脊椎動物の有髄神経繊維で見られる跳躍伝導についての記述として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 興奮は髄鞘でおおわれた部分で生じ、髄鞘から髄鞘へとびとびに伝わる。
- イ 跳躍伝導は、髄鞘をもたない無髄神経繊維で見られる伝導のしかたである。
- ウ 興奮はランビエ絞輪からランビエ絞輪へとびとびに伝わるので、同じ太さの無髄神経繊維より伝導速度が小さい。
- エ 興奮はランビエ絞輪からランビエ絞輪へとびとびに伝わるので、同じ太さの無髄神経繊維より伝導速度が大きい。
興奮の伝導と跳躍伝導
興奮が軸索の両方向に伝導すること、有髄神経繊維での跳躍伝導（ランビエ絞輪）と伝導速度の違い、不応期のはたらきについて、正しい記述を選べる
前提
- 静止電位と活動電位 （高校生物 生物の環境応答（知識））
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- 刺激と反応、骨格と筋肉 （中学理科 生物分野の用語と知識）
- 細胞のつくり （中学理科 生物分野の用語と知識）
- 生物の共通性と原核細胞・真核細胞 （高校生物 細胞と分子（知識））
- 細胞膜の構造と受動輸送・能動輸送 （高校生物 細胞と分子（知識））
- 静止電位と活動電位 （高校生物 生物の環境応答（知識））
説明
軸索のある場所で生じた興奮（活動電位）が、軸索に沿って次々と隣へ伝わっていくことを興奮の伝導といいます。この技能では、興奮が隣の部分へ伝わるしくみ、軸索の途中を刺激したときに両方向へ伝わること、一度興奮した部分がしばらく興奮しない不応期のはたらき、髄鞘をもつ神経繊維での跳躍伝導と伝導速度の違いを理解し、伝導についての記述の正誤を判断できるようになります。
なぜそうしてよいのか
前提の技能で学んだように、静止状態の膜は内側が負、外側が正です。ある部分が興奮すると、そこだけ内側が正・外側が負に逆転します。すると、興奮部とそのすぐ隣の静止部との間に電位差ができ、膜の内側でも外側でも電流が流れます（この電流を活動電流といいます）。この電流によって隣の静止部の膜の内側の電位が上がり、閾値を超えると電位依存性ナトリウムチャネルが開いて、隣の部分でも活動電位が生じます。これがくり返されて興奮が伝わっていきます。
活動電流は興奮部の両側に流れるので、軸索の途中を刺激すると、興奮はその点から両方向へ伝導します。ただし、いったん興奮した部分は、ナトリウムチャネルが閉じて（不活性化して）しばらく開けない状態になり、刺激を受けても興奮しません。この期間を不応期といいます。興奮が伝わってきた側の部分は不応期にあるので、興奮は来た方向へ逆戻りせず、進む方向へだけ伝わっていきます。
脊椎動物の多くの神経繊維では、軸索がシュワン細胞などの細胞膜が何重にも巻きついた髄鞘で包まれています（有髄神経繊維）。髄鞘は電気を通しにくいので、活動電位は髄鞘のない切れ目（ランビエ絞輪）でだけ生じます。活動電流は髄鞘の部分を飛び越えて次の絞輪を興奮させるので、興奮は絞輪から絞輪へと跳ぶように伝わります。これを跳躍伝導といい、髄鞘のない無髄神経繊維で少しずつ隣へ伝わるよりも、伝導速度がずっと大きくなります。また、同じ種類の神経繊維なら、軸索が太いほど伝導速度は大きくなります。
手順
伝わるしくみを確認する：興奮部と隣の静止部の間に活動電流が流れ、隣の部分が閾値を超えて興奮する
伝導の向きを確認する：軸索の途中を刺激すると、興奮はその点から両方向へ伝導する
不応期を当てはめる：興奮した直後の部分は不応期にあり刺激を受けても興奮しないので、興奮は逆戻りしない
神経繊維の種類を見分ける：髄鞘があれば有髄神経繊維、なければ無髄神経繊維
伝導速度を比べる：有髄神経繊維ではランビエ絞輪だけで活動電位が生じる跳躍伝導が起こり、無髄神経繊維より速い。同じ種類なら軸索が太いほど速い
例題
神経繊維における興奮の伝導に関する記述として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア 軸索の途中に閾値以上の刺激を与えると、興奮は細胞体から遠ざかる方向へだけ伝導する。
イ 興奮が通過した直後の部分は不応期にあるため、伝導してきた興奮が逆戻りすることはない。
ウ 有髄神経繊維では、髄鞘で包まれた部分の膜で活動電位が生じ、ランビエ絞輪では活動電位が生じない。
エ 同じ太さであれば、無髄神経繊維の方が有髄神経繊維よりも伝導速度が大きい。
例題の解答
手順 2：軸索の途中を刺激すると、興奮は両方向へ伝導する。一方向だけとするアは誤り。
手順 3：興奮した直後の部分は不応期にあって興奮しないので、興奮は逆戻りしない。イは正しい。
手順 4・5：有髄神経繊維では、髄鞘が電気を通しにくいため、活動電位はランビエ絞輪でだけ生じる（跳躍伝導）。ウは逆なので誤り。跳躍伝導により有髄神経繊維の方が伝導速度は大きいので、エも誤り。
よって答えはイ。
答え: イ
よくある誤り
興奮は軸索の中を一方向（軸索の末端の方向）にしか伝導しないとしてしまう誤り。正しくは、軸索の途中を刺激すると興奮は両方向へ伝導する。一方向にしか伝わらないのは、ニューロンから次の細胞へ興奮を受け渡す部分（伝達）の話で、伝導とは区別する。
有髄神経繊維では髄鞘の部分で活動電位が生じるとしてしまう誤り。正しくは、髄鞘は電気を通しにくく、活動電位は髄鞘の切れ目であるランビエ絞輪でだけ生じ、絞輪から絞輪へ跳ぶように伝わる（跳躍伝導）。
興奮が逆戻りしないのは、ナトリウムチャネルが一方向にしか開かないからとしてしまう誤り。正しくは、興奮した直後の部分が不応期（ナトリウムチャネルが閉じて開けない状態）にあるため、そこが再び興奮しないからである。
伝導速度は神経繊維の種類によらず同じとしてしまう誤り。正しくは、跳躍伝導が起こる有髄神経繊維は無髄神経繊維より速く（有髄 ＞ 無髄）、同じ種類なら軸索が太いほど速い。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。