興奮の伝達とシナプス(加重)
複数のシナプス入力の強さと発火タイミングを変えると、受け手ニューロンの膜電位が加重(足し算)され、閾値を超えた瞬間だけ発火します。空間的加重・時間的加重・興奮/抑制の打ち消しを体感します。
入力シナプス
重み w(+興奮 / −抑制)と入力タイミング t
値
+8 mV
4.0 ms
+8 mV
7.0 ms
-6 mV
6.0 ms
-55 mV
受け手の膜電位 Vm
—
閾値まで
—
興奮性 EPSP 合計
—
受け手の状態
—
入力ニューロンと受け手(シナプスの興奮/抑制)
受け手の膜電位 Vm の時間変化(各入力の重ね合わせ)
1個のニューロンは、たくさんのシナプスから同時に信号を受け取ります。各入力は受け手の膜電位を少しだけ動かすシナプス後電位(PSP)を作り、興奮性(EPSP, +方向)と抑制性(IPSP, −方向)があります。
これらは独立にではなく足し算(加重)されます。離れた複数のシナプスがほぼ同時に入力すると合算される空間的加重、同じシナプスが立て続けに入力して重なる時間的加重。合計が閾値 Vth を超えた瞬間だけ受け手は発火します。
重み w とタイミング t を変えて、合計電位が閾値を超えるか、抑制でどう打ち消されるかを確かめましょう。
これらは独立にではなく足し算(加重)されます。離れた複数のシナプスがほぼ同時に入力すると合算される空間的加重、同じシナプスが立て続けに入力して重なる時間的加重。合計が閾値 Vth を超えた瞬間だけ受け手は発火します。
重み w とタイミング t を変えて、合計電位が閾値を超えるか、抑制でどう打ち消されるかを確かめましょう。
いま何が起きている?
ここがポイント
- 加重(足し算) ── 受け手の膜電位は各シナプス入力 PSP の重ね合わせ
Vm = Vrest + Σ wᵢ·αᵢ(t)。1本では届かなくても合算で閾値に届く。 - 空間的加重 ── 別々のシナプスがほぼ同時に入力すると合算されて閾値を超えやすい。タイミングをそろえてみよう。
- 時間的加重 ── 同じ向きの入力が立て続けに来ると、前の PSP が消える前に次が乗って積み上がる。
- 興奮と抑制の競合 ── 抑制性入力(−)は興奮を打ち消す。タイミングが重なるほど発火を強く抑える ── 単一ニューロンの「全か無か」とは別物の、入力の合算で発火が決まるしくみ。