Трансдукция (физиология) - Transduction (physiology)

Основные этапы сенсорной обработки.

В физиология, сенсорная трансдукция это преобразование сенсорный стимул из одной формы в другую. Трансдукция в нервная система обычно относится к событиям, предупреждающим о стимуле, когда физический стимул превращается в потенциал действия, который передается по аксонам к центральной нервной системе для интеграции.[1] Это шаг в более широком процессе сенсорная обработка.

Рецепторная клетка преобразует энергию стимула в электрический сигнал.[1] Рецепторы в целом делятся на две основные категории: экстерорецепторы, которые получают внешние сенсорные стимулы, и интерорецепторы, которые получают внутренние сенсорные стимулы.[2][3]

Трансдукция и чувства

Зрительная система

Основная статья: Визуальная фототрансдукция

в зрительная система, сенсорные клетки, называемые стержень и конические клетки в сетчатка преобразовать физическую энергию свет сигналы в электрические импульсы которые едут в мозг. Свет вызывает конформационные изменения в белке, называемом родопсин.[1] Это конформационное изменение приводит в движение серию молекулярных событий, которые приводят к снижению электрохимического градиента фоторецептора.[1] Уменьшение электрохимического градиента вызывает уменьшение электрических сигналов, поступающих в мозг. Таким образом, в этом примере большее количество света, попадающее на фоторецептор, приводит к преобразованию сигнала в меньшее количество электрических импульсов, эффективно передавая этот стимул в мозг. Изменение высвобождения нейротрансмиттера опосредовано системой вторичного мессенджера. Обратите внимание, что изменение высвобождения нейромедиатора происходит с помощью стержней. Из-за изменения, изменение интенсивности света вызывает реакцию стержней гораздо медленнее, чем ожидалось (для процесса, связанного с нервной системой).[4]

Слуховая система

Основная статья: Нейронное кодирование звука

в слуховая система, звуковые колебания (механическая энергия) преобразуются в электрическую энергию волосковыми клетками внутреннего уха. Звуковые колебания от объекта вызывают колебания молекул воздуха, которые, в свою очередь, вызывают колебания барабанная перепонка. Движение барабанной перепонки вызывает кости среднего уха ( косточки ) вибрировать.[5][6] Затем эти колебания переходят в улитка, орган слуха. Внутри улитки волосковые клетки сенсорного эпителия орган Корти изгибаются и вызывают движение базилярной мембраны. Мембрана изгибается волнами разного размера в зависимости от частоты звука. Затем волосковые клетки могут преобразовывать это движение (механическую энергию) в электрические сигналы (ступенчатые рецепторные потенциалы), которые перемещаются по слуховым нервам в центры слуха в головном мозге.[7]

Обонятельная система

Основная статья: Обонятельная трансдукция

в обонятельная система, молекулы одоранта в слизи связываются с рецепторами G-белка обонятельных клеток. G-белок активирует нижестоящий сигнальный каскад, который вызывает повышенный уровень циклического АМФ (цАМФ), который запускает высвобождение нейротрансмиттера.[8]

Вкусовая система

Основная статья: Система вкуса

в вкусовая система, восприятие пяти основных вкусовые качества (сладкий, соленый, кислый, горький и умами [вкус]) зависит от путей передачи вкуса через вкусовые рецепторные клетки, G-белки, ионные каналы и эффекторные ферменты.[9]

Соматосенсорная система

Основная статья: Механотрансдукция

в соматосенсорная система сенсорная трансдукция в основном включает в себя преобразование механических сигналов, таких как давление, сжатие кожи, растяжение, вибрация, в электроионные импульсы посредством процесса механотрансдукция.[10] Он также включает сенсорную трансдукцию, связанную с термоцепция и ноцицепция.

Рекомендации

  1. ^ а б c d Молекулярная клеточная биология. Лодиш, Харви Ф. (4-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. 2000 г. ISBN  0716731363. OCLC  41266312.CS1 maint: другие (связь)
  2. ^ «Определение EXTEROCEPTOR». www.merriam-webster.com. Получено 2018-03-29.
  3. ^ «Определение ИНТЕРОЦЕПТОРА». www.merriam-webster.com. Получено 2018-03-29.
  4. ^ Сильверторн, Ди Англауб. Физиология человека: комплексный подход, 3-е издание, Inc., Сан-Франциско, Калифорния, 2004 г.
  5. ^ Коике, Такудзи; Вада, Хироши; Кобаяси, Тошимицу (2002). «Моделирование среднего уха человека методом конечных элементов». Журнал акустического общества Америки. 111 (3): 1306–1317. Bibcode:2002ASAJ..111.1306K. Дои:10.1121/1.1451073. PMID  11931308.
  6. ^ В., Кларк, Уильям (2008). Анатомия и физиология слуха для аудиологов. Олемиллер, Парк Кевина К. Клифтона, Нью-Йорк: Томсон Делмар. ISBN  9781401814441. OCLC  123956006.
  7. ^ Иток, Р. (2010). Слуховые рецепторы и трансдукция. В Э. Гольдштейне (ред.), Энциклопедия восприятия. (стр. 184-187). Таузенд-Окс, Калифорния: SAGE Publications, Inc. Дои:10.4135 / 9781412972000.n63
  8. ^ Роннетт, Габриэле В. и Мун, Чейл. L (2002). «G-белки и передача обонятельного сигнала». Ежегодный обзор физиологии. 64 (1): 189–222. Дои:10.1146 / annurev.physiol.64.082701.102219. PMID  11826268.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  9. ^ Тимоти Гилбертсон; Сами Дамак; Роберт Ф. Маргольски, "Молекулярная физиология вкусовой трансдукции", Current Opinion in Neurobiology (август 2000 г.), 10 (4), стр. 519-527
  10. ^ Бисвас, Абхиджит; Manivannan, M .; Шринивасан, Мандьям А. (2015). «Порог вибротактильной чувствительности: нелинейная стохастическая механотрансдукционная модель пачинианской корпускулы». Транзакции IEEE по тактильности. 8 (1): 102–113. Дои:10.1109 / TOH.2014.2369422. PMID  25398183. S2CID  15326972.