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不思議な脳: 動物の神経系のコントロールセンターになるまで
脳は、すべての脊椎動物とほとんどの無脊椎動物の神経系の中心器官です。脳は神経組織で構成され、通常は頭部に位置し、多くの場合、視覚、聴覚、嗅覚などの特別な感覚器官の近くにあります。最も特殊な器官である脳は、感覚神経系からの情報の受け取り、この情報の処理 (思考、認知、知能)、および運動制御 (筋肉活動と内分泌系) の調整を担当します。
無脊椎動物の脳は腹側神経索からの一対の分節神経節 (各神経節は対応する身体部分のみを担当します) から発生しますが、脊椎動物の脳は正中背側神経索から発達し、神経管の頭端の拡張により形成されます。体のすべての部分を集中制御します。
すべての脊椎動物の脳は、胎児の発育中に 3 つの部分に分けることができます。前脳 (前脳、終脳と間脳にさらに細分化されます)、中脳 (中脳)、後脳 (後脳、さらに隠されたものに細分化されます)脳と髄質脳）。脊髄は頭の下の身体機能と直接相互作用しており、脊柱に埋め込まれた脊髄膜脳の尾側の延長部と考えることができます。脳と脊髄は一緒になってすべての脊椎動物の中枢神経系を形成します。
人体では、大脳皮質には約 140 億から 160 億のニューロンが含まれていますが、小脳のニューロンの数は 550 億から 700 億と推定されています。各ニューロンはシナプスによって他の何千ものニューロンに接続されており、多くの場合、樹状突起や軸索と呼ばれる細胞質プロセスを通じて通信します。軸索は通常、有髄であり、活動電位と呼ばれる小さな電気信号の急速なパルスを他の脳領域または体の離れた部分にある特定の受容体細胞に伝達します。
前頭前皮質は実行機能を制御しており、人間では特によく発達しています。生理学的観点から見ると、脳は他の臓器を集中的に制御します。彼らは、体の他の部分に影響を与える筋肉活動のパターンを生成することと、ホルモンと呼ばれる化学物質の分泌を促進することの両方によってこれを行います。
この集中制御により、脳は環境の変化に迅速かつ協調的に反応することができます。反射などの一部の基本的な反応能力は脊髄や末梢神経節によって媒介されますが、複雑な感覚入力に基づいて意味のある行動を正確に制御するには、集中した脳の情報統合能力が必要です。単一の脳細胞の働きは現在ではよく理解されていますが、それらが数百万の細胞間でどのように連携するのかは未解決のままです。
現代の神経科学の一部のモデルでは、脳を生物学的コンピューターとみなしています。そのメカニズムは、周囲の世界から情報を取得し、保存し、それを使用できるという点でデジタル コンピューターのメカニズムとは異なりますが、似ています。情報を処理するさまざまな方法。この記事では、脊椎動物に最も焦点を当て、あらゆる動物種の脳の特性を比較します。この記事では、人間の脳についても触れています。なぜなら、人間の脳は他の脳と多くの特性を共有しているからです。
ただし、人間の脳は、本文で具体的に詳しく説明されている点で他の脳とは異なります。いずれにせよ、これらのトピックについては、人間の脳に関する記事でさらに詳しく説明します。
脳の構造
脳の形と大きさは種によって大きく異なるため、共通の特徴を特定することは多くの場合困難です。ただし、種を超えて適用される脳の構造の一般原則がいくつかあります。脳の構造には、ほぼすべての動物種に共通する側面もあれば、「高度な」脳とより原始的な脳、または脊椎動物と無脊椎動物を区別する側面もあります。
脳の解剖学的構造に関する情報を得る最も簡単な方法は目視検査ですが、より洗練されたさまざまな技術が開発されています。脳組織は自然な状態では柔らかすぎるため、アルコールやその他の固定剤に浸して硬化させ、切断して内部を調べることができます。脳の内部は、白質（色が明るい）の領域によって分離された、いわゆる灰白質の領域（より暗い色）として見ることができます。
セルの構造
すべての種の脳は、主にニューロンとグリアという 2 つの主要なタイプの脳細胞で構成されています。グリア細胞 (グリア細胞またはグリア細胞とも呼ばれる) にはいくつかの異なる種類があり、構造サポート、代謝サポート、絶縁、発達誘導などのさまざまな重要な機能を実行します。しかし、多くの場合、ニューロンは脳内で最も重要な細胞であると考えられています。人間の皮質には約 140 億から 160 億のニューロンが含まれていますが、小脳のニューロンの数は 550 億から 700 億の間であると推定されています。
各ニューロンは、シナプスを介して他の何千ものニューロンに接続されています。ニューロンは、特定の標的細胞に、場合によっては長距離にわたって信号を送信する能力が独特です。これらの信号は、細胞体から伸びる原形質の細長い繊維である軸索を介して送信され、多くの場合、隣接するか遠くにある他の領域に多くの枝の形で突き出ます。
脊椎動物の脳を理解することは、何百万もの細胞とそれらの間の繊細で複雑な通信メカニズムが関与しているため、複雑なプロセスです。このことから、脳の進化にはどのような未解決の謎が私たちの発見を待っているのだろうかと考えませんか?
