単シナプスおよび多シナプス反射弓

反射弓は、感覚刺激を迅速かつ不随意な運動反応に変換する神経経路である。反射弓は、含まれるシナプスの数によって分類される。単シナプス反射弓は、感覚ニューロンと運動ニューロンの間に単一のシナプスを持つ一方、多シナプス反射弓は1つ以上の介在ニューロンを介在させ、より複雑で分散された反応を可能にする。

Definition

反射弓は、反射の根底にある受容体から効果器への神経回路であり、求心性（感覚）ニューロンと遠心性（運動）ニューロンが単一のシナプスで接続されている場合は単シナプス性、それらの間に1つ以上の介在ニューロンが介在している場合は多シナプス性である。

Scope

この項目では、脊髄反射弓の構造と分類について扱い、単シナプス伸張反射と屈曲反射などの多シナプス反射を対比させ、反射出力の形成における介在ニューロンの役割について述べる。反射弓を生理学のトピックとして扱い、臨床的または診断的なガイダンスは提供しない。

Core questions

• 受容体から効果器まで、反射弓を構成する要素は何ですか？
• 単シナプス反射弓は多シナプス反射弓とどのように異なりますか？
• 伸張（筋紡錘）反射とは何ですか、またなぜ単シナプス性なのですか？
• 介在ニューロンは、屈曲反射のような多シナプス反射をどのように可能にしますか？

Key concepts

• 受容体、求心性ニューロン、統合中枢、遠心性ニューロン、効果器
• 単シナプス反射弓（単一シナプス）
• 多シナプス反射弓（介在ニューロンが介在）
• 伸張（筋紡錘）反射
• 屈曲（侵害受容性）反射
• シナプス遅延と中枢潜時
• 筋紡錘からのIa求心性線維

Key theories

統合単位としての反射

シェリントンは、反射を神経系の基本的な統合作用として特徴づけ、反射弓をその解剖学的基質とし、シナプスを興奮が遅延し、加算され、ゲートされる部位とした。

Mechanisms

反射弓では、刺激が感覚受容体を興奮させ、求心性ニューロンが信号を中枢神経系に伝え、統合領域がそれを処理し、遠心性ニューロンが効果器を駆動する。単シナプス伸張反射では、筋肉の伸張が筋紡錘Ia求心性線維を活性化し、それが同じ筋肉のα運動ニューロンに直接シナプスを形成し、最小限の中枢遅延で迅速な収縮を生み出す。これは深部腱反射の基礎である。多シナプス反射弓は、求心性ニューロンと遠心性ニューロンの間に介在ニューロンを介在させる。屈曲反射では、侵害受容性求心性線維が介在ニューロンの連鎖を動員し、屈筋を活性化し、交差性伸展反応を介して反対側の肢を支持する。追加されたシナプスは、より長い潜時を導入し、信号が脊髄分節を越えて広がり、変調されることを可能にする。

Clinical relevance

反射弓は、神経学的診察で誘発される腱反射の生理学的基礎であり、感覚および運動経路と関連する脊髄分節の完全性を調べる。この項目は、教育目的で根底にある生理学を説明するものであり、個々の患者における診察技術や解釈のガイドではない。

Evidence & guidelines

反射弓の解剖学と分類は、標準的な神経科学の教科書やヒト脊髄回路のレビューで確立された生理学的知識であり、この項目は臨床ガイドラインではなく、そのコンセンサスを要約している。

History

反射弓は、19世紀後半から20世紀初頭の神経生理学の中心的な対象であり、シェリントンの反射作用とシナプスの統合によって頂点に達した。その後の研究では、単シナプスIa経路と多シナプス反射の介在ニューロン組織が解明され、古典的な描像がヒト脊髄回路に拡張された。

Key figures

• Charles Sherrington
• Emmanuel Pierrot-Deseilligny
• David Burke

Seminal works

• sherrington-1906
• pierrot-deseilligny-burke-2012
• proske-gandevia-2012

Frequently asked questions

なぜ伸張反射は単シナプス性と呼ばれるのですか？

筋紡錘からのIa求心性線維が同じ筋肉のα運動ニューロンに直接シナプスを形成し、感覚入力と運動出力の間に単一のシナプスしかないためです。

多シナプス反射において、介在ニューロンの存在は何を付加しますか？

介在ニューロンは、単一の刺激が脊髄分節を越えて複数の筋肉を動員することを可能にし、より長い潜時を導入し、屈曲反射のように反応が形成され変調されることを可能にします。