Génération et encodage du potentiel récepteur

La transduction dans tout récepteur sensoriel produit une modification graduelle du potentiel de membrane — le potentiel récepteur ou générateur — dont l'amplitude reflète l'intensité du stimulus. Pour transporter cette information sur de longues distances, le signal gradué doit être converti en potentiels d'action tout-ou-rien. Ce sujet aborde la manière dont le potentiel récepteur est généré et comment l'intensité, la temporalité et la qualité du stimulus sont encodées dans le signal neural résultant.

Definition

Le potentiel récepteur (générateur) est la dépolarisation ou l'hyperpolarisation graduée produite lorsqu'un stimulus est transduit ; l'encodage est le processus par lequel ce signal gradué est converti en et représenté par des trains de potentiels d'action, dont la fréquence et la temporalité véhiculent l'information du stimulus.

Scope

Cette entrée couvre le potentiel récepteur (générateur) comme sortie commune de la transduction, la relation entre l'intensité du stimulus et l'amplitude du potentiel récepteur, la conversion du potentiel gradué en trains de potentiels d'action au niveau de la zone d'initiation du potentiel d'action, et les principes de l'encodage de l'intensité, temporel et par ligne dédiée. Il s'agit d'un sujet de référence en physiologie sensorielle et n'offre aucune orientation clinique.

Core questions

• Comment le potentiel récepteur est-il généré à partir d'un stimulus transduit ?
• Comment l'amplitude du potentiel récepteur est-elle liée à l'intensité du stimulus ?
• Comment un potentiel gradué est-il converti en potentiels d'action ?
• Comment l'intensité, la temporalité et la qualité sont-elles représentées dans le signal neural ?

Key concepts

• Potentiel récepteur (générateur)
• Signaux gradués versus tout-ou-rien
• Relation stimulus-réponse (intensité)
• Zone d'initiation du potentiel d'action (zone gâchette)
• Codage de l'intensité par la fréquence (taux de décharge)
• Codage temporel
• Codage par ligne dédiée de la modalité et de la qualité

Mechanisms

La transduction ouvre ou ferme les canaux ioniques et produit un potentiel récepteur gradué dont l'amplitude augmente avec l'intensité du stimulus, souvent de manière approximativement logarithmique sur une grande partie de la plage. Loewenstein et Rathkamp ont montré dans le corpuscule de Pacini que ce potentiel générateur prend naissance dans la terminaison nerveuse sensorielle et que, une fois qu'il atteint le seuil au niveau de la zone d'initiation du potentiel d'action, il déclenche des potentiels d'action dans l'axone afférent. Étant donné que les potentiels d'action sont tout-ou-rien, l'intensité du stimulus est représentée en grande partie par leur fréquence : des stimuli plus forts produisent des potentiels récepteurs plus importants et des fréquences de décharge plus élevées. Adrian et Zotterman ont démontré ce code de fréquence en enregistrant à partir d'un seul organe sensoriel terminal et en montrant que la fréquence des impulsions augmente avec la force du stimulus. Au-delà de l'intensité, la temporalité précise des impulsions peut véhiculer des informations temporelles, et la qualité et la modalité du stimulus sont signalées en partie par la voie dédiée active (codage par ligne dédiée).

Clinical relevance

Les principes de la génération du potentiel récepteur et de l'encodage neural sous-tendent la manière dont l'information sensorielle atteint le cerveau et éclairent l'interprétation des tests sensoriels ainsi que la conception des prothèses sensorielles. Cette entrée décrit les mécanismes normaux à des fins de référence éducative et ne constitue pas une base pour le diagnostic ou le traitement.

Evidence & guidelines

Le compte rendu repose sur l'électrophysiologie classique de l'unité unique de récepteurs sensoriels identifiés, y compris le potentiel générateur du corpuscule de Pacini et le codage de fréquence dans les afférences sensorielles. Il s'agit de découvertes mécanistiques plutôt que de recommandations cliniques, et aucune ligne directrice de traitement n'est implicite.

History

Les enregistrements d'Adrian et Zotterman dans les années 1920 à partir d'organes sensoriels terminaux uniques ont établi que les nerfs sensoriels signalent l'intensité du stimulus par la fréquence des impulsions tout-ou-rien, une découverte centrale dans les travaux d'Adrian, récompensés par le prix Nobel, sur le système nerveux. Loewenstein et Rathkamp ont par la suite localisé le potentiel générateur à la terminaison nerveuse du corpuscule de Pacini et ont montré comment il donne naissance à des potentiels d'action propagés, reliant le signal de transduction gradué à la sortie encodée et consolidant l'image moderne de l'encodage sensoriel.

Key figures

• Edgar Adrian
• Yngve Zotterman
• Werner Loewenstein

Seminal works

• adrian-zotterman-1926
• loewenstein-1958

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un potentiel récepteur et un potentiel d'action ?

Un potentiel récepteur (générateur) est une modification graduelle du potentiel de membrane dont l'amplitude reflète l'intensité du stimulus et qui se propage passivement ; un potentiel d'action est une impulsion tout-ou-rien qui se propage sans décrément et est déclenchée lorsque le potentiel récepteur atteint le seuil.

Comment l'intensité du stimulus est-elle représentée dans le système nerveux ?

Principalement par la fréquence de décharge : un stimulus plus fort produit un potentiel récepteur plus important et un taux plus élevé de potentiels d'action dans l'afférence sensorielle, une relation démontrée pour la première fois par l'enregistrement à partir d'organes sensoriels terminaux uniques.