ニューロンに刺激が与えられたときの、膜電位の経時的変化を見ていきましょう。

ニューロンのある箇所に刺激が与えられると、時間が経つにつれて、どのような電位の変化が起こるのでしょうか？
グラフで確認していきましょう。

このグラフは、膜電位の経時的変化を表したものです。
縦軸は膜電位、横軸は時間を示しています。

膜電位は、時間を追うごとに変化します。
その変化は、４つの段階に分けることができます。

まず第一段階です。（グラフの①）
最初の状態は、すでに学習した静止電位です。

刺激が与えられる前は、細胞膜のK⁺チャネルが開いており、K⁺が常に外に流出していました。
ここで、膜電位は -70mV に保たれていましたね。

次に第二段階です。（グラフの②）
グラフでは、矢印で示されたタイミングで刺激が与えられています。
細胞膜に刺激が与えられると、どうなるのでしょうか。

刺激が与えられると、K⁺チャネルが閉じ、Na⁺チャネルが開きます。
すると、細胞外に多いNa⁺が細胞内へ流入してきます。
そのため、膜電位が正に転じるのです。

グラフでは、膜電位が20mVまで急上昇していますね。
この現象を脱分極といいます。

続けて第三段階です。（グラフの③）
脱分極のあと、膜電位はどのように変化するのでしょうか。
グラフに注目してみましょう。

脱分極が起こった直後に、Na⁺チャネルが閉じ、K⁺チャネルが開きます。
すると、細胞内に多いK⁺が細胞外へ流出します。
そのため、膜電位は再び負となるのです。

この現象を再分極といいます。
グラフを見ると、膜電位は、静止電位と同じ-70mVまで下がっていますね。
脱分極が起こったあと、膜電位はいつまでも正のままではないということを覚えておきましょう。

最後に第四段階です。（グラフの④）
実は、再分極によって正から負へ転じた膜電位は、ぴったりと-70mVで止まるのではありません。

再分極の後もある程度K⁺チャネルが開いたままになっています。
K⁺チャネルの状態は、静止電位のときと同じになっているのです。
すると、再分極の後も続けてK⁺の流出が起こり、わずかな時間ですが、膜電位は-70mVを下回ります。
しかし、やがて膜電位は静止電位と同じ-70mVを維持するようになります。

この現象を過分極といいます。
膜電位が静止電位以下のときは、刺激受けても興奮が起こりません。
このとき、神経にいくら刺激を与えても、Na⁺は流入してこないのです。
この時期を不応期といいます。

時間を追うごとに膜電位がどのように変化するかつかめましたか？
膜電位の経時的変化は、伝導のメカニズムを理解するうえで重要なのでしっかり覚えましょう。
このグラフはよくテストにもよく出されます。

すでに見たように、静止電位は、-70mVでした。
では、「活動電位の値を答えよ」と問われたら、パッと答えられますか？

グラフで確認してみましょう。
活動電位は、静止電位が正へ転じたときの膜電位の変化量のことでした。
グラフでは、-70mVから20mVまで膜電位が変化しているので、活動電位は90mVとなるのです。
脱分極が起こることによって膜電位は20mVまで上昇していますが、この値は活動電位ではないので注意しましょう。