つねぴーblog

元「とある研修医の雑記帳」。アウトプットが趣味です。医学以外の事も投稿するやもしれません。

「刺激の受容」の概説

高校生物まとめ

【刺激の受容から行動までの流れ】

刺激⇢受容器⇢感覚神経⇢中枢神経⇢運動神経⇢効果器⇢運動・分泌など

【全か無かの法則】

ニューロンや筋繊維を興奮させるために必要な最小の刺激の強さを閾値というが、一本のニューロンを用いて与える刺激を少しずつ強くしていくと閾値未満の刺激では活動電位は生じず、閾値以上の刺激では常に一定の大きさの活動で似が生じること。

ただし、神経線維の束を興奮させると、閾値よりも大きな刺激を与えても少しずつ活動電位の大きさは増していく。これは神経線維を構成する一本一本の軸索の閾値が微妙に異なることによる。

【いろいろな動物の視覚器】

ミドリムシ・・・明暗 眼点と感光点をもっている。眼点は赤い色素を含み、光を遮る。感光点の受ける光量が減ることにより、光がどこからきているのか判断することができる。

ミミズ・・・明暗 by視細胞。体全体に分布している。負の光走性があり、基本的に土の中にいる。雨が降ると道端でミミズが大量に死亡しているのはこれが原因であり、雨によって土の中の酸素が減り、窒息しそうになってミミズが地上に出てくるのである。しかし、雨がやんだあと、ミミズは土に戻ろうと思ってもコンクリートで舗装されたりしていて土に戻れず、雨がやんだあとの太陽光にやられて干からびてしまうのである。無念。

プラナリア・・・光の方向by杯状眼。 色素細胞層が光を遮ることで、光がどこから着ているのかわかる。

昆虫・・・像by複眼。個眼という小さな目が無数に集まったものである。

イカ・・・像byカメラ眼。哺乳類と同じようにカメラ眼である。つまり、水晶体と網膜をもち、ピントを合わせて網膜に結像させる。イカと人の目はそっくりであるものの、ピントの合わせ方が微妙に異なる。人の場合は毛様体とチン小帯によって水晶体の厚さを変更させて近くを見たり遠くを見たりとしているが、以下の場合は、水晶体を前後に移動させることによってピントを合わせているのである。

余談:全生物の中で最も大きな目をもつのはダイオウイカであるらしい。半径60センチもある。なぜこれだけ大きいのかというと、体が大きいからというのもあるが、それだけでは説明がつかない。例えば、ゾウなどは体が大きいにもかかわらず目は大きくない。ダイオウイカは深海に棲息するため、光がなかなか届かない。よって少しでも多くの光を受容するために目が大きくなる方向に進化したと考えられる。かといって深海の生き物はすべて目が大きいというわけでもなく、光を受容することを諦めた生き物も多いのである。

【ピント調節】

近くのものを見るときは毛様体が収縮してチン小帯が弛緩するので、水晶体は熱くなる。遠くの物を見るときは毛様体が弛緩してチン小帯が収縮するので、水晶体が薄くなるのである。

【黄斑と盲斑】

黄斑・・視軸と網膜が交わる場所。黄斑の中心には中心窩とよばれるくぼみがあり、錐体細胞だけが分布しているため、視覚は非常に鋭敏である。

余談:タカの目が良いのは中心窩を2つ持つためであると言われている

盲斑・・視神経がでてくる場所で、視細胞が存在しない。よって光を受容できない。

眼球は3層の膜に覆われていて、外から順に強膜、脈絡膜、網膜となる。

網膜は錐体細胞・桿体細胞が並んでいて光を受容している。

脈絡膜は血管が分布し、目に酸素や栄養分を供給する。

強膜はコラーゲン繊維でできた非常に強い膜で、眼球を保護している。まさに目の白い部分が強膜である。

【視細胞】

錐体細胞は色覚に関係していて、感光性は低い。網膜の中央に分布している。

錐体細胞には赤・緑・青の色光をよく吸収するタイプがあり、これらの細胞が光をどれだけ吸収するかで、総合的に色を区別している。

桿体細胞は光の強弱のみを感じ、感光性は高い。網膜の周辺部に分布している。

余談:夜空で星を見るとき、少し視線を外すと桿体細胞でみることになり、星がよく見える。

【桿体細胞の感光物質:ロドプシン】

ロドプシンは光を吸収すると、オプシンというタンパク質とレチナールという色素に分解され、この時に生じるエネルギーで桿体細胞を興奮する。

レチナールは暗所で血液中からビタミンAの供給を受けると再びオプシンと結合してロドプシンを再合成することができる。

(ビタミンA不足でロドプシンの再合成が行われにくくなり、薄暗くなると周囲が見えにくくなる夜盲症となる。)

暗順応とは、暗所に入って時間がたつと、桿体細胞の感度が上がって(閾値が下がって)暗所でも見えるようになること。桿体細胞にはロドプシンが含まれていて、ロドプシンの分解と合成によって桿体細胞の光に対する感度が調節されている。ロドプシンはわずかでも光が当たると分解されてレチナールになるが、この時、エネルギーが放出され、興奮して視覚が生じる

暗所ではロドプシンが合成されて視覚の感度が上がる。

【耳の構造】

外耳・中耳・内耳の3つの部分から成る。

外耳は耳殻から鼓膜までの部分

中耳は耳小骨とそれを収める鼓室というスペース

内耳はうずまき管、前提、三半規管から構成される

鼓室はユースタキー管(耳管)で鼻腔とつながっていて、鼓膜な以外で気圧の差が生じないようになっている。

【うずまき管の構造】

うずまき管は骨で囲まれた管状の構造をしていて、内部はリンパ液で満たされている。

うずまき管の内部は膜によって更に3つの管にわかれている。上から順に前庭階、うずまき細管、鼓室階になっている。

卵円窓・・・前庭階の入口部分の膜のことで、耳小骨と接続している。

正円窓・・・鼓室会と鼓膜との境界の膜のこと。

前庭階と鼓室階はうずまき管の先端部でつながっている。

前庭階とうずまき細管を仕切る膜をライスナー膜といい、うずまき細管と鼓室階を仕切る膜のことを基底膜という。

基底膜の上には聴細胞が並び、聴細胞が上に伸ばす感覚毛はおおい膜と接している。聴細胞とおおい膜をセットでコルチ器という。

【音の伝導経路】

耳殻に空気の振動が集められる⇢外耳道⇢鼓膜を振動⇢耳小骨(ツチ・キヌタ・アブミ)で音が増幅⇢卵円窓⇢卵円窓の振動がうずまき管内のリンパ液の振動となる⇢基底膜の振動⇢聴細胞の感覚毛が倒れて聴細胞が興奮する⇢聴神経によって大脳の聴覚中枢へと伝わる

【半規管】

半規管は3本のほぼ直交した管からなり、内部はリンパ液で満たされている。内部には感覚細胞(有毛細胞)があり、ゼラチンでできたクプラという帽子のような構造が乗っている。クプラは体の回転や運動方向を感知して興奮し、前庭神経により、脳へと伝えられる。半規管それぞれ前後、左右、上下の3つの軸の加速度を感知するので3つあり、三半規管なのである。

【前庭】

前庭には、感覚毛を持った感覚細胞がゼリー状の物質に囲まれて存在している。また、感覚細胞の上には、炭酸カルシウムからできた平衡石(耳石)が乗っていてこれが重力に応じて移動する。体の傾きを感知して興奮し、前庭神経により脳への興奮が伝えられる。