Reseptör Potansiyelinin Oluşumu ve Kodlanması
Herhangi bir duyu reseptöründeki transdüksiyon, uyaranın gücünü yansıtan dereceli bir zar potansiyeli değişikliği — reseptör veya jeneratör potansiyeli — üretmektedir. Bu bilginin uzun mesafeler boyunca taşınabilmesi için, dereceli sinyalin ya hep ya hiç aksiyon potansiyellerine dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu konu, reseptör potansiyelinin nasıl oluştuğunu ve uyaran yoğunluğunun, zamanlamasının ve niteliğinin ortaya çıkan nöral sinyalde nasıl kodlandığını ele almaktadır.
Tanım
Reseptör (jeneratör) potansiyeli, bir uyaranın transdüksiyonu sırasında oluşan dereceli depolarizasyon veya hiperpolarizasyondur; kodlama ise, bu dereceli sinyalin aksiyon potansiyeli dizilerine dönüştürülmesi ve bu dizilerin frekansı ile zamanlamasının uyaran bilgisini taşıması sürecidir.
Kapsam
Bu madde, transdüksiyonun ortak çıktısı olarak reseptör (jeneratör) potansiyelini, uyaran yoğunluğu ile reseptör potansiyeli genliği arasındaki ilişkiyi, dereceli potansiyelin aksiyon potansiyeli dizilerine dönüşümünü (spike-initiation zone) ve yoğunluk, zamansal ve etiketli hat kodlaması ilkelerini kapsamaktadır. Duyu fizyolojisinde bir referans konusu olup klinik rehberlik sunmamaktadır.
Temel sorular
- Reseptör potansiyeli, transdükte edilmiş bir uyarandan nasıl oluşur?
- Reseptör potansiyeli genliği, uyaran yoğunluğuyla nasıl ilişkilidir?
- Dereceli bir potansiyel, aksiyon potansiyellerine nasıl dönüştürülür?
- Yoğunluk, zamanlama ve nitelik, nöral sinyalde nasıl temsil edilir?
Anahtar kavramlar
- Reseptör (jeneratör) potansiyeli
- Dereceli sinyaller ve ya hep ya hiç sinyalleri
- Uyaran-yanıt (yoğunluk) ilişkisi
- Aksiyon potansiyeli başlatma (tetikleme) bölgesi
- Yoğunluğun frekans (hız) kodlaması
- Zamansal kodlama
- Modalite ve niteliğin etiketli hat kodlaması
Mekanizmalar
Transdüksiyon, iyon kanallarını açar veya kapatır ve genliği uyaran yoğunluğuyla artan, genellikle aralığın büyük bir kısmında yaklaşık olarak logaritmik bir şekilde dereceli bir reseptör potansiyeli üretir. Loewenstein ve Rathkamp, Pacinian cisimciğinde bu jeneratör potansiyelinin duyu sinir terminalinde ortaya çıktığını ve spike-initiation zone'da eşiğe ulaştığında afferent aksonlarda aksiyon potansiyellerini tetiklediğini göstermiştir. Aksiyon potansiyelleri ya hep ya hiç prensibine göre çalıştığından, uyaran yoğunluğu büyük ölçüde frekansları ile temsil edilmektedir: daha güçlü uyaranlar daha büyük reseptör potansiyelleri ve daha yüksek ateşleme hızları üretmektedir. Adrian ve Zotterman, tek bir duyu son organından kayıt yaparak ve impuls frekansının uyaran gücüyle arttığını göstererek bu frekans kodunu kanıtlamıştır. Yoğunluğun ötesinde, impulsların kesin zamanlaması zamansal bilgi taşıyabilmekte ve uyaran niteliği ile modalitesi kısmen hangi özel yolun aktif olduğu (etiketli hat kodlaması) ile sinyalize edilmektedir.
Klinik önem
Reseptör potansiyeli oluşumu ve nöral kodlama ilkeleri, duyu bilgisinin beyne nasıl ulaştığının temelini oluşturmakta ve duyu testlerinin yorumlanması ile duyu protezlerinin tasarımına bilgi sağlamaktadır. Bu madde, eğitimsel referans için normal mekanizmaları tanımlamakta olup tanı veya tedavi için bir temel teşkil etmemektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Bu açıklama, Pacinian cisimciğinin jeneratör potansiyeli ve duyu afferentlerindeki frekans kodlaması dahil olmak üzere, tanımlanmış duyu reseptörlerinin klasik tek ünite elektrofizyolojisine dayanmaktadır. Bunlar klinik önerilerden ziyade mekanistik bulgulardır ve herhangi bir tedavi kılavuzu ima edilmemektedir.
Tarihçe
Adrian ve Zotterman'ın 1920'lerde tek duyu son organlarından yaptığı kayıtlar, duyu sinirlerinin uyaran yoğunluğunu ya hep ya hiç impulslarının frekansıyla sinyalize ettiğini ortaya koymuştur; bu bulgu, Adrian'ın sinir sistemi üzerine Nobel ödüllü çalışmasının merkezinde yer almaktadır. Loewenstein ve Rathkamp daha sonra jeneratör potansiyelini Pacinian cisimciğinin sinir terminaline lokalize etmiş ve dereceli transdüksiyon sinyalini kodlanmış çıktıya bağlayarak ve duyu kodlamasının modern resmini pekiştirerek yayılan aksiyon potansiyellerine nasıl yol açtığını göstermiştir.
Öne çıkan isimler
- Edgar Adrian
- Yngve Zotterman
- Werner Loewenstein
İlgili konular
Temel eserler
- adrian-zotterman-1926
- loewenstein-1958
Sıkça sorulan sorular
- Reseptör potansiyeli ile aksiyon potansiyeli arasındaki fark nedir?
- Reseptör (jeneratör) potansiyeli, uyaran gücünü yansıtan ve pasif olarak yayılan zar potansiyelinde dereceli bir değişikliktir; aksiyon potansiyeli ise, reseptör potansiyeli eşiğe ulaştığında tetiklenen, azalmadan yayılan ya hep ya hiç prensibine göre çalışan bir impulstur.
- Uyaran yoğunluğu sinir sisteminde nasıl temsil edilir?
- Esas olarak ateşleme frekansıyla: daha güçlü bir uyaran, duyu afferentinde daha büyük bir reseptör potansiyeli ve daha yüksek bir aksiyon potansiyeli hızı üretir; bu ilişki ilk olarak tek duyu son organlarından kayıt yapılarak gösterilmiştir.