副交感神経系

動眼神経は、眼に関連する多くの副交感神経機能を担っています。^{[ 15 ]}動眼副交感神経線維は、中枢神経系のエディンガー・ウェストファル核から始まり、上眼窩裂を通って眼窩（眼）のすぐ後ろにある毛様体神経節でシナプスを形成します。 ^{[ 16 ]}毛様体神経節から、節後副交感神経線維は、鼻毛様体神経（三叉神経（CN V ₁ ）の眼枝）の延長である短毛様体神経線維を介して出ていきます。短毛様体神経は眼窩を支配し、毛様体筋（調節を担う）と虹彩括約筋（光や調節に対する反応として瞳孔の縮瞳または収縮を担う）を制御します。動眼神経には、体性運動神経と内臓運動神経と呼ばれる2つの運動神経があります。体性運動神経は、眼球を精密に動かし、眼球を物体に固定する役割を担っています。内臓運動神経は、瞳孔を収縮させる働きをします。^{[ 17 ]}

顔面神経の副交感神経側は、舌下腺と顎下腺、涙腺、および鼻腔に関連する腺の分泌を制御します。節前線維は中枢神経系内の上唾液核から始まり、中間神経（これを​​全く別の脳神経と考える人もいます）として出て、中枢神経系に露出している顔面神経のすぐ遠位（さらに外側）で顔面神経に接続します。側頭骨の顔面神経膝神経節（一般感覚神経節）のすぐ後、顔面神経は2つの別々の副交感神経を出します。1つ目は大錐体神経、2つ目は鼓索神経です。大錐体神経は中耳を通って、最終的に深錐体神経（交感神経線維）と合流して翼突管神経を形成します。翼突管神経の副交感神経線維は、三叉神経（CN V ₂）の上顎枝と密接に関連する翼口蓋神経節でシナプスを形成する。節後副交感神経線維は、翼口蓋神経節からいくつかの方向に分岐する。1つの分岐は、 CN V ₂の頬骨枝から分岐し、交通枝を通って涙腺でシナプスを形成する前に涙腺神経（CN V ₁の眼神経の枝）と合流する。涙腺へのこれらの副交感神経は涙の産生を制御する。^{[ 18 ]}

翼口蓋神経節から出る副交感神経の別のグループは、下行口蓋神経（三叉神経第₂枝）であり、これには大口蓋神経と小口蓋神経が含まれる。大口蓋副交感神経は硬口蓋でシナプスを形成し、そこにある粘液腺を調節する。小口蓋神経は軟口蓋でシナプスを形成し、まばらな味覚受容体と粘液腺を制御する。翼口蓋神経節からの別の枝群は、後外側鼻神経、上外側鼻神経、下外側鼻神経、および鼻口蓋神経（すべて三叉神経第₂枝、上顎枝）であり、これらは鼻粘膜の腺に副交感神経支配をもたらす。顔面神経から出る2番目の副交感神経枝は鼓索神経である。この神経は、顎下腺と舌下腺に分泌運動線維を伝達します。鼓索神経は中耳を通って舌神経（三叉神経下顎枝、CN V ₃ ）に接続します。舌神経に合流した後、節前線維は顎下神経節でシナプスを形成し、節後線維を舌下腺と顎下腺に送ります。

舌咽神経には、耳下腺を支配する副交感神経線維があります。節前線維は鼓室神経として第IX脳神経から出て、中耳に進み、中耳の蝸牛岬で鼓室神経叢を形成します。鼓室神経叢の神経は再び合流して小錐体神経を形成し、卵円孔を通って耳神経節でシナプスを形成します。耳神経節から節後副交感神経線維は耳介側頭神経（三叉神経第_V3脳神経の下顎枝）とともに耳下腺に向かいます。

迷走神経は、ラテン語のvagus（この神経が非常に広範囲の標的組織を制御しているため、ラテン語のvagusは文字通り「さまよう」を意味する）にちなんで名付けられ、中枢神経系の迷走神経背側核と疑核に由来する副交感神経線維を含んでいます。迷走神経は、超音波検査と磁気共鳴画像法の両方で頸部で容易に識別できます。迷走神経にはいくつかの枝があります。最大の枝は反回喉頭神経です。左迷走神経から反回喉頭神経は大動脈を巻き付けて喉頭と近位食道まで戻り、右迷走神経から反回喉頭神経は右鎖骨下動脈を巻き付けて同じ場所まで戻ります。これらの異なる経路は、循環器系の胚発生の直接の結果です。反回神経はそれぞれ、喉頭、心臓、気管、食道に神経を供給している。

胸部に入るレベルで迷走神経から分岐するもう1つの神経群は、迷走神経の心臓枝です。これらの心臓枝は、心臓と肺の周囲に心臓神経叢と肺神経叢を形成します。主要な迷走神経が胸部に入ると、食道と交感神経幹からの交感神経と密接に連結して食道神経叢を形成します。これは非常に効率的で、そこから先の迷走神経の主な機能は、腸の平滑筋と腺の制御になります。食道神経叢が食道裂孔を通って腹部に入ると、前迷走神経幹と後迷走神経幹が形成されます。迷走神経幹は、大動脈の周囲にある大動脈前交感神経節と合流し、腹部全体に血管と交感神経とともに広がります。腹部の副交感神経の支配範囲は、膵臓、腎臓、肝臓、胆嚢、胃、および消化管に及ぶ。副交感神経の迷走神経による支配は、消化管を下って中腸の末端まで続く。中腸は、脾彎曲部付近の横行結腸の3分の2の地点で終わる。^{[ 19 ]}中枢では、迷走神経節前ニューロンは、孤束核、視床下部、および扁桃体などの辺縁系構造から収束入力を受け、内臓感覚情報と自律神経出力に対する情動的および認知的影響を統合する。^{[ 20 ]}

骨盤内臓神経（S2～S4）は連携して骨盤内臓を支配します。頭蓋部では1つの副交感神経が特定の組織や領域を支配していますが、骨盤内臓神経は大部分が1つ以上の神経叢を経由して骨盤内臓に線維を供給し、標的組織へと分散されます。これらの神経叢は、副交感神経と交感神経の混合自律神経線維で構成されており、膀胱神経叢、前立腺神経叢、直腸神経叢、子宮膣神経叢、下腹神経叢などが含まれます。神経経路上の節前ニューロンは、頭蓋部のように神経節でシナプスを形成するのではなく、支配する組織や臓器の壁でシナプスを形成します。線維の経路は多様であり、骨盤内の自律神経系は個人によって異なります。副交感神経経路が制御する骨盤内の内臓組織には、膀胱、尿管、尿道括約筋、肛門括約筋、子宮、前立腺、腺、膣、陰茎などが含まれます。無意識のうちに、副交感神経は尿管と腸の蠕動運動を引き起こし、腎臓から膀胱へ尿を、腸管から食物を送り出します。また、必要に応じて、副交感神経は膀胱からの排尿や排便を助けます。副交感神経が刺激されると、膀胱壁の排尿筋が収縮し、同時に膀胱と尿道の間の内肛門括約筋が弛緩し、排尿が可能になります。また、副交感神経が内肛門括約筋を刺激すると、この筋肉が弛緩し、排便が可能になります。これらの過程には他の骨格筋も関与しているが、副交感神経は排便のコントロールと便の保持において非常に大きな役割を果たしている。

2016年に発表された研究では、仙骨の自律神経出力はすべて交感神経である可能性があり、直腸、膀胱、生殖器は交感神経系のみによって神経支配されている可能性があることが示唆されている。この示唆は、マウスの交感神経ニューロンと副交感神経ニューロンを区別する15の表現型および発生学的要因の詳細な分析に基づいている。報告された知見が他の哺乳類にも当てはまる可能性が高いと仮定すると、この見解は、副交感神経系は脳神経からのみ入力を受け、交感神経系は胸部から仙骨までの脊髄神経から入力を受けるという、単純化された二分的な自律神経系の構造を示唆している。^{[ 21 ]}この再解釈は物議を醸しており、その後の解剖学的および生理学的分析では、仙骨自律神経流出は副交感神経系の古典的な基準を満たしており、ラングレーの元の三区分に従って引き続きそのように分類されるべきであると主張されている。^{[ 22 ] [ 23 ]}

自律神経系の求心性線維は、体の内臓から中枢神経系へ感覚情報を伝達するが、遠心性線維のように副交感神経線維と交感神経線維に分かれることはない。^{[ 14 ]： 34-35}代わりに、自律神経系の感覚情報は、一般的な内臓求心性線維によって伝達される。

一般的な内臓求心性感覚は、主に中空臓器や腺からの無意識的な内臓運動反射感覚であり、中枢神経系に伝達されます。無意識的な反射弓は通常は検出できませんが、場合によっては、関連痛として隠蔽された痛み感覚を中枢神経系に送ることがあります。腹腔が炎症を起こしたり、腸が突然膨張したりすると、身体は求心性の痛み刺激を体性由来のものとして解釈します。この痛みは通常、局所的ではありません。また、痛みは通常、内臓求心性シナプスと同じ脊髄神経レベルにある皮膚分節に放散します。

心拍数は主に心臓内部のペースメーカー活動によって制御されています。健康な心臓の場合、主要なペースメーカーは心房と大静脈の境界にある洞房結節と呼ばれる細胞の集まりです。心臓細胞は外部刺激とは無関係に電気活動を発生させる能力を持っています。その結果、洞房結節の細胞は自発的に電気活動を発生させ、それが心臓全体に伝導されることで、規則的な心拍数が維持されます。

外部刺激がない場合、洞房ペーシングは心拍数を毎分 60～100 拍 (bpm) の範囲に維持するのに寄与します。^{[ 25 ]}同時に、自律神経系の 2 つの枝は相補的に作用し、心拍数を増減させます。この文脈では、迷走神経は洞房結節に作用して伝導を遅くし、それに応じて迷走神経の緊張を積極的に調節します。この調節は、神経伝達物質アセチルコリンと、心筋細胞のイオン電流とカルシウムの下流の変化によって媒介されます。^{[ 26 ]}

迷走神経は洞房結節の反応を調節することで心拍数の調節に重要な役割を果たします。迷走神経緊張は、迷走神経緊張の変化によって誘発される心拍数の調節を調べることで定量化できます。一般的に、迷走神経緊張の増加（したがって迷走神経の作用）は、心拍数の減少と変動の増加に関連しています。^{[ 27 ] [ 28 ]}副交感神経系が血管および心臓の制御に作用する主なメカニズムは、いわゆる呼吸性洞性不整脈（RSA）です。RSAは、呼吸頻度での心拍数の生理的かつ律動的な変動として説明され、吸気中に心拍数が増加し、呼気中に減少することを特徴としています。

心拍変動（HRV）解析、特に連続差の二乗平均平方根（RMSSD）やHRVスペクトルの高周波（HF）成分などの時間領域指標は、主に洞房結節の副交感神経調節を反映しており、そのため心臓迷走神経緊張の非侵襲的指標として広く用いられている。^{[ 7 ] [ 29 ]} HRVの低下と迷走神経調節の障害は、心不全やその他の心血管疾患の有害な転帰と関連しており、生物学的老化や「炎症性老化」のバイオマーカーとしてますます研究されている。^{[ 30 ] [ 31 ]}

副交感神経流出、特に迷走神経を介した流出は、古典的な心血管系および消化器系の制御を超えて内部環境を安定させるいくつかの反射回路に関与している。「コリン作動性抗炎症経路」は、炎症反射の遠心路であり、迷走神経線維の活動電位が最終的に免疫細胞にシグナルを送り、主にα7ニコチン性アセチルコリン受容体を介して、全身性炎症反応中に腫瘍壊死因子やその他の炎症性サイトカインの産生を抑制する。^{[ 5 ] [ 32 ]}

敗血症、炎症性腸疾患、関節リウマチのモデルを用いた実験的研究では、迷走神経の電気刺激、脾臓神経の刺激、またはニコチン受容体の薬理学的活性化によってサイトカイン放出が抑制され生存率が向上することが示されており、副交感神経経路が全身性炎症の制御に役割を果たしていることが裏付けられています。^{[ 33 ]}初期段階の臨床研究では、侵襲的または非侵襲的な迷走神経刺激によって、慢性炎症性疾患や自己免疫疾患においてこの経路を治療的に利用できるかどうかを検討しています。^{[ 34 ]}

副交感神経系のもう一つの役割は、性行為における役割です。男性の場合、前立腺神経叢からの海綿体神経が、陰茎のらせん状動脈の線維性小柱にある平滑筋を刺激して弛緩させ、血液が陰茎の2つの海綿体と尿道海綿体を満たし、性行為に備えて陰茎を硬直させます。射精時には、交感神経が関与し、精管の蠕動運動と内尿道括約筋の閉鎖を引き起こし、精液が膀胱に入るのを防ぎます。同時に、副交感神経は尿道筋の蠕動運動を引き起こし、陰部神経は球海綿体筋（骨格筋は副交感神経を介していません）を収縮させ、精液を強制的に放出します。寛解期には、陰茎は再び弛緩状態になります。女性には、男性に類似しているが規模は小さい勃起組織があり、性的な刺激において大きな役割を果たしている。PNは女性において摩擦を軽減する分泌物の放出を引き起こす。また、女性では副交感神経が卵管を支配しており、これが蠕動運動と卵子の子宮への移動を助け、着床を促す。女性生殖器からの分泌物は精子の移動を助ける。PN（および程度は低いがSN）は生殖において重要な役割を果たしている。^{[ 14 ]}

副交感神経系は主にアセチルコリン（ACh）を神経伝達物質として用いるが、ペプチド（コレシストキニンなど）も使用できる。^{[ 35 ] [ 36 ]} AChは、ムスカリン性およびニコチン性コリン作動性受容体の2種類の受容体に作用する。ほとんどの伝達は2段階で起こる。刺激を受けると、節前ニューロンが神経節でAChを放出し、それが節後ニューロンのニコチン性受容体に作用する。次に、節後ニューロンがAChを放出し、標的器官のムスカリン性受容体を刺激する。ニコチン性受容体は、交感神経系および副交感神経系内のシナプス前細胞からシナプス後細胞へ発信信号を伝達し、体性神経系では神経筋接合部での筋収縮のシグナル伝達に使用される受容体である。ムスカリン受容体は主に副交感神経系に存在するが、交感神経系の汗腺にも存在する。

交感神経系と副交感神経系は、通常、互いに拮抗して機能します。交感神経系は、迅速な反応を必要とする動作に関与します。一方、副交感神経系は、即時の反応を必要としない動作に関与します。副交感神経系の機能を要約した覚え方として、SSLUDD（性的興奮、唾液分泌、流涙、排尿、消化、排便）があります。

交感神経と副交感神経の活動の不均衡は、交感神経の亢進と迷走神経の緊張低下を特徴とすることが多く、慢性心不全、心筋梗塞後状態、および特定の不整脈に共通する特徴である。HRVの低下と圧受容体反射感受性の低下は、これらの集団における死亡率の上昇と突然心臓死に関連している。^{[ 31 ]} βアドレナリン遮断薬、運動トレーニング、場合によっては迷走神経刺激などの治療法は、自律神経バランスを回復し、転帰を改善する手段として研究されてきた。^{[ 26 ]}

副交感神経活動の調節異常は、炎症性腸疾患（IBD）やその他の慢性炎症性疾患に関与している。IBDおよび機能性消化管障害の患者は、迷走神経緊張の低下と脳腸自律神経調節の変化の証拠を示しており、これが疾患活動性の増加および併存する不安やうつ病に寄与している可能性がある。^{[ 43 ]}同様に、HRVの低下と副交感神経機能の障害は、2型糖尿病や肥満などの代謝性疾患で報告されており、心血管リスクの増加と関連している。^{[ 30 ]}

安静時の迷走神経緊張の低下と心拍変動の減少は、大うつ病性障害、全般性不安障害、心的外傷後ストレス障害など、さまざまな精神疾患やストレス関連疾患と関連付けられています。これらの知見は、副交感神経の柔軟性が適応的な感情調節と社会的関与に寄与するというモデルを支持しています。^{[ 8 ]}迷走神経緊張を高めることを目的とした心拍変動バイオフィードバックやその他の行動介入は、これらの疾患の補助療法として研究されています。^{[ 44 ]}

侵襲的な頸部迷走神経刺激は、難治性てんかんや治療抵抗性うつ病の確立された治療法であり、心不全や炎症性疾患などの他の適応症についても研究されている。^{[ 26 ]}経皮的耳介迷走神経刺激やHRV誘導神経調節などの非侵襲的アプローチは、手術なしで副交感神経活動を調節することを目的としており、現在活発に研究されている。^{[ 34 ]}