跳躍伝導 一体何が跳躍しているのでしょうか？

質問

跳躍伝導について質問があります。

跳躍伝導
「有髄神経では軸索を髄鞘が囲んでおり、一定間隔で髄鞘が存在せずに軸索が露出しているランヴィエの絞輪と呼ばれる部分がある。この絞輪部にNaチャネルが、髄鞘部に早いKチャネルが高密度に分布している。1個の絞輪が脱分極して興奮すると、電流は軸索を通って次の絞輪に流れ、そこで脱分極を起こす。この繰り返しによって興奮が伝導していく。その結果、脱分極はこの絞輪の部分で起こるため、興奮が絞輪から絞輪へと跳躍して伝導しているように見えることから跳躍伝導と呼ばれる。」

これはWikipediaより抜粋したものですが、大体どの本でもこのようなことが書かれています。よく生物の教科書に感じるのですが、イメージは掴めてもっともらしく聞こえるけど、どうも解せません。どれもごまかしているようにさえ聞こえます。物理、化学的な本質が知りたいです。

有髄神経で跳躍しているのは一体何でしょうか。『電流』と上記では書かれていますが、自由電子があるわけないですから、溶存のイオンですよね。イオンが絞輪から絞輪へ移動しているのでしょうか？

無髄神経だって、結局のところ情報の伝導を担っているのはイオンですよね。

すると、無髄神経、と一体何が異なるから有髄神経の方が伝導が速いのでしょうか？　

どうか宜しくお願いします。

回答No.7

wacky4

細胞膜に刺激が加えられると，ナトリウムチャネルが開き，脱分極が起こり，興奮(活動電位)が生じます。これだけだと，興奮の伝導は起こりません。細胞膜の外側の興奮部位と静止部位の間には電位差が生じており細胞膜の内側の興奮部位と静止部位の間にも電位差が生じています。そのため活動電流が流れます。活動電流は，微弱なものですが，静止部に活動電位を生じさせる刺激としては十分な強さです。そして，刺激→興奮→活動電流→刺激･･･というような連鎖反応が続くことで軸索の細胞膜を興奮が伝導していきます。
　刺激から興奮が生じるには比較的長い時間を要しますが，活動電流はほんの一瞬です。無髄神経では，興奮部位とすぐ隣の静止部位の間の近距離で活動電流が流れるので，刺激から興奮までの長い時間を要する過程を数多くくり返す必要があります。それに対して有髄神経では，活動電流は絶縁体である髄鞘を飛び越えて，ランビエ絞輪間で流れますから。飛び越えた部分の刺激から興奮までの長い時間を要する過程を省略することができます。そのために，伝導速度は有髄神経の方が速くなります。
　電解質の水溶液中を電流が流れるのは，全く不思議ではないと思います。電解質とはそういうものなのですから。トコロテンでの説明は理解されなかったみたいですね。説明を変えたいと思います。今，伸び縮みしない長さ10メートルのひもをまっすぐにして，床に置いたとします。一方の端を1センチメートル引っ張ったらどうなりますか。同時に他端が1センチメートル動くはずです。ひもの任意の点の移動は1センチメートルなのに，動くというはたらきは10メートル伝わったことになります。同様に，荷電粒子のわずかな移動により，一瞬にして電流が流れるのではないでしょうか。一瞬とはいえ，光速の限界を超えることはできないと思いますが。
　それから，何が跳躍するのかということですが，活動電流と考えても良いし，興奮部位と考えてもいいと思います。それぞれの荷電粒子が，活動電流の流れる距離を移動する必要はないと思います。

補足

回答して頂いていてこう申し上げるのは恐縮ですが，電解質の中を電子が通ることはありません．もしかしたら，水の電気分解では水の中を電子が走っているとお考えではないでしょうか．どんなに電解質を濃くしても電子は電解質中を流れることはありません．例えば電極を電解質に二本入れて電圧をかけても，陰極から飛び出した電子が，陽極まで到達することはありませんよ．陰極から飛び出したら直ちに陽イオンと結合します．電解質中を移動しているのはイオンなんです．これは間違いありません．

「電解質」でwikiしてみるといいと思います．