「量子仮説」の版間の差分

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>

1952年に、FattとKatzはカエルの[[神経筋接合部]]から、自発的に1mV程度の大きさをもつ脱分極が不規則に起こることを見出した<ref><pubmed> 14946732 </pubmed></ref>。そして、その脱分極は終板電位（endplate potential: EPP）と似た時間経過であった。これが、神経終末から[[アセチルコリン]]（Ach）数千分子を含む１量子（quantum）が自発的に放出されることにより起こる微小終板電位(mEPP)の発見である。また、彼らは細胞外液の[[カルシウム]]イオン濃度を低下させて伝達物質の放出を弱めた状況でシナプス前線維を刺激した場合に、mEPPと同じかあるいはその整数倍の大きさをもつEPPが確率的に記録されることも見出した。現在では、この単一量子はAch分子が充填された直径30-50ナノメートルほどのシナプス小胞が、細胞膜と融合して内部のAchが開口放出されたときに生じる反応であると考えられている。こうした量子的な[[神経伝達物質]]放出は、神経筋接合部だけでなく神経細胞間シナプスにおいても起こり、グルタミン酸やGABA、モノアミンおよびペプチドなどの多くの神経伝達物質が量子的に放出される。  

[[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>

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。マゼンタの実線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）。  

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>