اصول علوم اعصاب؛ ویژگی های گیرنده های حسی

ویژگی های گیرنده‌های حسی (رسپتورها)

هر رسپتوری به یک مدالیته خاص جوابی دهد و اگر مدالیته عوض شود برایش دوباره آن حس ایجاد نمی شود.

مسیر representation maping هر سپتوری به مغز یک مسیر خاص و labled شده است و این مسیرها با هم overlape نمی کنند.

رسپتوری بهترین رسپتور است و محرکی بهترین محرک است که با کمترین انرژی بیشترین حساسیت را ایجاد کند؛ یعنی بیشترین حساسیت به کمترین مقدار محرک باعث می شود که رسپتورها به صورت اختصاصی عمل کنند.

مکانیسم آداپتاسیون چیست؟ اگر کانال‌ها active باشند dective می‌شوند و یا ممکن است مورفولوژی خود رسپتور عوض شود. branchهایش را جمع کند یا در آن محلی که سیگنال ایجاد می‌شود. fatigueها ایجاد می‌شوند یعنی نوروترانسمیتر کافی ریلیز نشود.»» آدااپتاسیون مکانیسمی است که به کمک آن تغییر شکلی که در رسپتور اتفاق افتاده می‌آید. 

پاسخ رسپتورهای تونیک و فازیک: مشکل تیپیکالی دارند. تونیک رسپتورها، آنهایی هستند که یک مودالیه حسی بسیار مهم را منتقل می‌کنند. مثلاً پوزیشن ما (آگاهی از زمان و مکان ما) یا رسپتورهای داخل احشا مثل کمورسپتورها و بارورسپتورها نباید دچار آداپتاسیون شوند. باید مدام مانیتور شوند. اینها در یک بازه زمانی طولانی با یک فرکانس ثابت دارند ایمپالس صادر می‌کنند.

فازیک رسپتورها، سیستم حساسیتی به آنها نشان نمی‌دهد چون سریعاً می‌توانند دچار تغییر فاز شوند و فرکانس خودشان را با شرایط تغییر بدهند، په جایی خیلی خوب به درد می خورند. برای اینکه Shift attention کنیم مثله از یک اتاق بیرون می رویم می‌بینیم چه بوی گازی می‌آید و متوجه خطر می‌شویم و برای ایجاد Attention یا وقتی که توجه لازم نیست به درد می‌خورند مثلاً مدام متوجه این باشیم که کفش به پا داریم این خوب نیست و اینجا فازیک رسپتورها می‌توانند آداپته شوند و توجه ما را از کفش پامون بردارند تا اذیت نشویم. به rate تغییر، و ریت intensity و به ریت power پاسخ می دهند. 
این موارد در sensory coding اهمیت دارد. 
این اطلاعات باید از طریق گیرنده‌ها به سیستم عصبی منتقل شود. ساز و کاری که برایش داریم یک سری فیبرهای ویژه به نام فیبرهای عصبی است. فیبرهای حسی به چند دسته تقسیم می‌شوند بر اساس ضخامت میلین تقسیم‌بندی می‌شوند.

Fast fiber: آنها که ضخامت میلین‌شان بیشتر است فیبرهای fast هستند اینها به خاطر ضخامت میلین بیشتر می‌توانند سرعت هدایت بیشتری داشته باشند. میلین بیشتر یعنی بار الکتریکی بیشتر یعنی ظرفیت خازنی بیشتر که این کمک می‌کند به fast شدن جریان‌ها

۱- بعضی فیبرها mielinated هستند که سرعت جریان در بعضی از فیبرهای عصبی که قطر میلین‌شان زیاد است ۱۲۰ متر بر ثانیه است به نام A آلفا نامیده می‌شوند.

۲- بعضی unmielinated مستند یعنی غلاف میلین ندارند. سرعتشان ۰/۵-۲ متر بر ثانیه است. اینها بیشتر دردهای مزمن را منتقل می‌کنند. اینها C Fiber  هستند.

فیبرهای A بتا می‌توانند اطلاعات را با سرعت ۶۰-۳۰ متر بر ثانیه منتقل کنند یا A دلتا هستند که اطلاعات را با سرعت ۳۰-۲ متر بر ثانیه منتقل کنند.

Aα: I، Aβ: II ،Aδ ،Aγ و C

کدام اطلاعات توسط Aα منتقل می‌شود؟ اطلاعات مربوط vibration یا deep touch یا fine touch.

پس از تزریق آمپول فرد شروع به تکان دادن جای آمپول می‌کند چون با این کار باعث می‌شود فیبرهای Aα فعال شوند و اطلاعات C Fiber دیگر مهم نیست و منتقل نمی‌شود. (یعنی می‌خواهد فرد یادش برود که درد دارد) مدالیته ای که اینها منتقل می‌کنند. فیبرها بر اساس اهمیت مدالیته خودشان را در گیر می‌کنند. مدالیته‌های مهم‌تر با فیبرهای قطورتر و سریع‌تر منتقل می‌شوند مدالیته‌های ضعیف‌تر که برای سیستم فیزیولوژیک ما اهمیت کمتری دارند با فیبرهای نازک‌تر منتقل می‌شوند.

فیبرهای C، لمس خام، فشار، خارش، قلقلک، حس جنسی، سرما و گرمای سبک را منتقل می کنند. در سیستم عصبی، بیشتر نورون‌های اتونومیک که مربوط به سیستم سمپاتیک هستند این مدلی هستند که این اطلاعات را توسط فیبرهای غیرمیلینه منتقل می کنند.

ما اطلاعاتی که از دوک‌های عضلانی برای حس وضعیت می‌گیریم خیلی اطلاعات مهمی است پس از طریق Aα منتقل می شود. چون باید سریع این حس منتقل شود که سیستم سریع خودش را با شرایط آداپته بکند. 

Aβ در ویبریشین و فشار درگیرند. در مورد coding اطلاعات حسی گفتیم که می توانند تدریجی منتقل شوند. تا به آستانه برسند. اطلاعاتی که در این رسپتور جمع می شود دو مدل Summation دارد. اطلاعات یا به صورت spatial جمع می‌شوند. یا به صورت Temporal. افزایش تدریجی یا فضایی یعنی چه؟ یعنی دندریت‌های متعدد اطلاعاتشان را جمع می‌کنیم. وقتی یک دندریت داریم و در یک بازه زمانی، چندین بار تحریکش می‌کنیم این می شود جمع Temporeal. 

pooling یا جمع بندی اطلاعات در سیستم عصبی یا به شکل spatial و Temporeal. Temporeal  یک فیبر چندین بار تحریک شده است. spatial: فیبرهایی که تحریک شده‌اند. 

تمام مدالیته‌ها تبدیل می شوند به AP. سیستم از کجا می‌فهمد این کد قوی است یا ضعیف است؟ intensity کدی که برای مراکز پردازش ارسال می‌شود یا تعداد پالس‌ها در بازه زمانی (فرکانس) بالا می رود که می‌گوییم کد قوی است و یا تعداد نورون‌هایی که تحریک می‌شوند زیاد می‌شود.

یک مدل دیگر هم Coding اتفاق میافتد:

۱- Coding اطلاعات در مسیر خاص است، هیچ اطلاعی با اطلاع دیگر قاطی نمی‌شود و ترانیک ایجاد نمی شود. هر کدام در مسیر خودشان می‌روند. در coding اطلاعات Adequate stimulus خیلی مهم است. اگر intensity سیگنالی زیاد باشد، می‌تواند علاوه بر رسپتور مخصوص خودش رسپتورهای دیگر را هم درگیر کند. مثلاً دستمان را که داخل فریزر به دیواره می‌چسبانیم ابتدا سرماست بعد می‌سوزد تا حدی سرماست از آن حد به بعد رسپتور در دیگر درگیر می شوند مدالیته شکلش عوض نشده آنقدر شدتش بالا بوده که حالا رسپتورهای کناری هم در گیر و فعال می‌شوند. coding اطلاعات به کمک intensity location و مقدار انرژی پایه نمی‌تواند اتفاق بیفتد. اگر سطح انرژی بالا باشد اغلب رسپتورها تحریک می‌شوند مدل coding عوض می‌شود. اگر intensity یا شدت بیشتر شود ممکن است آن لاینی که دارد اطلاعات را می‌برد با لاین بغلی overlap کند.

نفشه کامل بدن به اسم هومونکلوس در مغز وجود دارد maping یا representain یا کپی یا بازنمایی کامل بدن روی قشر مغز وجود دارد. بازنمایی حسی در پاریتال کورتکس چه ویژگی‌هایی دارد؟ در مغز این قسمت بزرگتر است یعنی چه؟ آنجا نورون‌های بیشتری از ناحیه پاریتال در کورتکس مغز درگیرند. چرا؟

چون مغز ما حالت پلاستیک دارد. این قانونش است. اما این mapping تواند (بنویسید) شود. چون مغز ما پلاستیسیته دارد. چرا؟ اگر ناحیه بینایی را با بانداژ ببندیم. یک سال دیگر ناحیه تمپورال شروع می‌کند به بیشتر شدن و … کاور می‌کند که هر جا که تراکم گیرنده بیشتر باشد نشان می دهد که آن ناحیه چقدر مهم‌تر است. بعضی از ارگان‌ها برای ما خیلی مهمند.

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌ها ما در سن نوزادی به بعد بقیه رده‌های تکاملی این است که می‌توانیم دو انگشت شست و کناری‌اش را به هم برسانیم. بقیه حیوانات grasping دارد که این یک رفلکس است. چرا نزدیک کردن دو انگشت در شامپانزه وجود ندارد ولی در انسان به راحتی وجود دارد؟ چون ما نوشتن داریم و ناحیه بزرگی در مغز اختصاص به نوشتن دارد. 

در اثر لیژن یا آسیب یا در اثر rehab منطقه maping تغییر می‌کند یا آن منطقه از مغز از بین رفته و سلول‌هایش مرده‌اند ولی آرام آرام نوروپلاستیسیتی ایجاد می شود و سلول‌هایی که داشتن می‌مردند برمی گردند به آن rehabilitation می‌گویند.

یک چیز دیگر در Sensory coding مهم است و آن هم این است که ما برای هر کدام از این محیط‌های اطراف در پوست یک منطقه ای داریم که آنجا تراکم گیرنده‌هاست. این تراکم گیرنده‌ها این خاصیت را دارد که جمع فضایی و تمپورال داشته باشیم. خصوصا spatial»» هر چقدر تراکم گیرنده در یک ناحیه از پوست بیشتر باشد spatial summation بهتری ایجاد می‌شود و دیگر چه کمکی می‌کند؟ تراکم گیرنده‌ها بین دو انگشت یا کف دست خیلی مهم است، تراکم گیرنده، های پاچینی، رافینی، مرکل، مایسنر بیشتر است که می‌توانید فشار، لمس و ویبریشن را هندل کنند. هر چقدر تراکم گیرنده در ناحیه ای از پوست بیشتر باشد آن مدالیته کدینگ قوی‌تری خواهد داشت حتی اگر ضعیف باشد.
receptive feild: میدان گیرنده: یک محیطی است که نورون در آن ناحیه بیشترین گیرایی را دارد. میدان پذیرنده در جایی که تراکم نورون‌ها بیشتر است چه حالتی خواهد داشت؟ تراکم گیرنده‌ها هر چقدر بیشتر باشد اورلپ اطلاعات بیشتر است. پس اگر مدالیته ضعیف هم باشد باز می‌تواند منتقل شود. اگر در حالی که چشم شخصی بسته است با یک سوزن نوک انگشتش را سوراخ کنیم تا تحریک کنیم می گوید یک نقطه تحریک شد اگر همزمان دو نقطه را تحریک کنیم می گوید ۲ نقطه تحریک شد.

 receptive feild (RF) با هم اورلپ دارند در یک نواحی از پوست تعداد RF ها کمتر است و اندازه‌اش بزرگتر است ولی کمکی بع پردازش بهتر نمی‌کند. فاصله شان زیاد است. مثل خانه‌های شمال که ویلا و مزرعه است سر و صدا در یک ویلا به ویلای بعدی که فاصله دار هست کمتر است. ولی در شهری که آپارتمان‌ها متراکم به هم چسبیده اند. انتقال صدا بیشتر است. در برخی نواحی بدن مثل پشت بدن، پشت ران و ساق پا توزیع گیرنده‌ها کمتر است و RF آنها بزرگتر است. شدت یا intensity (بنویس) که ایجاد می‌کند کمتر است و می توان گفت که اینها تشخیص دو نقطه (two point discrimination) بدتری دارند تشخیص دو نقطه از هم در نواحی که RFها متراکم‌ترند بهتر است.

RF: ناحیه ای از اطراف نورون هست که نورون‌ها می‌توانند آنجا discharge بکنند و آن تراکم هر چقدر بیشتر باشد، RF دقیق‌تر و کوچک‌تر است. 

اطلاعات حسی می توانند به شکلهای مختلفی (بنویس) شوند outcome یا خروجی بعدی می تواند به صورت learning باشد. 

مکانیسم ایجاد learning در سیستم عصبی چیست؟ LTP و LTD که کمک می کند»» اول در معرض یک تجربه قرار می گیریم»» تجربه که می شود به سیستم عصبی می رود کانال‌ها باز می‌شود Na وارد سلول می شود Ca ریلیز رخ می‌دهد Ca می گوید تعداد کانال‌های بیشتری در غشا تعبیه شود LTP، پس اگر محرک برای بار دوم، بار سوم و… ایجاد شود، کانال‌ها آماده‌اند مثل یک حمله غافل‌گیرانه و حمله از پیش تعیین شده است.

بعد از Sensory coding و رسیدن اطلاعات به سیستم عصبی این اطلاعات کجا و چگونه نتیجه‌گیری می‌شود؟ ما در CNS سه تا سکشن اصلی برای پردازش اطلاعات داریم:

۱- نخاع: پایین‌ترین سطح پراسس است چون رفلکس‌ها را برنامه‌ریزی می‌کند و مدارهای نورونی اینجا وجود دارد. ساده‌ترین پاسخ‌های نورون‌های اطراف ما رفلکس‌ها هستند.

۲- ساب کورتکس: هوشیاری لازم ندارد ما داریم قفس می کشیم – اگر در محیطی قرار بگیریم که بینی‌مان را بگیرند تلاش می‌کنیم بهتر نفس بکشیم. 

۳- قشر درباره‌اش فکر می‌کنیم.(درباره موضوعی که می‌خواهیم صحبت کنیم)… 
یک سری رفلکس‌ها در سطح نخاع برنامه‌ریزی می شوند. 
یک سری رفلکس‌های ما می تواند در سطح ساقه مغر و پونز برنامه‌ریزی شود و یک سری subconscious هستند مثل الگوهای احساسی و رفتارهای هیجانی و…

این سه تا ایستگاه جداگانه از هم کار نمی‌کنند و با هم مرتبط‌اند. چرا؟ چون رفلکس‌ها سرخود کار نکنند.
اطلاعات در سیستم عصبی می‌توانند به یک نحوی دچار remodeling شوند. وقتی اطلاعات سه تا مرکز با هم جمع می‌شوند یک حکمتی دارد و آن این است که چه به صورت محیطی و چه به صورت مرکزی ما در پردازش اطلاعات حسی مان سه تا ناحیه ایجاد می شود. ناحیه‌ای که تعداد pooling نورون‌ها آنجا بیشتر است ناحیه پاسخ دهنده است ولی سگمنت ندارد و یک ناحیه بالاتر دارد به نام facilited zone (یعنی تسهیل شده)؛ به خاطر سیناپس‌های مختلف به آن ناحیه با کوچکترین تحریکی زود به شلیک می‌رسد.

در انتقال اطلاعات حسی یک ناحیه discharge داریم و یک ناحیه facilited شده داریم به دلیل همین pooling اطلاعات اتفاق می‌افتد.
چرا facilitation داریم و به چه درد میخورد؟
در pooling سه تا اتفاق می افتد:

diverging: یک اطلاع را به چند نورون می رساند.

Converging

revalbrating

convergent: یعنی همگرایی: دو نوع است: 

multiple Source یعنی نورون از شاخه‌های مختلف اطلاعات می گیرد ۱ و ۲ و ۳.
Single Source: یک نورون از brainches مختلف سیگنال را دریافت می‌کند. گوییم از یک منبع orginal سیگنال را دریافت کرده.

چون اتفاقات تدریجی است در ناحیه تسهیل شده یک آستانه ای ایجاد شده که نورون دوباره انرژی صرف نکند و  از صفر شروع کند هم گرایی هم به درد اطلاع رسانی و آماده باش می‌خورد و هم به توجه، مرکز و تجمیع نیرو برای انتقال اطلاعات خوب است پس Converging به اینگریتی آرا کمک می‌کند. برای گرفتن تصمیم درست….

ماهیت سیگنال یا تفسیر بهتر سیگنال به کمک این سیستم دارد انجام می شود. 
شبکه سازی یا networking: در سیستم عصبی neuronal pooling یا networking داریم. ممکن است یک جا سیستم تحریکی درست کار نکنند. یک جا سیستم مهاری درست کار نکند ولی network می تواند همه چیز را به دست بگیرد و پس باید ببینیم کدام نت ورک دچار مشکل شده است؟!

یک سیگنالی می آید و اطلاعات اطراف را سرکوب می کند مثلاً اطلاعات خودش از همه مهم تر است به sharpening سیگنال کمک می‌کند. 
یک جا modification هم می تواند اتفاق بیفتد یک نورون یک جوانه بزند یا یک کولترال بدهد. یک شاخه ای ایجاد کند که با یک اینترنورون مهاری نورون‌های همسایه را ساکت کنند. برای اینکه بتواند پیام خودش را درست مستقل کند (latral inhibition) (در بینایی، شنوایی latral inhibition داریم).

ممکن است یک نورون وقتی با نورون دیگر با هم سیناپس تحریکی ایجاد میکند در همان همسایگی با یک نورون مهار ایجاد کند که بتواند یک پیام تند و تیز را منتقل کند. وقتی با سوزنی نوک انگشت را تحریک می‌کنیم و آن تیزی را متوجه می شویم به خاطر latral inhibition است چون نواحی اطراف سوزن مهار می‌شوند تا تیزی سوزن حس شود و در کل لوکالیزاسیون بهتری از وقایع می توانیم داشته باشیم. هر چقدر intensity بیشتر باشد latral inhibition ایجاد می شود و لوکالیزاسیون بهتری به ما می‌دهد. بهتر اطلاعات را تجزیه و تحلیل می‌کنیم. داده‌ها ر  بهتر تشخیص می‌دهیم. 

reverberate

مثلاً فردی سزارین کرده بعد از چند سال هنوز جای بخیه‌هایش می سوزد این یعنی حسن درد همچنان آنجا مانده و پیام‌های درد مرتب دارند دارند reverberate می شوند و یک جوری به تقویت سیگنال‌های عصبی کمک
می‌کنند چون پیام ممتد و طولانی مدت منتقل می شود و توجه فرد به آن ناحیه بیشتر می‌شود (فیدبک هم در انتقال پیام‌ها مهم است)

یک مدل از Seting به درد تقویت و prolangation می‌خورد فیدیک مثبت هم می تواند به این ماجرا کمک کند. همچنین EPSP و IPSP هم می‌توانند به این ماجرا کمک کنند. 

CV استاد گرانقدر خانم دکتر ثریا مهرابی