（6）脳・神経システムの情報科学

■神経細胞集団の情報表現

　中枢神経系は大脳新皮質，海馬，大脳基底核，視床，小脳など構造の異なる幾つもの部位からなるが，すべての部位が多数の神経細胞からなるネットワークとして構成されている。これら大規模なネットワーク上での神経細胞間の信号伝達が，脳・神経システムの情報処理の実体である。

　各神経細胞の状態は主にその膜電位で記述できる。ネットワークから切り離された神経細胞では，膜電位は約70mV程度の安定した静止膜電位に減衰するが，ネットワーク中では他の神経細胞からのシナプス入力によって増減し，その値が約50mVの発火閾値に到達すれば，急速かつ一過的な膜電位上昇（スパイク発火）が発生する（図A）。スパイク発火が神経細胞の出力であり，シナプスを介して結合する他の神経細胞へ入力し，受け手側神経細胞（後シナプス神経細胞）の膜電位をわずかに変化させる。このような入力が多数積算して，後シナプス神経細胞の膜電位が発火閾値に達すれば，今度はそこでスパイク発火が発生し，シナプスを介して再びネットワークへと伝播する。これが神経細胞間の基礎的な情報伝達メカニズムである。