การถ่ายโอนความรู้สึก

ในสรีรวิทยา การถ่ายโอนความรู้สึก[1] (อังกฤษ: sensory transduction) เป็นการแปลงตัวกระตุ้นความรู้สึกจากรูปแบบหนึ่ง ไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง

การถ่ายโอนในระบบประสาทโดยปกติหมายถึงการส่งสัญญาณเพื่อแจ้งการตรวจพบตัวกระตุ้น โดยที่ตัวกระตุ้นเชิงกล ตัวกระตุ้นเชิงเคมี หรือเชิงอื่นๆ แปลงไปเป็นศักยะงานประสาท แล้วส่งไปทางแอกซอน ไปสู่ระบบประสาทกลางซึ่งเป็นศูนย์รวบรวมสัญญาณประสาทเพื่อประมวลผล

เซลล์รับความรู้สึก (receptor cell) เปลี่ยนพลังงานของตัวกระตุ้นไปเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายในภายนอกของเซลล์ ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์[2] ซึ่งนำไปสู่การลดขั้ว (depolarization) ของเยื่อหุ้มเซลล์ และนำไปสู่การสร้างศักยะงานประสาทที่ส่งไปยังสมองเพื่อประมวลผล[3]

การถ่ายโอนในประสาทรับความรู้สึก

ระบบการเห็น

ในระบบการเห็น เซลล์รับความรู้สึกคือตัวรับแสง (photoreceptor) ในจอตาที่เรียกว่า เซลล์รูปแท่ง (rod cell) และเซลล์รูปกรวย (cone cell) เปลี่ยนพลังงานทางกายภาพของแสงไปเป็นพัลส์ไฟฟ้า (electrical impulse) ที่เดินทางไปสู่สมอง พลังงานแสงก่อให้เกิดความเปลี่ยนแปลงในโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ที่เรียกว่า rhodopsin เป็นความเปลี่ยนแปลงที่เริ่มกระบวนการระดับโมเลกุล ที่ส่งผลให้มีการลดระดับความต่างศักย์ไฟฟ้าของตัวรับแสง ซึ่งนำไปสู่การลดระดับสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังสมอง เพราะฉะนั้น เมื่อมีแสงมากขึ้นมากระทบตัวรับแสง ก็จะมีการถ่ายโอนสัญญาณที่นำไปสู่การส่งพลังไฟฟ้าในระดับความถี่ที่ต่ำลงไปยังสมอง

ให้สังเกตว่า ระบบหน่วยส่งสัญญาณที่สอง (second messenger system[4]) เป็นสื่อความเปลี่ยนแปลงในการปล่อยสารสื่อประสาท (neurotransmitter) ซึ่งมีอยู่ในเซลล์รูปแท่ง ไม่มีอยู่ในเซลล์รูปกรวย ดังนั้น การตอบสนองของเซลล์รูปแท่งต่อความเปลี่ยนแปลงของระดับแสง จึงมีความรวดเร็วช้ากว่าการตอบสนองทั่วๆ ไปในระบบประสาท[3]

ระบบการได้ยิน

ในระบบการได้ยิน ความสั่นสะเทือนคือเสียง ซึ่งเป็นพลังงานเชิงกล รับการถ่ายโอนเป็นพลังงานไฟฟ้าในเซลล์ขนภายในหูชั้นใน เสียงจากวัตถุหนึ่งทำให้เกิดความสั่นสะเทือนในโมเลกุลของอากาศ อันเป็นตัวเหตุในการสั่นสะเทือนในแก้วหู

การเคลื่อนไหวของแก้วหูทำให้กระดูกหูชั้นกลาง (กระดูกหู) สั่นสะเทือน ซึ่งเดินทางต่อไปยังหูชั้นในรูปหอยโข่ง (cochlear) อันเป็นอวัยวะแห่งการได้ยิน ภายในอวัยวะรูปหอยโข่ง เซลล์ขนบนเนื้อเยื่อบุผิวของ organ of Corti ก็จะงอทำให้เกิดการเคลื่อนไหวในเยื่อกั้นหูชั้นใน (basilar membrane) ซึ่งเคลื่อนโดยเป็นคลื่นมีขนาดต่างๆ ตามความถี่ของเสียง จากนั้น เซลล์ขนจึงสามารถเปลี่ยนการเคลื่อนไหวซึ่งเป็นพลังงานเชิงกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้า (คือศักยะงาน) ที่เดินทางตามเส้นประสาทการได้ยิน ไปยังศูนย์การได้ยินในสมอง[5]

ระบบการได้กลิ่น

ในระบบการได้กลิ่น โมเลกุลมีกลิ่นที่อยู่ในเมือกจมูกเข้าไปยึดกับหน่วยรับความรู้สึกแบบจีโปรตีนของเซลล์รับกลิ่น ตัวจีโปรตีนนั้นก่อให้เกิดกระบวนการส่งสัญญาณสืบต่อกันไป และนำไปสู่การเพิ่มระดับของ cyclic-AMP (cAMP) ซึ่งกระตุ้นเซลล์ประสาทให้ปล่อยสารสื่อประสาท[6]

ระบบการรับรสชาติ

ในระบบการรับรสชาติ การรับรู้รส 5 อย่าง คือ รสหวาน เค็ม เปรี้ยว ขม และอุมะมิ อาศัยวิถีประสาทที่ถ่ายโอนรสชาติโดยโครงสร้างต่างๆ รวมทั้งเซลล์รับรส จีโปรตีน ประตูไอออน (ion channel) และเอ็นไซม์หน่วยปฏิบัติงาน (effector enzyme)[7]

หมายเหตุและอ้างอิง

1. "ศัพท์บัญญัติอังกฤษ-ไทย, ไทย-อังกฤษ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน (คอมพิวเตอร์) รุ่น ๑.๑", ให้ความหมายของ transduction ว่า "การถ่ายโอนจีน(ผ่านไวรัส)"
2. Breedlove, S.M., Rosenzweig, M.R., & Watson, N.V., Biological Psychology, 5th Edition, Sinauer Associates, Inc, Sunderland, MA, 2007
3. Silverthorn, Dee Unglaub. Human Physiology: An Integrated Approach, 3rd Edition, Inc, San Francisco, CA, 2004.
4. ระบบหน่วยส่งสัญญาณที่สอง (Second messenger system) เป็นโมเลกุลหลายตัวที่ส่งสัญญาณจากหน่วยรับความรู้สึกนอกเยื่อหุ้มเซลล์ ไปยังโมเลกุลปลายทางภายในเซลล์ ซึ่งอยู่ในไซโทพลาซึมหรือนิวเคลียส ทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงบางอย่างในเซลล์ เป็นกระบวนการขยายกำลังของสัญญาณของตัวกระตุ้น
5. Eatock, R. (2010). Auditory receptors and transduction. In E. Goldstein (Ed.), Encyclopedia of perception. (pp. 184-187). Thousand Oaks, CA: SAGE Publications, Inc. doi: 10.4135/9781412972000.n63
6. Ronnett, Gabriele V., & Moon, Cheil. L (2002). G PROTEINS AND OLFACTORY SIGNAL TRANSDUCTION. Annual Review of Physiology. Vol. 64. pp. 189–222. doi:10.1146/annurev.physiol.64.082701.102219.
7. Timothy A Gilbertson; Sami Damak; Robert F Margolskee, "The molecular physiology of taste transduction", Current Opinion in Neurobiology (August 2000), 10 (4), pg. 519-527