Receptor: sự thích nghi và chức năng dự báo receptor tốc độ

2021-09-04 04:47 PM

Sự thích ứng của các loại thụ thể khác nhau cho thấy sự thích nghi nhanh chóng của một số thụ thể và sự thích ứng chậm của những thụ thể khác.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Sự nhận biết của chúng ta về những tín hiệu bên trong cơ thể và từ môi trường xung quanh được thực hiện qua trung gian là hệ thống phức tạp các receptor cảm giác giúp phát hiện các kích thích như đụng chạm, âm thanh, ánh sáng, đau, lạnh và nhiệt.

Một đặc điểm khác của tất cả các receptor cảm giác là chúng thích nghi một phần hoặc toàn bộ với một vài kích thích không đổi sau một thời gian. Nghĩa là, khi một kích thích cảm giác được tiếp nhận, receptor phản ứng lại với một mức xung cao ở lần đầu tiên, sau đó, mức xung thấp dần đến khi, mức điện thế hoạt động giảm xuống còn rất nhỏ hoặc thường trở về 0 ở tất cả các trường hợp.

Sự thích ứng của các loại thụ thể khác nhau

Hình. Sự thích ứng của các loại thụ thể khác nhau cho thấy sự thích nghi nhanh chóng của một số thụ thể và sự thích ứng chậm của những thụ thể khác.

Sự thích nghi điển hình của một số loại receptor nhất định. Chú ý rằng tiểu thể Pacinian thích nghi rất nhanh, các thụ thể của lông thích nghi trong khoảng chừng 2 giây, và một số receptor ở bao khớp và suốt cơ thích nghi chậm.

Hơn nữa, một số receptor cảm giác thích nghi trong một khoảng giới hạn lớn hơn nhiều những cái khác. Ví dụ, tiểu thể Pacinian thích nghi với “sự dập tắt tín hiệu” trong khoảng 1/100 giây, và receptor ở nang lông thích nghi trong 1 giây hoặc nhiều hơn. Có lẽ tất cả các receptor cơ học khác thích nghi gần như hoàn toàn, nhưng một số trong đó cần nhiều giờ hoặc nhiều ngày để đạt được điều đó, đó là lý do chúng ta gọi nó là receptor “không thích nghi”. Thời gian dài nhất xác định được cho hầu hết sự thích nghi hoàn toàn của receptor cơ học là khoảng 2 ngày đây cũng là thời gian thích nghi của các receptor nhận cảm áp lực ở động mạch chủ và xoang cảnh; tuy nhiên một số nhà sinh lý học tin rằng các receptor nhận cảm áp lực chuyên biệt này không bao giờ thích nghi hoàn toàn. Một số receptor không nhận cảm cơ học ví dụ như receptor hóa học, receptor đau có lẽ không bao giờ thích nghi hoàn toàn.

Cơ chế thích nghi của các receptor

Cơ chế thích nghi của các receptor là khác nhau ở mỗi loại receptor, theo nhiều cách giống nhau mà sự tăng lên của điện thế nhận cảm là đặc điểm riêng biệt. Ví dụ, ở mắt, tế bào que và tế bào nón thích nghi với sự thay đổi nồng độ các chất hóa học nhạy cảm với ánh sáng có trong chúng.

Trong trường hợp của các receptor cơ học, loại receptor được nghiên cứu một cách chi tiết nhất là tiểu thể Pacinian. Sự thích nghi xảy ra trong mỗi receptor theo 2 cách. Cách thứ nhất, tiểu thể Pacinian là một cấu trúc sợi đàn hồi nhớt, vì vậy khi một lực làm biến dạng đột ngột tác động lên một bên của tiểu thể, lực này sẽ được truyền nguyên vẹn bởi các thành phần nhớt của tiểu thể trực tiếp đến sợi thần kinh trung ương cùng bên, từ đó tạo ra điện thế hoạt động. Tuy nhiên, trong một vài phần trăm giây, chất dịch bên trong tiểu thể phân phối lại và điện thế nhận cảm không được tạo ra nữa. Như vậy, điện thế nhận cảm xuất hiện vào lúc bắt đầu sự nén ép nhưng biến mất trong vòng một phần nhỏ của giây mặc dù sự nén ép vẫn còn.

Thứ hai, nhiều cơ chế thích nghi chậm hơn của tiểu thể Pacinian là kết quả của một quá trình gọi là “sự điều tiết”, xảy ra trong chính các sợi thần kinh. Đó là, nếu ngẫu nhiên sợi trung tâm tiếp tục bị biến dạng, đầu mút của dây thần kinh sẽ dần dần trở nên “thích nghi” với kích thích. Đây có lẽ là kết quả từ “sự khử hoạt” tăng dần của kênh Na trong màng sợi thần kinh, nghĩa là dòng Na đi qua các kênh làm cho kênh dần dần đóng lại, một kết quả dường như xảy ra ở tất cả hoặc hầu hết các kênh Na ở màng tế bào.

Có lẽ, có hai cơ chế chung tương tự nhau về sự thích nghi cũng áp dụng cho các loại receptor cơ học khác. Tức là, một phần của sự thích nghi là kết quả của sự điều chỉnh lại cấu trúc của receptor, và một phần là kết quả từ một loại điện thế thích nghi tại các sợi thần kinh tận cùng.

Các receptor thích nghi chậm phát hiện cường độ các kích thích liên tục - Các receptor “Trương lực”. Các receptor thích nghi chậm liên tục truyền các xung đến não miễn là vẫn còn các kích thích (hay ít nhất trong nhiều phút hoặc nhiều giờ). Do đó chúng giữ cho não liên tục được thông báo về trạng thái của cơ thể và sự liên quan của chúng với những thứ xung quanh. Ví dụ, các xung từ suốt cơ và bộ máy gân Golgi cho phép hệ thần kinh biết được trạng thái của sự co cơ và tải trọng tại các gân cơ ở mỗi thời điểm.

Các receptor thích nghi chậm khác bao gồm (1) receptor của vết ở bộ máy tiền đình, (2) receptor đau, (3) receptor áp lực của cây động mạch, (4) receptor hóa học của thân động mạch cảnh và quai động mạch chủ.

Do các receptor thích nghi chậm có thể tiếp tục dẫn truyền thông tin trong nhiều giờ, thậm chí nhiều ngày nên chúng được gọi là các receptor trương lực.

Các receptor thích nghi nhanh phát hiện thay đổi trong cường độ kích thích - Các “receptor tốc độ”, “receptor chuyển động” hoặc “receptor giai đoạn”. Các receptor thích nghi nhanh không được sử dụng để dẫn truyền các tín hiệu liên tục vì chúng chỉ bị kích thích khi cường độ kích thích thay đổi. Tuy nhiên, chúng phản ứng mạnh trong khi sự thay đổi đang thực sự xảy ra. Do đó, các receptor này được gọi là receptor tốc độ, receptor chuyển động hoặc receptor giai đoạn. Như vậy, trong trường hợp của tiểu thể Pacinian, áp lực đột ngột tác động lên mô kích thích receptor này trong khoảng vài mili giây, sau đó sự kích thích này sẽ dừng lại mặc dù áp lực vẫn còn. Tuy nhiên, sau đó nó dẫn truyền tín hiệu ngược trở lại khi ngừng áp lực tác động. Nói cách khác, tiểu thể Pacinian có vai trò quan trọng trong việc thông báo những biến dạng nhanh chóng của mô đến hệ thần kinh, nhưng nó không có vai trò trong việc dẫn truyền thông tin về các trạng thái ổn định của cơ thể.

Chức năng dự báo của các receptor tốc độ

Nếu chúng ta biết tốc độ mà ở đó một số thay đổi trong trạng thái cơ thể có thể xảy ra, thì trạng thái của cơ thể trong một vài giây hoặc thậm chí vài phút sau đó có thể dự đoán được.Ví dụ, các receptor của ống bán nguyệt trong bộ máy tiền đình phát hiện tốc độ mà tại đó đầu bắt đầu của tai giúp phát hiện tốc độ mà tại đó đầu bắt đầu quay the vestibular apparatus of the ear detect the rate e vòng khi con người chạy theo đường cong. Sử dụng thông tin này, một người có thể dự đoán được họ sẽ chuyển hướng bao nhiêu độ trong 2 giây tiếp theo và có thể điều chỉnh chuyển động của đôi chân kịp thời để không mất thăng bằng. Cũng như vậy, các receptor ở trong hoặc cạnh các khớp giúp phát hiện tốc độ sự dịch chuyển của các phần khác nhau của cơ thể. Ví dụ, khi một người đang chạy, thông tin từ các receptor tốc độ ở khớp cho phép hệ thần kinh dự báo trước vị trí chính xác chân sẽ đặt trong giây tiếp theo. Từ đó, các tín hiệu vận động thích hợp có thể truyền đến các cơ của chân để thực hiện những sự điều chỉnh trước cần thiết về vị trí nên con người sẽ không bị ngã. Mất chức năng dự báo này thì con người sẽ không thể chạy được.

Bài viết cùng chuyên mục

Tăng huyết áp: huyết áp trong hoạt động cơ và các tuyp stress

Nhiều tuyp của stress cùng với hoạt động cơ là giống nhau ở sự tăng huyết áp. Ví dụ trong hoảng sợ quá mức huyết áp có thể tăng thêm 70-100 mmHg trong 1 vài giây.

Phản xạ tự chủ của tủy sống: hệ thần kinh tự chủ được tích hợp trong tủy sống

Ở động vật có xương sống, đôi khi tủy sống có thể hoạt động quá mức, hoạt hóa mạnh phần lớn của tủy sống. Việc hoạt động quá mức này có thể gây ra do một kích thích đau mạnh mẽ lên da hoặc nội tạng.

Hệ thống điều hòa của cơ thể

Nhiều hệ điều hòa có trong từng cơ quan nhất định để điều hòa hoạt động chức năngcủa chính cơ quan đó; các hệ thống điều hòa khác trong cơ thể lại kiểm soát mối liên hệ giữa các cơ quan với nhau.

Đồi thị: chức năng thị giác của nhân gối bên sau

Chức năng chính của nhân gối bên sau là “cổng” dẫn truyền tín hiệu tới vỏ não thị giác, tức là để kiểm soát xem có bao nhiêu tín hiệu được phép đi tới vỏ não.

Cung lượng tim: là tổng máu tuần hoàn qua mô phụ thuộc vào tuần hoàn ngoại vi

Tổng lưu lượng máu của tuần hoàn ngoại vi chính là tuần hoàn tĩnh mạch, và tim hoạt động một cách tự động để bơm máu quay trở lại tuần hoàn chung của cơ thể.

Vận mạch: trao đổi máu qua thành mao mạch

Máu thường không chảy liên tục trong các mao mạch mà ngắt quãng mỗi vài giây hay vài phút. Nguyên nhân do hiện tượng vận mạch, tức là sự đóng mở từng lúc của cơ thắt trước mao mạch.

Tự điều chỉnh lưu lượng máu trong quá trình thay đổi áp lực động mạch

Xu hướng trở về bình thường của dòng máu được gọi là sự điều chỉnh tự động. Sau khi trao đổi chất tích cực xảy ra, dòng máu tại chỗ ở hầu hết các mô sẽ liên quan đến áp lực động mạch.

Chức năng trí tuệ cao của vùng não liên hợp trước trán

Chức năng trí tuệ bị giới hạn, tuy nhiên vùng trước trán vẫn có những chức năng trí tuệ quan trọng. Chức năng được lý giải tốt nhất khi mô tả điều sẽ xảy ra khi bệnh nhân tổn thương vùng trước trán.

Nguyên nhân gây ngoại tâm thu: rối loạn nhịp tim

Ngoại tâm thu thường xuyên gặp trong thông buồng tim, ngoại tâm thu cũng xảy ra khi đứa catheter vào trong buồng thất phải và chén ép nội tâm mạc.

Đường cong hoạt động của tâm thất

Khi tâm thất được làm đầy đáp ứng với sự tăng cao áp suất tâm nhĩ, mỗi thể tích tâm thất và sức co cơ tim tăng lên, làm cho tim tăng bơm máu vào động mạch.

Kiểm soát giải phóng năng lượng trong tế bào

Cơ chế xúc tác phản ứng hoá học của enzyme, trước hết là nhờ sự kết hợp lỏng lẻo với một trong các chất phản ứng, thay thế cầu nối bền chặt trong phân tử chất để có thể phản ứng được với các chất khác.

Hàng rào máu dịch não tủy và hàng rào máu não

Hàng rào tồn tại ở cả đám rối mạch mạc và ở quanh mao mạch não tại hầu hết các vùng nhu mô não ngoại trừ một số vùng như vùng dưới đồi, tuyến tùng và vùng postrema, nơi các chất khuếch tán dễ dàng vào mô não.

Các chuyển đạo trước tim (chuyển đạo ngực): các chuyển đạo điện tâm đồ

ECG của tim người khỏe mạnh như ghi lại từ sáu chuyển đạo ngực tiêu chuẩn. Vì các mặt của tim là gần với thành ngực, mỗi chuyển đạo ngực ghi lại chủ yếu là điện thế của hệ cơ tim ngay bên dưới điện cực.

Ống bán khuyên nhận biết sự quay đầu

Khi dừng quay đột ngột, những hiện tượng hoàn toàn ngược lại xảy ra: nội dịch tiếp tục quay trong khi ống bán khuyên dừng lại. Thời điểm này, vòm ngả về phía đối diện, khiến tế bào lông ngừng phát xung hoàn toàn.

Sinh lý bệnh của hormon tuyến cận giáp và vitamin D

Canxi và phosphate không được giải phóng từ xương, xương hầu như vẫn giữ nguyên chắc khỏe. Khi các tuyến cận giáp đột nhiên bị lấy mất, ngưỡng canxi trong máu giảm và nồng độ phosphate trong máu co thể tăng gấp đôi.

Sinh lý thần kinh bán cầu đại não

Để nghiên cứu các vùng chức năng của vỏ não, người ta phân chia vỏ não theo nhiều cách khác nhau. Trong đó, cách phân chia vỏ não thành 50 vùng đánh số từ 1 đến 50 của Brodmann là thông dụng hơn cả.

Điều hòa lưu lượng máu trong thời gian dài

Nếu mô hoạt động quá mức quá lâu, yêu cầu tăng số lượng oxy và các chất dinh dưỡng, các tiểu động mạch và các mao mạch thường tăng cả số lượng và kích thước trong một vài tuần để cân xứng với nhu cầu của mô.

Mức độ thiếu oxy mà một trẻ sơ sinh có thể chịu đựng được

Khi phế nang mở, hô hấp có thể bị ảnh hưởng thêm với vận động hô hấp tương đối yếu. May mắn thay, hít vào của trẻ bình thường rất giàu năng lượng; Có khả năng tạo ra áp lực âm trong khoang màng phổi lên đến 60mmHg.

Huyết áp: cơ chế cảm nhận và phản xạ để duy trì huyết áp bình thường

Đây là phản xạ được bắt đầu từ sự căng receptor, phân bố ở ở những vùng đặc biệt ở thành của một vài động mạch lớn. Sự tăng huyết áp làm căng receptor áp suất và gây ra sự dẫn truyền tín hiệu vào hệ thần kinh trung ương.

Vùng dưới đồi điều khiển sự bài tiết của tuyến yên

Vùng dưới đồi là một trung tâm thu nhận thông tin liên quan đến các trạng thái của cơ thể, và những tín hiệu này được dùng để điều khiển sự bài tiết các hormone có tác dụng toàn thân từ tuyến yên.

Tăng huyết áp: thất bại của tăng kháng lực ngoại biên khi dịch vào và chức năng thận không thay đổi

Khi tổng kháng ngoại vi tăng mạnh, huyết áp động mạch không tăng ngay lập tức. Tuy nhiên, nếu thận tiếp tục hoạt động bình thường, sự gia tăng cấp tính huyết áp thường không được duy trì.

Ảnh hưởng của lực ly tâm lên cơ thể

Ảnh hưởng quan trọng nhất của lực ly tâm là trên hệ tuần hoàn, bởi vì sự lưu thông của máu trong cơ thể phụ thuộc vào độ mạnh của lực ly tâm.

Vai trò của O2 trong điều hòa hô hấp: điều hòa hô hấp bởi thụ thể ngoại vi

Oxygen không có ảnh hưởng trực tiếp tới trung tâm hô hấp của não trong việc điều hòa hô hấp. Thay vào đó, nó tác động gần như hoàn toàn lên các hóa thụ thể ở ngoại vi nằm trong động mạch cảnh và thân động mạch chủ.

Hoạt động chuyển hóa tế bào của Aldosterol

Aldosterol không có tác dụng vận chuyển natri ngay lập tức; đúng hơn tác dụng này phải chờ hình thành liên tục những chất đặc biệt cần thiết vận chuyển natri.

Khuếch tán khí qua màng hô hấp: các yếu tố ảnh hưởng

Hệ số khuếch tán khí phụ thuộc vào khả năng hòa tan của khí trong màng tế bào, và hệ số này tỷ lệ nghịch với trọng lượng phân tử. Tỷ lệ khuếch tán khí trong màng hô hấp là gần như chính xác tương tự như trong nước.