閾値と全か無かの法則

閾値は、脱分極性内向き電流の正のフィードバックが再分極性・漏洩電流を上回り、活動電位が自己再生的に開始される膜電位領域である。全か無かの法則は、単一細胞や単一軸索で閾値未満なら活動電位が起こらず、超えればほぼ一定の振幅で生じる性質をいう。

坂の頂点を越える球を考えるとよい。頂点まで届かなければ元へ戻るが、越えれば自力で反対側へ転がる。押す力がさらに強くても、一回の転がり方そのものは大きく変わらない。

脱分極によりNa⁺またはCa²⁺チャネルの開口が増えると内向き電流が増え、さらに脱分極してチャネルを開く。一定点を越えるとこの正のフィードバックが優勢になり、活動電位が発生する。閾値は固定値ではなく、静止膜電位、チャネル不活化、外液イオン濃度、直前の活動履歴で変化する。刺激強度は発火頻度や複数線維の動員へ符号化される。

感覚神経で刺激が強くなると、単一線維の活動電位振幅はほぼ一定のまま、発火頻度が増える。神経束全体ではより多くの線維が動員され、複合活動電位は大きくなりうる。

全か無かは単一細胞・単一線維の活動電位に関する原理であり、心筋全体の収縮力や神経束の複合電位は段階的に変化する。閾値を常に一定の電位値として暗記しない。