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英：quantal hypothesis | 英：quantal hypothesis <br> | ||
同義語：量子説、素量説 | 同義語：量子説、素量説 <br> | ||
量子仮説は、脳・神経科学においては1950年代にKatzらが提唱した神経細胞の情報伝達に関する仮説であり、離散的性質（量子性）をもつ神経系の情報伝達の仕組みを説明する重要な概念である<ref>'''クフラー、ニコルス、マーチン''' <br> ニューロンから脳へ 神経生物学入門 第２版<br> ''廣川書店'':1988 </ref> | 量子仮説は、脳・神経科学においては1950年代にKatzらが提唱した神経細胞の情報伝達に関する仮説であり、離散的性質（量子性）をもつ神経系の情報伝達の仕組みを説明する重要な概念である<ref>'''クフラー、ニコルス、マーチン''' <br> ニューロンから脳へ 神経生物学入門 第２版<br> ''廣川書店'':1988 </ref> | ||
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== 量子仮説 == | == 量子仮説 == | ||
[[Image:Katz.png|thumb|right|350px|低Ca液中で記録されたEPPの振幅分布とmEPP | [[Image:Katz.png|thumb|right|350px|低Ca液中で記録されたEPPの振幅分布とmEPP<br> | ||
del Castillo,Katz<ref name=ref2><pubmed> 13175199 </pubmed></ref>より改変]] | カエル神経筋接合部で、アセチルコリン放出を低くした状態で記録されたEPPの振幅と、その観察回数を示している。ヒストグラムのピークが、mEPPの振幅の整数倍となることが分かる。マゼンタの実践はポアソン分布から予測されるEPP振幅の分布を表している。 | ||
<br>del Castillo,Katz<ref name=ref2><pubmed> 13175199 </pubmed></ref>より改変]] | |||
del CastilloとKatzらは、細胞外のカルシウム濃度を低下、マグネシウム濃度を上昇させることにより伝達物質放出の確率を低下させた条件下で、神経刺激により誘発されたEPPの大きさの変動を統計的に解析した<ref name=ref2 />。EPPが全く発生しない場合や、最小振幅の整数倍の大きさで振幅が段階的に変動したEPPが確率的に記録されるが、これらのEPPの記録回数を振幅に対してプロットすると、ポアソン分布とよく一致する(図）。 | del CastilloとKatzらは、細胞外のカルシウム濃度を低下、マグネシウム濃度を上昇させることにより伝達物質放出の確率を低下させた条件下で、神経刺激により誘発されたEPPの大きさの変動を統計的に解析した<ref name=ref2 />。EPPが全く発生しない場合や、最小振幅の整数倍の大きさで振幅が段階的に変動したEPPが確率的に記録されるが、これらのEPPの記録回数を振幅に対してプロットすると、ポアソン分布とよく一致する(図）。 | ||
また、その最小振幅の大きさは、mEPPの大きさとほぼ同じ大きさとなることも分かった。振幅の分布がポアソン分布でよく説明できることから、神経終末にmEPPを引き起こす単一量子（シナプス小胞）が多数存在し、活動電位の発生に応じて個々の量子が確率的にランダムに放出されるという仮説に至った。これを量子仮説と呼ぶ。 このような実験は、伝達物質放出の確率を低くした条件でなされたため、EPPの振幅とその観察頻度はポアソン分布と一致するが、生理的な条件下ではより放出確率が高いため、一回の活動電位で放出される量子数は数百個になると考えられ、二項分布に従う。なお、数学的には、二項分布は特別な条件下（ここでは放出確率が低い）において、ポアソン分布と一致する。 Katzらが行った一連の解析から、シナプス前終末における放出部位がn箇所、活動電位が起こった時の個々の放出部位での放出確率がp、１量子に対するシナプス後部での反応の大きさをqとすると、一回の活動電位に対するシナプス応答の大きさの平均値mは、 | また、その最小振幅の大きさは、mEPPの大きさとほぼ同じ大きさとなることも分かった。振幅の分布がポアソン分布でよく説明できることから、神経終末にmEPPを引き起こす単一量子（シナプス小胞）が多数存在し、活動電位の発生に応じて個々の量子が確率的にランダムに放出されるという仮説に至った。これを量子仮説と呼ぶ。<br> | ||
このような実験は、伝達物質放出の確率を低くした条件でなされたため、EPPの振幅とその観察頻度はポアソン分布と一致するが、生理的な条件下ではより放出確率が高いため、一回の活動電位で放出される量子数は数百個になると考えられ、二項分布に従う。なお、数学的には、二項分布は特別な条件下（ここでは放出確率が低い）において、ポアソン分布と一致する。 Katzらが行った一連の解析から、シナプス前終末における放出部位がn箇所、活動電位が起こった時の個々の放出部位での放出確率がp、１量子に対するシナプス後部での反応の大きさをqとすると、一回の活動電位に対するシナプス応答の大きさの平均値mは、 | |||
<math>\ m = npq </math> | <math>\ m = npq </math> | ||