神経細胞の構造

神経細胞は神経系の中心的な構成要素で、誕生時には1000億個の力をもっています。 すべての細胞と同様に、神経細胞はいくつかの異なる部分から成り、それぞれが専門的な機能を発揮している（図1）。 神経細胞の外表面は半透膜でできている。 この膜は、電荷を持たない小さな分子や分子は通過させるが、大きな分子や電荷の高い分子は止めてしまう。

図1.

ニューロンの核は、ソーマ（細胞体）の中にある。 ソーマは樹状突起と呼ばれる枝分かれした伸長部を持っています。 神経細胞は小さな情報処理装置であり、樹状突起は他の神経細胞から信号を受信する入力部位として機能する。 これらの信号は、軸索と呼ばれる体細胞からの主要な伸長部を横切って電気的に伝達され、複数の終端ボタンで終了する。

軸索の長さは1インチの数分の1から数フィートの範囲である。 軸索の中には、グリア細胞がミエリン鞘と呼ばれる脂肪質の物質を形成し、軸索を覆って絶縁体として働き、信号の伝達速度を高めているものもある。 ミエリン鞘は、神経系内の神経細胞が正常に機能するために極めて重要であり、ミエリン鞘が失われると、正常な機能が損なわれる可能性がある。 この仕組みを理解するために、例を挙げてみましょう。 自己免疫疾患である多発性硬化症（MS）では、神経系全体の軸索にあるミエリン鞘が大規模に失われます。 その結果、電気信号に障害が生じ、神経細胞による情報の迅速な伝達が妨げられ、めまい、疲労、運動機能の低下、性的機能不全など、さまざまな症状を引き起こします。

健常者では、神経細胞の信号は軸索を伝わって末端ボタンまで急速に移動し、そこでシナプス小胞が神経伝達物質をシナプスに放出します（図2）。 シナプスは2つの神経細胞の間にある非常に小さな空間であり、神経細胞間のコミュニケーションが行われる重要な部位である。 神経伝達物質がシナプスに放出されると、小さな空間を移動し、隣接するニューロンの樹状突起上の対応する受容体と結合する。 受容体とは、神経伝達物質が結合する細胞表面のタンパク質で、形がさまざまであり、異なる神経伝達物質に「適合」する。

神経伝達物質はどのように結合すべき受容体を「知る」のだろうか。 神経伝達物質と受容体は、錠前と鍵の関係と呼ばれるものを持っています。特定の神経伝達物質は、鍵が錠前に合うように、特定の受容体に適合します。 神経伝達物質は、それが適合するどの受容体にも結合する。

図2. (a)シナプスはあるニューロンの終末ボタンと別のニューロンの樹状突起の間の空間である。 (b）走査型電子顕微鏡による擬似カラー画像で、ターミナルボタン（緑）を開くと、中にシナプス小胞（オレンジと青）が見える。 各小胞には約1万個の神経伝達物質分子が含まれている。 (credit b: Tina Carvalho, NIH-NIGMS による改変。スケールバーデータは Matt Russell による)