病などを併発した23歳女子。京大医学部中退。仕事は小説家とライターとカウンセラーと極秘。
今の夢はお嫁さんと福祉用具開発プロジェクトの成功☆
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