プリンキピア

第35章神経系

Signal Summation信号の加重

Sometimes a single EPSP is strong enough to induce an action potential in the postsynaptic neuron, but often multiple presynaptic inputs must create EPSPs around the same time for the postsynaptic neuron to be sufficiently depolarized to fire an action potential. This process is called summation and occurs at the axon hillock, as illustrated in Figure 35.16. Additionally, one neuron often has inputs from many presynaptic neurons—some excitatory and some inhibitory—so IPSPs can cancel out EPSPs and vice versa. It is the net change in postsynaptic membrane voltage that determines whether the postsynaptic cell has reached its threshold of excitation needed to fire an action potential. Together, synaptic summation and the threshold for excitation act as a filter so that random “noise” in the system is not transmitted as important information.
英語のヒント
一つのEPSPだけでシナプス後ニューロンに活動電位を起こせることもある。しかし多くの場合、活動電位を発火するのに十分な脱分極を起こすには、複数のシナプス前入力がほぼ同時にEPSPをつくる必要がある。この過程を加重といい、図35.16のように軸索丘で起こる。また、一つのニューロンには、興奮性と抑制性の両方を含む多数のシナプス前ニューロンから入力があることが多い。そのため、IPSPはEPSPを打ち消すことができ、その逆も起こる。シナプス後細胞が活動電位の発火に必要な興奮閾値に達したかどうかを決めるのは、シナプス後膜電位の正味の変化である。シナプスの加重と興奮閾値は一緒にフィルターとして働き、系の無作為な「雑音」が重要な情報として伝えられないようにする。
ニューロンの細胞体と軸索をつなぐ部分である軸索丘の位置を示す図。グラフは軸索丘での膜電位の加重を示し、縦軸が膜電位(ミリボルト)、横軸が時間である。最初、膜電位は−70ミリボルトで、一連のEPSPとIPSPによって上下する。やがて興奮閾値に達すると神経が発火し、膜電位が急上昇してから急低下する。軸索丘は静止電位より低い電位まで過分極し、その後、徐々に静止電位へ戻る。

OpenStax, Rice University; Biology 2e. · CC BY 4.0 · Source出典

Figure 35.16図 35.16
A single neuron can receive both excitatory and inhibitory inputs from multiple neurons, resulting in local membrane depolarization (EPSP input) and hyperpolarization (IPSP input). All these inputs are added together at the axon hillock. If the EPSPs are strong enough to overcome the IPSPs and reach the threshold of excitation, the neuron will fire.
一つのニューロンは、複数のニューロンから興奮性と抑制性の両方の入力を受け、局所的な脱分極(EPSP入力)と過分極(IPSP入力)を生じうる。これらの入力はすべて軸索丘で合算される。EPSPがIPSPを上回り、興奮閾値に達するほど強ければ、ニューロンは発火する。

Synaptic Plasticityシナプス可塑性

Synapses are not static structures. They can be weakened or strengthened. They can be broken, and new synapses can be made. Synaptic plasticity allows for these changes, which are all needed for a functioning nervous system. In fact, synaptic plasticity is the basis of learning and memory. Two processes in particular, long-term potentiation (LTP) and long-term depression (LTD) are important forms of synaptic plasticity that occur in synapses in the hippocampus, a brain region that is involved in storing memories.
シナプスは固定された構造ではない。弱くも強くもなり、壊れることも、新たにつくられることもある。シナプス可塑性がこれらの変化を可能にし、そのすべてが神経系の機能に必要である。実際、シナプス可塑性は学習と記憶の基礎である。特に長期増強(LTP)と長期抑圧(LTD)は、記憶の貯蔵に関わる脳領域である海馬のシナプスに起こる、重要な可塑性の形である。