Recettori sensoriali

La prima reazione del sistema recettoriale è di recepire lo stimolo ed amplificarlo. Molto

spesso il sistema che coglie lo stimolo è una struttura molto semplice: un canale ionico. I

canali ionici si attivano per stiramento della membrana plasmatica. Il potenziale generatore è

direttamente proporzionale allo stimolo ed è un segnale graduato, quindi tende a decadere

nel tempo.

Sistema del fotorecettore Il sistema più complesso è rappresentato dal

sistema del fotorecettore.

Il processo di trasduzione comprende una serie di

molecole che devono sentire lo stimolo luminoso

e che siano agganciate ad un canale ionico per

poter generare una variazione del potenziale di

rodopsina,

membrana. Si trova una proteina, la

all’interno della quale si trova una molecola

lipidica, il sensore della luce. Il retinale quando

viene colpito dalla luce passa da una

cis

conformazione ad una conformazione trans.

Quando c’è luce passa alla conformazione trans,

rodopsina

esce dalla e cambia conformazione.

Avviene un processo di amplificazione: la

rodopsina nella forma attiva (una volta che è

stato colpito dalla luce) a sua volta attiva a

cascata una proteina G e una fosfodiesterasi. Quest’ultima idrolizza il cGMP in GMP, che va in

un canale cGMP dipendente. Questo canale cambia il potenziale di membrana quando c’è la

luce.

Nel fotorecettore il potenziale di membrana è controllato da un canale cationico controllato da

cGMP. Questo canale è sempre aperto al buio perché i livelli di GMP ciclico sono elevati nella

cellula, quindi normalmente il potenziale di membrana è depolarizzato (attorno ai -30 mV).

Quando arriva la luce diminuiscono i livelli di GMP ciclico, quindi il canale si chiude e il

potenziale di membrana iperpolarizza. Lo stimolo luminoso è stato trasformato in un segnale

elettrico, il potenziale generatore, che è una variazione del potenziale di membrana (nel

fotorecettore è una iperpolarizzazione). Alla luce la cellula fotorecettrice è iperpolarizzata,

perciò rilascia meno neurotrasmettitore.

Nel fotorecettore il potenziale d’azione si genera nella cellula gangliale. Da questa parte la

trasduzione, il nervo ottico porterà le informazioni visive alla corteccia dove verranno

elaborate.

⟹ Le cellule fotorecettrice, bipolare e gangliale sono collegate: il primo potenziale generatore

si crea nella cellula fotorecettrice non dà origine al potenziale d’azione, ma decide se il

fotorecettore deve rilasciare o meno il neurotrasmettitore. La cellula bipolare coglie il

neurotrasmettitore e dà origine al potenziale sinaptico, che ancora una volta non può

generare un potenziale d’azione, ma che definisce se la cellula bipolare rilascerà o meno il

neurotrasmettitore. Nella cellula gangliale il potenziale post sinaptico può dare origine ad un

potenziale d’azione.

Il processo di trasduzione che avviene a livello dei fotorecettori è la trasformazione di un

segnale fisico in un segnale elettrico, il quale è una variazione graduata del potenziale di

membrana e prende il nome di potenziale generatore. È reso possibile perché il sistema

recettoriale è direttamente o indirettamente connesso ad un canale ionico.

Al buio → viene rilasciato più neurotrasmettitore ma inibitorio, quindi inibisce il trasporto del

segnale verso la cellula gangliale

Alla luce → viene rilasciato meno neurotrasmettitore inibitorio, quindi la cellula gangliale è in

grado di far generare il potenziale d’azione

Se lo stimolo è meccanico si parla di trasduzione meccano-elettrica (la maggior

 parte delle cellule in questo caso sono caratterizzate dallo stiramento di canali ionici).

Se lo stimolo è termico, si parla di trasduzione termo-elettrica (canali che si aprono

 in risposta al caldo o freddo e generano di solito anch’essi una iperpolarizzazione).

La trasduzione di un segnale elettrico in un segnale luminoso è una trasduzione foto-

 elettrica, il sistema recettoriale si serve di una cascata di amplificazione per

trasformare il segnale.

La trasduzione di un segnale chimico è una trasduzione chemo-elettrica (apre

 chimicamente il canale).

Il meccanismo di trasduzione è caratterizzato dal fatto che lo stimolo direttamente o

indirettamente apre un canale ionico, che opera la modifica del potenziale di membrana

(depolarizzazione nella maggior parte dei casi o iperpolarizzazione nella retina).

Il potenziale generatore è massimo nel punto in cui viene generato, ma man mano si

disperde. Per questo è necessaria la codifica del potenziale generatore in un potenziale

d’azione per comunicare lo stimolo.

Conversione dell’informazione in un recettore sensoriale:

→ si genera un pre-potenziale d’azione: quando il potenziale generatore eccede un certo

valore induce una serie di potenziali d’azione che si susseguono nella fibra.

Questi potenziali d’azione viaggia lungo il neurone si propagano nel SNC.

Il potenziale d’azione raggiunge il SNC attraverso vie precise e selettive per ogni neurone

vie marcate.

sensoriale, definite

Una volta che il potenziale d’azione è arrivato nelle regioni selettive dell’encefalo, viene letto

come percezione sensoriale (ricostriuisce lo stimolo).

La percezione dello stimolo è diversa dalle caratteristiche fisiche dello stimolo:

- La percezione del suono sono onde di pressione che colpiscono il padiglione auricolare.

Le cellule sensoriali che si trovano a livello dell’orecchio interno trasformano queste

onde in un potenziale d’azione che viene interpretato dal SNC in suono.

- I colori sono onde luminose di lunghezza d’onda diversa che colpiscono il fotorecettore.

Il sistema sensoriale della retina le trasforma in un potenziale d’azione che arriva al

SNC e si trasforma in colori.

- Uguale per gli odori, sono molecole chimiche che vengono percepite come odori.

Ciò che noi percepiamo è l’interpretazione delle forme di energia (luminosa, meccanica,

chimica) che ci circondano attraverso il sistema sensoriale.

Il SNC è capace di valutare:

1. Natura dello stimolo

2. Intensità dello stimolo

3. Durata dello stimolo

4. Sede da cui parte lo stimolo

Natura dello stimolo

Dipende:

a) Dal sistema recettoriale attivato

b) Dalla particolare via lungo la quale lo stimolo è condotto

Lo stimolo sensoriale (il potenziale d’azione) viene elaborato in punti diversi della corteccia:

se lo stimolo è luminoso arriva nella corteccia occipitale, se è il suono arriva nella corteccia

uditiva che si trova nel lobo temporale, se la percezione è tattile arriva nel lobo parietale.

Intensità dello stimolo

Il SNC utilizza un codice di frequenza: potenziali generatori di intensità diversa fanno partire

scariche del potenziale d’azione con intensità diversa.

Durata dello stimolo

Il SNC si serve di due sistemi recettoriali diversi:

- Recettori tonici → per tutto il tempo in cui vengono stimolati sono in grado di far partire

un potenziale d’azione (recettori muscolari e tendinei)

- Recettori fasici → si attivano solo quando cambia il segnale, quindi all’inizio o alla fine

della stimolazione, e poi diventano silenti. Segnalano il cambiamento di stato (recettori

tattili e termorecettori)