「ウィキペディアの『活動電位』に『細胞の内と外の間では、電位差が常に存在している。これは細胞内外でのイオン分布と、これらイオンに対する細胞膜の透過性(特定のイオンの通しやすさ)に由来する。

電荷を持つイオンの分布が細胞内外で異なるため、活性化していない静止状態の細胞では通常、細胞外と比べ細胞内の電位がマイナスとなっている。

活動電位とは、この電位差がなんらかの刺激によって一時的に逆転する現象である。活動電位はスパイクやインパルスともよばれる。また、活動電位に達することを「発火」と称することもある。活動電位の速度と複雑さは細胞の種類により異なるものの、電位逆転の幅はほぼ同じである』という説明があります。」

「細胞膜の内側と外側にイオンがあるのですか」と町会長。

「おっしゃる通りです。ウィキペディアの『活動電位』に『活動電位は、主としてナトリウムイオン、カリウムイオンが、細胞内外の濃度差に従い、イオンチャネルを通じて受動的拡散を起こすことにより起きるものである』という説明があります。 」

「『イオンチャネル』と言いますと?」と町会長。

「ウィキペディアの『イオンチャネル』に『生体膜にあって、イオンを透過させる経路(チャネル)を提供する膜タンパクがイオンチャネルである。イオンは細孔(ポア)を通って流れるが、多くのチャネルはその途中にゲートと呼ばれる構造がある。ゲートは閉じた状態と開いた状態の2状態をとり、開いているときのみイオンを透過させる 』という説明があります。」

「『活動電位』は複雑そうですね。基本的な考え方としては、ナトリウムイオンとカリウムイオンの濃度が細胞膜の中と外で違うので、細胞膜の中と外に電位差があるということでいいですか」と町会長。

「おっしゃる通りです。」

「そして細胞内の電位が、通常は、マイナスになっているのですね」と町会長。

「おっしゃる通りです。」

「神経細胞が興奮するとか、発火するというのは、ナトリウムイオンやカリウムイオンがイオンチャネルを通じて移動することで起こるのですね」と町会長。

「おっしゃる通りです。」

「もしかして、神経細胞は、活動電位によって情報を伝達しているのですか」と町会長。

「おっしゃる通りです。ウィキペディアの『活動電位』に『活動電位は動物の本質的な必要条件であり、素早く組織間・内で情報を伝えることができる。また、動物のみならず、植物にも存在する。活動電位は様々な種類の細胞から生み出されるが、最も広範には神経系に於いて、神経細胞同士や、神経細胞から筋肉や腺などの他の体組織に情報を伝達するために使われる』という説明があります。」

「なるほど。もしかして、ニューラルネットワークは、神経細胞から神経細胞へとシナプスを介して活動電位が伝えられる人間の脳のシステムを参考にして作られたのですか」と町会長。

「おっしゃる通りです。猫の画像を大量に入力すると、猫の画像を処理するときに頻繁に使われる神経の接合部部分にあたるところが、数理的に自動強化されるようになっています。」

「先ほどの『シナプス可塑性』が、ニューラルネットワークでは数理的に処理されるようになっているのですね」と町会長。

「おっしゃる通りです。」


2020/8/21