【脳細胞について】

 脳は、神経細胞(ニューロン)の集合体で、部位によって、言語や視覚、記憶など、様々な機能を司っている、と聞いています。
 
 しかし、こういった部位・果たす機能によって、ニューロンそのものには違いがあるのかどうか、不思議に思っています。
 (例えば、新皮質から取り出した脳の組織片と旧皮質から取り出した組織片、顕微鏡で見て区別できるのかどうか)
 
 区別できるとすれば、それはどのような違いなのでしょうか。
 
 逆に、区別できない(脳のどの部分の細胞も仕組みは同じ)だとすれば、脳の部分によって役割分担が発生する仕組みはどうなっているのでしょうか。
 
 後天的な傷害などによって、脳のある部分が別な部分の機能を肩代わりする、といったことがあるそうなので、どちらかというと「区別できない」が正解なのかな、と思っています。
 しかし、だとしたら、多くの人の脳で、言語野だの海馬だのといった機能の局在が起こり、しかもおおむね同じように局在するのが不可解で、その仕組みを知りたく思います。
 詳しい方、よろしくお願いします。

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  • 登録:2007/10/12 21:18:43
  • 終了:2007/10/19 06:54:28

ベストアンサー

id:r-west No.5

r-west回答回数4ベストアンサー獲得回数12007/10/15 01:28:04

ポイント15pt

その水頭症、確かに驚異的ですが、脳部位がなくなって空間ができたのではなく、大脳と内部の脳部位の隙間に水がじわじわと溜まって脳の各部を押しつぶしているだけだと思います。なので、基本的に各部位は一応生きているのではないでしょうか。


また、写真は空間が大きく見える物を選んでいると思われます。写っていなくても、大脳の内側の部位も残って生きていると思います。(Cは正中線の断面ではなく、左右どちらかに偏った部分の断面です(眼球が大きく写っている))


神経細胞の写真ですが、2種類ほど。大脳と小脳です。といっても、大脳・小脳のなかでもさらにいろんな脳細胞があります。

http://www.dansmind.com/wp-content/uploads/2006/10/Neurons%20in%...

http://www3.kmu.ac.jp/anat1/edu/histology/spec/nerv/purkinje.jpe...

id:filinion

>基本的に各部位は一応生きているのではないでしょうか。

「圧迫される=死ぬ」ではないわけですね。

>Cは正中線の断面ではなく、左右どちらかに偏った部分の断面です(眼球が大きく写っている)

な、なるほど!

それは全く思い至りませんでした……。

さすが、視点が違いますね……。

 

脳細胞の写真、ありがとうございます。

Wikipediaの「神経細胞」の項でも、脳内に色々な神経細胞が存在することは示されていたわけですが。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A5%9E%E7%B5%8C%E7%B4%B0%E8%83%9...

つまり、脳の各部で、特徴的に存在する神経細胞がある(あるいはその比率が異なる)といったことでしょうか。

ありがとうございました。

2007/10/15 21:00:50

その他の回答(6件)

id:sagamihara-jiro No.1

sagamihara-jiro回答回数28ベストアンサー獲得回数32007/10/12 22:17:17

ポイント20pt

言語野と海馬を並べるのはちょっと乱暴な気がします。


大脳の新皮質と古皮質を比べるなら、物理的には構造も含めて同じだと思います。海馬なら組織から違います。

どう情報処理しているかについてはまだよくわからないんじゃないでしょうか。大脳皮質の各部で機能が局在しているのかどうかという点も疑問です。


あることをしている時、脳のその周辺がより興奮している、という写真や動画が見られるようになりましたが、そもそも脳が(生化学的にではなく、情報処理的に)何をしているのかわからない以上、機能をつかさどる部分、あるいは神経細胞があるとは言えないと思います。

(妄想ですが、私は物質的にではなくネットワーク構造そのものが機能を作っていると思います。どうでしょう)

http://q.hatena.ne.jp/

id:filinion

ありがとうございます。

 

私も、おそらく脳というのはでかいニューラルネットワークの塊で、個々のニューロンに差はないだろうな、と思っています。

(コンピュータ関係で言う「ニューラルネットワーク」と人間のニューロンには色々違いがありますが、どのニューロンも機能は同じで、「ここで情報を処理している」ということを特定できないという点も同様かと考えています)

また、「~~をしている時は右脳の活動が活発になっている」とかいう説もおおむね眉唾物だとも思います。

 

とはいえ、脳に一定の機能の局在があるのもほぼ確実視されているものと思っていたのですが……。

「大脳皮質の各部で」の局在が疑問、ということは、いわゆる「言語野」といったものの存在も現状では疑わしい、ということでしょうか。

 

>海馬なら組織から違います。

おおお、なんと。

浅学ですみません……どうかもう少し詳しくお願いします。

 

海馬も大脳の一部であると思うのですが、「組織から違う」というのは、構成している細胞が違う、ということでしょうか、それとも(細胞は同じだが)形や構造が違う、といったことでしょうか?

(海馬が特に酸欠に弱い、といった話も聞くんですが、いつも「なんで?」と思っていました。細胞レベルで弱いのか、血流が途絶えやすい構造なのか……)

 

いや、これまで、

「局在は視聴覚からの入力とか運動神経への出力とかの関わりで発生するもので、入出力の物理的な配置はほぼ人類共通だから、その関係で自然とみんなに共通の局在が生まれるのかなー」

などと考えていたんですが(素人考えで恐縮です)、そういう単純な話ではない、ということですか……。

2007/10/12 23:36:16
id:KUROX No.2

KUROX回答回数3542ベストアンサー獲得回数1402007/10/12 23:37:46

ポイント10pt

大脳皮質

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E8%84%B3%E7%9A%AE%E8%B3%A...

>ブロードマンの原典では大脳皮質組織の神経細胞を染色して

>可視化し、組織構造が均一である部分をひとまとまりと区分して

>1から52までの番号をふっている。

解剖学的に区分してますから、違いはあると思います。

ブロードマンの脳地図

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%8...

-----------------------------------------

>新皮質から取り出した脳の組織片と旧皮質から取り出した組織片

新皮質の方は灰色っぽくて

旧皮質は、白っぽい。

wikimediaに出てたんですが、探し出せず。

id:filinion

回答ありがとうございます。

ただ、Wikipediaは私も読みました。

で、脳機能局在論に与する立場だったわけですが(そんな大層なものじゃない素人ですが)、

「その局在は、脳神経の差なのか、そうだとすればどんな差なのか」

をおたずねしているわけです。

 

>新皮質の方は灰色っぽくて旧皮質は、白っぽい。

端的な説明ありがとうございます。

ただ、私が知りたいのは、(いわば)

「なぜ色が違うのか」

というようなことです。

(細胞の性質が違うから色が違うのか、表面の凹凸や血管の分布の差に過ぎないのか)

そのあたりをご存じでしたらご回答ください。

 

(ただ、できれば色の違いとかではなくて、「機能の違いは何に由来するのか」といった話がありがたいです。

もちろん、「機能に差はありません」というのであればそういうお話でも)

2007/10/13 00:04:12
id:shimarakkyo No.3

shimarakkyo回答回数387ベストアンサー獲得回数242007/10/13 13:23:01

ポイント35pt

役割分担が発生する仕組み、つまり「その局在は、なんの差なのか」という質問にだけ、半分以上想像を交えてお答えしますと、「入ってくる情報の種類の差」だと思います。(すいません、私の足りない頭と知識では「多分こうなってるはず」程度のことしか言えません。。。)


ものすごーく乱暴に言うと「脳の役割分担は、耳から入った情報がたどり着く場所で「音」に関するもの、目から入った情報がたどり着いく場所で「色、形」などに関するもの、etc、という具合に決まっていく」。。。のではないかと。

入ってくる情報が局所化されているので(例えば視覚野ですが、網膜から大量の神経の束が、LGNを経由、途中で交差してV1(第一視覚野?)に情報を投影しています)つられて脳の機能にも役割分担が発生する、という理解は「当たらずと言えど遠からず」なんじゃないかと思っています。それっぽい論文をいくつか見た事があります。

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003338970/


だからその「情報を運んでくる神経の束」が妙な具合(場所)につながっちゃうと「音が見え」たり「色が聞こえ」たりする症状がでる、と言われています(ヤク中患者にもそういった症例がありますがあれはまた別の理由がありそうです)。

http://en.wikipedia.org/wiki/Neural_basis_of_synesthesia

http://ja.wikipedia.org/wiki/共感覚


蛇足ですが、私もsagamihara-jiroさんの「物質的にではなくネットワーク構造そのものが機能を作っている」という意見におおむね賛成です。その方が便利そうだし。

id:filinion

回答ありがとうございます。

リンク先、参考になりました。

私が漠然と思っていたよりも、脳に出入りする情報の流れというのはある程度決まったものだったんですね……。

(しかし、

「別な部分に神経がつながると共感覚が起きる」

というのが事実としたら、それはそれぞれの感覚を司る部位があらかじめ決まっていることを示唆するのでしょうか?

それとも、

「一つの部位に複数の感覚の情報が流れてくるから混乱が起きる」

ということに過ぎないのでしょうか?)

 

してみると、階層型ニューラルネットワーク、というのも、脳の構造とそれほどかけはなれた仕組みではない……のかな? などと思いました(また素人考え)。

2007/10/14 19:52:29
id:r-west No.4

r-west回答回数4ベストアンサー獲得回数12007/10/14 02:04:43

ポイント30pt

素人の聞きかじり知識ですが…。


>脳のある部分が別な部分の機能を肩代わりする

これは、「脳の」ではなく「大脳皮質の」が正しいと思います。


腸にも色々あって機能が違うように、脳も色々な部分からなっていて機能分担しています。人間の脳は大脳が大きすぎて外からはほとんど大脳皮質しか見えませんが、その中に物理的に独立した色んな部位があります(もちろん他の部位と結線はあります)。海馬も外からは見えない脳部位のひとつです。


それぞれの部位では、神経細胞も、細胞体自体の形や樹状突起(入力線)の数や長さや拡がり方、軸索(出力線)の長さなど、形態的な差異があり、性質にも差があると思います。


これらの違いの乗り越えて、異なる部位の代替機能を果たす事は基本的にないと思われます。


大脳皮質は広大なだけあって、いろんな機能を扱っています。~野というのは、大脳皮質の特定の機能を扱う特定の部分(領野。例:ウェルニッケ言語野)を指します。よく言われる脳の機能代替は、大脳皮質の各領野に可塑性があると言う話だと思います。同じ大脳皮質のうちだから可能な事だと思います。だからといって、なんでもどこでも代替出来るという話でもないと思います。


どうしてそんな領野が出来るかですが、詳細は解りませんが、ニューラルネットをご存じでしたら、コホネンの自己組織化マップというのを調べられると、領野が出来るのが自然に思えるかも知れません(実際の大脳皮質が同じメカニズムとは限りませんが)。


http://mikilab.doshisha.ac.jp/dia/research/report/2005/0822/007/...

http://www.echanceusa.com/kanno-new.jpg 脳を真ん中で縦に割った図。大脳は左右分かれていて、右脳の大脳皮質が薄い水色の部分、それ以外が他の脳部位。

id:filinion

回答ありがとうございます。

 

>それぞれの部位では、神経細胞も、細胞体自体の形や樹状突起(入力線)の数や長さや拡がり方、軸索(出力線)の長さなど、形態的な差異があり、性質にも差があると思います。

ああ、そうなんですか……。

なかなか、違いが説明してある資料を見かけないので、どうなのかな、と思っていました。

 

脳の「肩代わり」について、以前下のブログ記事を読みました。

(44歳の水頭症の男性)

http://med-legend.com/mt/archives/2007/07/post_1128.html

病気の進行が長い期間をかけて進んだことを考えても、この脳の状態で生きている、ということは、脳の可塑性がかなり高いことを示しているのでは、と思った次第です。

(もっとも、画像に見えている脳が、大脳のなれの果てなのか、旧皮質も引っ越してきているのかはわかりませんが……)

 

とはいえ、確かに大脳皮質と脳全体をごっちゃにしているところがあったかも知れません。

(sagamihara-jiroさんにも言われたことですが……)

 

自己組織化の話、興味深く読みました。

実際のメカニズムに違いがあるとしても、何か共通するところがあるのかも知れませんね。

2007/10/14 19:26:56
id:r-west No.5

r-west回答回数4ベストアンサー獲得回数12007/10/15 01:28:04ここでベストアンサー

ポイント15pt

その水頭症、確かに驚異的ですが、脳部位がなくなって空間ができたのではなく、大脳と内部の脳部位の隙間に水がじわじわと溜まって脳の各部を押しつぶしているだけだと思います。なので、基本的に各部位は一応生きているのではないでしょうか。


また、写真は空間が大きく見える物を選んでいると思われます。写っていなくても、大脳の内側の部位も残って生きていると思います。(Cは正中線の断面ではなく、左右どちらかに偏った部分の断面です(眼球が大きく写っている))


神経細胞の写真ですが、2種類ほど。大脳と小脳です。といっても、大脳・小脳のなかでもさらにいろんな脳細胞があります。

http://www.dansmind.com/wp-content/uploads/2006/10/Neurons%20in%...

http://www3.kmu.ac.jp/anat1/edu/histology/spec/nerv/purkinje.jpe...

id:filinion

>基本的に各部位は一応生きているのではないでしょうか。

「圧迫される=死ぬ」ではないわけですね。

>Cは正中線の断面ではなく、左右どちらかに偏った部分の断面です(眼球が大きく写っている)

な、なるほど!

それは全く思い至りませんでした……。

さすが、視点が違いますね……。

 

脳細胞の写真、ありがとうございます。

Wikipediaの「神経細胞」の項でも、脳内に色々な神経細胞が存在することは示されていたわけですが。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A5%9E%E7%B5%8C%E7%B4%B0%E8%83%9...

つまり、脳の各部で、特徴的に存在する神経細胞がある(あるいはその比率が異なる)といったことでしょうか。

ありがとうございました。

2007/10/15 21:00:50
id:Nos No.6

Nos回答回数9ベストアンサー獲得回数12007/10/16 03:56:26

ポイント30pt

要するに遺伝子がどこで発現するかによります。例えば視覚。

網膜には視細胞がばーっと並んでいるわけですが、模式的に

□□□

□□□

□□□

↑この9つの□を網膜に並んでいる視細胞だとします。

網膜にはこの視細胞の奥に、また別の細胞の層があります。ここには、さっきの9つの視細胞のうち、周りが暗く真ん中だけが明るい時だけ興奮するようになっている細胞が並んでいます(実際はもっと大まかな範囲で反応しますが)。コントラストというか網膜に移った像の輪郭を強調して脳で処理しやすくしているわけです。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B6%B2%E8%86%9C

http://kirigakure.dyndns.org/~brain/pukiwiki-1.4.5_1/index.php?B...

他にもいろいろと目で情報の下ごしらえがなされた後、視覚情報は脳の後ろの方の「第一次視覚野」に送られます。

ここでさっきの網膜と同じような仕組みで輪郭の角や線分の傾きを検出する神経回路が働いています。

http://130.54.114.7/brain/brain/26/index-26.html

視野の各点にそれぞれ傾きを検出する細胞が10度刻みで18個あったりとかなり大規模な並列回路です。

この後にも同じように回路が続いて、単純な幾何学的図形に反応する回路なんかがあったりします。

このあとにものが例えば「りんご」だったりとか「あっちに動いている」などを認識する回路が続いています。


この配線はもちろんある程度までは遺伝で決まっていて、例えばある場所にいるニューロンで発現することになっている遺伝子で作られる化学物質を目指して別のニューロンの腕がのびていったりとかそういうことが起きています。

どの程度まで遺伝で決まっているかは詳しくないので答えられませんが、少なくとも生まれてしばらくするまでに受ける刺激も重要なのはわかっています(縦縞のストライプだけが書かれた部屋でネコを育てるとその猫は水平の線を認識できなくなる、という実験結果があります)。刺激がないと細胞の間に強いつながりができないんですね。

そういうわけで回路のつながり方によって機能ができる、というのが今主流の主張です。

あと、神経細胞は場所によって違うのか。場所によって(遺伝で決まっている機能によって、というかそこで発現するようになっている遺伝子によって)細胞の間の接続が変わるように、樹上突起の広がり方とかは変わります。上の方の回答にあったプルキンエ細胞などは特徴的ですね。

そこらへんを専門的にどう分類しているのかは詳しくないので知りませんが、場所によって発現する遺伝子が違うので見た目ではっきり区別できる細胞もあるわけです。どの細胞もその動作自体は大雑把に言って大して変わらないわけですが。

可塑性についてはあまり詳しくないのですが、神経回路というのは意外と柔軟で、以前来ていた刺激が途絶えてしまうと近くの別の回路から信号線を引っ張ってきたりしてしまうことがあるようです。ラマヌジャン著の「脳の中の幽霊」に、左腕を切断してしまったのに、ほおを触ると左手を触られているように感じる男の話があり興味深いです。これと似たことが起きているのかもしれません。

id:filinion

えーとつまり、個々の脳神経細胞には、大した機能の差はない(網膜の神経細胞とかは別格)のだが、その接続の違いが機能の違いを生み出す(というか、接続が機能を生み出す)ということでしょうか?

「ある場所にいるニューロンで発現することになっている遺伝子で作られる化学物質を目指して別のニューロンの腕がのびていったりとかそういうことが起きています」

のくだりは、どういうことなのか正直よくわかりません……。(発現することになっている遺伝子で作られる化学物質……ってことは、まだ作られてないんですよね? それ目指してニューロンが伸びろ、とは?)

猫の話、興味深いです。やはり、少なくともある程度は、外部からの刺激が脳の機能を形作るのでしょうね。

「火星の人類学者」(オリヴァー サックス)で、生まれつき目が見えない人の目を手術で治したとしても、それで直ちに見えるようになるわけではない(というか、むしろ悲しい結末を迎えることも多い)という話がありましたが、それにも関連するのかも知れませんね……。

 

資料の紹介もありがとうございました。参考になりました。

 

……っていうか、すごいよマッカロー効果!

試して一時間経つのに、まだ色が変わって見える!

http://130.54.114.7/brain/brain/70/index-70.html

 

……っていうか、これ、いつ直るの?

2007/10/16 22:05:20
id:Nos No.7

Nos回答回数9ベストアンサー獲得回数12007/10/18 02:05:33

ポイント15pt

そうですね、神経細胞は大体同じ仕組みです。使っている神経伝達物質によって伝える信号がプラスだったりマイナスだったり(伝達先の神経細胞を興奮させたり抑制したり)というような細かい違いはありますが、他の細胞から受け取った信号の総和がある一定値を超えると発火するというのは同じです。見た目(というか樹上突起や軸索の伸び方)は結構差がありますが。(ちなみに網膜のも同じような神経細胞ですよ。光を感知する視細胞はちょっと違いますが)

>ある場所にいるニューロンで発現する〜

ちょっと説明が投げやりでしたね。要するにシグナルとなる化学物質があって、それに向かって軸索や神経細胞が移動するわけです。入ってくる感覚刺激も神経細胞同士の接続を残したり切ったりする上で大切な要素ですが。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A5%9E%E7%B5%8C%E5%9B%9E%E8%B7%A...

http://web.sc.itc.keio.ac.jp/~kokikawa/nounokeitai.html

  • id:filinion
    現状、
    「大脳と小脳などは、構成する神経細胞に違いがあり、顕微鏡レベルでも区別が可能である」
    「大脳皮質の機能局在については、なぜ起きるのかよくわかっていないが、外部からの刺激がどこから入ってくるか、といったことによって自然と機能が分化するのかも知れない。(あらかじめ機能が決まっている可能性もないではない)」
     
    ……といった理解でいいんでしょうか?
  • id:filinion
    回答されたみなさん、大変ありがとうございました。
     
    正直、こんなに詳しく教えて頂けるとは思っていませんでした。
    以前からの疑問だっただけに、回答して頂いたおかげで、大変知的に充実した一週間を過ごすことができました。
     
    いるか賞をお一人にしかあげられないのが非常に残念です……。
     
    (いるか賞の根拠は、神経細胞の写真を示して頂いたこと、コホネンの自己組織化マップについて示唆を頂いたこと、それから「正中線の断面ではない」に)

    >Nosさん
    質問終了すると、個別にコメントかけないんですね……初めて知りました。すみません。
     
    2つ目のリンク先が特に参考になりました。
    脳の機能については、遺伝子レベルからの研究もかなり行われているんですね……。
     
    この内容から判断するに、脳の基本構造は遺伝的に決まったもので、遺伝子に欠損が起きると、他の遺伝子・細胞では肩代わりできない障害が発生することも多い、と。
    「神経細胞移動」とか「軸策剪定」というのは、初めて知った言葉でした。
     
    脳(特に大脳)の神経回路が形成されるには、自己組織化っぽい効果も働いているのだろう、とは思うのです。
    でも、事前に構造が決定されている部分も大きく、脳は単なる脳細胞の塊ではない、ということがわかりました。

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