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「かみて」のニューロンの「電線」の終末にインパルスがたどり着いたとき、そこからこうした伝達物質が放出されるわけであるが、インパルスは電気であり、伝達物質はそのものずばりモノである。
電気からモノヘの情報の切り替えは、「電線」の終末の部分でいったいどのようにして行われるのだろうか。
先ほどもふれたように、断線部分の越え方の上手下手が記憶の良し悪しを左右するのだとすると、この電気からモノヘの切り替えも、うまくやらないと、大事な情報を失いかねない。
そのからくりは、こうである。
感覚ニューロンの軸索の終点までインパルスがやって来ると、その部分の細胞膜が電気的に興奮し、膜中のタンパク質の形を変化させる。
細胞膜の主成分は脂肪なので（脂肪膜）、水を通さないが、このタンパク質が運河（チャネル）のような役目をしている。
細胞の外側（体液）と内側（細胞質）の「水圏」をつないでいるのである。
ふだんは運河の堰（ゲート）は閉じていて外と内との交流はないが、インパルスによって膜内外の電位差が変化すると、それをセンサーによって感じとり開門する（タンパク質によっては逆にふだん開いていて、インパルスが来ると閉じるものもある）。
運河には「ゴミ除け」の金網が付けられていることがあるが、細胞膜のチャネルにも、フィルターにあたる機能が付いている。
我々の体液にはさまざまな物質が溶けているが、その主成分はナトリウムイオンと塩素イオン、つまり食塩である。
イオンチャネルは概して非常に厳密な特性を待ったフィルターを備えているため、実質上、一種類のイオンしか通さないとみなせることが多い。
そこで、フィルターを通過可能なイオンの種類が何であるかによって、ナトリウムチャネルとかクロライドチャネルというふうに区別している。
ニューロンの軸索の膜にはナトリウムチャネルがあり、正電荷を持ったナトリウムイオンがここを通って流入することで、インパルスは発生する。
ところが軸索の終点近くになるとナトリウムチャネルの数が減り、かわってカルシウムチャネルという別の種類のタンパク質が、幅を利かすようになる。
そのため、インパルスがここにやって来ると、軸索の終点には細胞の外から大量のカルシウムイオンが流れ込んでくる。
カルシウムというと骨の成分と考えがちであるが、体の中でのこのイオンの役目は実に多彩で、さまざまな生化学的反応の仲立ちをするたいへん重要な存在である。
軸索の終点に入り込んだカルシウムイオンは、膜の内側にあるいくつかの酵素の働きを高め、結果的に伝達物質の放出を起こさせる。
運河には倉庫がつきものである。
チャネルに付随した「倉庫」には、伝達物質を詰めた「俵」が積み上げられている。
この「俵」は脂質膜でできていて、「伝達物質小胞」（「シナプス小胞」ともいう）と呼ばれる。
米俵のサイズが決まっているように、伝達物質小胞の容量も種類ごとに一定している。
伝達物質小胞に詰まっている伝達物質を外に放出するためには、米俵を倉庫から取り出して荷車に載せて出荷点まで運ぶのと同じ操作を、軸索終点の膜に向かって行う必要がある。
カルシウムイオンが来さえすれば、手下のタンパク質たちが小胞を膜の直下まで運ぶようになる。
軸索終点の膜も小胞の膜も同じ脂質でできているので、互いに融合を起こし、融合部分が細胞の外に向かって開く結果、小胞の中の伝達物質が軸索終点から流れ出す（これを開口放出という）。
こうして放出された伝達物質は、十五～百ナノメーター離れた運動ニューロンの細胞体に流れ着く。
細胞体の膜には、この伝達物質が特異的にくっつくタンパク質があらかじめ準備されている。
いわば荷揚げをする港である。
これがなければ、せっかく情報をのせた伝達物質が「しもて」の細胞にたどり着いても、それを受けとることができなくなってしまう。
この任を負うタンパク質を「受容体」と呼んでいる。
伝達物質を「鍵」だとすると、受容体は「鍵穴」に見立てられよう。
それくらい両者の関係は厳密で、よほど構造的に伝達物質と類似していない限り、伝達物質以外の化合物がその受容体に結合することはない。
この厳密さによって情報の混線を防いでいるわけである。
受容体にはしたがって、伝達物質の種類と同数の異なるタイプが存在すると考えられる。
実際には一つの伝達物質に対しても複数の種類の受容体が知られているので、現実はさらに、複雑なものになっている。
また受容体と一言でいっても、タンパク質としての特性からみると、まったく異質なグループからなるヘテロな集団なのである。
さらに受容体の中には、チャネルとしての性質を兼ね備えた、「受容体チャネル」と呼ばれるものがある。
ふだん、受容体チャネルは閉じているが、伝達物質が結合するとタンパク質の形がひずみ、開門する。
すると開いた通路を介してイオンの出入りが起こり、膜内外の電位差の変化へとつながるのである。
それ自身がチャネルとしての性質を持たない受容体は、独立に存在しているチャネルに向かって化学物質のシグナルを発信する。
神経伝達物質は細胞から細胞への外向きシグナルで、これはいわば「ファーストメッセンジャー」にあたる。
これに対して受容体が放つ物質は、受容体を持った細胞の中で働く内向きシグナルだ。
これは「セカンドメッセンジャー」と考えられる。
セカンドメッセンジャーの作用にさらされると、チャネルには、その種類によって、開きやすくなったり開きにくくなったりする変化が起こる。
シグナルを出す側（「かみて」）、たとえば感覚ニューロンの軸索の終点は、シナプス前末端とかシナプス前膜、シナプス終末などと呼ばれ、他方の受け取る側（「しもて」）、たとえば運動ニューロンの細胞体の膜は、シナプス後膜と呼ばれる。
シナプス前末端（「かみて」）から出された化学物質がシナプス後膜の受容体に結合すると、シナプス後細胞（「しもて」）の膜内外の電位差が変化する。
つまりシナプスの「しもて」側は、「かみて」とは逆に、モノ＝化学伝達物質から電気への切り替えをする、発電所のような存在だ。
こうして「しもて」につくりだされた電位変化を指して「シナプス後電位（変化）」と呼ぶ。
シナプス後細胞に生じたシナプス後電位が十分に大きいものであれば、今度は電位差を感じる性質を持つナトリウムチャネルが、その変化を敏感にキャッチして、軸索にインパルスを発生させるであろう。
インパルスは、細胞膜をよぎる内外の電位差が決まったレベルまでプラス方向に動いたとき、突然発生する。
つまり、インパルスの発生には闇値が存在している。
一方、シナプス後電位の大きさは、チャネルが開状態となった受容体がいくつあるかに依存して連続的に変化する。
つまり闇値はない。
このような具合に、情報のシグナルはまず電気信号として感覚ニューロンを伝わっていく。
そしてその軸索の終点（「かみて」）でいったん化学信号に変換された後、シナプス後細胞に伝達され、そこで再び電気信号に変換されるのである。
すなわち、情報は、ニューロンの間を電気信号（インパルス）‐化学信号（神経伝達物質）‐電気信号と、姿を変えながら伝えられていくのである。
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