生物の環境応答の問題

カエルの座骨神経とふくらはぎの筋肉をつないだままの標本を用意した。神経上で、神経と筋肉の接続部から $20\mathrm{mm}$ 離れた点 P と、$60\mathrm{mm}$ 離れた点 Q を、それぞれ 1 回ずつ電気刺激した。刺激してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は、点 P を刺激したときが $3.5\mathrm{ms}$、点 Q を刺激したときが $5.5\mathrm{ms}$ であった。

興奮が神経と筋肉の接続部に達してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は何 ms か。ただし、神経上の刺激した点では、刺激と同時に興奮が起こるものとする。また、伝導速度は神経上のどこでも一定であり、接続部に達してから収縮を始めるまでの時間は、点 P・点 Q のどちらを刺激したときも同じであるとする。

ある動物の骨格筋と、それにつながる運動神経を取り出した神経筋標本を用いて、次の実験を行った。神経上に 3 つの点 A、B、C をとる。点 A と点 B は、神経と筋肉の接続部から神経に沿ってそれぞれ $81\text{mm}$、$36\text{mm}$ の位置にある。点 C の位置はわかっていないが、点 C は接続部と点 B の間にある。

各点を 1 回ずつ電気刺激し、刺激してから筋肉が収縮し始めるまでの時間を測定したところ、次の表の結果が得られた。

神経を伝わる興奮の伝導速度は神経上のどこでも一定であり、興奮が接続部（神経終末）に達してから筋肉が収縮し始めるまでの時間は、どの点を刺激しても同じであるとする。点 C は、神経と筋肉の接続部から神経に沿って何 mm の位置にあるか求めよ。

カエルのふくらはぎの筋肉（腓腹筋）と、それにつながる座骨神経を取り出した標本を用いて、次の実験を行った。神経上の点 A と点 B は、神経と筋肉の接続部からそれぞれ神経に沿って $60\text{mm}$、$24\text{mm}$ 離れている。

いずれも 1 回だけ、閾値以上の同じ強さで刺激した。神経上の興奮の伝導速度は一定であり、興奮が神経の末端（接続部）に達してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は、刺激した点によらず一定であるとする。

点 A と点 B のちょうど中点にあたる神経上の点 C を同じように刺激したとき、刺激してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は何ミリ秒か。

ある哺乳類から、骨格筋とそれにつながる運動神経を取り出した神経筋標本をつくり、次の実験を行った。神経上の点 P は、神経と筋肉の接続部から神経に沿って $45\text{mm}$ の位置にある。点 Q は、点 P よりさらに筋肉から遠い側にあり、点 P から神経に沿って $30\text{mm}$ 離れている。

点 R は、神経と筋肉の接続部と点 P の間にある神経上の点である。興奮が神経を伝わる速さは神経上のどこでも一定であり、興奮が神経と筋肉の接続部に達してから筋肉が収縮しはじめるまでの時間は、どの点を刺激しても同じであるとする。点 R は神経と筋肉の接続部から神経に沿って何 mm の位置にあるか。

ある反射の経路は、受容器から脊髄までの感覚神経、脊髄の中の 1 か所のシナプス、脊髄から筋肉までの運動神経でできている（介在ニューロンはない）。感覚神経の長さは $0.54\text{m}$、運動神経の長さは $0.66\text{m}$ で、どちらの神経でも興奮は $60\text{m/s}$ の速さで伝導する。

受容器が刺激を受けてから、運動神経の末端（筋肉との接続部）に興奮が届くまでの時間を測ると $20.8$ ミリ秒であった。受容器で興奮が生じるのにかかる時間は無視できるものとする。脊髄の中のシナプス 1 か所で興奮が伝達されるのにかかる時間は何ミリ秒か。