アクションポテンシャルとは

電位または電位差は、2点間で電荷に差がある場合に発生します。 この電荷の違いは、通常、各ポイントでの反対に帯電したイオンの濃度によるものです。 活動電位は、細胞の長さに沿って伝播される神経細胞の膜を横切る電位差に突然の急激な変化があるときに発生します。

神経インパルスが送信されていない場合、神経細胞の内側は負の電荷を持ち、外側は正の電荷を持ちます。 静止状態にあると言われているので、この時の電位差は静止電位です。 電荷の違いは、セルの内部と周囲にあるイオンの量によるものです。 神経細胞の場合、電位差はナトリウムとカリウムイオンによるものです。

すべての神経インパルスは、本質的にイオン性です。 神経細胞が休んでいるとき、膜の両側にカリウムとナトリウムイオンの異なる濃度があります。 この違いは、膜内のナトリウムカリウムポンプによって維持されます。 このポンプは、セルからナトリウムイオンを、カリウムイオンをポンプで送り込みます。

カリウムイオンとナトリウムイオンは、両側で濃度が異なるため、膜全体に拡散します。 カリウムイオンは細胞から容易に拡散できますが、膜はナトリウムイオンの拡散に対して比較的不透過性です。全体的な結果は、神経細胞の内部が細胞の外部に対して負の電荷を持つことです。

神経細胞が刺激され、インパルスが開始されると、状況は一時的に逆転します。 セルの内側が正になり、外側が負になります。 この衝動に伴う安静時電位の突然の反転が活動電位です。 活動電位は非常に短命なので、インパルスは実際には細胞に沿って通過する脱分極、または活動電位の波です。

インパルス中、細胞膜はナトリウムイオン透過性になります。 ナトリウムイオンは膜の外側で非常に高濃度であるため、細胞内に素早く拡散します。 これは非常に急速に起こり、休息の可能性を逆転させます。 セル内で非常に多くの正イオンが検出されると、内部は外部に対して正の電荷を持ちます。

ナトリウムイオンは、イオンチャネルを介してセルに入ることができます。 セルが静止しているとき、イオンチャネルは閉じたままで、ナトリウムイオンがセルに入らないようにします。 それらが衝動によって刺激されるとき、それらは開き、ナトリウムイオンの突入を可能にします。 このように、活動電位と衝動は自己伝播します。 膜のある領域の活動電位は、次の領域を刺激し、イオンチャネルを開きます。 これは順番に活動電位を開始し、その後、次の領域などを刺激します。

ナトリウムイオンがセルに入ると、カリウムイオンが出ます。 これは、セル内部が負電荷を取り戻し始める回復プロセスの始まりです。 活動電位が通過して細胞膜に沿って移動すると、イオンチャネルが閉じ、膜はナトリウムイオンを透過しなくなります。 ナトリウム-カリウムポンプは、ナトリウムイオンとカリウムイオンを再び送り出し、その結果、静止電位が回復します。