主な違い - 脱分極と再分極

私たちの脳は、体の他の部分**や筋肉とつながっています。手を動かすとき、脳は神経細胞を通じて手の筋肉に信号を送り、収縮させています。神経細胞は、手の筋肉に収縮を指示する電気的インパルスを大量に送り出す。このような神経細胞内の電気的インパルスを活動電位と呼びます。イオン濃度（Na+、K+、Cl-）の勾配により活動電位が発生する。活動電位の引き金となる主な事象は、脱分極、再分極、過分極の3つである。脱分極時には、Na+イオンゲートが開かれる。Na+イオンを細胞内に流入させることで、神経細胞を脱分極させる。活動電位は軸索を通過する。再分極時には、Na+イオンの流入を遮断することにより、細胞は安静時の膜電位に復帰する。カリウムイオンは再分極時に神経細胞から流出する。活動電位がK+ゲートチャネルを長い時間通過すると、神経細胞はより多くのK+イオンを放出する。つまり、神経細胞は過分極状態（安静時の膜電位よりも負電圧が高くなる）になる。脱分極と再分極の大きな違いは、脱分極時にはNa+イオンがNa+/K+ポンプを介して軸索膜に入り、活動電位を発生させるのに対し、再分極時にはK+がNa+/K+ポンプを介して軸索膜から流れ出し、細胞が静止電位にもどることである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 脱分極とは 3. 再分極とは 4. 脱分極と再分極の類似点 5. 並べて比較 -脱分極と再分極の表形式 6. まとめ

脱分極は何ですか？

脱分極は、神経細胞で起こる引き金となるプロセスで、その分極を変化させます。信号は、ニューロンに接続されている他の細胞から来る。正電荷のNa+イオンは、m個の電位依存性チャネルを通って細胞体に入る。神経伝達物質と呼ばれる特殊な化学物質がこのイオンチャンネルに結合し、適切なタイミングで開口させるのです。Na+イオンの流入により、膜電位はゼロに近づく。これが神経細胞の脱分極である。

細胞体に閾値**以上の電位がかかると、軸索にあるナトリウムチャネルが作動します。すると、活動電位や電気インパルスが送られます。これにより、プラスに帯電したNa+イオンがマイナスに帯電した軸索に流れ込む。周囲の軸索を脱分極させる。ここで、あるチャネルが開いてプラスイオンを取り込むと、軸索に沿った他のチャネルが同じことをするようにトリガーされるのです。

図01：脱分極

活動電位が神経細胞内を振動すると、平衡状態を経て、やがて正電荷を帯びるようになる。細胞が正に帯電すると、脱分極のプロセスは完了する。ニューロンが脱分極すると、h電圧ゲートが閉じ、Na+イオンが細胞に入るのを防ぐ。これにより、次の段階である再分極が開始され、神経細胞の静止電位が回復される。

再分極は何ですか？

再分極は、神経細胞を膜の静止電位に回復させる過程である。不活性化の過程で、ナトリウムゲートチャネルは閉じられる。神経細胞へ向かう正のNa+イオンの内向きの突進を防ぐ。同時に、「n」チャンネルと呼ばれるカリウムチャネルが開かれる。細胞内カリウムイオン濃度が細胞外カリウムイオン濃度より高い。そのため、これらのカリウムチャネルが開くと、入ってきたときよりも多くのカリウムイオンが膜から流れ出てくる。細胞はプラスイオンを失います。その結果、細胞は休眠状態に戻ります。このプロセス全体を再分極と呼びます。

神経科学においては、活動電位の脱分極の後、膜電位が再び負になる段階と定義される。これは活動電位の下降相と呼ばれることが多い。再分極のプロセスには、A型チャネル、遅延整流子、Ca2+活性化K+チャネルなど、他にもいくつかのK+チャネルが関与しています。

図02：レポール

再分極は最終的に過分極の段階に至る。この場合、膜電位は安静時電位よりもはるかに負になる。過分極は通常、K+チャネルからのK+イオンの流出またはCl-チャネルからのCl-イオンの流入に起因する。

脱分極と再分極の共通点

• いずれも活動電位の段階である。
• どちらも神経細胞膜の電位維持に重要である。
• どちらの状態も、神経細胞内外のイオン濃度（Na+、K+）の勾配によって引き起こされる
• どちらも、神経細胞膜の電位依存性チャネルを介したイオンの流入・流出によって開始される。

脱分極と再分極の違い

概要 - 脱分極 vs. 再分極

神経細胞で発生する電気的インパルスは活動電位と呼ばれます。活動電位の発生は、軸索膜を通過するイオン（Na+、K+、Cl-）の濃度勾配に依存します。活動電位の3つの主要な引き金となる事象は、脱分極、再分極、過分極と説明される。脱分極時には、膜に存在するナトリウムチャネルを通じて軸索にNa+が流入することにより活動電位が発生する。脱分極の後、再分極が起こる。再分極の過程では、カリウムチャネルを開くことにより、脱分極した軸索膜を静止電位に戻す。これが脱分極と再分極の違いである。

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引用

1.神経細胞の活動電位：脳信号の発生 2.脱分極」、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2017年11月5日。ここで提供される 2.脱分極".ウィキペディア、ウィキメディア財団、2017年11月5日。