神経とホルモンによる調節をわかりやすく解説!(問題演習つき)【生物基礎】

生物の体内環境

体内環境を保つために、様々な器官が連携しています。その連携がどのように行われているかを解説していきます。

 

器官が好き勝手バラバラにはたらいていたら、体内環境を一定に保つことはできません。そのため、情報をうまく伝えて、はたらきを調整する必要があります。

 

体内を維持するには、器官同士の連携プレーが必要なのです。情報を伝える仕組みは、神経による調節と、ホルモンによる調節、そして、神経とホルモンによる調節があります。

 

今回は神経による調節について話します。また、神経による調節を理解してもらうために演習問題のテストも付属しています。最終的には入試問題も用意しているので最後まで解けるよう何度も復習をしてみてください。

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神経による調節

 

神経の分類

神経といっても種類があります。 神経系は中枢神経と末梢神経に大きく分けられます。

脳からまっすぐ伸びている背骨の中に入っているのが、脊髄です。脳と脊髄は中枢神経系で、背骨から伸びている体の各部位をつなぐ神経は末梢神経といいます。

 

これらの神経の中で、体を維持するための調節を無意識に行うのは、自律神経という神経です。自律神経は交換神経と副交感神経があります。

自律神経の出る場所(発展)

交感神経は脊髄から出て、交感神経管や腹腔神経節などでもう一つの神経細胞に接続し、各器官に分布します。

副交感神経は中脳・延髄・仙髄から出ます。副交感神経の中でも延髄からでる迷走神経は、広い範囲の内臓に分布します。

自律神経での調節

器官の調節には、その働きを強める指令と弱める指令が必要となります。

 

指令を伝えるのは、自律神経の交感神経と副交感神経です。

 

交換神経と副交感神経の働きを表にしてまとめると、

 

となります。

 

交感神経と副交感神経は互いに反対の作用をしています。
これを拮抗的にはたらくといいます。

 

交換神経は、主に興奮している時にはたらきます。対して副交感神経は主にリラックスしている時にはたらきます。

 

自律神経は大脳の支配から独立してはたらきます。自律神経を支配している場所は、間脳の視床下部というところです。

交換神経が働いている時

喧嘩の時をイメージするとわかりやすいです。

 

目がすわって瞳が拡大し(瞳孔の拡大)、心臓の拍動が早くなり(拍動の促進)、血圧が上がります(血圧が上がる)。

 

気管支は拡張して呼吸量が多くなり、鳥肌がたつでしょう。

 

喧嘩の最中に胃が働いたり、トイレに行ったりしている場合ではないのでこれらは抑制されています。(胃の動き・排尿抑制)

 

もしくは、恋をしている時をイメージすると理解しやすいです。

 

「彼のことを考えると、胸がドキドキして(心拍拍動促進、血圧の上昇)、ご飯も喉を通らないの(胃腸の動き抑制)」というのは交換神経が興奮している状態であるとわかりますね。

 

少女漫画の登場人物の瞳が大きいのは交換神経が働いているので、瞳が大きくなっています。(瞳孔の拡大)

副交感神経が働いている時

ご飯のあとは、胃腸の機能が活発になり眠くなります。心臓の鼓動はゆっくりになり、トイレにも行きたくなります。

 

これは副交換神経が働くからです。

 

交換神経と副交感神経は反対の作用なので、片方をイメージできればもう一方は逆と覚えるといいでしょう。

心拍運動の調節

心臓は、普通は規則的なリズムで動き続けています。これ自動性は自動性と呼ばれている性質です。

 

右心房にあるペースメーカー(同房結節)というところの働きで調整されています。

 

心臓の拍動は、心臓のペースメーカーに分布する交感神経と副交感神経によって、意識とは関係なく調節されているのです。

レーウィの実験

レーウィはカエルの心臓を上の図のようにつなぎ、リンガー液(カエルの体液に近い液体)が片方の心臓からもう一方の心臓へ流れる装置を作りました。

 

二つの心臓にリンガー液を流しながら、心臓Aに繋がっている副交感神経を電気刺激するとどうなるでしょうか。

 

結果は、心臓Aの拍動数が減少した後、しばらく経つと心臓Bの拍動数も減少しました。

 

この結果から、レーウィは「副交感神経から何かの物質が出て、それがリンガー液を流れ、心臓A心臓Bと順に作用していった」と考察しました。

 

この物質を神経伝達物質と言います。

心臓につながる神経系

心臓に繋がる交換神経は、脊髄から出ています。また心臓に繋がる副交感神経(迷走神経)は延髄から出ています。

 

神経伝達物質(発展)

自律神経系では、神経の末端から神経伝達物質というものが出て、器官や組織を調整しています。
交換神経からはノルアドレナリン、副交感神経からはアセチルコリンと呼ばれる物質が分泌されます。

確認問題

① 神経の分類
問 空欄に当てはまる語句を答えましょう。
神経系には脳や脊髄などの( ア )神経と、体の各部位をつなぐ( イ )神経がある。体を維持するための調節を無意識に行うのは、( ウ )神経という神経です。

(ア)中枢  (イ)末梢  (ウ)自律

 

② 自律神経での調節
問1 A,Bでは交感神経と副交感神経どちらが働いているか答えましょう。
A) ゆっくりくつろいで食事を楽しんでいる時
B) ピアノの発表会前の舞台裏で緊張している時

A副交感神経  B交換神経

 

問2 表の空欄を埋めましょう。

 

問3 自律神経のはたらきを調整するのは、脳のどの部分でしょうか。

間脳の視床下部

 

③ 拍動運動の調節
問 心臓の拍動の自動性はどこで調節されているか。答えましょう。

ペースメーカー

 

 

問題演習

<福岡大、愛知医科大、新潟大>

 

【問題演習の答えと解説】

正解:④
レーウィはこの実験によって、自律神経から出る神経伝達物質の存在を明らかにしました。 一連の流れをまとめると、
副交感神経(迷走神経)が刺激される
→神経の末端から神経伝達物質が出る
→心臓Aに作用し、拍動数が減少
→リンガー液に乗って、神経伝達物質が流れる
→心臓Bに作用し、拍動数が減少

 

(1)⑤ (2)①
心臓に繋がる交換神経は、脊髄から出ています。また心臓に繋がる副交感神経(迷走神経)は延髄から出ています。特に迷走神経については、覚えておきましょう。

 

(1)① (2)② (3)①
交感神経は興奮した時、副交感神経はリラックスしている時にはたらきます。消化器官の動きは、交感神経がはたらく時に抑制され、副交感神経がはたらく時に促進されます。

 

 

ア 大脳  イ 副交感  ウ 脊髄  エ 交感  オ 腹腔
カ 中脳  キ 仙髄   ク 迷走
ここまで細かく聞かれることは少ないです。交感神経は、全て延髄から出て、交換神経幹や腹腔神経節などで、別のニューロンに連絡します。
延髄から迷走神経が出ていることはしっかり押さえておきましょう。

 

 

(a) 1 (b) 1 (c)1 (d) 2 (e) 1
交感神経は興奮や緊張の時に作用し、副交感神経は安静時に作用します。
神経での調節で出てくる問題は、交換神経と副交感神経の作用を表で聞くことが多いです。この表はどのような形であっても答えられるようにしておきましょう。

 

 

ノルアドレナリン アセチルコリン
交換神経の神経伝達物質は、主にノルアドレナリンです。
副交感神経の神経伝達物質は、アセチルコリンです。

まとめ

いかがでしょうか?

 

今回の内容は以下のとおりです。

 

・ 自律神経は交換神経と副交感神経からなる。
・ 交換神経は興奮している時に働く。
・ 副交感神経はリラックスしている時にはたらく。
・ 交換神経と副交感神経は拮抗的にはたらく。
・ 自律神経は間脳の視床下部で調整されている。
・ ペースメーカーの働きで、心臓の自動性が保たれている。

 

おすすめの本として「田部の生物基礎をはじめからていねいに (東進ブックス 名人の授業)」があります。よければこちらもご活用ください。

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