シナプス結合について

大部分の中枢神経系のニューロンは、伝達物質作動性イオンチャネルとGタンパク質共有型受容体で活性化される何千というシナプス入力を受けています。

シナプス後ニューロンはこれらの複雑なイオンチャネルと化学シグナルのすべて統合してニューロンの単純な出力信号、つまり活動電位を出します。

多くのシナプス入力を統合して1個の活動電位に変換すること、つまりニューロンによる計算が行われているのです。

ヒトの脳内では、1秒間に何十億回というニューロンの計算が行われています。

シナプス後細胞で多く起こる反応は、1個の神経伝達物質作動性チャネルの開口です。

これらの複数のチャネルを通り流入する電流は、シナプス後膜を脱分極させ、EPSP(興奮性シナプス後電位)を発生させます。

1個のシナプス後膜には、数十から数千の伝達物質作動性チャネルがあり、シナプス伝達の間にこれらがどれだけ活性化されるかは主に放出される伝達物質の量に依存します。

多くの中枢神経のシナプスでは神経筋接合部とは対照的にシナプス前活動電位に対する反応として放出されるシナプス小胞の数はかなり少なく、そのため小さなEPSPが引き起こされます。

神経筋接合部は上からの運動命令に対して常に忠実に働く必要があるため、伝達に間違いのないように進化しています。

そのために確実で最も良い方法は十分大きなEPSPを起こすことなのです。

一方、もしすべての中枢神経系のシナプスそれ自体が、神経筋接合部と同じようにシナプス後細胞で活動電位を引き起こすのであれば、ニューロンは単なる中継場所に過ぎなくなってしまいます。

実際には、大部分のニューロンはより複雑な計算を行っています。

そのためには多くのEPSPが加重され、その結果かなり大きなシナプス後脱分極となります。

EPSPの加重はシナプス統合の最も単純な形式です。

加重には2つのタイプがあります。

空間的なものと時間的なものです。

空間的加重は樹状突起上のいくつかの異なるシナプスで同時に発生したEPSPが加重することです。

時間的加重は、同一のシナプスで1〜15msec以内で連続してEPSPが起こる場合に、これらが加重する現象になります。

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