神経伝達と筋肉収縮の仕組み：信号の伝わる時間を計算する方法

中学生の生物の問題において、「脳から筋肉への信号がどれくらいの時間で伝わるのか？」という質問が出題されることがあります。この記事では、この問題を解くための計算方法を詳しく解説します。

問題の背景と基本情報

問題では、音がスピーカーから伝わり、脳で信号が処理された後、筋肉に伝わるまでの時間を求めるものです。ここでは、音速や神経信号の伝達速度、筋肉が収縮するまでの時間を用いて計算します。

音速は340m/sと与えられています。また、スピーカーから選手までの距離は1.02mです。音が選手に届くまでの時間は次のように計算します。

音が届く時間 = 距離 / 音速 = 1.02m / 340m/s ≈ 0.003s = 3ms

神経信号が脳から筋肉に伝わるまでの時間は、以下の情報に基づいて計算します。

すべての時間を足すと、信号が脳から筋肉に伝わり、筋肉が収縮を始めるまでの時間は次のように計算されます。

音が届く時間（3ms） + 神経信号伝達時間（1ms） + 脳から筋肉までの伝達時間（0.5ms） + 筋肉収縮開始までの時間（0.5ms） = 5.0ms

この計算結果から、音がスピーカーから伝わり、脳で処理された後、筋肉に信号が伝わるまでの総時間は約5.0ミリ秒であることがわかります。これを理解することで、神経伝達や筋肉収縮の過程をより深く理解できるでしょう。