Sensoriske receptormekanismer (excitable celler)

Hvordan fungerer adaption i toniske receptorer?

De relevante stimulusstyrker som en receptor skal dække, ligger i et meget større interval end et dynamikområde kan dække. Derfor kan de fleste receptorer ændre deres dynamikområde ved adaption. Toniske receptorer er interesseret i at holde dynamikområdet omkring ΔS, da den gerne vil måle forskellen på ΔS og S. For at tilpasse sig gennemsnittet, må dynamikområdet tilpasse sig den forhenværende stimulusstyrke, hvilket gør adaptionen ret langsom.

Hvad er gennemsnitsfrekvens?

Den gennemsnitlige frekvens er det gennemsnitlige antal impulser pr. sekund målt over en vis tidsenhed. Enheden er Hz (1/s). I den gennemsnitlige sekvens tælles det første aktionspotentiale ikke med.

Definer den postexcitatoriske pause

Den postexcitatoriske pause, er det 'gap' af aktionspotentialer der forekommer, når dynamikområdet skal nå at tilpasse sig til en ny stimulusstyrke. Indtil dynamikområdet er tilpasset kan receptoren ikke reagere på stimuli, da den ikke kan adskille dem.

Hvordan opfanger fotoreceptoren et stimuli?

Fotoreceptoren er lidt mere kompliceret, fordi det er en sekundær receptor. For at nå frem skal lyset først gennem ganglioncellerne, de bipolære neuroner og egentligt også receptorcellerne inden de når den lysfølsomme del af receptoren (staven). Man siger at den har et såkaldt "omvendt øje". Når der kommer lys på modtagerdelen af receptoren, vil det resultere i en lukning af natriumkanaler (hvilket vil sige at kanalerne åbner ved mørke). Dette betyder at fotoreceptoren vil blive hyperpolariseret proportionelt med stimulusintensiteten. Den strøm af natrium, som depolariserer fotoreceptoren og får den til at frigive neurotransmittere, kalder man "mørkestrømmen".

Hvad er dynamikområdet?

Hvis man opstiller en kurve for sammenhængen mellem stimulusstyrke og frekvens, vil det give en sådan S-formet kurve. Dynamikområdet er det stimulusstyrke-interval, hvor forskellige stimulusstyrker (S1 og S2) medfører forskellige frekvenser (f1 og f2). Det kan ses, at hvis stimulusstyrken lå før dynamikområdet, ville det resultere i den samme frekvens 3 Hz. Receptoren kan altså kun adskille forskellige stimuli, hvis de ligger inden for dynamikområdet.

Hvad er adaptation?

Hvis man stimulerer en receptor med en konstant stimulus, vil frekvensen af aktionspotentialer ofte falde med tiden. Dette fænomen kaldes adaptation, og principielt betyder adaptation, at receptorens følsomhed ændres.

Hvad sker der i afsenderdelen (det afferente axon) af receptoren?

I det afferente neuron omdannes (transformeres) disse ændringer i membranpotentialet til tog af aktionspotentialer. Det kan ses, at forskellige stimulusintensiteter giver anledning til forskellige stimulusfrekvenser.

Definer en primær og en sekundær receptor

I primære sanseceller (f.eks.: strækreceptorer, smertereceptorer, lugtreceptorer) omsættes, transformeres, receptorpotentialet direkte til impulsaktivitet i sansecellens axon. Sekundære sanseceller (f.eks. fotoreceptorer i øjet og hårceller i det indre øre) danner ikke selv aktionspotentialer. I stedet overføres informationen til et neuron (f.eks. gangliecellerne i retina) via en specialiseret synapsetype, hvor transmitterfrigørelse styres af receptorpotentialet.

Hvad er toniske og fasiske receptorer? Hvad er forskellen på dem?

Toniske receptorer signalerer forskellen på den gennemsnitlige stimulusintensitet (ΔS) og den nuværende intensitet. Fasiske receptorer signalerer, hvor hurtigt stimulis ændrer sig med tiden. Nogle receptorer er tonisk-fasiske.

Hvordan er receptorceller biologiske transducere?

Transducere omdanner en type energi til en anden. Sensorisk receptorsignalering kan formelt beskrives i tre trin: 1. Absorption - stimulusenergien opfanges. 2. Transduktion - energien omsættes til et receptorpotential/generatorpotential. 3. Transformation - potentialet kodes som impulsaktivitet i et afferent axon. Modtagerdelen er her receptormembranen, og afsenderdelen er det afferente axon.

Hvilke stimulusegenskaber er vigtige at kende?

Typen, intensiteten, varigheden og lokaliseringen af stimulus.

Hvordan kodes disse egenskaber i receptorcellerne?

Typen/modaliteten kodes via det adækvate stimulus for den aktiverede receptor (dvs. aktiveringen af en fotoreceptor opfattes som lys). Intensiteten kodes via impulsfrekvensen i det afferente neuron. Varigheden kodes via varigheden af impulstoget i axonet. Lokaliseringen kodes via det receptive felt for den aktiverede receptor (ie. en specifik hudreceptor modtager kun stimulus fra et specifikt område af huden)

Redegør for transmissionsvejen fra sansestimulus til aktionspotential i mekanoreceptorer

Ved stræk af huden aktiveres mekanoreceptorer. I strækreceptorer vil et mekanisk træk i receptormembranen direkte øge sandsynligheden for strækfølsomme natrium/calcium-ionkanalers åbning. Da strækreceptoren er primær, vil det stimuli som opfattes i dendritterne (og transduceres via de strækfølsomme ionkanaler), blive transformeret ved axonets start og løbe fra huden, forbi neuronet soma i dorsalrodsgangliet, for at ende i medulla spinalis.

Inden for hvilket frekvensområde formidler et sensorisk neuron sin information til centralnervesystemet?

ca. 3 Hz - 300 Hz

Redegør for en mekanisme for adaptation i en sansereceptors afsenderdel, der omfatter KC-kanaler, også kendt som Ca2+- aktiverede K+-kanaler

Der findes en helt generel form for adaption i afsenderdelen. For hvert aktionspotential der fyres i afsenderdelen, aktiveres en calcium-kanal der tillader et lille influx af calcium pr. AP. Fordi den pumpe der pumper calcium ud er langsommere end calcium-kanalen, bygges den intracellulære koncentration af calcium op ved vedvarende stimulusintensitet. Dette aktiverer de calcium-aktiverende kalium-kanaler, som tillader et efflux af kalium der forlænger hyperpolariseringsfasen - og mindsker frekvensen af AP. Den lavere frekvens giver calcium-pumpen tid til at pumpe ud indtil der er opstået en ligevægt, hvor efflux og influx af calcium er lige stort under AP (men frekvensen af AP er stadigt lavere).

Hvordan fungerer adaption i fasiske receptorer?

Fasiske receptorer er kun interesseret i hvor hurtigt stimulusintensiteten ændrer sig (dS/dt). Den er altså ufølsom over for den samme stimulusstyrke. Hvis stimulusstyrken bevæger sig mod højre (se billede), vil dynamikområdet sagtens kunne følge med. Men hvis stimuli hurtigere bevæger sig mod højre, vil den kravle lidt længere op på dynamikkurven og det vil kunne registreres som en ændret hastighed for stimulusforandring. Adaptionen er hurtig i fasiske receptorer.

Redegør for transduktion i fotoreceptorer

I staven af lysreceptoren sidder der såkaldte 'discs', som indeholder en række proteiner som transducerer stimuli. Hvis der kommer lys ind i øjet, vil det starte med at blive absorberet af det visuelle pigment, rhodopsin, der reagerer ved at undergå en konformationsændring. Dette vil aktive et G-protein kaldet transducin, som i tur vil aktivere cGMP fosfordiesterase. Dette vil nedbryde cGMP i cytoplasmaet, som tilfældigvis også er det stof der gater natrium-kanalen, så ved fraværet af cGMP lukker kanalen. Det at transduktions-fasen har så mange skridt, betyder i princippet at den enkelte lyskvant kan forstærkes utroligt meget ifht. membranpotentialet. Derfor er fotoreceptoren vores mest følsomme receptor.

Hvad er instantanfrekvens?

Instantanfrekvensen er impulsfrekvensen beregnet på grundlag af tidsintervallet mellem to impulser, der ligger ved siden af hinanden. En stor afstand mellem to aktionspotentialer giver en lille instantanfrekvens, mens en lille afstand mellem to aktionspotentialer giver en stor instantanfrekvens. Instantanfrekvensen beregnes som 1/∆t (hvor ∆t er tiden mellem to aktionspotentialer), enheden er også Hz.

Kan adaption ske på forskellige trin af transmissionssystemet?

Ja, adaptation kan ske uden for receptoren, eller i absorptions-, transduktions- eller transformationsskridtet. Se billede for eksempler.

Redegør for, hvordan KA-kanalerne fungerer, samt hvilken rolle de spiller for transformationen og dynamikområdet

KA-kanalerne sidder lige på overgangen mellem modtager- og afsenderdelen, og mindsker frekvensen af aktionspotentialer ved at forlænge hyperpolariseringsfasen. KA-kanaler fungerer lidt som en spændingsfølsom Na-kanal, da den også kan være både lukket og inaktiveret. KA-kanalen er lukket og deinaktiveret indtil, at membranen begynder at vende tilbage mod hvilepotentialet fra hyperpolariseringen, hvorefter kanalen åbnes. Effluxet af kalium modvirker ethvert depolariseringsforsøg som receptorpotentialet måtte gøre, indtil at KA-kanalerne efterhånden inaktiveres, og et nyt aktionspotentiale kan forekomme. Ved at mindske frekvensen af aktionspotentialer, flader KA-kanalerne kurven for dynamikområdet ud, og gør det dermed større.

Hvad sker der i modtagerdelen (receptormembranen) af receptoren?

Receptormembranen har nogle specialiserede receptormolekyler, som interagerer (absorberer) med de forskellige stimuli (S1, S2, S3) og omdanner (transducerer) dem til en ændring i membranpotentialet (G1, G2, G3), der også kaldes receptorpotentialet. Det kan ses, at forskellige stimulusintensiteter giver anledning til forskellige membranpotential-amplituder.

Hvad er det adækvate stimulus? Angiv en inddeling af sensoriske receptorer efter stimulus' oprindelse eller den fysiske karakter af det adækvate stimulus.

Sansereceptorer er specialiserede og særligt følsomme for én enkelt energiform, dette kaldes den adækvate stimulus, som altså kan være mekanisk, elektromagnetisk, termisk eller kemisk. (Se billede for resten (det er pensum))