共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）追・再試験
問151 (生物（第6問） 問1)

図3のグラフは直線的で一次関数的にとらえられることがわかります。

ここで疑似的に興奮の頻度＝光刺激量×興奮定数ー抑制量とすると、今回の興奮定数は（60-30）/(6-4)＝15となります。

今a以外に照射されていないことから周りからの抑制はないので、抑制量は基底抑制量（全か無かの法則における閾値的な値）は30です。

aのみを刺激した場合に

興奮の頻度＝15×(個眼aに対する光刺激量)-30

とわかります。

もし、ここにbへの刺激を加えたら『なお、個眼a以外の個眼を用いても、同様の結果が得られた。』より、抑制量αが個眼bへの光刺激に比例するようにかかります。

aに対する刺激量一定にする条件から

興奮の頻度＝（a固有の興奮の頻度）-α

α＝β（光刺激量×興奮定数ー抑制量）

β：定数

つまり図３のグラフを光の強さに関する軸の周りで180°回転させた形でそれを平行移動することで作れたらいいです。

※便宜上、言葉を式にしているだけで、興奮量、基底抑制量、刺激量、興奮定数という用語は存在しません。

この問題のポイントは側方抑制です。

問題文より、カブトガニ複眼では、ある個眼が興奮すると隣の個眼の興奮を抑える働きがあります。

個眼aは光の強さは一定、個眼bは光の強さを変化させます。aがbを抑制、同時にbもaを抑制します。従って、bが強く刺激されるほどaはより強く抑えられることになります。

つまり、個眼bに当てる光を強くするほど個眼aの興奮頻度は低下する結果となります。

まず、問題文を整理しましょう。この問題文は、ヒトの目は明るさを感じているのではなく、

・周りが暗いと明るく見える。

・周りが明るいと暗く見える。

という、周囲との比較で明るさが決まることがあると述べています。

これは、目で受け取った光の情報がそのまま脳に送られるのではなく、網膜で編集された情報が脳に送られていることを意味しています。

また、これはヒトの目だけに限りません。外界の刺激を受け、電気信号に変換され、神経回路で処理をし、脳に送るという流れは、他の動物でも同様です。

次に実験１を見ていきましょう。

実験１では、カブトガニの複眼を用いて、個眼同士の神経回路による影響を調べるための基礎データとして、個眼a単独の反応を明らかにすることを目的としています。

実験１では、個眼aに様々な強さの光を照射したところ、光の強さが弱い時は視神経Aの興奮頻度は低く、光の強さが強くなるにつれて興奮頻度は増加しました。このことから、個眼aは光刺激の強さを興奮頻度の変化として表している事が分かります。

実験１で、個眼aは光の強さに応じて視神経Aの興奮頻度を増加させることが分かりました。一方、カブトガニの複眼では、各個眼は興奮すると隣接する個眼の働きを抑制する神経回路をもつことが知られています。そこで、個眼aに一定の強さ（相対値４）の光を照射しつつ、隣接する個眼bにも光を当てると、個眼bが興奮することで個眼aに対する抑制が生じると考えられます。そのため、個眼bに照射する光の強さが強くなるほど、個眼aはより強い抑制を受け、視神経Aの興奮頻度は低下すると考えられます。

よって、個眼bへの光刺激が強いほど、視神経Aの興奮頻度が減少するグラフが正しいといえます。