การปรับตัวของระบบรับความรู้สึกและการกระตุ้นให้ไวขึ้น

การปรับตัวของระบบรับความรู้สึกคือการลดลงของการตอบสนองของตัวรับสัญญาณเมื่อมีการกระตุ้นที่คงที่และต่อเนื่อง เพื่อให้ระบบรับความรู้สึกเน้นการเปลี่ยนแปลงมากกว่าสภาวะคงที่ ส่วนการกระตุ้นให้ไวขึ้นคือการเปลี่ยนแปลงในทางตรงกันข้าม ซึ่งเป็นการตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นที่เพิ่มขึ้น กระบวนการทั้งสองนี้ร่วมกันปรับการรับรู้ของระบบรับความรู้สึกและช่วยให้ระบบเหล่านี้ทำงานได้ในช่วงความเข้มของสิ่งกระตุ้นที่กว้างมาก หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงสาเหตุและวิธีการที่การตอบสนองของตัวรับสัญญาณเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

Definition

การปรับตัวของระบบรับความรู้สึกคือการลดลงของการตอบสนองของตัวรับสัญญาณหรือเส้นประสาทนำเข้าที่ขึ้นกับเวลาต่อสิ่งกระตุ้นที่คงที่และมีความเข้มคงที่ ส่วนการกระตุ้นให้ไวขึ้นคือการเพิ่มขึ้นของการตอบสนอง ทั้งสองอย่างสะท้อนถึงการปรับเปลี่ยนการรับรู้ของกระบวนการแปลงสัญญาณหรือการเข้ารหัส แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนแปลงในสิ่งกระตุ้นเอง

Scope

บทความนี้ครอบคลุมการปรับตัวในระดับตัวรับสัญญาณ: ความแตกต่างระหว่างตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวเร็ว (phasic) และตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวช้า (tonic) กลไกที่ทำให้เกิดการปรับตัวในรูปแบบต่างๆ และแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นให้ไวขึ้น บทความนี้เป็นหัวข้ออ้างอิงในสรีรวิทยาการรับความรู้สึกและไม่มีคำแนะนำทางคลินิก การกระตุ้นให้ไวขึ้นในส่วนกลางหรือทางพยาธิวิทยาจะกล่าวถึงเพื่อเปรียบเทียบเท่านั้น

Core questions

• เหตุใดการตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นที่คงที่จึงลดลงเมื่อเวลาผ่านไป?
• อะไรคือความแตกต่างระหว่างตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวเร็วและตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวช้า?
• กลไกระดับโมเลกุลและโครงสร้างใดที่ทำให้เกิดการปรับตัวในแต่ละรูปแบบ?
• การปรับตัวช่วยขยายช่วงการทำงานของระบบรับความรู้สึกได้อย่างไร?

Key concepts

• การปรับตัวของระบบรับความรู้สึก
• ตัวรับสัญญาณแบบเฟสิก (ปรับตัวเร็ว) เทียบกับตัวรับสัญญาณแบบโทนิก (ปรับตัวช้า)
• การควบคุมการรับรู้และช่วงไดนามิก
• การปรับตัวต่อแสงในตัวรับแสง
• การปรับตัวอย่างรวดเร็วของการแปลงสัญญาณของเซลล์ขน
• การกรองโครงสร้างเสริม (เช่น แคปซูล Pacinian)
• การกระตุ้นให้ไวขึ้น

Mechanisms

การปรับตัวสามารถเกิดขึ้นได้ในหลายขั้นตอน โครงสร้างเสริมสามารถกรองสิ่งกระตุ้นทางกลไกได้ เช่น แคปซูลที่มีชั้นของ Pacinian corpuscle ที่ทำให้มันตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงกดเป็นหลัก ภายในกลไกการแปลงสัญญาณ การป้อนกลับสามารถลดการรับรู้ได้ในระหว่างสิ่งกระตุ้นที่คงที่: ตัวรับแสงปรับความไวของมันในระหว่างแสงพื้นหลัง (การปรับตัวต่อแสง) ซึ่งควบคุมโดยการป้อนกลับที่ขึ้นกับแคลเซียมในกระบวนการแปลงสัญญาณแสงที่อธิบายโดย Yau และ Hardie และเซลล์ขนแสดงการปรับตัวอย่างรวดเร็วของกระแสการแปลงสัญญาณที่รีเซ็ตจุดทำงานของช่องทางกลไกการแปลงสัญญาณ ดังที่ Fettiplace ได้ทบทวนไว้ ในขั้นตอนการเข้ารหัส ความถี่ของแรงกระตุ้นของเส้นประสาทนำเข้าต่อสิ่งกระตุ้นที่คงที่มักจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป การบันทึกของ Adrian และ Zotterman จากอวัยวะปลายประสาทเดี่ยวแสดงให้เห็นการลดลงของความถี่ของแรงกระตุ้นในระหว่างสิ่งกระตุ้นที่คงที่ ซึ่งเป็นการยืนยันว่าการปรับตัวเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของตัวรับความรู้สึก ในทางกลับกัน การกระตุ้นให้ไวขึ้นจะเพิ่มการตอบสนองและขยายเงื่อนไขที่สิ่งกระตุ้นถูกตรวจจับได้

Clinical relevance

การปรับตัวอธิบายประสบการณ์ในชีวิตประจำวัน เช่น การไม่สังเกตเห็นกลิ่นที่คงที่หรือความรู้สึกของเสื้อผ้าอีกต่อไป และการกระตุ้นให้ไวขึ้นเกี่ยวข้องกับสภาวะของการตอบสนองทางประสาทสัมผัสที่เพิ่มขึ้น บทความนี้อธิบายกระบวนการทางสรีรวิทยาปกติสำหรับการอ้างอิงทางการศึกษาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาความรู้สึกที่เปลี่ยนแปลงไป

Evidence & guidelines

ข้อมูลนี้อ้างอิงจากการบันทึกทางไฟฟ้าสรีรวิทยาแบบหน่วยเดียวแบบคลาสสิก และจากการศึกษาเชิงกลไกของการปรับตัวต่อแสงและการปรับตัวอย่างรวดเร็วของเซลล์ขน สิ่งเหล่านี้เป็นผลการวิจัยเชิงกลไกมากกว่าคำแนะนำทางคลินิก และไม่มีนัยถึงแนวทางการรักษาใดๆ

History

ปรากฏการณ์ของการปรับตัวถูกวางอยู่บนพื้นฐานเชิงปริมาณโดย Adrian และ Zotterman ในทศวรรษที่ 1920 ซึ่งการบันทึกจากอวัยวะปลายประสาทรับความรู้สึกเดี่ยวแสดงให้เห็นว่าความถี่ของแรงกระตุ้นลดลงในระหว่างสิ่งกระตุ้นที่ต่อเนื่อง งานวิจัยในภายหลังได้แยกแยะตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวเร็วและช้า และติดตามการปรับตัวไปยังขั้นตอนเฉพาะ — การกรองโครงสร้างเสริม, การป้อนกลับที่ขึ้นกับแคลเซียมในการแปลงสัญญาณแสง, และการปรับตัวอย่างรวดเร็วของการแปลงสัญญาณของเซลล์ขน — ซึ่งชี้แจงว่าการปรับตัวถูกนำไปใช้แตกต่างกันในแต่ละรูปแบบในขณะที่ทำหน้าที่ร่วมกันในการเน้นการเปลี่ยนแปลงและขยายช่วงไดนามิก

Key figures

• Edgar Adrian
• Yngve Zotterman
• King-Wai Yau
• Robert Fettiplace

Seminal works

• adrian-zotterman-1926
• yau-hardie-2009
• fettiplace-2017

Frequently asked questions

อะไรคือความแตกต่างระหว่างตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวเร็วและตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวช้า?

ตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวเร็ว (phasic) ตอบสนองส่วนใหญ่เมื่อเริ่มต้นและสิ้นสุดสิ่งกระตุ้นและส่งสัญญาณการเปลี่ยนแปลง ในขณะที่ตัวรับสัญญาณที่ปรับตัวช้า (tonic) ยังคงส่งสัญญาณตลอดสิ่งกระตุ้นที่ต่อเนื่องและส่งสัญญาณการมีอยู่และความเข้มของสิ่งกระตุ้นนั้น

ทำไมเราถึงหยุดสังเกตกลิ่นหรือสัมผัสที่คงที่?

เนื่องจากการปรับตัวของระบบรับความรู้สึก: การตอบสนองของตัวรับสัญญาณและเส้นประสาทนำเข้าต่อสิ่งกระตุ้นที่คงที่และไม่เปลี่ยนแปลงจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นระบบรับความรู้สึกจึงเน้นการเปลี่ยนแปลงมากกว่าระดับพื้นหลังที่คงที่