神経インパルス PART1 -活動電位

神経細胞の働きを理解するためには、2つの概念に注目する必要がある。ひとつは、神経細胞の内部で情報が伝達されるときに起こること（活動電位）、もうひとつは、ある細胞から別の細胞へ情報が伝達される仕組み（シナプス）である。この2つのプロセスにより、神経系の細胞は、最も複雑な情報を全身に伝えることができ、最終的に標的の細胞に到達するまで、ニューロンからニューロンへと移動させることができるのです。この記事では、最初の概念である「シナプス」について説明します。 活動電位.

神経インパルスは電気化学的な信号であり、神経細胞内で情報を伝達するための主要なメカニズムである。神経細胞の樹状突起は、前の細胞からのインパルスを検知して受信し、神経インパルスはその樹状突起を経由して、次の細胞へと移動します。 じゅじょうとっき になります。主体よりも軸索に、そして最後に じくさくしゅうまつ が次のニューロンへ渡されるとき。このプロセスはを繰り返し、目的のセルに到達させる。

電気化学的な信号は、神経細胞の細胞膜の内側と外側の間でイオンが移動することによって発生します。イオンは外側から内側へ移動し、膜に電位差を生じさせます。このイオンが細胞内に入るための「橋渡し」をしているのが、膜貫通型タンパク質である 電位依存性イオンチャンネル.

この電位チャネルは、電気刺激に対する応答として、電気電圧によって制御される。言い換えれば、これらのチャネルは常にイオンの通過に対して開いているわけではなく、ある電気電圧刺激に対してのみ開いたり閉じたりするのである。

細胞が刺激を受けていないとき、つまり膜が静止しているとき、神経細胞の内側と外側の部分には電位差が保たれています。静止状態では、膜の電位は-70mVとマイナスの電位であり、外側はプラスの電位である。この電位差を 静止膜電位 で、主にナトリウムポタシウムポンプを介してナトリウムとカリウムのイオンによって維持されています。

電圧刺激により、膜電位差が反転し始め、ナトリウムチャネルが開き、多くのナトリウムイオンが細胞内に入り、膜が瞬間的に回転する。 脱分極つまり、ナトリウムイオンが膜の内側を正電位にするのです。この脱分極の動きが、有名な 活動電位膜電位は急速に上昇し、下降します。2ミリ秒強で+40mVまで上昇し、3ミリ秒弱で静止状態に戻ります。

活動電位は神経細胞全体で一度に起こるのではなく、膜の脱分極は樹状突起から始まり、核まで部分的に脱分極し、その直後に静止状態の電位に戻るのです。

静止膜電位を回復するために、ナトリウムチャネルが閉じ、電位依存性カリウムチャネルが開いてカリウムイオンが細胞内に入り、膜を再分極し、膜の内側の領域を再び負に、外側の領域を正に帯電させるのです。ナトリウム・カリウムポンプは、カリウムイオン2個に対してナトリウムイオン3個を出すことで、細胞内の各イオンを適正量に戻す働きをします。

活動電位の反応の瞬間から静止状態を回復する瞬間まで、同期した運動のようにイメージすることができるのです。

興味深いことに、軸索では電位依存性イオンチャネルが神経インパルスを生成・伝達しているのに対し、樹状突起ではこれらのチャネルが存在しないのです。これらのニューロン領域では、信号は活動電位によってではなく、電位差によって伝えられるのです。 のポテンシャルを格付けした。 a 信号が軸索上で活動電位に変わるまで、途中で信号の規模が大きくなる、別の形の信号の伝播です。

なお、ナトリウムイオンは活動電位を伝播させる役割を、カリウムは静止状態を回復させる役割を担っています。これらのイオンが生体内で不足すると、活動電位の質と効率に問題が生じ、シナプスでの問題や神経系を介した情報の伝達の問題が生じます。これらの問題は、精神的な合併症や病気の引き金となります。

次のステップは、神経インパルスが次のニューロンへと伝達されることです。しかし、2つのニューロンの間の空間、すなわちシナプス間隙では、別のことが起こります。シナプス間隙は、多くの異なる神経伝達物質が作用し、受容体、他のタンパク質、ナトリウムとカリウム以外のイオンを用いた新しいシグナル伝達経路を活性化する場所であり、注目すべき研究対象として非常に重要な場所なのです。しかし、それは次の記事の議論に譲ることにします。 神経インパルスPART2 - シナプス間隙.

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神経インパルス PART1 -活動電位

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