重要な違い - 静止電位と活動電位

神経細胞は、神経系の構造単位と考えられています。細胞間のコミュニケーションにおいて、異なる神経**の伝達に関与している。神経細胞は、さまざまなイオンの関与のもと、電気化学的にメッセージを送ります。つまり、化学物質が電気を帯びているのです。最も重要なイオンは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、塩化物である。これらのイオンが神経細胞を取り囲む膜を移動することで、静止電位と活動電位の2種類の電位（電圧差）が発生する。安静時電位は、神経細胞が静止しており、インパルス伝達がないときに発生します。静止電位とは、神経細胞が静止しているときの内外の電圧差と定義することができる。活動電位は、神経細胞の軸索に沿って信号が伝達されるときに発生する。したがって、活動電位とは、軸索を通じて信号が伝達される際の電位の変化と定義できる。神経細胞（特に軸索）の膜電位は、急激な上昇と下降を繰り返しながら変動しています。これが静止電位と活動電位の決定的な違いである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 静止電位とは 3. 活動電位とは 4. 静止電位と活動電位の類似点 5. 横並びの比較 - 静止電位と活動電位の表形式 6. まとめ

安静時電位は何ですか？

安静時電位とは、神経細胞が静止しているときに生じる現象です。簡単に言うと、神経細胞が神経インパルスや信号の送信に関与していないときに、静止電位が発生します。この状態は、神経細胞が「静止」状態にあるときの安静電位として知られています。この場合、神経細胞の膜には別の電荷が含まれています。膜の内側は、膜の外側よりもマイナスの電荷を帯びています。この電荷の差は、通常、膜を通して内側と外側のどの方向にも異なるイオンが交換されるため、均衡が保たれる。

しかし、静止電位時には、膜に存在するイオンチャネルが特定のイオンの通過を許さないため、電荷のバランスがとれない。カリウムイオンのみにチャネルを提供し、Cl-イオン（塩化物）およびNa+イオン（ナトリウム）の動きを抑制する。さらに、膜は神経細胞内に存在する、マイナスに帯電したタンパク質分子の通過を抑制する。これらのイオンチャネルは、選択的イオンチャネルと呼ばれています。

これらのチャネルの他に、膜を隔ててNa+イオンとK+イオンの交換を行うイオンポンプがある。このポンプは、エネルギーを利用する原理で動作します。これが働くと、2つのカリウムイオンが神経細胞内に、3つのナトリウムイオンが神経細胞外に交換されるようになるのです。このポンプはカチオン活性ポンプと呼ばれている。静止電位時には、神経細胞内のカリウムイオンが増加し、神経細胞外のナトリウムイオンが増加する。

図01：静止電位

最終的にすべての電気的な力が釣り合うと、静止電位（神経細胞の内側と外側の電圧の差）を測定することができるようになる。通常、神経細胞の静止電位は-70mVである。

活動電位は何ですか？

活動電位は、神経細胞がインパルスを伝達する際に発生します。この信号伝達の間、神経細胞（特に軸索）の膜電位（細胞内電位と細胞外電位の差）は急激な上昇と下降を繰り返しながら変動している。活動電位は、神経細胞だけで発生するわけではありません。筋肉細胞、内分泌細胞、一部の植物細胞など、他のさまざまな興奮性細胞にも存在する。活動電位が発生すると、神経細胞の軸索に沿って神経インパルスが伝達され、軸索の末端にあるシナプス結節まで到達します。活動電位の主な役割は、細胞間のコミュニケーションを円滑にすることである。

活動電位は通常、脱分極電流によって発生する。カリウムイオンチャネルの開口時間が長いため、活動電位は-70mV以上となる。しかし、Na+イオンチャネルが閉じると、この値は-70mVに戻る。この状態をそれぞれ過分極、再分極と呼ぶ。

活動電位は通常、脱分極電流によって発生する。つまり、活動電位の発生**により、神経細胞の静止電位は0mVまで下がり、その後-55mVまで下がる。これを閾値という。ニューロンが閾値に達しない限り、活動電位は発生しない。活動電位は静止電位と同様に、さまざまなイオンが神経細胞膜を通過することで発生する。最初はナトリウムチャネルが反応して開口する**。静止電位時には、神経細胞は内部でより負に帯電し、外部でより多くのNa+イオンを含むことが知られています。活動電位時にNa+イオンチャネルが開く結果、より多くのNa+イオンが細胞膜を通過して神経細胞に入る。膜はナトリウムイオンの＋ve電荷により、より正に帯電し、脱分極している。

図02：活動電位

この脱分極は、カリウムチャネルが開くことで反転し、大量のカリウムイオンを神経細胞の外に運び出す。カリウムチャネルが開くと、ナトリウムチャネルは閉じます。カリウムチャネルの開口時間が長いため、活動電位は-70mV以上となる。この状態を過分極という。しかし、Na+イオンチャネルが閉じると、この値は-70mVに戻る。これを再分極という。

静止電位と活動電位の相似形は何ですか？

• 異なる電位やイオンの作用による神経細胞の膜貫通電位の変化

静止電位と活動電位の違い

概要 - 静止電位 vs. 活動電位

安静時電位は、神経細胞が神経インパルスや信号の送信に関与していないときに発生します。膜の内部は、膜の外側の領域よりも負に帯電している。静止電位では、神経細胞内のカリウムイオンが増加し、神経細胞外のナトリウムイオンが増加する。通常、神経細胞の静止電位は-70mVである。活動電位は、軸索に沿って信号が伝達されるときの膜電位である。活動電位は通常、脱分極電流によって発生する。カリウムイオンチャネルの開口時間が長いため、活動電位は-70ミリボルト以上となる。この状態をそれぞれ過分極、再分極と呼びます。これが静止電位と活動電位の違いである。

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引用

1.ブリタニカ百科事典の編集者。休息へのポテンシャルブリタニカ百科事典』ブリタニカ百科事典、2017年11月17日。White, John A. "Action Potential", Encyclopedia of the Human Brain, 2002, pp.1-12., doi:10.1016/b0-12-227210-2/00004-23. "神経細胞活動電位：脳信号の発生".カーン・アカデミーWhite, John A. Action Potential, Encyclopedia of the Human Brain, 2002, pp.1-12., doi:10.1016/b0-12-227210-2/00004-2