ニューロンが電気的に活動する仕組みとは

ニューロンの静止膜電位

ニューロンは細胞膜の内外でイオンの濃度が異なるため、電位差（膜電位）が生じています。静止状態では、細胞内部は外部に対して約‑70 mVの負の電位を保っています。これは、細胞内にカリウムイオン（K⁺）が多く、細胞外に塩化物イオン（Cl⁻）が多く存在することが主な要因です。

刺激と活動電位の発生

刺激が加わると、ナトリウムイオン（Na⁺）が細胞外から急速に流入し、同時にカリウムイオンが細胞外へ流出します。このイオンの急激な移動により、膜電位が正の方向へ変化し、一定の閾値を超えると「活動電位（アクションポテンシャル）」が発生します。ナトリウム・カリウムポンプは ATP を使ってイオン濃度を元に戻し、静止膜電位を回復させます。

活動電位の伝搬

発生した活動電位は軸索を伝わり、細胞体からシナプスまで情報を運びます。軸索の膜は絶縁性のミエリン鞘で覆われている場合が多く、これにより電位の伝搬速度が飛躍的に向上します。

シナプスでの情報伝達

活動電位がシナプス終末に到達すると、電位依存性カルシウムチャネルが開き、カルシウムイオンが流入します。このカルシウムシグナルが神経伝達物質の放出を促し、放出された神経伝達物質は受容体に結合して、次のニューロンに興奮性または抑制性のシグナルを伝えます。結果として、情報が神経回路全体に伝播します。