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段階的電位は、全か無かの二択ではなく、刺激の大きさに応じて変化する膜電位の変化です。これには、受容体電位、電気緊張電位、閾値下膜電位振動、徐波電位、ペースメーカー電位、シナプス電位など、さまざまな電位が含まれます。段階的電位の大きさは、刺激の強さによって決まります。これらは、リガンド依存性イオンチャネルタンパク質の個々の作用の総和から生じ、時間と空間とともに減少します。[ 1 ]これらは通常、電圧依存性ナトリウムチャネルやカリウムチャネルには関与せず、むしろシナプスで放出される神経伝達物質がリガンド依存性イオンチャネルを活性化することによって生じます。[ 2 ]これらは、シナプス前ニューロンの発火と神経伝達物質の放出に応じてシナプス後樹状突起で発生するか、神経入力に応じて骨格筋、平滑筋、または心筋で発生する可能性があります。これらの刺激は段階的に増加し、興奮性または抑制性のいずれかである可能性がある。
段階電位は通常、電圧依存性チャネルが存在しないニューロンの樹状突起で発生します。これらは、神経伝達物質が受容体に結合するなどの刺激に応答した膜電位の局所的な変化です。この結合によりコンフォメーションが変化し、受容体が活性化されてタンパク質と相互作用します。この反応によりイオンチャネルが開き、Na +、K +、Ca 2+、または Cl -イオンが膜を横切って移動し、段階電位が発生します。活動電位とは異なり、段階電位は刺激が発生した領域にとどまり、各シナプスは興奮性または抑制性のいずれかになります。[ 3 ]
膜電位をより負にしたりより正にしたりして、シナプス後細胞が活動電位を起こしやすくなるような段階的な電位は、興奮性シナプス後電位（EPSP）と呼ばれます。 [ 4 ]脱分極する局所電位が加算され、電圧が閾値電位に達すると、その細胞で活動電位が発生します。
EPSPは、細胞外空間から神経細胞または筋細胞へのNa +またはCa2 +の流入によって引き起こされます。シナプス前ニューロンに活動電位が発生すると、Ca2 +は電位依存性カルシウムチャネルを介して軸索終末に入り、シナプス小胞のエキソサイトーシスを引き起こし、神経伝達物質が放出されます。放出された神経伝達物質はシナプス間隙を拡散し、EPSPを媒介するリガンド依存性イオンチャネルを活性化します。EPSPの振幅は、放出されたシナプス小胞の数に正比例します。
EPSPが活動電位を誘発するのに十分な大きさでない場合、膜はその後、静止膜電位まで再分極する。これは、段階的電位が一時的かつ可逆的な性質を持つことを示している。
膜電位をより負にし、シナプス後細胞の活動電位の発生を減少させる段階的電位は、抑制性シナプス後電位（IPSP）と呼ばれます。膜の過分極は、 Cl−の流入またはK +の流出によって引き起こされます。EPSPと同様に、IPSPの振幅は放出されたシナプス小胞の数に正比例します。[ 5 ]
静止膜電位は通常約-70mVです。典型的なニューロンの閾値電位は-40mVから-55mVの範囲です。時間的加算は、シナプス後細胞内の段階的電位が非常に速く発生し、前の電位が消える前に互いに積み重なる場合に起こります。空間的加算は、細胞上の隣接するシナプスからのシナプス後電位が同時に発生し、加算される場合に起こります。活動電位は、膜領域における加算されたEPSPから加算されたIPSPを差し引いたものが細胞の閾値電位に達したときに発生します。