東埼玉総合病院付属清地クリニック

脳神経外科

場 元

前回は脳と脊髄が骨と髄膜で保護されていること、また脳と脊髄の全体のしくみ、そして大脳の外観についてお話しました。 今回からは大脳の内部のしくみについてお話します。少し難しいお話になりますが、これを理解するとこれからお話する予定の脳や神経のしくみと働きが分かりやすくなると思います。


【大脳の割面のしくみ】

 リンゴを真ん中で縦割りに切ったとき、一番外側にはリンゴの皮があって、その中に果実が収まっていますね。大脳も縦割りで切った断面をみると、最外層には灰色をした場所があり、この部分は大だ いのうひしつ脳皮質とよばれています。またその内側には白っぽい色の部分があり白はく質しつとよばれています。大脳皮質は厚さわずか3㎜程度なのですが、大脳の表面全体を覆っているので、これを広げると新聞紙1ページに相当するといわれています。


 大脳皮質には神しんけいさいぼう経細胞(ニューロン)とよばれる細胞がおよそ140億個も密集しています。ニューロンは脳のコンピュータと言えるもので、ヒトやその他の動物の運動や感覚、精神活動など、脳のあらゆる情報処理を行う中枢的役割を果たしています。



図1) 大脳の割面(冠状断): 灰白質と白質

 ニューロンの構造と働きについてはのちに詳しく述べますが、基本的な構造は中核となる神経細胞体と、ここから出る多数の突起から構成されます。大脳や脊髄でニューロンの神経細胞体が集まっている部は灰色をしているため灰かいはくしつ白質とよばれます。実は前述した大脳皮質も大脳の表面にある灰白質部なのですが、灰白質は大脳や脊髄の中心部にも存在しています。たとえば尾状核、レンズ核、また脊髄の前角、側角、後角といった部位がそうです。従って中枢神経全体のニューロンの数はおよそ2000億ほどと推定されています。大脳皮質の内側にある白質は、大脳皮質や大脳の中心部にある灰白質の神経細胞体から出た神経線維(神経軸索)が無数に走行しています。(図1:大脳の割面:灰白質、白質のしくみ) 


【神経のミクロのしくみ:ニューロンについて】



図2) ニューロンとシナプス


 ここで少し回り道をして脳・神経のミクロの世界を覗のぞいてみたいと思います。

 前にも述べたとおり、ニューロンこそが脳のあらゆる情報処理を行う中枢なのですが、脳全体でニューロンの占める容積は脳細胞のわずか10 %に過ぎないというのだから、驚きですね。残りの脳細胞を構成しているのはグリア細胞( 神しんけいこうさいぼう経膠細胞)で、このグリア細胞はニューロン同士のすき間を埋め尽くしたり、ニューロンの一部である神経軸索を何層もの薄い被膜(これを髄鞘といいます)で取り囲んでニューロンを構造的に支えるばかりでなく、ニューロンへの栄養補給をしたり、ニューロンの重要な働きである情報処理の手助けをしたりしています。


 ここでニューロンをもう少し詳しく見てみましょう。ニューロンはアメーバーのような形をした神経細胞体と、そこから出るアンテナ状の突とっ起き(木の枝のように見えるので樹じゅじょうとっき状突起といいます)、そしてその中で長く伸びた一本の突起(これは神しんけいじくさく経軸索とよばれています)から成り立っています。樹状突起は一つの神経細胞体から複数出ており、これがさらに数百本に枝分かれしているので、一つの神経細胞体から出る樹状突起は約1万本ともいわれています。このひとつ一つが他のニューロンと接合して複雑なネットワークを形成し、情報を受け取る役目をしています。


 神経軸索は一つの神経細胞体から一本だけ出ていて、長いものでは1メートルにも達します。神経軸索の末端は神経終末とよばれ、数本に枝分かれしています。(図2:ニューロンのしくみ)


【シナプスのしくみと働き】


 神経軸索の末端部の神しんけいしゅうまつ経終末はコンピュータと周辺機器をつなぐインターフェイスのように、一つのニューロンから次のニューロンへの接続部にあたります。この接続部はシナプスとよばれる特殊なしくみでできています。運動の指令や感覚情報(これらを専門的にインパルス( 電で んきてきこうふん気的興奮)といいます)は一番目のニューロン(一次ニューロン)の軸索の中を末梢あるいは中枢方向に伝えられ、シナプスを形成する次のニューロン(二次ニューロン)に伝えられます。ところがこのインパルスは簡単には次のニューロンに伝わりません。なぜかというと、シナプスという場所には30nm(ナノメートル*)(*1ナノメートルは100万分の1ミリメートル)という、ものすごく狭いすき間が開いているのですが、不思議なことにインパルスはこんな狭いすき間でも通り過ぎることができません。そこで一次ニューロンの神経終末にインパルスが到達すると、神経終末に蓄えられている神しんけいでんたつぶっしつ経伝達物質とよばれる特殊な化学物質がシナプスの狭いすき間に放出され、これが二次ニューロンの細胞の表面にある受容体という構造物に働きかけてインパルスの入り口を開門します。インパルスはこの開口部を通って次のニューロン(二次ニューロン、さらには三次ニューロン)に電気的興奮を引き起こしてゆくのです。このようにして運動指令のインパルスは中枢から末梢方向へ、また感覚情報のインパルスは末梢から中枢方向へと伝えられます。 (図2:シナプスのしくみ)