ニューロンの構造

ニューロンは、電気化学信号を生成および伝達する神経系の主要な細胞です。 それらは主に、シナプスと呼ばれる特定の接合部にある神経伝達物質を使用して相互に通信します。 ニューロンには、その機能に関連する多くの形状がありますが、ほとんどの場合、細胞体から伸びる軸索と樹状突起という 3 つの主要な構造を共有しています。

ニューロンの構造と機能

神経細胞体、つまり体細胞（ソーマ）には、細胞機能に不可欠な核とオルガネラが収容されています。 信号の送受信に特化した薄い構造が細胞本体から伸びています。 通常、樹状突起は信号を受け取り、軸索は他のニューロンや筋細胞などの他の細胞に信号を渡します。 ニューロンが別の細胞に接続する点はシナプスと呼ばれます。

ニューロンは主にシナプス後末端で入力を受け取ります。シナプス後末端は多くの場合、樹状突起から突き出た小さな突起であるスパインに位置します。 これらの特殊な構造には、神経伝達物質やその他の化学信号の受容体が含まれています。 樹状突起は高度に分岐していることが多く、一部のニューロンは数万の入力を受け取ることができます。 ニューロンは、最も一般的には樹状突起で信号を受け取りますが、細胞体などの他の領域にシナプスを持つこともあります。

シナプスで受信された信号は樹状突起を通って体細胞に伝わり、そこで細胞は信号を処理し、メッセージを前方に送信すべきかどうかを決定します。 活動電位は、ニューロンによって生成される主な電気信号です。 情報を次の細胞に転送します。 それは、体細胞と軸索の間の接合部である軸索丘で最初に生成されます。

軸索の長さはさまざまですが、非常に長くなる場合もあります。 たとえば、脊髄から足まで伸びているものもあります。 長い軸索は通常、軸索を絶縁する脂肪性のミエリン鞘に包まれており、電気信号の維持に役立ちます。 ミエリン鞘は、神経系の別の種類の細胞であるグリアによって作成されます。 有髄軸索では、活動電位は軸索の末端またはシナプス前末端に到達するまで、ランヴィエ絞輪 (ミエリンに繰り返し現れる隙間) で再生されます。

シナプス前末端には、神経伝達物質の貯蔵所を含む小胞があります。 活動電位は、細胞膜に融合し、シナプス間隙 (シナプスにおける細胞間の隙間) に神経伝達物質を放出することにより、小胞にエキソサイトーシスを引き起こします。 さまざまな神経伝達物質がシナプス後細胞にさまざまな影響を与える可能性があります。 興奮性シナプスはシナプス後細胞で活動電位を開始する可能性を高めますが、抑制性シナプスは活動電位の可能性を減らします。

神経形態学

ニューロンの全体的な形状、つまりその形態は劇的に変化することがあり、多くの場合、ニューロンの機能に関連しています。 一部のニューロンには、樹状突起がほとんどなく、軸索が 1 つしかありません。 非常に複雑な樹状突起を持つものもあれば、生物の全長にも及ぶ軸索を持つものもあります。 多様な形態は、ニューロンの種類を定義するためによく使用されます。 入力 (シナプス接続) の数は、細胞が信号にどのように応答するかに影響を与える可能性があります。 したがって、樹状突起の形態とそれに含まれるシナプスの数は、ニューロンの種類を決定できる重要な特徴です。 末梢神経系では、樹状突起は細胞の受容野、つまり細胞が敏感に反応する身体上の物理的空間を定義することもできます。

神経構造を視覚化する技術

スペインの解剖学者サンティアゴ・ラモン・イ・カハルは、19 世紀後半から 20 世紀初頭にかけて、個々のニューロンの追跡の先駆者となり、ニューロンの性質そのものについての基本的な洞察を提供しました。 彼は細胞の詳細な描写を行い、現在でも多くの詳細を提供しています。イタリアの生物学者カミロ・ゴルジによって開発された染色技術を使用して、彼は脳内のさまざまな種類の細胞の構造を追跡することができました。また、特定の情報を処理するために一緒に活性化されるニューロンのネットワークである神経回路の基本的な接続もスケッチしました。