今日から学ぶサクッと脳科学講座【初級編】第2回：神経細胞ニューロンの仕組み

サマリ

ニューロンは脳の情報処理を担う基本単位です。樹状突起で信号を受け取り、軸索から他のニューロンへ送出します。約860億個のニューロンが複雑に接続することで、私たちの思考や感情、行動が生まれています。

ニューロンは「神経細胞」と呼ばれる、脳の中で情報を処理する細胞です。人間の脳には約860億個のニューロンが存在していると言われています。これは地球上の人間の総数に匹敵する数です。驚きませんか？

ニューロンは他の細胞と大きく異なる特徴があります。それは「電気信号」と「化学物質」を使って、隣同士のニューロンと情報をやり取りする能力です。この複雑なネットワークが、私たちの記憶、学習、判断、感情を生み出しているのです。

ニューロンには大きく分けて3つの重要な部分があります。

1つ目が「樹状突起」です。樹状突起は他のニューロンから信号を受け取る受信アンテナの役割を果たします。顕微鏡で見ると、木の枝が広がるような形をしているので、この名前がついています。1つのニューロンには複数の樹状突起があり、最大で1万個以上の接続点を持つものもあります。

2つ目が「細胞体」です。細胞体はニューロンの本体であり、受け取った情報を統合・処理する中央司令部です。ここで複数の樹状突起からの信号が合わさり、その合計が一定の閾値を超えたときに、ニューロンが「発火」します。発火とは、電気信号を発生させることを意味しています。

3つ目が「軸索」です。軸索は細胞体から伸びた長い突起で、電気信号を次のニューロンへ送り出す送信ケーブルの役割を果たします。軸索の長さは驚くほど多様で、ミリメートル単位の短いものから、1メートル以上に及ぶものまであります。

ニューロン同士が情報をやり取りする場所を「シナプス」と言います。これは軸索の先端と、次のニューロンの樹状突起の間に存在する、非常に狭い隙間です。その距離は約20ナノメートル。これは人間の髪の毛の幅の1万分の1以下です。

シナプスでは面白いことが起こります。電気信号は軸索の先端までやって来ますが、そこから先は電気では進めません。代わりに「神経伝達物質」という化学物質が放出されます。この物質が隙間を越えて、次のニューロンの樹状突起にある受容体にくっつくのです。

脳内には50種類以上の神経伝達物質が存在しています。代表的なものはドーパミン（喜びや報酬に関わる）、セロトニン（気分を整える）、ノルアドレナリン（集中力を高める）などです。同じシナプスでも、どの物質が放出されるかで、信号の意味が変わってくるのです。

ニューロンネットワークの最も素晴らしい特性が「シナプス可塑性」です。これは使うシナプスは強くなり、使わないシナプスは弱くなる、という脳の適応能力を指しています。

何か新しいことを学ぶとき、関連するニューロン同士の接続が強化されます。繰り返し使うシナプスは太くなり、信号を送りやすくなるのです。逆に長時間使われないシナプスは、徐々に衰えていきます。

このメカニズムにより、私たちは新しいスキルを習得したり、経験から学んだりできます。子どもの脳はこの可塑性が特に高く、急速に発達します。一方、年齢とともに可塑性は低下しますが、だからこそ継続的な学習と練習が重要なのです。

860億個のニューロンと、その数百兆個のシナプス接続を持つ脳は、約20ワットの電力で動作しています。これはLED電球程度の消費電力です。人工知能の学習に何メガワットもの電力が必要なことを考えると、生物の脳の効率性は驚異的です。

この記事を読んでいるあなたの脳では、今この瞬間も多くのニューロンが協働して情報を処理しています。単純に見える一つの思考も、実は複雑で精密なニューロンネットワークの活動の結果なのです。