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Medi-learning

感覚器系 — 全体像

5 感覚モダリティ

感覚器系は 視覚 (眼)・聴覚と平衡覚 (耳)・嗅覚 (鼻)・味覚 (舌)・体性感覚 (皮膚) の 5 モダリティで外界情報を受容し、各専用神経経路で CNS に送る。受容細胞は光・機械・化学・温度・侵害の 5 種類の刺激タイプに特化している。

感覚器 → 受容器 → 神経経路 → 一次感覚野 視細胞 (rod/cone) 有毛細胞 (蝸牛/前庭) 嗅細胞 (双極) 味細胞 (T1R/T2R) 皮膚 機械/温度/痛 受容 CN II 視神経 → 外側膝状体 CN VIII 内耳 → 内側膝状体/前庭核 CN I 嗅神経 → 嗅球 (大脳直行) CN VII/IX/X → 孤束核 脊髄/三叉 → DRG → 視床 大脳皮質 後頭葉 V1 視覚 側頭葉 A1 聴覚 嗅皮質 辺縁系 味覚皮質 島皮質付近 頭頂葉 S1 体性感覚
感覚器系 全体像 — 5 感覚 → 受容器 → 神経経路 → 一次感覚野
感覚受容のメカニズム — 5 感覚 × シグナル変換カスケード 刺激 受容タンパク 細胞内シグナル 活動電位 → 中枢 可視光 380-780nm 視細胞 (外節) rhodopsin (rod) + S/M/L opsin (cone) 11-cis → all-trans retinal Gt (transducin) → PDE6 cGMP ↓ → CNG 閉鎖 過分極 (Na+ 流入停止) CN II → LGN → V1 グルタミン酸放出 減少で双極伝達 音波 / 機械 蓋膜変位 → 有毛細胞 tip-link (PCDH15-CDH23) + TMC1/2 機械チャネル ステレオシリア偏向 K+ 流入 (内リンパ高 K+) → 脱分極 → Ca²⁺ → glu 放出 CN VIII → MGN → A1 蝸牛トノトピー 前庭核 → 平衡 化学 (匂) 揮発性分子 嗅細胞繊毛 嗅覚受容体 OR (~400 種) 7TM GPCR family 1 細胞 1 受容体 Gαolf → AC III → cAMP → CNG 開 + CaCC 開 → 脱分極 CN I → 嗅球 糸球体収束 → 嗅皮質 (辺縁直) 化学 (味) 水溶性分子 味細胞 T1R: 甘/旨 / T2R: 苦 (GPCR) PKD2L1: 酸 / ENaC: 塩 gustducin (Gαg) → PLC → IP3 → Ca²⁺ → ATP 放出 (II型) CN VII/IX/X → 孤束核 NTS → 視床 → 味覚野 体性 機械 / 温度 / 痛 皮膚・粘膜 PIEZO1/2 (機械) TRPV1 (熱/痛) / TRPM8 (冷) Nav1.7/1.8 (痛 → AP) 直接イオンチャネル → Na+/Ca²⁺ 流入 DRG で AP 発生 脊髄 → 視床 後索 (識別) 脊髄視床路 (痛温) 感覚処理の共通則 — 順応 / 受容野 / トポグラフィ / 並列処理 順応 (adaptation): 持続刺激で発火↓ (例: 衣服の触覚を忘れる) — 速順応 vs 遅順応 受容野: 大きさが空間分解能を決める (中心窩 cone vs 周辺 rod) トポグラフィ: 網膜→V1 (retinotopy), 蝸牛→A1 (tonotopy), 体性→S1 (homunculus) 並列処理: 何 (ventral 'what') vs どこ (dorsal 'where') の経路分離
感覚受容のメカニズム — 刺激 → 受容タンパク → イオン流入 → AP

感覚受容のタイプ

受容タイプ
光受容視細胞 (rod/cone) のロドプシン
機械受容有毛細胞、メルケル/ルフィニ/マイスナー/パチニ、PIEZO
化学受容嗅 (OR)、味 (T1R/T2R)
温度受容TRPV1 (熱), TRPM8 (冷)
侵害受容C 線維、Aδ 線維、TRPV1
固有受容筋紡錘 (1a, II)、ゴルジ腱器官

5 階層への入り口

  • organ: 眼、耳、鼻腔、舌、皮膚
  • tissue: 網膜、コルチ器、嗅上皮、味蕾、皮膚三層
  • cell: 視細胞、有毛細胞、嗅細胞、味細胞、メカノレセプター
  • organelle: 外節 (rhodopsin disk)、ステレオシリア、繊毛 (嗅)
  • dna: rhodopsin, OR family, PIEZO2、視神経萎縮
  • updates: 視細胞 optogenetics、人工内耳、嗅覚と COVID、AI 網膜診断