生物の環境応答（知識）の問題
次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。
アメフラシの水管に接触刺激を与えると、えらを引っ込める反射（えら引っ込め反射）が起こる。弱い接触刺激を水管に何度もくり返し与えると、しだいにえらを引っ込める反応が小さくなり、やがてほとんど起こらなくなった。このとき、えらの筋肉は疲労しておらず、感覚ニューロンにはふつうに活動電位が発生していた。このような学習を a という。a が起こったアメフラシでは、水管からの刺激を受け取る感覚ニューロンの軸索末端で、電位依存性カルシウムチャネルが不活性化して の流入が減っている。その結果、感覚ニューロンからえらの運動ニューロンへ放出される神経伝達物質の量が b している。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 鋭敏化 | 増加 |
| イ | 鋭敏化 | 減少 |
| ウ | 慣れ | 増加 |
| エ | 慣れ | 減少 |
| オ | 刷り込み | 増加 |
| カ | 刷り込み | 減少 |
この問題で使うもの
- 学習による行動（説明と入口の問題）
- シナプスでの興奮の伝達（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（9 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
アメフラシのえら引っ込め反射を使って調べられた、単純な学習の種類（慣れ・鋭敏化）と、そのしくみを思い出そう。
ヒント 2
弱い刺激のくり返しで反応が小さくなる学習と、強い刺激の後に反応が大きくなる学習の違いを考えよう。神経伝達物質の放出は軸索末端への の流入によって起こる。
ヒント 3
刷り込みは生後間もない時期に起こる学習なので、a の候補から外れる。a は反応が小さくなる学習なのでウ・エに絞れる。 の流入が減ると伝達物質の放出量がどうなるかを考えて決めよう。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
空欄 a：同じ刺激（害のない弱い刺激）をくり返し受けるうちに、その刺激に対する反応がしだいに小さくなり、やがて起こらなくなる学習を「慣れ」という。問題文では、えらの筋肉は疲労しておらず、感覚ニューロンにも活動電位がふつうに発生しているので、反応の低下は筋肉の疲労や受容の低下ではなく、学習（慣れ）によるものである。
- 「鋭敏化」は、尾部などに強い刺激（電気ショックなど）を受けた後、それまで反応しなかった弱い刺激に対しても大きく反応するようになる学習であり、反応が小さくなる本文の現象とは逆である。
- 「刷り込み」は、ガンやカモのひなが生後間もない限られた時期に見た動くものを親として記憶し、後を追うようになる学習であり、くり返しの刺激で反応が小さくなる現象ではない。
したがって、a は「慣れ」である。
空欄 b：慣れが起こったアメフラシでは、感覚ニューロンの軸索末端で電位依存性カルシウムチャネルが不活性化し、活動電位が軸索末端に達しても の流入が少なくなる。シナプス小胞からの神経伝達物質の放出は の流入によって起こるので、放出される神経伝達物質の量は「減少」する。その結果、運動ニューロンに生じる興奮が弱まり、えらを引っ込める反応が小さくなる。なお、鋭敏化では、尾部への強い刺激によって介在ニューロンからセロトニンが放出され、感覚ニューロンの軸索末端からの神経伝達物質の放出量が増加する。
以上より、a＝慣れ、b＝減少の組み合わせであるエが正解である。
- ア・イ：a の「鋭敏化」が誤り（反応が大きくなる学習）。
- ウ：b の「増加」が誤り（慣れでは放出量が減少する）。
- オ・カ：a の「刷り込み」が誤り（生後の限られた時期に起こる学習）。
別解
弱い刺激をくり返し与えるとしだいに反応が小さくなる学習は「慣れ」である。慣れでは、感覚ニューロンの軸索末端で電位依存性カルシウムチャネルが不活性化して Ca²⁺ の流入が減り、神経伝達物質の放出量が減少する。これは筋肉の疲労や感覚ニューロンの活動電位の異常によるものではない。よって a は慣れ、b は減少で、答えはエ。
各選択肢の確認:
ア 鋭敏化は強い刺激（尾への電気刺激など）で反応が大きくなる学習であり、伝達物質は増加する。この文章の内容と合わず誤り。
イ 鋭敏化は伝達物質が増加する学習なので、「減少」と組み合わせる点が誤り。
ウ 慣れは伝達物質が減少するので、「増加」が誤り。
エ 慣れ・減少で正しい。
オ 刷り込みは初期の臨界期に起こる学習で、アメフラシのえら引っ込め反射とは無関係であり誤り。
カ 同じく刷り込みが誤り。