How do nerves work? - Elliot Krane

神経の働き－エリオット・クレイン

翻訳: Mayumi Oiwa-Bungard 校正: Masaki Yanagishita

How do nerves work?

神経の働きとは？

Are nerves simply the wires in the body

電気を伝達するだけの電線？

that conduct electricity, like the wires in the walls of your home

家の壁や

or in your computer?

パソコンの中の配線と同じ？

This is an analogy often made,

そんな例えがよく用いられますが

but the reality is that nerves have a much more complex job in the body.

実際 神経にはもっと複雑な機能があります

They are not just the wires, but the cells that are the sensors,

単なる電線ではなく 体内外を感知するセンサー

detectors of the external and internal world,

単なる電線ではなく 体内外を感知するセンサー

the transducers that convert information to electrical impulses,

情報を電気信号に換える変換器

the wires that transmit these impulses,

それを送信する配線

the transistors that gate the information

信号のオン・オフを制御するトランジスター

and turn up or down the volume-

信号のオン・オフを制御するトランジスター

and finally, the activators that take that information

そしてその信号を使って 臓器に影響を与える活性体

and cause it to have an effect on other organs.

そしてその信号を使って 臓器に影響を与える活性体

Consider this. Your mother gently strokes your forearm

例えば お母さんに優しく撫でられれば

and you react with pleasure.

いい気持ちがします

Or a spider crawls on your forearm and you startle and slap it off.

クモが腕を這っていれば 驚いて払い落とします

Or you brush your forearm against a hot rack while removing a cake from the oven

熱いオーブンのラックに触ってしまったら

and you immediately recoil.

とっさに身を縮めるでしょう

Light touch produced pleasure, fear, or pain.

軽く触れたことが様々な反応 快感、恐怖、痛みを引き起しました

How can one kind of cell have so many functions?

一つの細胞が どうして 様々に反応するのでしょう？

Nerves are in fact bundles of cells called neurons

神経はニューロンと呼ばれる 神経細胞が束になったもので

and each of these neurons is highly specialized to carry nerve impulses,

ニューロンは神経刺激（電気信号）を 伝えることに

their form of electricity,

高度に分化していて

in response to only one kind of stimulus, and in only one direction.

一つの種類の刺激にだけ反応し 一つの方向にだけ信号を伝えます

The nerve impulse starts with a receptor,

インパルスはまず

a specialized part of each nerve,

神経細胞の特殊な部分である

where the electrical impulse begins.

受容体で発生します

One nerve's receptor might be a thermal receptor,

例えば温痛覚受容体は

designed only to respond to a rapid increase in temperature.

急激な温度上昇のみに反応するよう できています

Another receptor type is attached to the hairs of the forearm,

他には 体毛に繋がっている毛包受容体 があり

detecting movement of those hairs, such as when a spider crawls on your skin.

クモが腕を這っている時など 毛の動きを感知します

Yet another kind of neuron is low-threshold mechanoreceptor,

ごく軽い触圧に反応する

activated by light touch.

低閾値機械受容体もあります

Each of these neurons then carry their specific information:

これらのニューロンはそれぞれ 痛み、警告、快感など

pain, warning, pleasure.

特定の情報を伝達します

And that information is projected to specific areas of the brain

その情報が脳の特定の部位に 伝達され

and that is the electrical impulse.

これが電気的インパルスというわけです

The inside of a nerve is a fluid that is very rich in the ion potassium.

神経細胞の細胞内液は カリウムイオンが豊富で

It is 20 times higher than in the fluid outside the nerve

その量は細胞外部の20倍

while that outside fluid has 10 times more sodium than the inside of a nerve.

それに対し細胞外液は 細胞内液の10倍のナトリウムを含みます

This imbalance between sodium outside and potassium inside the cell

このナトリウム値とカリウム値の不均衡により

results in the inside of the nerve having a negative electrical charge

細胞内は負の荷電が過剰の状態となり

relative to the outside of the nerve,

細胞外に比べ電位の低い状態

about equal to -70 or -80 millivolts.

‐70から‐80ミリボルト程となっています

This is called the nerve's resting potential.

これを神経細胞の静止膜電位と呼びます

But in response to that stimulus the nerve is designed to detect,

細胞がそれぞれの固有感覚への 刺激に反応すると

pores in the cell wall near the receptor of the cell open.

受容体付近の細胞膜にある イオンチャンネルが開きます

These pores are specialized protein channels

これらのイオンチャンネルは タンパク質でできていて

that are designed to let sodium rush into the nerve.

神経細胞内へナトリウムを 流入させるためのものです

The sodium ions rush down their concentration gradient,

濃度勾配に従い ナトリウムイオンが流入すると

and when they do, the inside of the nerve becomes more positively charged-

今度は細胞内がプラス電位に振れ

about +40 millivolts.

約+40ミリボルトになります

While this happens, initially in the nerve right around the receptor,

この時受容体周辺の電位変化が 十分大きく

if the change in the nerve's electrical charge is great enough,

「閾値」に達すると

if it reaches what is called threshold,

「閾値」に達すると

the nearby sodium ion channels open, and then the ones nearby those,

近くのナトリウムチャネルが開き

and so on, and so forth,

そのまた付近のチャネルが開く といったように

so that the positivity spreads along the nerve's membrane

プラス電位が細胞膜に沿って

to the nerve's cell body

神経細胞体まで到達し

and then along the nerve's long, thread-like extension, the axon.

そこから線維状の突起 「軸索」へ伝わります

Meanwhile, potassium ion channels open,

一方で カリウムチャネルも開くので

potassium rushes out of the nerve,

カリウムは細胞外へ流出し

and the membrane voltage returns to normal.

膜電圧は正常に戻ります

Actually, overshooting it a bit.

正確には 少しオーバーシュートします

And during this overshoot,

このオーバーシュートの際

the nerve is resistant to further depolarization-it is refractory,

神経細胞は更なる脱分極が起こらないよう 不応期になります

which prevents the nerve electrical impulse from traveling backwards.

これがインパルスの逆行を防ぎます

Then, ion pumps pump the sodium back back out of the nerve,

そして イオンポンプがナトリウムを細胞外へ

and the potassium back into the nerve,

カリウムを細胞内へ移動させることで

restoring the nerve to its normal resting state.

神経を静止状態へと復帰させます

The end of the nerve, the end of the axon,

神経細胞の端―軸索の先端―が

communicates with the nerve's target.

標的へと情報伝達をします

This target will be other nerves in a specialized area of the spinal cord,

この標的というのが 脊髄の特定の領域にある神経細胞で

to be processed and then transmitted up to the brain.

信号はさらに処理され 脳へ伝達されます

Or the nerve's target may be another organ, such as a muscle.

筋肉など 他の臓器も 標的に成り得ます

When the electrical impulse reaches the end of the nerve,

インパルスが神経の先端に到達すると

small vesicles, or packets, containing chemical neurotransmitters,

神経伝達物質を含んだ小胞が放出され

are released by the nerve and rapidly interact with the nerve's target.

短時間のうちに 標的と相互作用を起こします

This process is called synaptic transmission,

この過程をシナプス伝達といいます

because the connection between the nerve and the next object in the chain

神経細胞と 標的との接合部位を シナプスと呼ぶからです

is called a synapse. And it is here, in this synapse,

このシナプスこそが

that the neuron's electrical information can be modulated,

神経信号が変調されたり

amplified,

増幅されたり

blocked altogether

妨げられたり

or translated to another informational process.

他の情報プロセスに 変換される場所なのです