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かずひろ解剖学 図解ライブラリ
活動電位に伴う電位の変化-過分極と脱分極
図 01-1-25
この図の解説
このグラフは神経細胞の膜電位(縦軸 mV)が時間(横軸 ms)とともに変化する様子を示す。まず3本の基準線に注目したい。破線で引かれた-70mVの静止電位、-55mVの閾値、そして0mVである。左側では、興奮性シナプス後電位(EPSP)が膜電位を静止電位から閾値の方へ押し上げ、青い線で描かれた抑制性シナプス後電位(IPSP)は逆に膜電位を下へ引き下げている。膜電位が-55mVの閾値に達するとNaチャネルが開いて急激な脱分極が起こり、膜電位は0を超えてプラス側へ跳ね上がる(オーバーシュート、頂点は+40近く)。0を超えたあたりでKチャネルが開いてNaチャネルが閉じ、Naの流入が止まりKの流出が続くことで再分極する。その後いったん静止電位より深くマイナス側へ振れる後過分極を経て、-70mVの静止電位に戻る。
学習の要点
- 静止電位-70mVから膜電位が上昇し、閾値-55mVを超えると活動電位が発火して+40近くまでオーバーシュートする。
- 覚え方のコツ: 上がる相=脱分極=Na流入、下がる相=再分極=K流出。「ナトリウム入って上へ、カリウム出て下へ」で対にして覚える。
- 関連知識: 神経終末のシナプス小胞から放出された神経伝達物質が受容体に結合してNaチャネルを開くとEPSPが生じ、膜電位が閾値へ近づく。
- よくある間違い: 再分極と過分極の混同。再分極はプラスの頂点から-70mVへ戻る過程、過分極(後過分極)は-70mVよりさらにマイナス側へ深く振れること。
- 臨床応用: GABAなどの抑制性伝達物質は膜を過分極させて発火閾値までの幅を広げ、神経を興奮しにくくする。鎮静薬や抗けいれん薬の作用を理解する土台になる。
比較表
| 相 | 膜電位の動き | 主なイオンの動き |
|---|---|---|
| 静止電位 | -70mVで一定 | Na-Kポンプが勾配を維持 |
| 脱分極 | 閾値-55mVを超え+40へ上昇 | Naチャネルが開きNaが細胞内へ流入 |
| 再分極 | 頂点から下降 | Naチャネルが閉じKチャネルが開きKが流出 |
| 後過分極 | 一時的に-70mVより深くマイナスへ | Kの流出が続きすぎる |
確認問題（選ぶと正解が分かります）
グラフ中で破線として引かれている-70mVの水準は何を表すか。
✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）
図の「急激な脱分極」で膜電位がプラス側へ跳ね上がる。この立ち上がりの主因となるイオンの動きはどれか。
✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）
図の再分極は、主にカリウムイオンが細胞外へ流出することで起こる。(○か×か)
✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）
膜電位が（ ）に達するとNaチャネルが開き、活動電位が発生する。図ではこの水準は-55mVに引かれている。空欄に入る語を答えよ。
答えを見る
答え: 閾値
図の内容として誤っているものはどれか。
✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）
図の抑制性シナプス後電位(IPSP)は、膜電位を静止電位からどちらの向きへ変化させるか。
✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）
この図が出てくる問題（7問）
理学療法士
- 細胞膜電位について誤っているのはどれか。 （第52回理学療法士国家試験（2017）午前 問61）
作業療法士
- 細胞膜電位について誤っているのはどれか。 （第52回作業療法士国家試験（2017）午前 問61）
柔道整復師
- 神経細胞の軸索を伝導する活動電位で正しいのはどれか。 （第32回柔道整復師国家試験（2024）午前 問82）
- 神経細胞の活動電位で膜電位の急激な上昇に寄与するのはどれか。 （第31回柔道整復師国家試験（2023）午前 問82）
鍼灸・あん摩マッサージ指圧師
- 神経の静止電位として適切なのはどれか。 （あマ指 第17回(2009) 問題43）
- 活動電位発生時に脱分極を起こす主な要因となるイオンはどれか。 （鍼灸 第16回(2008) 問題39）
- 活動電位について誤っている記述はどれか。 （あマ指 第10回(2002) 問題50）