シナプスはどのように機能するのか
化学シナプスの伝達メカニズム
1. 活動電位の到達
活動電位がシナプス前ニューロン(信号を送る側)に到達すると、シナプス前膜の電位依存性カルシウムチャネルが開きます。
2. カルシウムイオンの流入
カルシウムイオン(Ca2+)が細胞内に流入し、細胞内カルシウム濃度が上昇します。
3. 小胞の融合
上昇したカルシウム濃度が、神経伝達物質を含むシナプス小胞とシナプス前膜の融合(エキソサイトーシス)を誘発します。
4. 神経伝達物質の放出
小胞が膜と融合すると、神経伝達物質がシナプス間隙へ放出されます。
5. 神経伝達物質の拡散と受容体結合
放出された神経伝達物質はシナプス間隙を拡散し、シナプス後ニューロン(信号を受け取る側)の特定受容体に結合します。
6. シナプス後電位の発生
受容体への結合により、興奮性シナプス後電位(EPSP)または抑制性シナプス後電位(IPSP)が生じます。EPSPはシナプス後ニューロンが活動電位を発生しやすくし、IPSPはその逆です。
7. 活動電位の生成
複数のEPSPが閾値を超えると、シナプス後ニューロンで新たな活動電位が発生し、信号が次のニューロンへ伝わります。
8. シナプス伝達の終了
放出された神経伝達物質は酵素(例:アセチルコリンエステラーゼ)により速やかに分解・除去され、シナプス後ニューロンの過剰な刺激を防ぎます。
シナプスは可塑性を持ち、強度や効率が変化します。このシナプス可塑性は学習や記憶の基礎となる重要なメカニズムです。
