入力が膜電位を押し上げる
興奮性入力は膜電位を上げ、抑制性入力は下げます。単発入力だけでは発火しないこともあります。
Neuroscience / Threshold Dynamics
入力がたまって、
しきい値を超える。
神経細胞は刺激を受けるたびに少しずつ膜電位が変わり、 それが時間的に足し合わされてしきい値を超えると発火します。 発火した直後は不応期で休み、その信号はシナプスを通って少し遅れて次のニューロンへ届きます。
- 興奮入力と抑制入力が膜電位をどう動かすか
- 複数の入力が時間的に足し合わされる様子
- しきい値発火と不応期、その後のシナプス伝達
見るポイント
ニューロンAに赤い興奮入力が集まると膜電位が上がり、青い抑制入力が来ると下がります。 発火すると黄色く光り、不応期の間は一時的に入力を受けても反応しません。
Core Sequence
入力刺激の足し算 → しきい値超え → 発火 → 不応期 → シナプス伝達。
このページでは、ニューロンAの入力の蓄積と、ニューロンBへ届く少し遅れた信号を同時に表示します。 下のグラフを見ると、目に見える発火が起こる前に膜電位がじわじわ積み上がっていることも分かります。
Mechanism
シナプス発火を 4 段階で追う
1発の活動電位は突然生まれるのではなく、入力の足し算と閾値判定、 そして発火後の回復時間を経て、次のニューロンへ受け渡されます。
時間的に足し合わされる
入力が続けて入ると、細胞体では膜電位が少しずつ積み上がります。漏れが大きいほど貯まりにくくなります。
しきい値を超えると発火
膜電位がしきい値を超えた瞬間に活動電位が発生し、膜電位はリセットされます。
不応期の後で次へ伝わる
発火直後は不応期で反応しにくくなり、その後シナプス遅延を伴って次のニューロンへ信号が届きます。
Interactive
発火の条件をその場で変える
入力の強さ、しきい値、漏れ、シナプス遅延、自動入力頻度を変えながら、 どの条件で発火しやすくなるか、どこで抑制されるかを見比べてください。
しきい値付近では、入力が少し続くと膜電位が積み上がり、ぎりぎりで発火する様子が見えます。
興奮入力
抑制入力
発火と伝達
不応期
読み方： 上段が2つのニューロンとシナプス、下段が膜電位グラフです。 赤い粒は興奮入力、青い粒は抑制入力、黄色く光った瞬間が発火です。
Interpretation
パラメータをどう読むか
見た目の変化を、神経細胞のはたらきに対応づけて読むための観察ポイントです。
入力の強さを上げる
1回の刺激で膜電位が大きく動くので、少ない入力でしきい値に届きやすくなります。
漏れを大きくする
たまった膜電位がすぐ戻るので、入力が連続しても足し算が崩れやすくなります。
シナプス遅延を伸ばす
ニューロンAが発火しても、ニューロンBへの到着まで間が空くので、因果関係がより見やすくなります。
Next steps
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信号、しきい値、局所ルールから全体が立ち上がる現象へつなげる。