反射神経の伝達速度について

ふと疑問に思ったのですが電気信号なのに光速に比べて遥かに遅いことも不思議ですが、逆に生物体内の信号伝達速度が毎秒１００メートル以上得られることも物理的になかなか理解できません。

”神経線維の信号伝達のスピードは毎秒１５０ｍ以下で
神経線維の情報を伝える仕組みは、電線を電気が伝わるのとはことなり、イオンが細胞膜を通過することによって発生します。そのため電線を電気が伝わるよりも信号伝達のスピードは遅くなります。”と書いてありました。
　　http://www.pri.kyoto-u.ac.jp/brain/brain/12/inde …

１．それではイオンが細胞膜を通過する時間はどれくらいかかるのでしょうか。
２．情報伝達速度は細胞膜通過時間に何を乗ずれば得られるのでしょうか。簡単な計算式はありますか。
３．神経線維の太さで太いぼどスピードは速くなるのはなぜですか。
どれか一つでも結構です。どうかよろしくお願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： chiezo2005 回答日時： 2008/02/24 21:10

>１．何かこの等価回路は減衰回路で遠方まで伝達するには途中でエネルギーを補う必要があるのではないでしょうか。

信号波形の整形回路はどの部分と考えれば良いのでしょうか。

減衰しないのはナトリウム-カリウムポンプの存在だと思います。
これと，イオンチャネルとの動作により一定の電位が伝達していくことになります。

２．等価回路は熱伝導と同じ拡散型の方程式のように思えます。熱拡散のスピードは金属でもそんなに速く伝わるとは思えません。定数比較すると遥かに早く信号が伝達する回路構成になっているのでしょうか。

拡散型の方程式が伝播が遅いと言うことはありません。おっしゃられている通りで時定数の問題です。


３．神経細胞の伝達を論じる場合になぜ空間座標（X）が出てこないのでしょうか。時間Tだけでは速度の次元にならないと思うのですが。

おっしゃるとおりです。このページの回路の図には横軸に長さがありません。実際には単位長さあたりの容量，抵抗などと考えるべきで，そうすることにより空間的な伝播を表せると思います。
空間的なレスポンスを決めているのはNaイオン濃度の変化の伝わり方になります（ただし，単純なNaイオンの拡散ではなくて，細胞膜のNaチャネルの開口によるイオン濃度の変化を含みますね）。

この回答へのお礼

私の疑問に沿ってお答え頂きありがとうございました。Naイオン濃度の
変化については私自身が少し勉強する必要があります。
生物を物理現象として捕らえるにはこれから知識を増やすつもりです。また質問させて頂きます。ありがとうございました。

お礼日時：2008/02/24 23:30

No.2 回答者： chiezo2005 回答日時： 2008/02/23 00:13

では次

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B4%BB%E5%8B%95% …

この回答への補足

再びご回答ありがとうございました。髄鞘が等価回路的には一つのCR回路を形成またはそれに匹敵する機能を有していることが解りました。CRの積が時間因子を与えることは理解できました。これで軸索が太くなると容量が小さくなり抵抗が大きくなりタイムコンスタントは小さくなることは理解できました。しかしこの話は髄鞘の長さを一定にする前提が必要ですね。従ってスピードを論じる場合には複数個を考えねばなりません。１０個進むのは１個のCR回路の時間定数を１０倍すればよいのでしょうか。

１．何かこの等価回路は減衰回路で遠方まで伝達するには途中でエネルギーを補う必要があるのではないでしょうか。信号波形の整形回路はどの部分と考えれば良いのでしょうか。

２．等価回路は熱伝導と同じ拡散型の方程式のように思えます。熱拡散のスピードは金属でもそんなに速く伝わるとは思えません。定数比較すると遥かに早く信号が伝達する回路構成になっているのでしょうか。

３．神経細胞の伝達を論じる場合になぜ空間座標（X）が出てこないのでしょうか。時間Tだけでは速度の次元にならないと思うのですが。

以上何もわかってないためポイントを外した補足質問になっているかも知れませんが教えて頂きます様お願いいたします。

補足日時：2008/02/24 15:30

No.1 回答者： chiezo2005 回答日時： 2008/02/20 20:57

とりあえず以下のページをご覧下さい。

http://bunseiri.hp.infoseek.co.jp/Sinkeihp.htm

この回答への補足

早速ご回答ありがとうございました。とりあえず御紹介のURLを見ました。既に見ていました。やっぱりワカリマセンでした。”５．電気シグナル伝達のメカニズム”の説明に使われている右に信号が伝達する絵が理解できませんでした。例えば等価回路等を使って定数が神経細胞の構造とどの様に結びついているのかが解れば良いのかも知れません。あるいはもっと簡単に理解する良い考え方があるのでしょうか。どうかよろしく御指南下さい。

補足日時：2008/02/21 00:41