シナプス後電位

シナプス後電位は、化学シナプスのシナプス後末端の膜電位の変化である。シナプス後電位は 段階的電位であり、活動電位を開始または抑制する機能ではあるものの、活動電位と混同してはならない。シナプス後電位は、シナプス前ニューロンが軸索末端の終末部からシナプス間隙に神経伝達物質を放出することで発生する。神経伝達物質は、シナプス後末端の受容体（ニューロンの場合もあれば、神経筋接合部の場合は筋細胞の場合もある）に結合します。これらはシナプス後細胞の膜上にあるため、総称してシナプス後受容体と呼ばれます。

受容体が神経伝達物質に結合して反応する方法の 1 つは、イオン チャネルを開閉して、イオンが細胞に出入りできるようにすることです。膜電位を変化させるのはこれらのイオンです。イオンは、拡散と静電反発という2 つの主な力の影響を受けます。イオンは平衡電位に近づきます。平衡電位は、拡散力が静電反発力を相殺する状態です。膜が平衡電位にあるとき、イオンの正味の動きはなくなります。イオン濃度に基づいて膜電位の差を決定できる 2 つの重要な方程式は、ネルンストの方程式とゴールドマンの方程式です。^{[1] [2]}

ニューロンの静止電位は約 -70 mV です。イオン チャネルが開くことで膜全体に正電荷が正味で増加し、電位がゼロに近づくため、膜は脱分極していると言われます。これは興奮性シナプス後電位(EPSP) であり、ニューロンの電位を発火閾値 (約 -55 mV) に近づけます。

一方、イオンチャネルの開口によって負電荷が正味で増加した場合、電位はゼロからさらに離れ、過分極と呼ばれます。これは、膜を横切る電荷を発火閾値から遠ざけるように変化させるため、抑制性シナプス後電位(IPSP) と呼ばれます。

神経伝達物質は本質的に興奮性でも抑制性でもありません。同じ神経伝達物質に対する異なる受容体は、異なるタイプのイオンチャネルを開く可能性があります。^[3]

EPSP と IPSP は膜電位の一時的な変化であり、単一のシナプスでの伝達物質の放出によって生じる EPSP は、シナプス後ニューロンでスパイクを誘発するには一般に小さすぎます。ただし、ニューロンは数百、場合によっては数千の他のニューロンからシナプス入力を受け取ることがあり、同時入力の量はさまざまであるため、求心性ニューロンの複合活動によって膜電位の大きな変動や閾値下膜電位振動が発生する可能性があります。シナプス後細胞が十分に脱分極すると、活動電位が発生します。たとえば、低閾値スパイクでは、 T 型カルシウム チャネルによる脱分極が低く負の膜脱分極で発生し、ニューロンが閾値に達します。活動電位は段階的ではなく、すべてまたはなしの応答です。

神経伝達物質が受容体から離れると、シナプス後電位は終了し始めます。すると受容体は以前の構造状態に戻ることができます。神経伝達物質が受容体に結合したときに受容体によって開かれていたイオンチャネルは閉じます。チャネルが閉じると、イオンは平衡状態に戻り、膜は平衡電位に戻ります。

シナプス後電位は、空間的および/または時間的に加算されます。

空間的加算: 細胞が互いに近い 2 つのシナプスで入力を受信して​​いる場合、それらのシナプス後電位は加算されます。細胞が 2 つの興奮性シナプス後電位を受信して​​いる場合、それらは結合し、膜電位は 2 つの変化の合計によって脱分極します。2 つの抑制性電位がある場合、それらも加算され、膜はその量だけ過分極します。細胞が抑制性シナプス後電位と興奮性シナプス後電位の両方を受信して​​いる場合、それらは打ち消されるか、または一方が他方よりも強くなり、膜電位はそれらの差によって変化します。

時間的加算: 細胞が時間的に近接した入力を受信すると、同じシナプスからであっても、それらの入力も加算されます。したがって、ニューロンが興奮性シナプス後電位を受信し、その後シナプス前ニューロンが再び発火して別の EPSP を生成すると、シナプス後細胞の膜は EPSP の合計によって脱分極されます。

• 活動電位
• 電気生理学
• ゴールドマン方程式
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• ネルンストの式
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• シナプス後
• シナプス
• 終板電位

• 米国国立医学図書館医学件名標目(MeSH)のシナプス後電位