Transcript 2 Recettori sensoriali
I recettori sensoriali
stimolo esterno
Qual’è il problema da risolvere?
• Ottenere informazioni circa l’ambiente circostante (esterno o interno) tramite stimoli • Che tipo di informazioni?
– Qualità – qual’è lo stimolo? Dov’è lo stimolo?
– Quantità – quanto intenso è lo stimolo? – Durata – la sua percezione potrebbe essere influenzata da forme di adattamento allo stimolo
Captazione Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale Rilevatore dello stimolo Ricevitore iniziale/secondario e integratore
Stimolo
ΔVm
Canali ionici
PdA Δ trasmettitore PdA Divergenza Convergenza
Captazione
Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Capatazione:
specializzazioni strutturali (recettori): • Filtraggio di un segnale fisico “preferito” • Esclusione (minimizzazione) di stimoli inappropriati o non specifici
Captazione
Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Trasduzione:
conversione della perturbazione fisica in un ΔV m • Strutture specializzate • Canali ionici specializzati • Può produrre un ΔV m • Può produrre PdA (potenziale del recettore), ma non PdA
Specificità della risposta I recettori sensoriali sono cellule specializzate eccitabili il cui compito è quello di trasformare uno stimolo esterno di natura fisica o chimica in un segnale elettrico
Caratteristiche dei recettori sensoriali
Da un punto di vista strutturale possono suddividersi in: A) Recettori nervosi B) Recettori con cellule sensoriali
Il potenziale del recettore
• Come è catturata e trasdotta l’informazione inviata al SNC?
• Attivazione del recettore potenziale del recettore –
É un potenziale graduale
– l’ampiezza è proporzionale all’intensità dello stimolo (caratteristiche simili a quelle del potenziale postsinaptico)
Conversione dell’informazione in un recettore sensoriale
Stimolo Recettore sensoriale Cambiamento della permeabilità ionica della membrana recettoriale Cambiamento del potenziale di membrana del recettore: liberazione di neurotrasmettitore Generazione di potenziali d’azione nel lla fibra nervosa afferente Propagazione dei potenziali d’azione al SNC Il contenuto d’informazione insito nello stimolo deve poter essere trasmesso fedelmente ai centri nervosi sotto forma di scariche di potenziali d’azione. Ciò richiede due operazioni successive:
1) La trasduzione del segnale
: sua conversione in una variazione del potenziale di membrana (
potenziale del recettore
)
2) La codificazione del segnale
: conversione del potenziale del recettore in una scarica di potenziali d’azione Integrazione dell’informazione nel SNC
Informazioni contenute nel messaggio inviato dai recettori sensoriali ai centri nervosi
1) La qualità dello stimolo
È definita esclusivamente dal gruppo di fibre nervose attivate (legge delle vie nervose etichettate)
2) L’intensità dello stimolo (ampiezza)
È definita dalla frequenza della scarica di potenziali d’azione e dal numero delle fibre afferenti attivate La conversione INTENSITÀ FREQUENZA avviene su scala logaritmica:
S=K ln(I/I o )
S≡sensazione (o frequenza dei PdA) I≡intensità effettiva dello stimolo I o ≡intensità dello stimolo soglia
(legge di Weber-Fechner) S x10 x100 x1000 I o I 3) La durata dello stimolo
È definita dalla durata della scarica di potenziali d’azione (influenzabile dall’adattamento)
Captazione Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
•
Trasmissione
– l’informazione come viene portata dal recettore al SNC?
• Problema: il potenziale del recettore è un segnale graduale (analogico), e i potenziali d’azione sono segnali tutto-o-nulla
Potenziale del recettore
Trasmissione
Come viene trasmesso il segnale al SNC?
– Mediante PdA – che sono segnali tutto-o-nulla – La
frequenza
dei PdA afferenti fornisce informazioni circa l’intensità dello stimolo • •
“Conversione analogico-digitale” Aumento in ampiezza del potenziale del recettore
frequenza dei PdA nell’assone afferente aumento della
Conversione analogico-digitale PdA Stimolo
Stimolo
Codificazione sensoriale per intensità e durata
ampiezza 40mV durata 4s eccede la soglia e genera potenziali d’azione potenziali d’azione condotti lungo l’assone sensoriale Ampiezza Soglia neurotrasm. rilasciato in piccola quantità Durata Potenziale del recettore Integrazione all’encoder Potenziali d’azione Rilascio del neurotr.
Stimolo Stimolo più Sito di trasduzione Encoder ampiezza 65mV durata 7s Assone mielinico genera potenziali d’azione ad una frequenza più elevata e per un più lungo periodo Terminale più potenziali d’azione condotti lungo l’assone sensoriale lungo e intenso neurotrasm. rilasciato in grande quantità Tempo (s)
Stimolo
Adattamento della risposta allo stimolo
Adattamento lento I neuroni sensoriali sono in grado di rispondere ripetitivamente agli stimoli Ma possiedono la capacità di
adattamento
allo stimolo Adattamento rapido
Captazione Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento
Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Processamento
: • Estrazione della caratteristica – parte dal recettore – tipo di recettore stimolato • Il processamento spesso implica
convergenza
– sommazione spaziale e temporale di segnali • Può includere effetti + o –!
Organizzazione periferica
• Un singolo neurone afferente con tutte le sue terminazioni recettoriali è un’
unità sensoriale
.
• L’area del corpo che, se stimolata, genera attività in un’unità sensoriale o in un altro neurone della via afferente è detto il
campo recettivo
di quel neurone.
• L’ampiezza del campo recettivo varia inversamente alla densità dei recettori. Un’alta densità recettoriale dà origine a piccoli campi recettivi, che generano una maggiore acuità o abilità discriminativa dell’input.
• La sovrapposizione di campi recettivi permette interazioni tra inputs sensoriali e raffina la discriminazione sensoriale.
Stimolo trasduzione
Processamento
Unità sensoriali con campi recettivi sovrapposti. L’ampiezza del campo e la densità dei recettori stabiliscono il grado di discriminazione sensoriale
.
Assoni dei neuroni sensoriali primari Le ramificazioni assonali danno origine ad outputs divergenti Neuroni sensoriali del 2° ordine con inputs eccitatori convergenti Interneuroni inibitori danno origine all’inibizione laterale – raffina l’input.
Proiezioni assonali a neuroni sensoriali del 3° ordine.
Captazione Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento
Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Interpretazione
: •Questo processo avviene a livello del SNC • Il cervello possiede le “mappe” neurali di importanti caratteristiche • Per l’interpretazione le
“cortecce associative”
sono cruciali!
Organizzazione centrale
• Vie sensoriali
specifiche
(afferenti primarie) trasmettono informazione da un unico tipo di recettore sensoriale a specifiche aree primarie riceventi della corteccia cerebrale circa un unico tipo di stimolo. • Vie
non-specifiche
convogliano informazione da più di un tipo di unità sensoriali alla formazione reticolare bulbo-pontina e al talamo.
• L’arrangiamento delle vie sensoriali dà origine a
convergenza
o
divergenza
dell’input sensoriale.
• Ciò influenza la qualità della sensazione a livello
conscio subconscio
all’interno del SNC.
o
Vie sensoriali
• • La via olfattiva proietta dal naso direttamente alla corteccia • La via dell’equilibrio proietta al cervelletto con una diramazione alla corteccia attraverso il talamo tutte le altre vie passano attraverso il talamo prima di proiettare alle loro aree corticali specifiche