循環系 心臓

質問

循環系（心臓）に関する問題です。

昔々、ある研究者がヒヨコの心臓をニワトリの眼の中に植えたところ、
定着し安定拍動するようになった。
しかも、虹彩を支配する自律神経の線維が伸びてきて、
植えた心臓の洞房結節を支配するようになった。
さて、このニワトリの眼に強い光を当てると、植えた心臓の拍動数はどうなるだろうか？

この問題の答えと解説をお願い致します。

回答No.1

unos1201ok · ベストアンサー

>虹彩を支配する自律神経の線維
交感神経と副交感神経、この関係がキーかも知れません。光彩と網膜の反応、強い光ですと、網膜が強度の反応をすることで、虹彩を縮小させる方向で対応するのが優位な反応です。通常ならば、という条件がつくのですが、自律神経で交感神経が優位な支配をしているネットワークがこの場合に影響を与えるのが多い場合には、心拍数は増えることが予想される、こう答えて欲しいのが高校レベルでの回答でしょう。

しかし、大学レベル、大学院レベルですと、もしかしたら、自律神経の副交感神経が優位支配のネットワークが中心になっている場合も検討する必要があります。瞳孔を広げる、リラックスのときは、寧ろ、中立程度の緊張、広げ過ぎない、縮瞳させ過ぎないように反応を鈍らせるのが副交感神経の優位な反応ですので、通常の状態が若干緊張状態ですと、副交感神経もそれなりに反応してしまうことも予想されます。こちらが優位の支配条件のプレパラートですと、心拍数が減少することもありそう、10例の実験系を用意すると、数例で無反応に近いか心拍数の減少を認めるものも存在するのが実際の実験結果でしょう。

http://ameblo.jp/yudaganka/entry-10725284564.html
＞瞳孔括約筋は輪状筋で、収縮すると瞳孔径を小さくするように働き、副交感神経支配です。
＞図は虹彩の神経をみたものです。括約筋に多く分布しているのが副交感神経枝です。
＞この副交感神経は動眼神経に含まれ、動眼神経核上のエディンガーウェストファル核（EW核）に一次ニューロンの細胞体があります。
＞その走行は図で見られる様に、脳幹を出た直後は動眼神経の最も上部にありますが、徐々に内下方に移行し、眼窩内では動眼神経下枝に入り、毛様神経節に至ります。

鶏のキースフラック結節の研究は私の先輩が日本で報告しているので、私も興味があるのですが、若干特殊な構造、神経支配も鳥類は哺乳類とは違いますので、厳密に書くと、いろいろな指摘や予想ができます。どの程度の支配か、新しく移植されて形成されたネットワークの状態が交感神経優位の場合と副交感神経優位の場合では異なるでしょうし、虹彩そのものの副交感神経優位の状況の検証を行わないと鶏のヒナでの結果の説明も難しい、この程度のことを私ならば考察で書くと思います。

かなり端折っての解説ですので、自分なりに調べることをお勧めしますが、そもそも角膜に同種の違う遺伝子の心臓を移植、可能ですが、免疫制御に薬物を利用するでしょうし、その影響も考慮しないと困る、角膜以外の移植ですと、虹彩からの神経ネットワークの構築が簡単でしょうが、拒絶反応も起こりやすい、短期実験では神経支配ネットワークも定着しにくいものですし、大学生にはテーマとして無理が生じそうです。

ここまで書ければ、修士クラスの予備の段階、これ以上になると、博士論文に引用できそうな一つのエピソードにはなりそうです。

お礼

交感神経優位の場合、副交感神経優位の場合の両方が考えられるのですね。
しかもヒトと鳥では、構造などが異なってくるということも考慮すると答えを出すのは難しいですね。
様々な観点から説明して下さりありがとうございます。