Geração e Codificação do Potencial Receptor

A transdução em qualquer receptor sensorial produz uma alteração gradual no potencial de membrana — o potencial receptor ou gerador — cuja magnitude reflete a intensidade do estímulo. Para transportar essa informação por longas distâncias, o sinal gradual deve ser convertido em potenciais de ação do tipo "tudo ou nada". Este tópico aborda como o potencial receptor é gerado e como a intensidade, o tempo e a qualidade do estímulo são codificados no sinal neural resultante.

Definition

O potencial receptor (gerador) é a despolarização ou hiperpolarização gradual produzida quando um estímulo é transduzido; a codificação é o processo pelo qual esse sinal gradual é convertido e representado por trens de potenciais de ação, cuja frequência e tempo transportam informações sobre o estímulo.

Scope

A entrada abrange o potencial receptor (gerador) como a saída comum da transdução, a relação entre a intensidade do estímulo e a amplitude do potencial receptor, a conversão do potencial gradual em trens de potenciais de ação na zona de iniciação do disparo, e os princípios da codificação de intensidade, temporal e de linha marcada. É um tópico de referência em fisiologia sensorial e não oferece orientação clínica.

Core questions

• Como o potencial receptor é gerado a partir de um estímulo transduzido?
• Como a amplitude do potencial receptor se relaciona com a intensidade do estímulo?
• Como um potencial gradual é convertido em potenciais de ação?
• Como a intensidade, o tempo e a qualidade são representados no sinal neural?

Key concepts

• Potencial receptor (gerador)
• Sinais graduais versus "tudo ou nada"
• Relação estímulo-resposta (intensidade)
• Zona de iniciação (disparo) do potencial de ação
• Codificação de frequência (taxa) da intensidade
• Codificação temporal
• Codificação de linha marcada de modalidade e qualidade

Mechanisms

A transdução abre ou fecha canais iônicos e produz um potencial receptor gradual cuja amplitude aumenta com a intensidade do estímulo, frequentemente de forma aproximadamente logarítmica em grande parte da faixa. Loewenstein e Rathkamp demonstraram no corpúsculo de Pacini que esse potencial gerador surge no terminal nervoso sensorial e que, uma vez que atinge o limiar na zona de iniciação do disparo, ele desencadeia potenciais de ação no axônio aferente. Como os potenciais de ação são do tipo "tudo ou nada", a intensidade do estímulo é representada em grande parte pela sua frequência: estímulos mais fortes produzem potenciais receptores maiores e taxas de disparo mais altas. Adrian e Zotterman demonstraram esse código de frequência registrando de um único órgão terminal sensorial e mostrando que a frequência de impulsos aumenta com a força do estímulo. Além da intensidade, o tempo preciso dos impulsos pode carregar informações temporais, e a qualidade e modalidade do estímulo são sinalizadas em parte por qual via dedicada está ativa (codificação de linha marcada).

Clinical relevance

Os princípios da geração do potencial receptor e da codificação neural sustentam como a informação sensorial chega ao cérebro e informam a interpretação de testes sensoriais e o design de próteses sensoriais. Esta entrada descreve mecanismos normais para referência educacional e não é base para diagnóstico ou tratamento.

Evidence & guidelines

A descrição baseia-se na eletrofisiologia clássica de unidade única de receptores sensoriais identificados, incluindo o potencial gerador do corpúsculo de Pacini e a codificação de frequência em aferentes sensoriais. Estes são achados mecanicistas, e não recomendações clínicas, e nenhuma diretriz de tratamento está implícita.

History

Os registros de Adrian e Zotterman na década de 1920 de órgãos terminais sensoriais únicos estabeleceram que os nervos sensoriais sinalizam a intensidade do estímulo pela frequência de impulsos do tipo "tudo ou nada", uma descoberta central para o trabalho de Adrian, reconhecido com o Nobel, sobre o sistema nervoso. Loewenstein e Rathkamp posteriormente localizaram o potencial gerador no terminal nervoso do corpúsculo de Pacini e mostraram como ele dá origem a potenciais de ação propagados, ligando o sinal de transdução gradual à saída codificada e consolidando a imagem moderna da codificação sensorial.

Key figures

• Edgar Adrian
• Yngve Zotterman
• Werner Loewenstein

Seminal works

• adrian-zotterman-1926
• loewenstein-1958

Frequently asked questions

Qual é a diferença entre um potencial receptor e um potencial de ação?

Um potencial receptor (gerador) é uma alteração gradual no potencial de membrana cuja magnitude reflete a força do estímulo e que se propaga passivamente; um potencial de ação é um impulso do tipo "tudo ou nada" que se propaga sem decremento e é desencadeado quando o potencial receptor atinge o limiar.

Como a intensidade do estímulo é representada no sistema nervoso?

Principalmente pela frequência de disparo: um estímulo mais forte produz um potencial receptor maior e uma taxa mais alta de potenciais de ação no aferente sensorial, uma relação demonstrada pela primeira vez registrando de órgãos terminais sensoriais únicos.