神経細胞と種類における形態学的特徴

神経細胞の種類と機能分類

神経細胞は機能に基づいて主に3つの種類に分類される基本的な細胞群を形成します 。感覚神経細胞は感覚器官において力・音・光などの刺激に反応し、これらの情報を脊髄や脳に伝達する重要な役割を担っています 。運動神経細胞は脳や脊髄からの指令を受け取り、筋収縮から腺の分泌まで様々な動作を制御する機能を持ちます 。
参考）神経細胞 - Wikipedia

 

介在神経細胞は脳や脊髄の同じ領域内で神経細胞同士を結びつける働きを行い、複雑な神経回路の形成に欠かせない存在です 。これらの神経細胞は機能的に接続することで神経回路という高度な構造を作り出し、情報処理と伝達を可能にしています 。

神経細胞の基本構造と形態学的特徴

神経細胞は細胞核・ミトコンドリア・ゴルジ体など他の細胞と同じ基本構造を備えながら、軸索や樹状突起といった独自の特殊構造を持っています 。細胞体は比較的小型の構造で、軸索と樹状突起は細胞体から突き出たフィラメント状の構造として特徴付けられます 。
樹状突起は通常、細胞体から数百マイクロメートルにわたって伸び、無数に分岐する複雑な形態を示します 。軸索は軸索小丘と呼ばれる隆起部で細胞体から突出し、ヒトでは1メートル、他の生物種ではそれ以上の長さに及ぶ場合もあります 。
軸索は分岐するものの通常その直径は一定に保たれ、分岐の最先端には軸索末端があります 。軸索末端では神経細胞がシナプスを介して別の細胞に信号を伝達することができる専門的な構造を形成しています 。

神経細胞の突起数による分類システム

神経細胞は突起の数によって形態が決まり、どのような情報処理に適するかが分類されています 。単極性ニューロンは突起が1本のものを指し、主に昆虫においてのみ観察される特殊な形態です 。双極性ニューロンは細胞体のほぼ反対側から2本の突起が出る構造を持ち、特定の感覚器官で見られます 。
参考）https://www.jmedj.co.jp/files/item/books%20PDF/978-4-7849-3247-4.pdf

 

多極性ニューロンは1つの軸索と多数の樹状突起を持つ最も一般的な形態で、複雑な情報処理が可能です 。偽単極性ニューロンは軸索と樹状突起の両方の役割を果たす1つの伸長を持つ独特な構造を示します 。
参考）https://www.cellsignal.jp/science-resources/fundamentals-of-neuroscience

 

これらの形態的特徴は神経細胞の機能的役割と密接に関連しており、情報の入力・統合・出力という神経系の基本プロセスに対応しています 。極性の違いは神経細胞がどのような神経回路に組み込まれるかを決定する重要な要因となっています。

神経細胞の電気信号伝達における種類別特性

神経細胞は放出する神経伝達物質の作用により興奮性と抑制性に大別され、これらの分類は神経系の機能調節において極めて重要です 。興奮性ニューロンは標的ニューロンを脱分極させて膜電位を正に変化させ、神経活動を促進する働きを持ちます 。
抑制性ニューロンは標的ニューロンを過分極させて膜電位を負に変化させ、神経活動を抑制する機能を果たしています 。この興奮と抑制のバランスは脳機能において極めて重要であり、正常な神経活動の維持に必須です 。
参考）高次脳機能の原理を大脳新皮質のシナプス構造から探る

 

外界からの情報や中枢からの指令は全て電気信号として神経線維を伝導し、静止状態では軸索内部がマイナス電位を保っています 。刺激が加えられると軸索膜の透過性が変化し、ナトリウムイオンが内部に流入してプラス電位が生じ、この活動電位が高速で伝導されます 。
参考）神経はどのように情報を伝えるの？

 

シナプスに到達すると神経伝達物質が放出され、相手の受容体に結合することで次の神経細胞に情報が伝達される精密なシステムが構築されています 。

神経細胞の髄鞘形成による種類分化

神経細胞は軸索の状態によって無髄神経と有髄神経の2種類に分類され、情報伝達速度に大きな違いが生じます 。無髄神経は髄鞘を持たない基本的な構造で、比較的緩やかな信号伝達を行います 。
参考）【高校生物】「ニューロンの構造」

 

有髄神経は軸索に髄鞘という特殊な構造を持ち、髄鞘間にはランビエ絞輪と呼ばれる隙間が存在します 。髄鞘は軸索に巻きつくような複雑な構造を形成し、核を持つ細胞として機能しています 。
末梢神経系では髄鞘形成をシュワン細胞が担い、中枢神経系では異なるグリア細胞が同様の機能を果たしています 。この髄鞘化により神経信号の伝達速度が飛躍的に向上し、効率的な神経機能が実現されています 。
参考）グリア細胞とは？ニューロンやシュワン細胞との違い

 

シュワン細胞は神経繊維の周囲に髄鞘を形成・維持する役割を担い、神経損傷後の再生促進や栄養因子の産生も行っています 。

神経細胞を支える多様なグリア細胞種

神経系にはニューロン以外にも重要な支持細胞群であるグリア細胞が存在し、アストロサイト・オリゴデンドロサイト・ミクログリア・上衣細胞の4種類に分類されます 。アストロサイトは星型の形態を持つ最大のグリア細胞で、血管からニューロンへの栄養伝達や神経伝達物質の供給を担当しています 。
参考）グリア細胞とは？わかりやすく簡単に解説！種類や機能、役割や働…

 

オリゴデンドロサイトはミエリン形成を行い、NGFやBDNFなどの神経成長因子を分泌してニューロンの成長・増殖を支援します 。ミクログリアは脳内の免疫細胞として機能し、病原体や死んだ細胞の除去を行う特殊なマクロファージです 。
参考）グリア細胞 - Wikipedia

 

上衣細胞は脳室や脊髄中心管を覆い、脳脊髄液の循環に関与している重要な細胞群です 。これらのグリア細胞は神経細胞の数倍から数十倍の数が存在し、神経系の正常な機能維持に不可欠な役割を果たしています 。
参考）グリア細胞

 

グリア細胞のうち、大グリア細胞（アストロサイトとオリゴデンドロサイト）と小グリア細胞（ミクログリア）という分類も行われ、それぞれ異なる起源と機能を持っています 。
参考）https://bsd.neuroinf.jp/w/index.php?title=%E3%82%B0%E3%83%AA%E3%82%A2%E7%B4%B0%E8%83%9Eamp;mobileaction=toggle_view_desktop