Do you“脳”？ 脳に関する基礎知識
脳の構造
神経細胞の巨大なネットワーク
脳は「脳（神経）細胞」から構成されている。その数は、大脳で数百億個、小脳で千億個、脳全体では千数百億個にもなる。その脳細胞たちは、電気信号を発してお互いに情報をやりとりしているのだ。
一つの脳細胞からは、長い「軸索」と、木の枝のように分岐した短い「樹状突起」が伸びている。これらの突起は、別の脳細胞とつながり、「神経回路」を形成する。細胞体と軸索と樹状突起からなる脳細胞は、「ニューロン」とも呼ばれている。
ニューロン
細胞体の大きさは、0.1mm~0.005mmで、大脳では1mm３に10万個ものニューロンが詰まっている。脳全体のニューロンの軸索や樹状突起を一直線につなげた場合、100万kmにもなる。この巨大なニューロンのネットワークに電気信号が常時駆け巡り、我われ人間の高度な機能が可能になる。ニューロンの細胞体の構造は、ほかの細胞と変わらない。遺伝情報が書かれたDNAを含む「核」、エネルギーをつくり出す「ミトコンドリア」などだ。1点、ほかの細胞との大きな違いは、細胞体から突起が出ていることだ。
細胞体から出て複雑に枝分かれしている「樹状突起」は、ほかのニューロンから電気信号の情報を受け取る“入力アンテナ”の役割を果たす。「軸索」が“出力装置”の役割を果たし、樹状突起が受け取った電気信号は、軸索を通り、次のニューロンに伝達される。
グリア
ニューロンとともに脳を構成しているもう一つの細胞が「グリア」である。ヒトではニューロンの数の10倍のグリアが存在する。グリアは、ニューロンに栄養を供給し、その働きを助けている。最近の研究で、グリアは神経成長因子や栄養因子などを分泌し、ニューロンの維持や再生に重要な役割を演じていることがわかってきた。
6つに分かれた層構造
脳の巨大なネットワークは、一見、無秩序に張り巡らされているように思われるが決してそうではない。大脳皮質には、10種類ほどニューロンがあり、そのなかでも細胞体がピラミッドのような形をした大きな「錐体細胞」は、長い軸索を持ち、情報を脳のほかの部分へ伝達している。
また、小さく丸い「顆粒細胞」は、局所的な情報処理を仕事とする。小脳皮質では、プルキンエ細胞など5種類のニューロンが3層の層構造を作る。
つまり、ニューロンは種類ごとに同じ階層に集まり、全部で6層の層構造を形作る。この秩序だった神経回路により、情報の伝達はより効率的となり、学習、記憶、運動、認知などの高度な情報処理が可能となる。
すき間を飛び越える電気信号
さらに詳しくみていこう。
“出力装置”である軸索の末端は「シナプス」と呼ばれている。このシナプスには数万分の1mmほどのすき間「シナプス間隙」があり、軸索を伝わってきた電気信号は、実は、このすき間を飛び越えることはできない。
では、どのようにして、電気信号はシナプスを伝わるのだろうか。
電気信号が伝わってくると、シナプスにある小胞から「神経伝達物質」という化学物質が、シナプス間隙に分泌される。神経伝達物質が、次のニューロンの細胞膜にある受容体に結合すると、電気信号が生まれ情報が伝達される。このシナプス間隙の伝達にかかる時間は、0.1～0.2ミリ秒ほど。神経伝達物質は、グルタミン酸、アセチルコリン、ノルアドレナリン、ドーパミンなど、現在までに数十種類が発見されている。
