تولید و رمزگذاری پتانسیل گیرنده
تبدیل انرژی در هر گیرنده حسی، تغییر تدریجی در پتانسیل غشاء — پتانسیل گیرنده یا ژنراتور — ایجاد میکند که اندازه آن نشاندهنده شدت محرک است. برای انتقال این اطلاعات در فواصل طولانی، سیگنال تدریجی باید به پتانسیلهای عمل همه یا هیچ تبدیل شود. این موضوع به چگونگی تولید پتانسیل گیرنده و چگونگی رمزگذاری شدت، زمانبندی و کیفیت محرک در سیگنال عصبی حاصل میپردازد.
Definition
پتانسیل گیرنده (ژنراتور) دپولاریزاسیون یا هایپرپولاریزاسیون تدریجی است که هنگام تبدیل انرژی یک محرک تولید میشود؛ رمزگذاری فرآیندی است که طی آن این سیگنال تدریجی به قطارهای پتانسیل عمل تبدیل شده و توسط آنها نمایش داده میشود، که فرکانس و زمانبندی آنها اطلاعات محرک را حمل میکند.
Scope
این مدخل به پتانسیل گیرنده (ژنراتور) به عنوان خروجی مشترک تبدیل انرژی، رابطه بین شدت محرک و دامنه پتانسیل گیرنده، تبدیل پتانسیل تدریجی به قطارهای پتانسیل عمل در ناحیه آغازگر پتانسیل عمل، و اصول رمزگذاری شدت، زمانی و خطوط اختصاصی میپردازد. این یک موضوع مرجع در فیزیولوژی حسی است و هیچ راهنمایی بالینی ارائه نمیدهد.
Core questions
- پتانسیل گیرنده چگونه از یک محرک تبدیلشده تولید میشود؟
- دامنه پتانسیل گیرنده چه ارتباطی با شدت محرک دارد؟
- یک پتانسیل تدریجی چگونه به پتانسیلهای عمل تبدیل میشود؟
- شدت، زمانبندی و کیفیت چگونه در سیگنال عصبی نمایش داده میشوند؟
Key concepts
- پتانسیل گیرنده (ژنراتور)
- سیگنالهای تدریجی در مقابل سیگنالهای همه یا هیچ
- رابطه محرک-پاسخ (شدت)
- ناحیه آغازگر پتانسیل عمل (منطقه ماشه)
- کدگذاری فرکانسی (نرخ) شدت
- کدگذاری زمانی
- کدگذاری خطوط اختصاصی مدالیته و کیفیت
Mechanisms
تبدیل انرژی کانالهای یونی را باز یا بسته میکند و یک پتانسیل گیرنده تدریجی تولید میکند که دامنه آن با شدت محرک افزایش مییابد، اغلب به صورت تقریباً لگاریتمی در بخش زیادی از دامنه. لوونشتاین و راتکمپ در جسم پاچینی نشان دادند که این پتانسیل ژنراتور در پایانه عصبی حسی ایجاد میشود و هنگامی که در ناحیه آغازگر پتانسیل عمل به آستانه میرسد، پتانسیلهای عمل را در آکسون آوران تحریک میکند. از آنجا که پتانسیلهای عمل همه یا هیچ هستند، شدت محرک عمدتاً توسط فرکانس آنها نمایش داده میشود: محرکهای قویتر پتانسیلهای گیرنده بزرگتر و نرخ شلیک بالاتری تولید میکنند. آدریان و زوترمن این کد فرکانسی را با ثبت از یک اندام انتهایی حسی واحد و نشان دادن اینکه فرکانس ایمپالس با قدرت محرک افزایش مییابد، نشان دادند. فراتر از شدت، زمانبندی دقیق ایمپالسها میتواند اطلاعات زمانی را حمل کند، و کیفیت و مدالیته محرک تا حدی توسط مسیر اختصاصی فعال (کدگذاری خطوط اختصاصی) سیگنالدهی میشود.
Clinical relevance
اصول تولید پتانسیل گیرنده و رمزگذاری عصبی زیربنای چگونگی رسیدن اطلاعات حسی به مغز است و به تفسیر آزمایشهای حسی و طراحی پروتزهای حسی کمک میکند. این مدخل مکانیسمهای طبیعی را برای مرجع آموزشی توصیف میکند و مبنایی برای تشخیص یا درمان نیست.
Evidence & guidelines
این گزارش بر الکتروفیزیولوژی کلاسیک تکواحدی گیرندههای حسی شناساییشده، از جمله پتانسیل ژنراتور جسم پاچینی و کدگذاری فرکانسی در آورانهای حسی، استوار است. اینها یافتههای مکانیکی هستند تا توصیههای بالینی، و هیچ دستورالعمل درمانی ضمنی نیست.
History
ثبتهای آدریان و زوترمن در دهه ۱۹۲۰ از اندامهای انتهایی حسی واحد نشان داد که اعصاب حسی شدت محرک را با فرکانس ایمپالسهای همه یا هیچ سیگنالدهی میکنند، یافتهای که در کار آدریان که جایزه نوبل را برای او به ارمغان آورد، محوری بود. لوونشتاین و راتکمپ بعدها پتانسیل ژنراتور را در پایانه عصبی جسم پاچینی مکانیابی کردند و نشان دادند که چگونه این پتانسیل منجر به پتانسیلهای عمل منتشر میشود، و سیگنال تبدیل انرژی تدریجی را به خروجی رمزگذاریشده مرتبط ساختند و تصویر مدرن رمزگذاری حسی را تثبیت کردند.
Key figures
- Edgar Adrian
- Yngve Zotterman
- Werner Loewenstein
Related topics
Seminal works
- adrian-zotterman-1926
- loewenstein-1958
Frequently asked questions
- تفاوت بین پتانسیل گیرنده و پتانسیل عمل چیست؟
- پتانسیل گیرنده (ژنراتور) یک تغییر تدریجی در پتانسیل غشاء است که اندازه آن نشاندهنده قدرت محرک است و به صورت غیرفعال منتشر میشود؛ پتانسیل عمل یک ایمپالس همه یا هیچ است که بدون کاهش منتشر میشود و زمانی تحریک میشود که پتانسیل گیرنده به آستانه برسد.
- شدت محرک چگونه در سیستم عصبی نمایش داده میشود؟
- عمدتاً با فرکانس شلیک: یک محرک قویتر، پتانسیل گیرنده بزرگتر و نرخ بالاتری از پتانسیلهای عمل را در آوران حسی تولید میکند، رابطهای که اولین بار با ثبت از اندامهای انتهایی حسی واحد نشان داده شد.