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ブタの目の解剖
作業時間：約１時間 余裕を持ってやるためには２時間欲しいですね。
■ はじめに ■
- 代表的な実験の一つです。
- 眼は、詳しく調べれば調べるほど奥の深い器官であることを実感します。是非生徒にも体験してもらいたいものです。
■ 用意するもの ■
- 豚の目・・・実験用臓器の販売業者から購入しました。
- 解剖セット・・・写真の通りです。
- 新聞紙・・・テーブルが汚れないようにするためと、レンズで文字を見るときのため。
- ゴム手袋・・・あった方が良いですね。
- 消毒用アルコール・・・念のため。
■ 方法 ■
- 実験の展開にはいろいろな方法がありますが、今回は実験を５つぐらいのステージに分けて、ステージごとに指示しながら展開しました。
①余計な肉や脂肪の除去し、目をクリーニング。これを行って慣れさせます。
②角膜側と視神経側に、半分に切断。
③視神経側の観察。
④レンズの観察。
⑤角膜や毛様体の観察。
- 選択科目ですので、実験は各生徒一つずつ行いました。また、実験の際にはゴム手袋を各個人に１個支給しました。ゴム手袋をすると繊細な作業がしにくいのであまり使わせたくないのですが、直接触るのが辛いという生徒のことも考慮してゴム手袋を一つ渡しました。病原菌に関する心配ですが、専門の業者から購入しているし、以前は食肉解体所からもらったこともありますが、異常のある個体のものは所外にださないというルールがあるので心配ないと思います。狂牛病の感染はないと言われています。
■ 結果 ■
- 第一ステージ。
購入したばかりの目の周りには、肉や脂肪がたくさんくっついていますので、それをとります。このとき、視神経が肉に埋もれているので視神経を切らないように注意します。といっても視神経はかなり丈夫なので丁寧に肉を削いでいれば切れませんが。
- 豚の目の大きさを再確認します。写真には５円玉を置いていますが、およそ十円玉程度ですね。生徒からはよくヒトの目は？と聞かれるのですが、ヒトの眼球の重量は約7.43ｇで、前後径は約24.2mmですので、およそ豚と同じ位ですね。
- 第二ステージ。
視神経側と角膜側に分かれるように切断します。強膜はおよそ１.4ｍｍほどあり、ゴム状なのではさみでなかなか切れません。豚の目をトレイの上に置いてはさみを立てると滑って手を怪我するので、目を手に持って切り目を入れます。はさみで切るというよりは、はさみの刃をカッターのようにして何度も軽く撫でるといずれ切り込み口ができます。そこにはさみの刃を入れてざくざくと切ると良いでしょう。生徒は中から出てくるゼリー状の硝子体にびっくりするはずです。ちなみに、教科書には“がらすたい”と表記されていますが、獣医師さんによると“しょうしたい”と呼ぶそうです。硝子体も真っ二つに切りましょう。生徒はカミソリの使用に慣れていないので使わせませんでしたが、強膜の切り込みにカミソリを使っても構いません。
- 第三ステージ。
視神経側に注目です。強膜，脈絡膜，網膜を確認します。強膜はピンクっぽいゴム状の膜で、約1.4ｍｍくらいあります。強膜と脈絡膜の間には色素層と呼ばれる薄く真っ黒い層があります。ウシの場合、エメラルドだかなんだかわからないようなきれいなテカリ（虹色と表現する人もいますが、私の見る限りでは青や緑が主体なのであえてこのような変な言い方をしました）がありますが、これはネコやイヌなどに見られるタペタムと同じ層で、網膜と脈絡膜の境界部に存在する層です。残念ながらブタにはありません。網膜は一番内側の層ですが、目の切断と同時に硝子体とともに出てきてしまいます。正確には、網膜色素上皮層は強膜側に残り、それ以外の網膜が硝子体にくっついてとれてしまいます。それだけ網膜色素上皮層と神経網膜の結合が弱いということで、網膜剥離はこの部分で起こるそうです。脈絡膜と網膜は組織レベルでつながっているので、網膜と脈絡膜が混在した状態でしか観察できません。しかし、折角解剖をしているのに「わからないよ」というのは身も蓋もありませんので、理を入れつつ大雑把に説明をしました。さらに網膜がどこへ続いているのかを確認します。もちろん、そこが視神経の出入り口である盲斑です。
- 第四ステージ。
角膜側の観察です。まずは何と言ってもレンズですが、まずレンズをつなぎ止めているチン小帯、その延長の毛様体という筋肉を確認します。次にレンズを丁寧に取り出し、新聞紙の上に置き、文字がどのように見えるかを確認します。
- レンズによって文字が拡大されます。イカのレンズはかなり硬いのに比べ、豚のレンズは意外にもろいので、取り出す場合にはピンセットは使わない方が良いです。
- 第五ステージ。
盲斑と毛様体を再観察します。そのまま観察するのでは脈絡膜の黒さでよく見えませんので、水道水で軽くこすり洗いします。すると、毛様体のギザギザや盲斑部がよくわかります。
- 盲斑部です。
- 最後に視神経の横断面，縦断面を確認します。視神経の管にケーブルが入っているような感じになっています。
- 肉の除去が速い生徒の豚の目です。ここまできれいにする必要はありませんが。
- ついでに授業の様子です。
■ コメント ■
- 以前はウシの目の解剖が主流でしたが、近年問題になっている牛海綿状脳症（狂牛病）の影響でウシの目の解剖はできません。ウシの目の場合、目が大きいし、きれいなエメラルド色のマーブリングを施したものがあり、また、瞳孔が長方形など、興味深い点が多々ありました。大きさ的にも扱いやすいので良かったのですが、仕方ないですね。
- 解剖は生徒の反応が最も大きく分かれるところです。大方の生徒は慣れていないせいで、始めは戸惑います。だからゴム手袋をしていても触れないという状況ですが、作業とともに慣れ、最後には素手で触れるようになってきます。しかし、他方では全く受け付けず、実際に涙を流して実験中窓の外を見ていた生徒もいます。残念ですが。
- ウシの目の解剖ができなくなってから数年経ちますが、意外なことは豚の目の解剖についての資料があまり無いことです。資料集には未だにウシの目の解剖が載っていますし、あるいは解剖のコーナーが無くなっていたりします。すると頼りになるのはインターネットなんですよね。（私事ですが、現在学校のLANは雷によるショートで使えなくなり、すでに４０日が経っています。未だに復旧の見通しすらたっていません。プリンタが使えないとか、調べものができないとか、校務に支障がでているのに。事務長によると県から予算が下りないのだそうです。ちょっとー！困るよぉ！！）
- 今回の実験は２時間連続の授業で行い、十分に余裕がありました。解剖の前に目の構造の小テストを行い、解剖実験をした後にまた確認テストを行うことで、目の構造はよく理解しながら覚えられたと思います。
■ 参考 ■
▼以下は「牛の目の解剖」に記述した内容と同じです。
- ヒトの眼は、①網膜に像を結ばせるためのレンズ系，②光の刺激を電気信号に変化させる受容器としての網膜，③生じた活動電位を中枢に伝える神経系の３つに大別される。
- 眼球はほぼ球形をしており、人の眼球の重量は約7.43g，前後径は約24.2mm、周囲は眼窩脂肪体で包まれ保護されている。
- 眼球の壁は３層から成り、外側が強膜という、文字通り強靱な厚い繊維膜になっている。強膜から続く前方約1/6は透明で、この部分を角膜という。
- 強膜の内膜には脈絡膜といわれる血管や色素（メラニン）細胞に富む膜がある。これとつながっている前方は肥厚して毛様体となり、さらにその前方は虹彩となっている。虹彩・毛様体・脈絡膜などを総称してブドウ膜という。
- 眼球の最内側には光の受容を行う網膜となっている。網膜は内側から、①神経繊維層，②神経節細胞層，③内網状層，④内顆粒層，⑤外網状層，⑥外顆粒層，⑦桿体錐体層，⑧色素上皮層（ブルッフ膜）の主な８層からなる。脈絡膜は、内側から（網膜側から）脈絡毛細血管板，血管層，上脈絡膜からなる。
- 物を注視するには、網膜の中心窩（黄斑の中心部で、径が約0.4mmの凹地のこと）に像を結ぶ必要があり、そのために眼球は完全に静止しなくてはならないが、実際には絶えず振動している。この微妙な眼球の振動を生理的眼振（視線固定視眼振）という。これが行われている詳細な理由は明確にされていないが、これによって網膜に巡らされている血管の像が認識できないようになっている。（認識していたとすると視野一面が真っ赤に見えていたり、赤い川が見えていたのかもしれないかもしれませんね。）
- ヒトの瞳孔の直径は2～8mmの範囲で変化する。瞳孔に強い光が入ると0.2～0.5秒の潜時で、虹彩にある瞳孔括約筋が収縮し、瞳孔が縮小する。これを瞳孔の対光反射という。この反射は光の絶対量ではなく、相対的な変化によって生じる。また、この反射は片目だけに光を当てても両眼で生じ、これを共感性光反射と呼ぶ。
- 暗闇の中でフラッシュをたいて写真を撮影したとき、往々にしてヒトの眼は赤く写る。これは強い光が網膜で反射して見える光である。網膜とその後ろの脈絡膜には多くの毛細血管が走っているために、その血管の赤さが光って赤く写る。
- イヌやネコの場合は、網膜に緑色の色素（タペタム）を持っており、緑っぽく写る。ただし、タペタムは網膜全面積の半分程度で、それ以外の半分はヒトと同じであるため色素のない部分で反射するとヒトと同様に赤く写る。タペタムはヒト、ブタ、ラマ、鳥類などには見られない。
- 厚さの割合は、強膜が一番厚く、続いて脈絡膜，網膜の順になる。網膜の厚さはほとんどが神経細胞や支持細胞で、視細胞（桿体、錐体）のある層は、網膜全体の厚さの１割程度である。
- 一般的な眼底写真（--->こちら）で見られる血管は網膜血管で、この血管は網膜の視細胞以外に栄養を供給している。視細胞はその外層の網膜色素上皮から栄養供給されている。脈絡膜の血管は、内層の網膜色素上皮に色素があるために見えません。まれに網膜色素上皮の色素欠損の動物で脈絡膜の血管が見えることがある。この場合眼底が真っ赤に見え、イヌではシベリアンハスキー等に多く見られる。
- 眼は光を受容する感覚器であるが、これは他の動物にも存在し、ミドリムシEuglenaは鞭毛基部の感光点がその働きを担い、正の走光性を示す。光に向かう理由は、ミドリムシの意識ではなく、眼点が一方向からの光を遮って光の方向を探知することによる。
- アメフラシAplysiaの神経節やガンガゼDiademaの放射神経などのニューロンは、光感受性を持つことが知られている。
- プラナリアの杯状眼は、色素層のくぼみの中に視細胞が集まっており、方向視ができる。それがさらに深くくぼんだオウムガイNautilusの眼では形態視が可能である。
- さらに発達すると、節足動物の複眼，軟体動物頭足類および脊椎動物のカメラ眼がある。頭足類と脊椎動物の目は、それぞれ独立に進化したものであるが、よく似た構造を持つ。
- 遠近について、頭足類および魚類・両生類ではレンズと網膜間の距離の変化、爬虫類・鳥類・哺乳類ではレンズの曲率の変化により調節している。
- 頭足類をはじめ、多くの無脊椎動物の目では、視細胞の並ぶ外側（ここでの外側とは、光の来る方向とは逆の方からという意味）から神経繊維が出ている。
- 一方、脊椎動物の網膜では、最外層の色素上皮層の内側にある視細胞から、さらに眼球の内側に向かって神経細胞が層状に配列し、視神経繊維は最内層にある。このような眼を倒立眼という。生物の問題で、“光の来る方向はどちらか”という問題のネタになる。
- 倒立眼の場合、構造上、視神経繊維が視細胞よりも内側にあるため、盲斑（盲点）という視神経の通り道ができ、ここでは視細胞が存在せず、光を受容する能力がない。
- 光を受容する視細胞には、桿体細胞（棒細胞）と錐体細胞（円錐細胞）の２種がある。この名前は先端にそれぞれ桿体状（棒状）と錐体状（円錐状）の突起を持っていることによる。
- ヒトの場合、桿体細胞は中心窩にはなくその周囲に多く分布し、その数は約１億２千万個とされている。錐体細胞は中心窩に集中し、約６千万個あるといわれている。
- 桿体細胞と錐体細胞には外節いわれる円板が積み重なったような膜構造があり、ここに感光物質が存在している。
- 感光物質は光を吸収することにより、その物質の構造が変化し、これによって視細胞のNa+（ナトリウムイオン）透過性が減少し、過分極（受容器電位）が生じる。これが視神経繊維や視神経を介して脳に伝わる。
- 具体的には、桿体細胞内の感光物質であるロドプシン（視紅）に光が当たると、ロドプシン中のシス型レチナールは、トランス型に異性化され、オプシンから遊離される。これにより桿体状外節膜のNa+透過性が低下し、桿体細胞に過分極を起こさせ、電位が生じる。
- 錐体細胞の場合は、吸光性の異なる３種類の感光物質があり、それぞれを含む別々の錐体細胞が存在する（すなわち特定の色に反応する３種類の錐体細胞が存在するということ）。これらの最大吸収波長は、440～450nm（青を吸収する色素：サイアノレーブ），525～535nm（緑を吸収する色素：クロロレーブ），555～565nm（赤を吸収する色素：エリスロレーブ）と言われている。
- 以上の中で抽出されているのは1937年，waldによる、ニワトリの網膜の錐体細胞から抽出された最大吸収波長562nmの紫色の物質であり、ヨドプシンと呼ばれている。このヨドプシンはロドプシンと同様にレチナールとオプシン（錐体細胞のオプシンはフォプシンという）との結合物である。
- 明るい所から暗い所に入って次第に慣れることを暗順応という。暗順応は長時間（30分～1時間）を要し、網膜の光感度は明所での1万倍に達する。一方、明順応は短時間（30秒～1分）で完了する。
- 節足動物の眼には、単眼と複眼がある。複眼は多数の個眼が集まってできている。それぞれの個眼は少しずつ光軸がずれており、複眼全体として視野中の像をモザイクのように合成すると考えられている。
- ミツバチのような昼行性の昆虫では、隣り合う個眼はそれぞれ独立に働く（連立眼）が、蛾のような夜行性のものでは、夜間は個眼の間を仕切る色素粒が移動し、隣接した個眼に入射した光も利用できる（重複眼）。甲殻類の複眼も重複眼である。
- 節足動物の視細胞は、脊椎動物の場合とは異なり、光が当たると脱分極する。
- 昆虫の眼は色覚視ができ、ミツバチの可視部は、ヒトの可視光より短波長側（紫外線側）にずれている。また、ミツバチは光の偏光面を感知する能力を持つ。
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