【活動電位について】チャネル開口までの刺激とは

質問

専門学校で生理学を勉強しています。

神経系の、活動電位の発生過程について疑問があります。

(1)ある種の刺激によって脱分極が起き、
(2)細胞膜内の電位が一定の値を超えるとナトリウムチャネルが開口して、
(3)電位が更に陽性方向に変化する。

という説明を授業で受けました。
(2)と(3)についてはわかるのですが、(1)の「ある種の刺激」とは具体的にはなんなのでしょうか？
また、ある種の刺激によって脱分極が起きているということは、その刺激によって
(2)より以前に何かのチャネルが開口して、イオンの移動が起きているということなのでしょうか？

私は、活動電位はイオンの移動によってのみ起こる電位変化と解釈していますので、
「チャネルが開口する前にどうやって脱分極するの・・・？」と疑問が生じました。

ご回答の程、宜しくお願い致します。

回答No.1

pseudos · ベストアンサー

＞ (1)の「ある種の刺激」とは具体的にはなんなのでしょうか？
＞ また、ある種の刺激によって脱分極が起きているということは、その刺激によって　(2)より以前に何かのチャネルが開口して、イオンの移動が起きているということなのでしょうか？

● まず、実験系ではなく、実際の生体内の反応として考えると、「ある種の刺激」 とは、「（興奮性細胞に電位変化を生じさせるような） 外界からの刺激」 と言えると思います。例えば、眼で受容した光の情報が脳に伝達されて知覚される場合、「眼」 にとっての 「光」 がその 「刺激」 となります。

受容器 （感覚器。上記では 「眼」） が適刺激 （上記では 「光」） を受容すると、受容器電位と呼ばれる電位変化を生じます。ここで、求心性神経に活動電位を生じさせる電位のことを 起動電位と言いますが、この眼で生じた受容器電位は、起動電位として 眼からの求心性神経に活動電位を発生させ、これが、神経を順次 伝導・伝達していくことになります。

受容器電位の発生の仕方については、受容器ごとにメカニズム （厳密には、電位変化の方向性 〔脱分極・過分極〕 も） が異なりますので、ここでは割愛致します。ご興味がおありでしたら、その受容器について、勉強してみて下さい。

なお、上記では 「適刺激」 と書きましたが、刺激は、興奮性細胞に電位変化を生じさせれば良い ので、例えば 眼についても、「眼に何かがぶつかって、火花が散って見えた」 などの、眼にとっての適刺激でない物理・化学的な刺激であっても、受容器電位 （と、その後の活動電位） が発生することはあります。

● 次に、実験系 などで、ニューロン１個単位で考えた場合には、あるニューロンの神経細胞体が、そのシナプス前ニューロンから放出された神経伝達物質を受容した際に、受容体タンパク質 （伝達物質依存性イオンチャネル） がチャネルを開放することによって生じる電位変化によって、このニューロンに活動電位が生じます。

さらに、実験系で、神経繊維中に電極を刺入して、細胞膜に電気刺激を与えた場合には、ズバリ この電気刺激が 「刺激」 となるわけですね。
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お礼

早々のご対応、誠にありがとうございます。
的確なご回答をいただきとてもうれしいです。

つまり、「(1)ある種の刺激によって脱分極が起き、(2)細胞膜内の電位が一定の値を超えるとナトリウムチャネルが開口して」という説明の中には、＜機械・化学・電気的刺激→刺激に特異的な依存性チャネル開口→脱分極→電位依存性Naチャネル開口→…＞という過程が含まれていたということですね。

生体内の反応についても調べてみたいと思います。

ありがとうございました。