I recettori sensoriali
stimolo
esterno
Qual’è il problema da risolvere?
• Ottenere informazioni circa l’ambiente circostante (esterno o
interno) tramite stimoli
• Che tipo di informazioni?
– Qualità – qual’è lo stimolo? Dov’è lo stimolo?
– Quantità – quanto intenso è lo stimolo?
– Durata – la sua percezione potrebbe essere influenzata da forme di
adattamento allo stimolo
Captazione
Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Rilevatore dello stimolo
Ricevitore iniziale/secondario
e integratore
Canali ionici
PdA
Stimolo ΔVm
Divergenza
PdA
Δ trasmettitore
Convergenza
Captazione
Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Capatazione: specializzazioni strutturali (recettori):
• Filtraggio di un segnale fisico “preferito”
• Esclusione (minimizzazione) di stimoli inappropriati o non
specifici
Captazione
Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Trasduzione: conversione della perturbazione fisica in un ΔVm
• Strutture specializzate
• Canali ionici specializzati
• Può produrre un ΔVm (potenziale del recettore), ma non PdA
• Può produrre PdA
Specificità della risposta
I recettori sensoriali sono cellule specializzate eccitabili il cui
compito è quello di trasformare uno stimolo esterno di natura
fisica o chimica in un segnale elettrico
Caratteristiche dei recettori sensoriali
Da un punto di vista strutturale possono suddividersi in:
A) Recettori nervosi
B) Recettori con cellule sensoriali
Il potenziale del recettore
• Come è catturata e trasdotta l’informazione inviata al SNC?
• Attivazione del recettore  potenziale del recettore
– É un potenziale graduale – l’ampiezza è proporzionale
all’intensità dello stimolo (caratteristiche simili a quelle
del potenziale postsinaptico)
Conversione dell’informazione in un recettore sensoriale
Stimolo
Recettore sensoriale
Cambiamento della
permeabilità ionica della
membrana recettoriale
Cambiamento del potenziale di
membrana del recettore:
liberazione di neurotrasmettitore
Generazione di potenziali d’azione
nel lla fibra nervosa afferente
Propagazione dei potenziali
d’azione al SNC
Integrazione dell’informazione
nel SNC
Il contenuto d’informazione insito nello
stimolo deve poter essere trasmesso
fedelmente ai centri nervosi sotto forma di
scariche di potenziali d’azione. Ciò
richiede due operazioni successive:
1) La trasduzione del segnale: sua
conversione in una variazione del
potenziale di membrana (potenziale del
recettore)
2) La codificazione del segnale:
conversione del potenziale del recettore
in una scarica di potenziali d’azione
Informazioni contenute nel messaggio inviato dai
recettori sensoriali ai centri nervosi
1) La qualità dello stimolo
È definita esclusivamente dal gruppo di fibre nervose attivate (legge delle vie
nervose etichettate)
2) L’intensità dello stimolo (ampiezza)
È definita dalla frequenza della scarica di potenziali d’azione e dal numero delle
fibre afferenti attivate
La conversione INTENSITÀ  FREQUENZA avviene su scala logaritmica:
S=K ln(I/Io)
S≡sensazione (o frequenza dei PdA)
I≡intensità effettiva dello stimolo
Io≡intensità dello stimolo soglia
(legge di Weber-Fechner)
S
x10 x100
3) La durata dello stimolo
Io
x1000
I
È definita dalla durata della scarica di potenziali d’azione (influenzabile
dall’adattamento)
Captazione
Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
• Trasmissione – l’informazione come viene portata dal
recettore al SNC?
• Problema: il potenziale del recettore è un segnale
graduale (analogico), e i potenziali d’azione sono segnali
tutto-o-nulla
Potenziale del recettore  Trasmissione
Come viene trasmesso il segnale al SNC?
– Mediante PdA – che sono segnali tutto-o-nulla
– La frequenza dei PdA afferenti fornisce informazioni circa
l’intensità dello stimolo
• “Conversione analogico-digitale”
• Aumento in ampiezza del potenziale del recettore  aumento della
frequenza dei PdA nell’assone afferente
Conversione analogico-digitale
PdA
Stimolo
Stimolo
Ampiezza
Durata
Pot. di membr. (mV)
Codificazione sensoriale per intensità e durata
eccede la soglia
e genera potenziali
d’azione
ampiezza 40mV
durata 4s
potenziali d’azione
condotti lungo
l’assone sensoriale
neurotrasm.
rilasciato in
piccola
quantità
Soglia
Potenziale
del recettore
Integrazione
all’encoder
Potenziali
d’azione
Rilascio del
neurotr.
Stimolo
Sito di trasduzione
Stimolo più
lungo e intenso
Encoder
ampiezza 65mV
durata 7s
Assone mielinico
genera potenziali
d’azione ad una
frequenza più elevata e
per un più lungo periodo
Tempo (s)
Terminale
più potenziali
d’azione condotti
lungo l’assone
sensoriale
neurotrasm.
rilasciato in
grande
quantità
Adattamento della risposta allo stimolo
Stimolo
Adattamento lento
I neuroni sensoriali sono
in grado di rispondere
ripetitivamente agli
stimoli
Ma possiedono la
capacità di adattamento
allo stimolo
Adattamento rapido
Captazione
Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Processamento:
• Estrazione della caratteristica – parte dal recettore
– tipo di recettore stimolato
• Il processamento spesso implica convergenza –
sommazione spaziale e temporale di segnali
• Può includere effetti + o –!
Organizzazione periferica
• Un singolo neurone afferente con tutte le sue terminazioni
recettoriali è un’unità sensoriale.
• L’area del corpo che, se stimolata, genera attività in
un’unità sensoriale o in un altro neurone della via afferente
è detto il campo recettivo di quel neurone.
• L’ampiezza del campo recettivo varia inversamente alla
densità dei recettori. Un’alta densità recettoriale dà origine
a piccoli campi recettivi, che generano una maggiore acuità
o abilità discriminativa dell’input.
• La sovrapposizione di campi recettivi permette interazioni
tra inputs sensoriali e raffina la discriminazione sensoriale.
Processamento
Stimolo
Unità sensoriali con campi recettivi
sovrapposti. L’ampiezza del campo e la
densità dei recettori stabiliscono il grado di
discriminazione sensoriale.
Assoni dei neuroni sensoriali primari
Le ramificazioni assonali danno origine
ad outputs divergenti
Neuroni sensoriali del 2° ordine con inputs
eccitatori convergenti
Interneuroni inibitori danno origine
all’inibizione laterale – raffina l’input.
Proiezioni assonali a neuroni sensoriali
del 3° ordine.
Integrazione dell’ input sensoriale
trasduzione
Captazione
Trasduzione
Periferia sensoriale
Processamento Interpretazione
Sistema nervoso periferico/centrale
Interpretazione:
•Questo processo avviene a livello del SNC
• Il cervello possiede le “mappe” neurali di importanti caratteristiche
• Per l’interpretazione le “cortecce associative” sono cruciali!
Organizzazione centrale
• Vie sensoriali specifiche (afferenti primarie) trasmettono
informazione da un unico tipo di recettore sensoriale a
specifiche aree primarie riceventi della corteccia cerebrale
circa un unico tipo di stimolo.
• Vie non-specifiche convogliano informazione da più di un tipo
di unità sensoriali alla formazione reticolare bulbo-pontina e al
talamo.
• L’arrangiamento delle vie sensoriali dà origine a convergenza
o divergenza dell’input sensoriale.
• Ciò influenza la qualità della sensazione a livello conscio o
subconscio all’interno del SNC.
Vie sensoriali
• La via olfattiva proietta dal
naso direttamente alla
corteccia
• La via dell’equilibrio
proietta al cervelletto con
una diramazione alla
corteccia attraverso il talamo
• tutte le altre vie passano
attraverso il talamo prima di
proiettare alle loro aree
corticali specifiche