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理由で解く 柔道整復師
QJ32A082 生理学
活動電位は、閾値を超えれば刺激の強さによらず常に一定の大きさで生じ、超えなければまったく生じません。この性質が全か無かの法則で、正答は2です。
静止膜電位の状態から刺激で脱分極が進み、閾値に達すると電位依存性ナトリウムチャネルが一斉に開いてナトリウムが流入し、スパイク状の活動電位が立ち上がります。この引き金は開くか開かないかの二択なので、刺激をいくら強くしてもスパイクの高さは変わりません。では強い刺激をどう表すかというと、発火の頻度（単位時間あたりの活動電位の数）で符号化されます。脱分極の最中はナトリウムチャネルが不活性化しており、どんな刺激にも応じない絶対不応期があり、続く相対不応期では通常より強い刺激なら発火します。この不応期があることで興奮の頻度に上限ができ、興奮が来た道を逆戻りしません。また軸索は髄鞘や周囲の組織液によって電気的に隔てられ、興奮が隣の軸索へ飛び移ることはありません（絶縁性伝導）。伝導速度は軸索が太いほど速く（内部抵抗が小さいため）、髄鞘があれば跳躍伝導でさらに速くなります。
🔗 関連図（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▶ この図の説明を読む
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（その場で確認・記録には残りません）
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活動電位の伝わり方▶ この図の説明を読む
この図の解説
この図は、神経細胞の軸索を活動電位が細胞体側から軸索末端へと伝わっていく様子を、膜の電荷(+/−)の変化として示している。まず注目したいのは軸索の色分けで、緑の「脱分極」部・青の「再分極」部・桃色の「静止電位」部が右へずれていく点である。活動電位が発生するとNaチャネルが開いてNaイオンが流入し、その部位が脱分極する。すると隣の部分が閾値に達して脱分極を起こし、始めの部分ではNaチャネルが閉じKチャネルからKイオンが流出して再分極する。この間は新たな脱分極ができない(不応期)ため、興奮は逆戻りせず一方向へ進む。右上の囲みが示すように、有髄神経では髄鞘の切れ目であるランビエ絞輪を跳躍して伝わる(跳躍伝導)。伝わるのは「電気」という物質ではなく、膜の電荷が次々と+→−に変わっていく現象である点をおさえたい。
学習の要点
- 活動電位の伝導は、隣接部位が次々に閾値へ達して脱分極する連鎖であり、電荷の変化が波として進む現象である。
- 覚え方のコツ: 「Naで脱分極(入る)・Kで再分極(出る)」。開くチャネルとイオンの向きをセットで暗記する。
- 関連知識: 静止電位は細胞内がマイナスの状態で、ナトリウム-カリウムポンプがNaを細胞外・Kを細胞内へ汲み出して維持する。軸索末端ではカルシウムイオンが神経伝達物質の放出を引き起こす。
- よくある間違い: 脱分極をKイオン、再分極をNaイオンと取り違える。開くのは脱分極でNaチャネル、再分極でKチャネル。
- 臨床応用: 有髄神経の跳躍伝導は伝導速度が速く、脱髄が起こると伝導が障害される。太い有髄線維ほど速く伝わる点は感覚・運動の理解につながる。
比較表
| 相 | 開くチャネル | イオンの動き | 膜電位の変化 |
|---|---|---|---|
| 脱分極 | Naチャネル | Naが細胞内へ流入 | マイナス→プラス |
| 再分極 | Kチャネル | Kが細胞外へ流出 | プラス→マイナス |
| 不応期 | (Naチャネル不活性) | — | 新たな脱分極不可 |
確認問題（その場で確認・記録には残りません）
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- 全か無かの法則：閾値を超えれば一定の振幅、超えなければ発生しない。刺激の強さは発火頻度で表す。
- 不応期：絶対不応期（どんな刺激にも応じない）→相対不応期（強い刺激なら発火）。興奮頻度の上限を決め、逆行を防ぐ。
- 神経線維の伝導三原則＝絶縁性伝導・両側性伝導・不減衰伝導。
- 伝導速度は軸索が太いほど速い。有髄線維は跳躍伝導でさらに速い（Aα＞Aβ＞Aγ＞Aδ＞B＞C）。
- 立ち上がりはNa流入、再分極はK流出。イオンの動きと波形を対応させて理解する。
| 選択肢の主張 | 実際 | 理由 |
|---|---|---|
| 不応期はない | 絶対不応期・相対不応期がある | Naチャネルの不活性化 |
| 全か無かの法則に従う | そのとおり | 閾値を超えるとチャネルが一斉に開く |
| 隣接する別の軸索に伝わる | 伝わらない | 絶縁性伝導 |
| 細いほど速く伝わる | 太いほど速い | 内部抵抗が小さい。有髄なら跳躍伝導 |
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