ニューロン（神経細胞）とは？仕組み・構造・機能をわかりやすく解説

ニューロン（神経細胞）の仕組み・構造・機能を図解で初心者にもわかりやすく解説。シナプス・軸索の役割や脳内での働きを簡潔に紹介。

ニューロン（または神経細胞）は、電気的・化学的信号を受け取り伝える細胞で、私たちの神経系の基本単位です。ニューロンは情報を高速にやり取りすることで、感覚、運動、思考、記憶、感情などあらゆる脳と神経の働きを支えています。

ニューロンの基本構造

典型的な神経細胞は次のような部分から構成されます。

• 細胞体（ソーマ または サイトン）: 核や代謝装置を含み、細胞の生命維持と情報の統合を行います。
• 樹状突起: 他のニューロンからの信号（主に化学的シナプスからの入力）を受け取る多数の分岐を持つ短い突起です。
• 軸索を: 細胞体から伸びる長い繊維で、電気信号（活動電位）を遠くの細胞へ伝えます。軸索の末端は多くの分岐をしてシナプス終末（軸索終末）を形成します。

軸索の一部はミエリン（髄鞘）で被覆され、このミエリンはオリゴデンドロサイト（中枢）やシュワン細胞（末梢）によって作られます。ミエリンがあると信号は跳躍的に伝わり、伝導速度が速まります。ミエリンのない部分はランヴィエの絞輪（ノード）になり、ここで電流が再生成されます。

ニューロンの機能と信号伝達の仕組み

ニューロンが情報を伝える基本は「活動電位（アクションポテンシャル）」という短い電気的なパルスです。以下が簡単な流れです。

• 静止膜電位: ニューロンは通常、内側が外側より負の電位（約−70 mV）に保たれています。
• 脱分極（発火）: 樹状突起や細胞体で十分な興奮性入力が集まると、電位がしきい値を超え、ナトリウム（Na+）チャネルが開いて急激に膜電位が正方向へ変化します（脱分極）。
• 再分極と過分極: 続いてカリウム（K+）チャネルが開き、膜電位は元に戻り、時に一時的に過分極します。
• 軸索伝導: 生成された活動電位は軸索を伝わり、軸索末端に到達すると次の段階（シナプス伝達）に進みます。

シナプスでの情報伝達

ニューロン同士は直接つながっているわけではなく、通常は小さな隙間（シナプス）を介して信号を伝えます。ここでは化学的シナプスが最も一般的ですが、電気的シナプスも存在します。

• シナプスと（化学的シナプス）: 活動電位が軸索末端に到達すると、カルシウム（Ca2+）チャネルが開き、シナプス小胞が神経伝達物質を放出します。放出された伝達物質はシナプス間隙を越えて次のニューロンの受容体に結合し、興奮性または抑制性の反応を引き起こします。伝達物質は酵素分解や取り込み（取り戻し）で除去されます。
• 化学的シナプスの利点は調節性が高いこと（複数の受容体や調節物質による可塑性）で、電気的シナプスはギャップ結合を通して電流が直接流れ、応答が高速です。

ニューロンの種類

機能や形態により様々な分類があります。

• 機能別: 感覚ニューロン（感覚情報を中枢へ）、運動ニューロン（中枢から筋肉へ信号を送る）、介在ニューロン（中枢内で情報処理する）など。
• 形態別: 多極性、二極性、単極性（疑似単極）など。多極性ニューロンが大多数で、樹状突起と一本の軸索を持ちます。

ニューロンとグリア細胞の関係

ニューロンは単独で働くわけではなく、グリア細胞やアストロサイトに支えられて多面的にサポートされています。主要なグリアの役割は次の通りです。

• アストロサイト: イオンバランスの維持、代謝供給、シナプスの機能調節、血液脳関門の維持など。
• オリゴデンドロサイト／シュワン細胞: ミエリン形成により信号伝導を助ける。
• ミクログリア: 免疫監視と損傷時の不要物除去。

ニューロンの数と分布

人間の脳には約860億個（約860億と表記されることもある）のニューロンがあると推定され、これは全脳細胞の一部を占めます。大脳皮質には約160億個のニューロンが存在し、高度な認知機能に関与しています。

可塑性と新生

ニューロンは経験に応じてシナプス強度や回路を変えることができ、これが学習や記憶の基盤（シナプス可塑性）となります。一部の脳領域（海馬など）では成人でも制限的にニューロン新生が起こることが示されていますが、多くのニューロンは一度形成されると長期間存続します。

関連する病気と障害

ニューロンの機能障害や損傷は多くの神経疾患と関連します。例として、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患、脱髄を伴う多発性硬化症、シナプス機能の異常による一部の精神神経疾患などがあります。ミエリンや神経伝達物質のバランスが崩れると、信号伝達に深刻な影響が出ます。

まとめ

ニューロンは電気的・化学的信号を用いて情報を送受信する専門細胞であり、複雑な構造と精密な機能調節により私たちのあらゆる神経活動を支えています。グリア細胞との協調や可塑性、シナプスでの細やかな調節が、正常な情報処理と学習・記憶を可能にしています。

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