平成１６年度
統合生理学（１生理）
後期 本試験
１２月１７日（金）実施 時間１５０分
（１枚目）
脳の機能に関し次の質問に答えなさい。
１．脳は進化に伴い１）爬虫類脳、２）旧哺乳類脳さらに３）新哺乳類脳が発達してきた。１）、２）、３）についてどのような構造が関与しているか、また、その基本的な機能は何かを述べなさい。
Ａ：
１）構造： 間脳、脳幹、脊髄
機能： 生命維持中枢、反射中枢
２）構造： 大脳辺縁系
機能：本能、情動中枢（食欲、性欲など）
３）構造： 新皮質系
機能：知性、創造活動
２．記憶に関する分類で、次の（ ）に最も適当な語句を記入しなさい。
記憶ーーーーー（ ）記憶
｜ （ ）記憶
｜ （ ）記憶
｜
－－－手続き的記憶（ ）
（ ）記憶
技能記憶
プライミング
（ ）学習
（ ）学習
Ａ：
記憶ーーーーー（宣言的、陳述的）記憶
｜ （ 意味 ）記憶
｜ （エピソード）記憶
｜
－－－手続き的記憶（非陳述的記憶）
（古典的条件付け）記憶
技能記憶
プライミング
（知覚）学習
（運動）学習
（２枚目）
１．以下の文を読んで問いに答えなさい。
視床下部の機能として、本能行動、（ア）行動、（イ）、および（ウ）などの調節制御があるが、その機能を果たすために、特殊なニューロン群が存在している。たとえば、摂食調節には（エ）感受性ニューロン、体温調節には（オ）感受性ニューロン、飲水行動には（カ）感受性ニューロンなどが重要な役割を果たしている。また、血圧や胃壁の伸展などの情報は（イ）を介して、神経性に視床下部へ入力する。視床下部には、これらの（キ）情報だけでなく、体性感覚などの（ク）情報も入力し、それらの情報が統合処理された後、自律神経系や内分泌系への出力を介して、個体の（ケ）が保たれている。また、（コ）で感知される腫瘍や自己抗原、および異物や微生物などの情報も、それぞれ、（キ）情報、および（ク）情報として視床下部に入力している。これらの様々な情報は、生体にとってストレスとなりうる。従って視床下部は生体のストレス応答において重要な役割を果たしているといえる。
問１ア～カに最も適当な語句を入れよ。
Ａ：ア（情動） イ（自律神経系） ウ（内分泌系） エ（ブドウ糖） オ（温度） カ（浸透圧） キ（内部[内界]） ク（外部[外界]） ケ（恒常性維持[ホメオスタシス]） コ（免疫系）
２．次の問いに答えなさい。
（１）温熱的中性域の範囲と（℃）、この領域でのおもに作動している体温調節機構は何か。
（２）褐色脂肪組織（brown adipose tissue ）に存在し、熱産生に関与する蛋白分子の名称と、その発現を増強する生理活性物質をあげなさい。
（３）生体における熱放散（heat loss ）の手段をあげなさい。
（４）変温動物の体温調節の例をあげなさい。
（５）ラットの視床下部視索前野を加温すると、どのような行動が発現するか。
Ａ：
（１）２９～３１℃ 、皮膚血管運動
（２）脱共役蛋白１（uncoupling protein-1、UCP-1）、ＡＣＴＨ、甲状腺ホルモン
（３）皮膚血管運動、発汗、イヌのパンティリング、げっ歯類の唾液塗付など
（４）魚は感染時に水温の高いほうへ移動する。
（５）皮膚血管（特に尾部）拡張、唾液分泌、耐暑行動
３．以下の実験について答えなさい。
[方法]
①成熟した雄ラットをＡ－Ｅの５グループに分ける。
②Ａグループは飲水を自由にさせ（０時間の絶水）、Ｂ－Ｅグループは、それぞれ１２，２４，３６、４８時間の絶水を行う。
実験１：各グループを２つにわけ、一方は生理食塩水に溶かしたangiotensinⅡ（ＡⅡ）転換酵素阻害剤（カプトプリル、Ｃａｐ．、50mg/kg）を腹腔内投与し（Cap.投与群）、他方は生理食塩水だけを投与する。（Con.群）。その後すべてのグループに同時に水を与え、はじめの１時間の飲水量を測定する。
実験２：Ａ－Ｅグループにおいて絶水直後に採血し、血漿浸透圧とレニン活性（ＰＲＡ）を測定する。
[結果]
実験１：各群の飲水量（ｍｌ）
|
グループ |
Ａ（０ｈｒ） |
Ｂ（１２ｈｒ絶水） |
Ｃ（２４ｈｒ絶水） |
Ｄ（３６ｈｒ絶水） |
Ｅ（４８ｈｒ絶水） |
|
Cap.投与群 |
２．５ |
６，８ |
６，６＊ |
６，２＊ |
６，４＊ |
|
Con.群 |
２．０ |
７，５ |
１２，５ |
１４，０ |
１７，５ |
＊は、各グループで、Con.群と比較して有意に変化したことを示す。
実験２：
|
グループ |
Ａ（０ｈｒ） |
Ｂ（１２ｈｒ絶水） |
Ｃ（２４ｈｒ絶水） |
Ｄ（３６ｈｒ絶水） |
Ｅ（４８ｈｒ絶水） |
|
血漿浸透圧 |
２９８ |
３０６＊ |
３０７＊ |
３０６＊ |
３０６＊ |
|
ＰＲＡ |
４，９ |
６，２ |
１８，５＊ |
３５，１＊ |
３０，３＊ |
＊は、Ａグループと比較して有意に変化したことを示す。
値はどちらの表もすべて平均値を示す。
[問題] この実験から導き出される結論で、括弧内の正しい方を、○で囲みなさい。
（１）Cap.で抑制される飲水をＡⅡ（依存性、非依存性）とし、抑制されない飲水をＡⅡ（依存性、非依存性）とすると、Ｂグループの飲水は、Cap.投与群、およびCon群ともに、ＡⅡに（依存性、非依存性）であり、Ｃ，Ｄ，ＥグループでCap.投与群とCon.群との飲水量の差はＡⅡ（依存性、非依存性）である。
（２）ＡⅡ依存性飲水は（ＰＲＡ、血漿浸透圧）と相関があり、一方ＡⅡ非依存性飲水は（ＰＲＡ、血漿浸透圧）と相関がある。
（３）以上から、絶水１２時間の飲水はおもに（細胞内脱水、細胞外脱水）によるもので、２４時間以上絶水すると、（細胞内脱水、細胞外脱水）による飲水が加わる。
（４）（細胞内脱水、細胞外脱水）は、４８時間まで一定で、（細胞内脱水、細胞外脱水）は、時間とともに増加する。
Ａ：
（１）Cap.で抑制される飲水をＡⅡ（依存性、非依存性）とし、抑制されない飲水をＡⅡ（依存性、非依存性）とすると、Ｂグループの飲水は、Cap.投与群、およびCon群ともに、ＡⅡに（依存性、非依存性）であり、Ｃ，Ｄ，ＥグループでCap.投与群とCon.群との飲水量の差はＡⅡ（依存性、非依存性）である。
（２）ＡⅡ依存性飲水は（ＰＲＡ、血漿浸透圧）と相関があり、一方ＡⅡ非依存性飲水は（ＰＲＡ、血漿浸透圧）と相関がある。
（３）以上から、絶水１２時間の飲水はおもに（細胞内脱水、細胞外脱水）によるもので、２４時間以上絶水すると、（細胞内脱水、細胞外脱水）による飲水が加わる。
（４）（細胞内脱水、細胞外脱水）は、４８時間まで一定で、（細胞内脱水、細胞外脱水）は、時間とともに増加する。
説明：
細胞内脱水：
細胞外脱水：
レニン‐アンギオテンシン‐アルドステロン系：ナトリウム代謝を介して，血圧を規定する循環血液量と血管抵抗性を調節するきわめて重要な系である．レニンは腎糸球体近接細胞で生成されるタンパク分解酵素の一つで，血漿タンパクα２グロブリンのアンギオテンシノーゲンに作用して，これをアンギオテンシンIに変換する．アンギオテンシンIは，変換酵素により活性化されアンギオテンシンIIとなる．アンギオテンシンIIは，細動脈平滑筋に直接的，および交感神経中枢を介して間接的に作用してきわめて強力に血管収縮を引き起こす．同時に副腎皮質球状層に作用してアルドステロン分泌を刺激する．分泌されたアルドステロンは腎尿細管に作用してナトリウムを再吸収し，これによるナトリウム貯留は水分貯留を伴って細胞外液量を増加させる．また，末梢血管の反応性を亢進させ，血管抵抗性を増大させる．これらにより血圧が上昇して，糸球体近接細胞を構成する輸入細動脈壁を緊張させ，このため糸球体近接細胞のレニン生成が抑制される．このように，レニン，アンギオテンシンの亢進はアルドステロン分泌を刺激し，逆にアルドステロンの増加はレニン生成を抑制して，ここに一つのフィードバック調節系が成立する．
（３枚目）
４．次の問いに答えなさい。
（１）雄で、破壊するとintromissionやejaculationが消失する視床下部の部位はどこか。
（２）ノルアドレナリン、ドーパミン、セロトニンのうち、雄の性行動に抑制的に作用する神経伝達物質はどれか。
（３）erectionおよびejaculationを発現させる自律神経系は、それぞれ交感神経系および副交感神経系のどちらか。
（４）雌ラットの性行動時に観察される特徴的な姿勢をなんというか。
（５）雌ラットで、エストロゲンの注入で上記（３）の姿勢を発現させるのに、最も効果的な視床下部の部位はどこか。
Ａ：
（１）内側視索前野（ＭＰＯ）
（２）セロトニン
（３）erectionは副交感神経系、ｅｊａｃｕｌａｔｉｏｎは交感神経系：
（４）ロルドーシス
（５）腹内側核（ＶＭＨ）
説明：
（１）intromissionは挿入、ejaculationは射精。
（２）セロトニン：体内ではトリプトファンから生合成される．セロトニンの約90％は腸粘膜のクロム親和性細胞enterochromaffin
cellsに存在し，約8％は血小板に，約2％が中枢神経系，とくに視床下部，縫線核，松果体に分布する．中枢神経系ではセロトニン神経serotoninergic
neuronが存在し，セロトニンは伝達物質として働く．セロトニンは中枢では錐体外路系に対する作用（セロトニン症候群）や体温調節のほか，睡眠，摂食抑制，催吐，攻撃行動，幻覚などに関与しているものと考えられている．
（３）erectionは勃起。
（４）性交時に雌が背中を反らす姿勢。
（５）ＶＭＨは雄のＤＭＨ（背内側核）にあたり、交尾行動の遂行に関与する。
５．摂食行動について、かっこ内の正しい方を、丸で囲みなさい。
（１）ネコやラットで、視床下部腹内側核を刺激すると摂食が（促進、抑制）され、視床下部外側野を刺激すると（促進、抑制）される。
（２）摂食抑制物質の一つである（ドーパミン、セロトニン）は、栄養素の中でも特に炭水化物の摂取を抑制し、一方（ドーパミン、セロトニン）は、蛋白の摂取を抑制する。
（３）オレキシン含有ニューロンは、（視床下部腹内側核、視床下部外側核）に存在し、摂食行動を促進する。
（４）レプチンは、（脂肪細胞、筋肉細胞）で産生され、摂食を（促進、抑制）する。
（５）視床下部腹内側核のブドウ糖感受性ニューロンは、ブドウ糖によって細胞外のＫATPチャネルが（活性化、閉鎖）され、（脱分極、過分極）する。
Ａ：
（１）ネコやラットで、視床下部腹内側核を刺激すると摂食が（促進、抑制）され、視床下部外側野を刺激すると（促進、抑制）される。
（２）摂食抑制物質の一つである（ドーパミン、セロトニン）は、栄養素の中でも特に炭水化物の摂取を抑制し、一方（ドーパミン、セロトニン）は、蛋白の摂取を抑制する。
（３）オレキシン含有ニューロンは、（視床下部腹内側核、視床下部外側核）に存在し、摂食行動を促進する。
（４）レプチンは、（脂肪細胞、筋肉細胞）で産生され、摂食を（促進、抑制）する。
（５）視床下部腹内側核のブドウ糖感受性ニューロンは、ブドウ糖によって細胞外のＫATPチャネルが（活性化、閉鎖）され、（脱分極、過分極）する。
説明：
（１）摂食中枢は外側視床下部に、満腹中枢は視床下部腹内側核にある。
（４）その他、小腸上部からのコレシストキニン（ＣＣＫ）は食欲を抑制し、ニューロペプチドＹ（ＮＰＹ）は摂食亢進を起こす。
（５）摂食中枢のグルコース感受性ニューロンはグルコースによりＡＴＰを産生、Ｎａ－Ｋポンプを促進して過分極を起こす。
６．以下のＡ，Ｂ、およびＣ群からもっとも適切な語句を一つずつ選んで、正しい組み合わせを作りなさい。同じ語句が入っても構わない。表には、日本語を書き入れなさい。
[Ａ群]
室傍核（paraventricular nucleus ）、大縫線核（Raphe Magnus）、青斑核（Locus coeruleus）、腹側被蓋野（ventral tegmentum）、マイネルト核（Mynert nucleus）
[Ｂ群]
カテコラミン、インドールアミン、視床下部ホルモン、興奮性アミノ酸、プロスタノイド
[Ｃ群]
下行性鎮痛系、報酬系、オピオイド、
[Ｄ群]
トリプトファン、チロシン、プロセッシング、
|
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Ａ群 |
Ｂ群 |
Ｃ群 |
Ｄ群 |
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ノルアドレナリン |
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ドーパミン |
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|
セロトニン |
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神経ペプチド |
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Ａ：
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Ａ群 |
Ｂ群 |
Ｃ群 |
Ｄ群 |
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ノルアドレナリン |
青斑核 |
カテコラミン |
下行性鎮痛系 |
チロシン |
|
ドーパミン |
腹側被蓋野 |
カテコラミン |
報酬系 |
チロシン |
|
セロトニン |
大縫線核 |
インドールアミン |
下行性鎮痛系 |
トリプトファン |
|
神経ペプチド |
室傍核 |
視床下部ホルモン |
オピオイド |
プロセッシング |
７．活動電位の実習について、以下の問いに答えなさい。
（１）神経線維の興奮伝導の機序を、神経線維の等価回路を用いてケーブル理論で説明しなさい。
（２）神経線維の伝導速度と、神経の太さ、膜容量、膜抵抗、および内部抵抗との間にはどのような関係があるか。時定数、および空間定数から考察しなさい。
（３）通電によって膜を脱分極させるには、電流の方向は、膜の内から外、または外から内のどちらへ向かう方向へ流せばいいか。この時発生する閾値下の膜電位の変化を何という
か。また、その膜電位の変化を図示し、時定数に相当する時点を記入しなさい。
（４枚目）Ｃ
１．「正の動機付け行動」と「負の動機付け行動」を定義し、それぞれ例を３つ挙げなさい。
Ａ：
「動機付け」とは、行動を一定の方向に発動させ推進していく過程であり、快感や喜びを求める行動を「正の動機付け行動」、不快感を誘導するものから逃避したり、否定したりする行動を「負の動機付け行動」という。
「正の動機付け行動」の例
おいしい物を好んで食べる
結婚する
宝くじを買う、等
「負の動機付け行動」の例
嫌いな物を食べない
離婚する
保険に入る、等
２．伸張受容器反射が亢進する代表的な疾患であるパーキンソン氏病で観察される、（１）腱反射亢進、（２）振戦、（３）固縮、が起こる機序を説明しなさい。
（５枚目）
問１．生体内のカルシウムの、分布、機能的意義、濃度調節系について簡潔に説明せよ。
問２．糖質コルチコイドの、作用、作用機序、分泌調節系について簡潔に説明せよ。
問３．視床下部ー下垂体ー内分泌腺系の機能的意義について簡潔に述べるとともに、関与するホルモンおよび臓器名を具体的に示せ。
（６枚目）
問４．成長に関与するホルモンについて簡潔に説明せよ。
問５．ヒトの主な血清電解質を４種類あげ、それぞれについて濃度の大まかな正常値と、興奮性細胞における主な役割について簡潔に述べよ。
Ａ：
Ｎａ：１４０ｍＭ 細胞興奮（活動電位の発生）、浸透圧
Ｋ：４ｍＭ 静止電位の発生
問６．無酸素または低酸素状態におかれた場合、脳内の神経細胞にはどのような機能的変化がおこると考えられるか。理由とともに簡潔に述べよ。
Ａ：
ＡＴＰ産生低下 → Ｎａ－Ｋポンプの機能低下 → 細胞外Ｋ濃度の上昇、細胞内Ｎａ濃度の上昇 → 静止電位が浅くなる → 発火の閾値に達しやすくなる → （初期）興奮性の増加、自発発火（ex.けいれん） → さらに静止電位が高度に浅くなり、発火の閾値を越えて浅くなる → （無酸素が長くなると）興奮性の低下、発火の消失、神経機能の停止、（Ｎａチャネルの不活性化による） → さらに無酸素が長くなると、神経細胞の死滅
問７．大脳皮質体性感覚野における体表の再現と、体表の触ー圧点の分布および触-圧点の閾値との関連について簡潔に説明せよ。
Ａ：
それぞれの動物にとって生態学上重要な部位（ヒトでは顔面、手掌など）には
ー触-圧点が多い-閾値が低い。
ー皮膚で広い面積を占める。
ーその体部位から情報を受けるニューロンの数が多い。
ー中枢で行われる情報処理が多様である。
（７枚目）
問１．ア～エに当てはまる適当な用語を下の語群（a～h）から選び、その記号を解答欄に記入した後、その語句を用いて脳波が発生する機序について２００字以内で簡潔に述べよ。
a.大脳皮質 b.大脳白質 c.広汎投射系 d.特殊投射系 e.視床 f.大脳基底核 g.網様体賦活系 h.網様体抑制系
Ａ：
ア（a） イ(c) ウ（e） エ（g）
大脳皮質の錐体細胞にシナプスする種々のニューロンからのＥＰＳＰとＩＰＳＰの総和が自発的電気現象として頭皮上から記録されるのが脳波である。視床と上行性網様体賦活系は脳波のリズム形成に重要である。視床非特殊核から大脳皮質の錐体細胞へは広汎投射系が入力する。一方、錐体細胞の出力は視床へ戻り反響回路を形成し、視床のリズムでα波が生じる。網様体賦活系が活動すると覚醒度が上がり、脱同期によりα波が減衰する。（１９９字、模範解答）
（８枚目）
問２．（ ）内に当てはまる適当な語句を解答欄に記入して、失語症に関する文章を完成しなさい。
アは（①）領域と呼ばれ、ここが障害されると（②）失語が起こる。その特徴は（③）性発語障害である。一方、イは（④）野と呼ばれ、ここが障害されると（⑤）失語が起こる。その特徴は（⑥）性発語障害である。両者とも復唱障害がみられ、アの領域の障害では多くの患者は、右方麻痺をともなう。
Ａ：
①Ｂｒｏｃａまたはブローカ
②運動
③非流暢
④Ｗｅｒｎｉｃｋｅまたはヴェルニッケ
⑤感覚
⑥流暢
問３．正しい選択肢を一つ選び、解答欄に記入しなさい。
１．ノンレム睡眠の特徴で正しいものはどれか。
選択肢 １（a）（b） ２（b）（c） ３（c）（d） ４（d）（e） ５（a）（e）
a.夢を見る
b.筋緊張の低下
c.緩徐な眼球運動
d.睡眠紡錘波の出現
e.β波の出現
２．覚醒と睡眠の周期を形成するのに重要な役割を果たしているのはどれか。
選択肢 １（a）（b） ２（b）（c） ３（c）（d） ４（d）（e） ５（a）（e）
a.視交叉上核のクロック遺伝子
b.視床非特殊核のＧＡＢＡ
c.橋網様体のサブスタンスＰ
d.青斑核のノルアドレナリン
e.縫線核のセロトニン
３．連合野に関する記載で正しい組合せはどれか。
選択肢 １（a）（b）（c） ２（a）（c）（e） ３（b）（c）（d） ４（b）（d）（e） ５（c）（d）（e）
a.連合野の灰白質は６層構造である。
b.灰白質の２層にある錐体細胞は大脳皮質からの主な出力線維となる
c.脳梁は左右両半球の線維連絡を行う。
d.連合野には特殊感覚に対応する機能局在がある。
e.劣位半球が存在する。
４．左脳障害に伴う高次機能障害はどれか。
選択肢 １（a） ２（b） ３（c） ４（d） ５（e）
a.半側空間無視
b.左右失認
c.着衣失行
d.相貌失認
e.色彩失認
Ａ：
１（３） ２（１） ３（２） ４（２）
