ตัวกระตุ้น

ในสรีรวิทยาตัวกระตุ้นหรือตัวเร้าหรือสิ่งเร้าหรือสิ่งกระตุ้น(อังกฤษ:stimulus, พหูพจน์ stimuli)    เป็นความเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมที่ตรวจจับได้โดยสิ่งมีชีวิตหรืออวัยวะรับรู้ความรู้สึก    โดยปกติ  เมื่อตัวกระตุ้นปรากฏกับตัวรับความรู้สึก(sensory receptor) ก็จะก่อให้เกิด  หรือมีอิทธิพลต่อปฏิกิริยารีเฟล็กซ์ของเซลล์ ผ่านกระบวนการถ่ายโอนความรู้สึก(transduction)    ตัวรับความรู้สึกเหล่านี้สามารถรับข้อมูลทั้งจากภายนอกร่างกาย  เช่นตัวรับสัมผัส(touch receptor) ในผิวหนัง  หรือตัวรับแสงในตา  และทั้งจากภายในร่างกาย  เช่นตัวรับสารเคมี(chemoreceptors)และตัวรับแรงกล(mechanoreceptors)
ตัวกระตุ้นภายในมักจะเป็นองค์ประกอบของระบบการธำรงดุล(homeostaticcontrol system)  ของร่างกาย  ส่วนตัวกระตุ้นภายนอกสามารถก่อให้เกิดการตอบสนองแบบทั่วระบบของร่างกาย  เช่นการตอบสนองโดยสู้หรือหนี(fight-or-flight response)   การจะตรวจพบตัวกระตุ้นได้นั้นขึ้นอยู่กับระดับของตัวกระตุ้น  คือต้องเกินระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยน(absolute threshold)  ถ้าสัญญาณนั้นถึงระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยน  ก็จะมีการส่งสัญญาณนั้นไปยังระบบประสาทกลางซึ่งเป็นระบบที่รวบรวมสัญญาณต่าง ๆ   และตัดสินใจว่าจะตอบสนองต่อตัวกระตุ้นอย่างไร  แม้ว่าร่างกายโดยสามัญจะตอบสนองต่อตัวกระตุ้น  แต่จริง ๆ แล้ว ระบบประสาทกลางเป็นผู้ตัดสินใจในที่สุดว่า  จะตอบสนองต่อตัวกระตุ้นนั้นหรือไม่
ความไม่สมดุลของภาวะธำรงดุลแบบต่าง ๆ  เป็นเหตุสำคัญ  (และเป็นตัวกระตุ้น)  ในความเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ในร่างกายตัวรับความรู้สึกในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย  ซึ่งเป็นตัวรับแรงกลที่ตอบสนองต่อความกดดันเชิงกลจะมีการติดตามตัวกระตุ้นจำพวกนี้อย่างละเอียด  ตัวอย่างของตัวรับแรงกลก็อย่างเช่นตัวรับความดัน(baroreceptors)  ซึ่งตรวจจับความเปลี่ยนแปลงในความดันโลหิต,Merkel's discsซึ่งตรวจจับการสัมผัสและความกดดันแบบคงที่,  และเซลล์ขน(hair cells) ซึ่งตรวจจับตัวกระตุ้นคือเสียง  ความไม่สมดุลของภาวะธำรงดุลที่สามารถเป็นตัวกระตุ้นภายในรวมทั้งสารอาหารและไอออนในโลหิตความดันโลหิตระดับออกซิเจนและระดับน้ำระบบประสาทกลางเป็นตัวตรวจจับและรวบรวมความผิดปกติทุกอย่าง   และจะยังร่างกายให้ทำการตอบสนองที่เหมาะสม
ความดันโลหิต  การเต้นของหัวใจ  และการเดินโลหิตขาออกจากหัวใจ  มีการวัดโดยตัวรับการยืดออก(stretch receptor)   ที่มีอยู่ในหลอดเลือดแดงแครอทิด(carotid artery)  ตัวรับการยืดออกเหล่านี้เป็นเซลล์ประสาทที่เมื่อตรวจพบการยืดออกก็จะยิงศักยะงานไปยังระบบประสาทกลางซึ่งจะก่อให้เกิดการขยายเส้นเลือดและลดอัตราการเต้นของหัวใจลง  แต่ถ้าไม่เจอการยืดออกก็จะไม่มีการยิงศักยะงานไปยังระบบประสาทกลาง   ระบบประสาทก็จะตัดสินใจว่ามีความดันโลหิตต่ำและมีอันตราย  แล้วก่อให้เกิดผลตรงกันข้าม  คือ  ทำให้เส้นเลือดตีบตัวลงและปรับอัตราการเต้นของหัวใจให้สูงขึ้น มีผลทำให้ความดันของเลือดในร่างกายสูงขึ้น
ความรู้สึกทางกายโดยเฉพาะความเจ็บปวด  เป็นตัวกระตุ้นที่อาจจะก่อให้เกิดการตอบสนองที่กว้างขวาง  และก่อให้เกิดความเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทในร่างกาย  ความเจ็บปวดก่อให้เกิดความเปลี่ยนแปลงทางพฤติกรรม  โดยเป็นความเปลี่ยนแปลงที่สมส่วนกับระดับความเจ็บปวดตัวรับความรู้สึกที่อยู่ในผิวหนังจะรับรู้ความรู้สึก  แล้วส่งสัญญาณไปยังระบบประสาทกลางซึ่งรวบรวมความรู้สึกจากแหล่งต่าง ๆ   เพื่อที่จะตัดสินว่าควรจะตอบสนองอย่างไร  ถ้าสมองตัดสินว่า  จะต้องตอบสนอง  ก็จะส่งสัญญาณประสาทลงไปหาระบบกล้ามเนื้อ  ซึ่งจะทำการที่สมควรแก่ตัวกระตุ้นนั้นเขตรับความรู้สึกทางกายปฐมภูมิ(primary somatosensory area)  อยู่ในรอยนูนหลังร่องกลาง(postcentral gyrus) เป็นเขตสมองหลักในการรับความรู้สึกทางกายจากทั้งอวัยวะส่วนในทั้งส่วนนอกของร่างกาย
ตัวรับความรู้สึกเกี่ยวข้องกับความเจ็บปวดเรียกว่าโนซิเซ็ปเตอร์มี  2  ประเภทหลัก  คือแบบใยประสาทเอ  (A-fiber)  และแบบใยประสาทซี (C-fiber)  แบบใยประสาทเอนั้นมีปลอกไมอีลินและสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าไปได้อย่างรวดเร็ว  และใช้โดยมากในการส่งตัวกระตุ้นที่มีผลเป็นความเจ็บปวดประเภทที่รวดเร็วและรุนแรง  ในนัยตรงกันข้าม  แบบใยประสาทซี  ไม่มีปลอกไมอีลินและส่งสัญญาณไปอย่างช้า ๆ  ซึ่งใช้ในการส่งตัวกระตุ้นที่มีผลเป็นความเจ็บปวดที่ช้า ๆ แสบร้อน และแพร่กระจาย
ระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยนของการสัมผัส  ก็คือระดับที่ต่ำที่สุดของความรู้สึกที่จะทำให้เกิดการตอบสนองจากตัวรับสัมผัสเช่น เท่ากับแรงที่เกิดขึ้นจากการทิ้งปีกของผึ้งตัวหนึ่งบนแก้มเป็นระยะความสูง 1 ซ.ม.  แต่ว่า  พึงสังเกตว่า  ส่วนต่าง ๆ ของร่างกายมีระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยนที่แตกต่างกัน.
การเห็นเปิดโอกาสให้สมองรับรู้และทำการตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ ตัว ข้อมูลคือตัวกระตุ้นที่เป็นแสงผ่านเข้าไปทางเรตินาแล้วก่อให้เกิดปฏิกิริยาในเซลล์ประสาทชนิดหนึ่งที่เรียกว่าเซลล์รับแสง(photoreceptor cell)ศักย์ตัวรับความรู้สึก(Receptor potential) ก็จะเริ่มเกิดขึ้นที่ตัวรับแสง และเมื่อศักย์ที่เกิดเนื่องจากตัวกระตุ้นมีระดับที่เพียงพอที่จะกระตุ้นตัวเซลล์ก็จะทำให้เกิดสัญญาณส่งไปสู่ระบบประสาทกลางโดยผ่านกลุ่มของเซลล์ประสาทอีกกลุ่มหนึ่งในเรตินา
เมื่อสัญญาณเดินทางไปจากตัวรับแสงไปยังเซลล์ประสาทที่มีขนาดใหญ่กว่า  เซลล์ประสาทที่ใหญ่กว่านั้นต้องสร้างศักยะงานเพื่อที่จะให้สัญญาณแรงพอที่จะไปถึงระบบประสาทกลางถ้าตัวกระตุ้นทางตาไม่ก่อให้เกิดการตอบสนองที่เพียงพอ  คือไม่ถึงระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยนก็จะไม่มีปฏิกิริยาอะไรทางกาย  แต่ถ้าตัวกระตุ้นมีกำลังพอที่จะก่อให้เกิดศักยะงานในเซลล์ประสาทที่มีขนาดใหญ่นั้น  สมองก็จะรวบรวมข้อมูลทางตานั้นแล้วทำปฏิกิริยาตอบสนองที่สมควร  สมองประมวลผลของข้อมูลทางตาในสมองกลีบท้ายทอยโดยเฉพาะในคอร์เทกซ์สายตาปฐมภูมิ
ระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยนสำหรับการมองเห็นก็คือ  การเห็นในระดับที่ต่ำที่สุดที่จะให้เกิดการตอบสนองในตัวรับแสงในตา ซึ่งก็คือระดับของแสงสว่างที่เกิดขึ้นเพราะคนถือเทียนเล่มหนึ่งห่างไป  48  กิโลเมตร  หลังจากที่ตาปรับเข้ากับความมืดได้แล้ว
การได้กลิ่นเปิดโอกาสให้ร่างกายรู้จำโมเลกุลสารเคมีในอากาศที่สูดเข้าไป  อวัยวะดมกลิ่นที่อยู่ในด้านทั้งสองข้างของผนังกั้นโพรงจมูกประกอบด้วยเยื่อบุผิวรับกลิ่น(olfactory epithelium)  และเนื้อเยื่อยึดต่อใต้เยื่อบุผิว(lamina propria)  เยื่อบุผิวรับกลิ่นมีเซลล์รับกลิ่น  (olfactory receptor cell) บุผิวด้านล่างของแผ่นกระดูกพรุน(Cribriform plate), ผิวด้านบนของแผ่นกระดูกตั้งฉากอันเป็นส่วนของกระดูกเพดานปาก(Perpendicular plate of palatine bone), และผิวด้านบนของกระดูกก้นหอยของจมูก(nasal concha)   มีสารเคมีประมาณ  2%  จากทั้งหมดที่สูดเข้าไปเท่านั้นที่ไปถึงอวัยวะดมกลิ่น  เป็นเพียงแต่ตัวอย่างเล็กน้อยของอากาศที่สูดเข้าไป
เซลล์รับกลิ่นยื่นออกมาจากเยื่อบุผิวเพื่อเป็นฐานสำหรับขนเซลล์(cilla)  ที่มีเมือกอยู่รอบ ๆ   กลิ่นทำปฏิกิริยากับขนเซลล์เหล่านี้    กลิ่นโดยปกติเป็นโมเลกุลประกอบอินทรีย์เล็ก ๆ   ระดับการละลายได้ในน้ำและลิพิดของกลิ่นมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับความแรงของกลิ่น   การที่กลิ่นเข้าไปยึดกับหน่วยรับความรู้สึกคู่กับจีโปรตีน(G protein-coupled receptor)  ปลุกฤทธิ์ของadenylate cyclaseซึ่งแปรอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต(ATP) ให้เป็นCyclic adenosine monophosphateซึ่งสนับสนุนให้เปิดประตูโซเดียม(sodium channel) ทำให้เกิดศักย์ตัวรับความรู้สึกเฉพาะพื้นที่ที่เยื่อหุ้มเซลล์
ระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยนสำหรับกลิ่น  ก็คือระดับการรับรู้ที่ต่ำที่สุดเพียงพอที่จะทำให้เกิดการตอบสนองจากตัวรับกลิ่นในจมูก  ตัวอย่างก็คือน้ำหอมหยดหนึ่งในบ้านมี  6  ห้อง  ค่านี้ไม่เหมือนกันสำหรับสารมีกลิ่นต่าง ๆ
รสเป็นตัวแสดงรสชาติของอาหารและวัตถุอื่น ๆ ที่ผ่านลิ้นเข้าไปในปากเซลล์รับรู้รสอยู่บนพื้นผิวของลิ้นส่วนที่ติดกับส่วนของคอหอยและกล่องเสียงเซลล์รู้รสเกิดขึ้นบนปุ่มรับรส(taste bud)  เป็นเซลล์เนื้อเยื่อมีกิจพิเศษ  ที่มีการเปลี่ยนใหม่ทุก ๆ 10 วัน  จากแต่ละเซลล์จะมีไมโครวิลไล(microvilli)  ยื่นออกมาผ่านรูรับรู้รส  ออกมาถึงช่องปาก  รสซึ่งเป็นสารเคมีที่ละลายจะทำปฏิกิริยากับเซลล์รับรู้เหล่านี้  รสต่าง ๆ จะเข้าไปยึดหน่วยรับรู้ต่าง ๆ กัน  หน่วยรับรู้รสเค็มและรสเปรี้ยวเป็นประตูไอออน(ion channel)  ที่เปิดปิดโดยสารเคมี  (คือตัวกระตุ้น)  ซึ่งสามารถลดศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ได้ ส่วนหน่วยยรับรู้รสรสหวาน รสขม และรสอุมะมิ(รสกลมกล่อม)  เป็นหน่วยรับรสคู่กับจีโปรตีนมีกิจจำเพาะ  เซลล์รับรู้ทั้งสองจำพวกปล่อยสารสื่อประสาทไปยังเซลล์ประสาทนำเข้า(afferent neuron) ซึ่งก่อให้เกิดศักยะงานส่งไปยังระบบประสาทกลาง
ระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยนของรสก็คือ  ระดับที่ต่ำที่สุดของรสที่ให้เกิดการตอบสนองจากตัวรับรสในปาก  ซึ่งก็คือ  หยดหนึ่งของยาควินินในน้ำ  250  แกลลอน(ประมาณ 1138 ลิตร)
ความเปลี่ยนแปลงของความดันเกิดจากเสียงที่มาถึงหูทำให้เกิดความสั่นสะเทือนที่แก้วหูซึ่งเชื่อมต่อกับกระดูกขยายเสียง  คือกระดูกในหูส่วนกลางกระดูกเล็ก ๆ  เหล่านี้ขยายคลื่นความดันแล้วส่งต่อไปยังหูชั้นในรูปหอยโข่งซึ่งเป็นกระดูกเวียนเหมือนก้นหอยในหูส่วนในเซลล์ขนในท่อของหูชั้นในรูปหอยโข่งก็จะขยับโยกไปตามคลื่นของน้ำที่อยู่ในท่อ  และตามคลื่นการเคลื่อนไหวของเนื้อเยื่อที่เดินทางผ่านส่วนต่าง ๆ ของหูชั้นในรูปหอยโข่งไปเซลล์ประสาทแบบสองขั้ว(Bipolar  neuron)  ที่อยู่ตรงกลางหูชั้นในรูปหอยโข่ง  สอดส่องรับข้อมูลจากเซลล์ขนซึ่งเป็นเซลล์รับความรู้สึกเหล่านั้น  และส่งข้อมูลนั้นต่อไปยังก้านสมองผ่านเส้นประสาท Vestibulocochlearข้อมูลเสียงนั้นก็จะได้รับการประมวลผลในสมองกลีบขมับของระบบประสาทกลางคือในคอร์เทกซ์การได้ยินปฐมภูมิ
ระดับกระตุ้นขีดเริ่มเปลี่ยนของเสียงก็คือ  ระดับที่ต่ำที่สุดของเสียงที่ให้เกิดการตอบสนองจากตัวรับเสียงในหู  ซึ่งก็คือ  เสียงนาฬิกาข้อมือในที่เงียบห่างออกไป  6 เมตร  (20 ฟุต)
ช่องครึ่งวงกลม(Semicircular canal)  ซึ่งเชื่อมกับหูชั้นในรูปหอยโข่งสามารถตีความหมายของข้อมูลการทรงตัวของกาย  โดยใช้ระบบที่คล้ายกันกับระบบการได้ยิน  และส่งข้อมูลนั้นไปยังสมอง  เซลล์ขนของหูส่วนนี้ยื่นส่วนที่เรียกว่าkinociliaและstereociliaเข้าไปในเยื่อคล้ายวุ้นที่บุช่องครึ่งวงกลมนั้น  ในส่วนต่าง ๆ ของช่องครึ่งวงกลม  โดยเฉพาะในส่วนที่เรียกว่า "macula of saccule" และ "macula of utricle" สารผลึกแคลเซียมคาร์บอนเนตที่เรียกว่าstatoconiaตั้งอยู่บนผิวของเยื่อคล้ายวุ้นนั้นเมื่อเอียงศีรษะหรือเมื่อร่างกายประสบกับการเร่งความเร็วแนวตรงสารผลึกนั้นก็เคลื่อนไปกระทบซีแลียของเซลล์ขน  และเพราะเหตุนั้น  ก่อให้เกิดการหลั่งสารสื่อประสาทไปยังเซลล์ประสาทรับรู้ที่อยู่รอบ ๆ  ซึ่งส่งสัญญาณต่อไปยังระบบประสาทกลาง
ในส่วนอื่นของช่องครึ่งวงกลมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระเปาะโอสเซียส(Osseous ampullae)  มีโครงสร้างอีกอย่างหนึ่งเรียกว่าเยื่อหุ้มกระเปาะ(ampullary cupula)  ซึ่งคล้ายกับเยื่อคล้ายวุ้นใน macula แต่ว่า  เยื่อหุ้มกระเปาะจะเข้าไปกระทบขนเซลล์ที่อยู่ในเยื่อหุ้มกระเปาะเอง  เมื่อน้ำที่อยู่รอบ ๆ  ทำให้เยื่อหุ้มกระเปาะนั้นเคลื่อน  กระเปาะโอสเซียสสื่อสารข้อมูลเกี่ยวกับการหมุนของศีรษะในแนวราบไปยังสมอง  โดยผ่านเซลล์ประสาทในvestibular nerve ganglion)  ที่อยู่ใกล้ ๆ กันนั้น  ซึ่งคอยสอดส่องดูเซลล์ขนในช่อง  เพื่อที่จะยิงสัญญาณไปยังระบบประสาทกลางเส้นประสาทที่เกี่ยวข้องกันนั้นเป็นสาขาของเส้นประสาท Vestibulocochlear
โดยทั่ว ๆ ไป  การตอบสนองของเซลล์ต่อตัวกระตุ้นหมายถึงความเปลี่ยนแปลงในสภาวะของเซลล์  หรือการทำงานของเซลล์  เปรียบเทียบโดยการเคลื่อนไหว  การคัดหลั่ง  การผลิตเอนไซม์หรือการแสดงออกของยีน(gene expression)
หน่วยรับความรู้สึกบนผิวของเซลล์  เป็นส่วนประกอบของเซลล์ที่สอดส่องดูตัวกระตุ้นและตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อม  โดยส่งสัญญาณไปยังศูนย์ควบคุมในร่างกายเพื่อการประมวลผลและการตอบสนอง  คือ  เซลล์จะแปรตัวกระตุ้นโดยกระบวนการการถ่ายโอนความรู้สึกเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่รู้จักกันว่าศักย์ตัวรับความรู้สึกแล้วส่งสัญญาณเดินทางผ่านวิถีประสาทเฉพาะของตนไปยังระบบประสาทกลางเพื่อจะให้เกิดการตอบสนองของทั้งระบบ  หน่วยรับความรู้สึกแต่ละอย่างตอบสนองต่อพลังงานของตัวกระตุ้นแบบเดียวเท่านั้นที่เป็นการกระตุ้นที่เหมาะสม(adequate stimulus)  ของหน่วยรับความรู้สึก   และตอบสนองต่อตัวกระตุ้นที่อยู่ในเขตระดับจำกัด (เช่นมนุษย์ได้ยินเสียงในระดับความถี่ที่จำกัด) ขึ้นอยู่กับความจำเป็นของสัตว์นั้น ๆ  ข้อมูลตัวกระตุ้นสามารถแพร่ไปทั่วทั้งร่างกาย  เบื้องต้นโดย ผ่านการถ่ายโอนเชิงกล(mechanotransduction) หรือการถ่ายโอนเชิงเคมี(chemotransduction)  อย่างใดอย่างหนึ่ง  ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของตัวกระตุ้น
สำหรับตัวกระตุ้นเชิงกล  มีการเสนอว่าตัวรับแรงกลของเซลล์เป็นโมเลกุลเมทริกซ์นอกเซลล์ระบบเส้นใยของเซลล์(cytoskeleton)โปรตีนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์(Transmembrane protein) โปรตีนระหว่างผิวเยื่อหุ้มเซลล์และฟอสโฟลิพิด(phospholipid)เมทริกซ์ของนิวเคลียส(Nuclear matrix)โครมาตินและ/หรือเยื่อลิพิดมีชั้นคู่(lipid bilayer)  การตอบสนองของโครงสร้างดังที่กล่าวมานั้น  สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งสองทิศทาง  ตัวอย่างเช่น  เมทริกซ์นอกเซลล์นอกจากจะเป็นตัวส่งต่อพลังงานเชิงกลไปให้เซลล์แล้ว  แต่โครงสร้างและองค์ประกอบของมันสามารถเปลี่ยนไปได้อีกด้วยเพราะการตอบสนองของเซลล์ต่อพลังงานเชิงกลนั้น  จะเป็นพลังงานที่เกิดขึ้นภายนอกของสัตว์ก็ดี  ภายในก็ดีประตูไอออนที่มีความไวต่อพลังงานเชิงกลมีอยู่ในเซลล์หลายชนิด  งานวิจัยได้แสดงว่า  สภาพให้ซึมผ่านได้ของประตูเหล่านี้ต่อไอออนบวก  (แคตไอออน)  มีอิทธิพลจากตัวรับการยืดออกและตัวกระตุ้นเชิงกลสภาพให้ซึมผ่านได้ของประตูไอออนเป็นมูลรากของการแปรตัวกระตุ้นเชิงกลไปสู่สัญญาณไฟฟ้า  (คือเป็นมูลฐานของการถ่ายโอนเชิงกล)
ตัวกระตุ้นเชิงเคมี ตัวอย่างเช่นกลิ่น มีการตรวจจับโดยหน่วยรับความรู้สึกของเซลล์ที่บ่อยครั้งจับคู่กับประตูไอออนที่มีหน้าที่ถ่ายโอนสารเคมีเป็นสัญญาณไฟฟ้า  กรณีหนึ่งก็คือเซลล์ประสาทรับกลิ่น(Olfactory receptor neuron)คือ เมื่อสารมีกลิ่นเข้าไปยึดกับหน่วยรับกลิ่นของเซลล์ศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ก็ลดลงเปิดประตูไออนบวกที่ไม่เลือกขนาดไอออน ซึ่งเริ่มกระบวนการถ่ายโอนสารเคมีเป็นสัญญาณไฟฟ้า นอกจากนั้นแล้วหน่วยรับกลิ่นคู่กับจีโปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์สามารถก่อให้เกิดกระบวนการที่สองที่เปิดประตูไออนบวกทำให้สัญญาณไฟฟ้าของเซลล์มีกำลังมากขึ้น เป็นการขยายสัญญาณของกลิ่น
ในการตอบสนองต่อตัวกระตุ้นตัวรับความรู้สึกเริ่มกระบวนการถ่ายโอนความรู้สึกโดยสร้างศักย์ตัวรับความรู้สึกหรือศักยะงานในเซลล์เดียวกันหรือในเซลล์ใกล้ ๆ กัน ความไวต่อตัวกระตุ้นสามารถขยายได้โดยระบบตัวส่งสัญญาณที่สอง(Second messenger system) ซึ่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อ ๆ กัน ก่อให้เกิดผลผลิตระหว่างกลาง (intermediate products) เป็นจำนวนมาก เป็นการเพิ่มกำลังของสัญญาณที่มาจากโมเลกุลเดียวของหน่วยรับความรู้สึก
แม้ว่าตัวรับความรู้สึกและตัวกระตุ้นจะมีหลายแบบ  แต่ตัวกระตุ้นภายนอกโดยมากก่อให้เกิดศักย์ตัวรับความรู้สึกที่มีอยู่เฉพาะที่ในเซลล์ประสาทที่อยู่ในอวัยวะรับความรู้สึกหรือเยื่อรับความรู้สึกในระบบประสาททั้งตัวกระตุ้นภายนอกและทั้งตัวกระตุ้นภายใน  ก่อให้เกิดการตอบสนอง  2  ประเภทอย่างใดอย่างหนึ่ง  คือการตอบสนองแบบกระตุ้น(excitatory response)  ซึ่งโดยปกติอยู่ในรูปแบบของศักยะงานและการตอบสนองแบบยับยั้ง(inhibitory response)
เมื่อเซลล์ประสาทที่รับสัญญาณรับการกระตุ้นด้วยพลังกระตุ้น  (excitatory impulse)สารสื่อประสาทจากเซลล์ที่ส่งสัญญาณจะเข้าไปยึดเดนไดรต์ของเซลล์  และทำให้สภาวะให้ซึมผ่านได้ของเซลล์เพิ่มมากขึ้นต่อไอออนเฉพาะอย่างอย่างใดอย่างหนึ่ง  ประเภทของสารสื่อประสาทเป็นตัวกำหนดประเภทของไอออนที่เซลล์อนุญาตให้ซึมผ่านได้ ในกรณีของศักย์หลังไซแนปส์แบบกระตุ้น(excitatory postsynaptic potential) เซลล์ก็จะมีการตอบสนองแบบกระตุ้น  (excitatory response)  นี่เกิดขึ้นเมื่อสารสื่อประสาทแบบกระตุ้น  ซึ่งโดยปกติคือกลูตาเมตเข้าไปยึดเดนไดรต์ของเซลล์  และก่อให้เกิดการไหลของไอออนโซเดียมเข้าไปในเซลล์  ผ่านประตูไอออนที่อยู่ใกล้จุดที่ถูกยึด
ความเปลี่ยนแปลงอย่างนี้ในสภาวะให้ซึมผ่านได้ของเยื่อหุ้มเซลล์ในเดนไดรต์เรียกว่าศักย์หลายค่า(graded potential)  แบบเฉพาะที่  และทำให้ศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์เปลี่ยนจากศักย์ระดับพัก(resting potential)  ที่อยู่ในเขตขั้วลบ  ให้เป็นศักย์ที่เป็นบวกเพิ่มขึ้น  เป็นกระบวนการที่เรียกกันว่าการลดขั้ว(depolarization)การเปิดของประตูโซเดียมหนึ่งจะทำให้ประตูโซเดียมที่อยู่ใกล้ ๆ กันเปิด  ทำให้การเปลี่ยนแปลงของสภาวะให้ซึมผ่านได้ขยายไปจากเดนไดรต์ไปสู่ตัวเซลล์
ถ้าศักย์หลายค่ามีกำลังพอ  หรือถ้ามีศักย์หลายค่าเกิดต่อ ๆ กันในความถี่ที่รวดเร็วพอการลดขั้วก็จะสามารถขยายไปถึงตัวเซลล์จนถึงแอกซอนฮิลล็อก(axon hillock)  แล้วต่อจากแอกซอนฮิลล็อก  ก็อาจจะมีการสร้างศักยะงานขึ้นและถ่ายทอดไปทางแอกซอนเปิดประตูไอออนโซเดียมตามทางในแอกซอนที่สัญญาณนั้นดำเนินไป  เมื่อสัญญาณเริ่มดำเนินไปในแอกซอน  ศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ได้เปลี่ยนไปถึงระดับศักย์ขีดเริ่มเปลี่ยน(Threshold potential)  แล้ว ซึ่งหมายความว่า  การส่งสัญญาณนั้นถึงจุดที่หยุดไม่ได้
ประตูโซเดียมเป็นกลุ่ม ๆ ที่เปิดโดยความเปลี่ยนแปลงของศักย์เยื่อหุ้มเซลล์  ก็จะเพิ่มกำลังให้กับสัญญาณที่กำลังเดินทางไปจากแอกซอนฮิลล็อก  ทำให้สัญญาณนั้นสามารถเดินทางไปตลอดความยาวของแอกซอน  และเมื่อการลดขั้วกระจายไปถึงปลายแอกซอน(axon terminal)  ปลายแอกซอนนั้นก็จะยังไอออนแคลเซียมภายนอกให้ซึมผ่านเข้ามาได้  ซึ่งจะผ่านเข้าไปในเซลล์โดยประตูไอออนแคลเซียม
แคลเซียมเป็นเหตุให้เซลล์ปล่อยสารสื่อประสาทที่เก็บไว้ในถุงไซแนปส์(synaptic vesicle) เข้าไปในไซแนปส์ระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์ที่มีชื่อเรียกว่า  เซลล์ประสาทก่อนไซแนปส์  และเซลล์ประสาทหลังไซแนปส์  ถ้าสัญญาณจากเซลล์ประสาทก่อนไซแนปส์เป็นแบบกระตุ้น  เซลล์นั้นก็จะปล่อยสารสื่อประสาทแบบกระตุ้น  และอาจจะเป็นเหตุให้เกิดการตอบสนองแบบเดียวกัน  (คือแบบกระตุ้น)  ในเซลล์ประสาทหลังไซแนปส์
เซลล์ประสาทเหล่านี้อาจจะสื่อสารกับตัวรับความรู้สึกอื่น ๆ  และเซลล์ปลายทางของสัญญาณ  รวมกันเป็นพัน ๆ เซลล์  ผ่านเครือข่ายเดนไดรต์ที่กว้างขวางและซับซ้อน  การสื่อสารของตัวรับความรู้สึกโดยวิธีนี้  ยังการแยกแยะและการเข้าใจความหมายของสิ่งเร้าภายนอกที่ชัดเจนให้เป็นไปได้  กล่าวสรุปโดยผล ก็คือศักย์หลายค่าทำให้เกิดศักยะงานที่สื่อสารโดยระดับความถี่  ส่งไปทางแอกซอนของเซลล์ประสาทซึ่งในที่สุดก็จะมาถึงคอร์เทกซ์จำเพาะกิจในสมอง  แม้ในคอร์เทกซ์ที่มีกิจเฉพาะเจาะจงอย่างยิ่งนี้  สัญญาณที่ส่งมาถึงก็จะได้รับการประสานกับสัญญาณอื่น ๆ  และอาจจะก่อให้เกิดการตอบสนองเป็นศักยะงานที่มีการส่งต่อ ๆ ไป
ถ้าสัญญาณที่มาจากเซลล์ประสาทก่อนไซแนปส์เป็นแบบยับยั้งสารสื่อประสาทแบบยับยั้งซึ่งโดยปกติแล้วก็คือสารกาบา(gamma-Aminobutyric acid, ตัวย่อ GABA) ก็จะถูกปล่อยไปในไซแนปส์สารสื่อประสาทนี้ก่อให้เกิดศักย์หลังไซแนปส์แบบยับยั้ง(inhibitory postsynaptic potential) ในเซลล์ประสาทหลังไซแนปส์
การหลั่งสารสื่อประสาทแบบยับยั้ง จะยังเซลล์ประสาทหลังไซแนปส์ให้ไอออนคลอไรด์ซึมผ่านเข้าไปได้  ทำให้ศักย์เยื่อหุ้มประสาทของเซลล์เป็นขั้วลบมากขึ้น เยื่อหุ้มประสาทที่เป็นขั้วลบมากขึ้นทำให้เป็นไปได้น้อยลงในการที่เซลล์จะยิงศักยะงานเป็นการยับยั้งนิวรอนไม่ให้ส่งสัญญาณต่อ ๆ ไป
เซลล์ประสาทหนึ่ง ๆ อาจจะรับการกระตุ้นหรือการยับยั้งขึ้นอยู่กับตัวกระตุ้น ดังที่กล่าวมานี้
ประสาทในระบบประสาทส่วนปลาย(peripheral nervous system)  กระจายไปในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย  รวมทั้งในเซลล์กล้ามเนื้อ  (หรือใยกล้ามเนื้อ)  ใยกล้ามเนื้อเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทสั่งการ(motor neuron)ตรงจุดที่เรียกว่ารอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อ(neuromuscular junction)  เมื่อระบบกล้ามเนื้อได้รับข้อมูลจากตัวกระตุ้นภายในหรือภายนอก  ใยกล้ามเนื้อต่าง ๆ  ก็จะได้รับการกระตุ้นจากเซลล์ประสาทสั่งการต่าง ๆ ที่สัมพันธ์กับใยกล้ามเนื้อระบบประสาทกลางจะส่งพลังประสาทไปตามเซลล์ประสาทต่าง ๆ  จนกระทั่งถึงเซลล์ประสาทสั่งการซึ่งปล่อยสารสื่อประสาทอะเซทิลโคลิน(acetylcholine ตัวย่อ ACh) เข้าไปในรอยต่อประสาทและกล้ามเนื้อ
ACh เชื่อมกับหน่วยรับนิโคตินิก อะเซทิลโคลิน(nicotinic acetylcholine receptors) บนผิวของเซลล์กล้ามเนื้อและเปิดประตูไอออน  อนุญาตให้ไอออนโซเดียมไหลเข้าไปในเซลล์  และให้ไออนโปแตสเซียมไหลออก  การไหลเข้าไหลออกของไอออนทำให้เกิดการลดขั้วซึ่งก่อให้เกิดการปล่อยไอออนแคลเซียมภายในเซลล์  เมื่อไอออนแคลเซียมเชื่อมกับโปรตีนภายในเซลล์  ก็จะทำให้กล้ามเนื้อสามารถหดตัวได้  ซึ่งเป็นผลในที่สุดของกระบวนการรับรู้และตอบสนองต่อตัวกระตุ้นในระบบกล้ามเนื้อ
ระบบต่อมไร้ท่อรับอิทธิพลจากตัวกระตุ้นมากมายทั้งภายในภายนอก  ตัวกระตุ้นภายในอย่างหนึ่งที่ทำให้เกิดการหลั่งฮอร์โมนในระบบก็คือความดันเลือดความดันเลือดต่ำเป็นสาเหตุที่สำคัญของการหลั่งฮอร์โมนวาโซเพรสซิน(vasopressin)  ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ก่อให้เกิดการกักน้ำไว้ในไต  และยังทำให้สัตว์นั้นหิวน้ำด้วย    ถ้าความดันเลือดของสัตว์นั้นกลับเป็นปกติโดยการกักน้ำไว้ในไตหรือการดื่มน้ำ  การหลั่งวาโซเพรสซินก็จะลดลงและก็จะมีการกักน้ำไว้ในไตน้อยลง
ภาวะไฮโปโวเลเมีย(Hypovolemia)  คือการมีพลาสมาของเลือดที่ต่ำ  ก็สามารถเป็นตัวกระตุ้นที่เป็นเหตุของการตอบสนองเช่นนี้ด้วย
ฮอร์โมนอีพีเนฟรีนหรือที่รู้จักกันว่า  อะดรีนาลีน  เป็นสารที่ร่างกายใช้บ่อย ๆ  เพื่อตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงทั้งภายในภายนอก  เหตุที่ทำให้เกิดการหลั่งฮอร์โมนนี้อย่างหนึ่งก็คือการตอบสนองโดยสู้หรือหนี(Fight-or-flight response)คือ   เมื่อร่างกายประสบกับตัวกระตุ้นภายนอกที่อาจจะมีอันตรายต่อมหมวกไตก็จะปล่อยอีพีเนฟรีน  ทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ  เช่นทำเส้นเลือดให้ตีบ  ขยายม่านตา  ทำหัวใจให้เต้นเร็วขึ้น  ทำการหายใจให้เร็วขึ้น  และเพิ่มการสันดาปของน้ำตาลกลูโคสการตอบสนองทากายภาพทั้งหมดเหล่านี้รับรองพฤติกรรมในสัตว์ที่อาจทำให้พ้นจากภัย  ไม่ว่าจะตัดสินใจเพื่ออยู่สู้  หรือเพื่อหนีหลบอันตราย
ระบบย่อยอาหารสามารถตอบสนองต่อตัวกระตุ้นภายนอก  เช่นการเห็นหรือการได้กลิ่นอาหาร  และก่อให้เกิดความเปลี่ยนแปลงทางกายภาพก่อนที่อาหารจะเข้ามาสู่ร่างกายรีเฟล็กซ์นี้รู้จักกันว่าระยะเซฟาลิก(cephalic phase)ของการย่อยอาหาร  การเห็นและการได้กลิ่นอาหารเป็นตัวกระตุ้นที่มีกำลังพอที่จะให้เกิดการหลั่งน้ำลาย  การหลั่งเอนไซม์ในกระเพาะและตับอ่อน  และการหลั่งของต่อมไร้ท่อเพื่อเตรียมตัวที่จะรับสารอาหาร  ก็โดยการเริ่มกระบวนการย่อยอาหารก่อนที่อาหารจะลงไปถึงกระเพาะอย่างนี้นี่แหละ    ร่างกายจึงสามารถย่อยอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เมื่ออาหารมาถึงปาก  รสและข้อมูลอื่นจากตัวรับความรู้สึกในปาก  ก็จะเพิ่มการตอบสนองของระบบย่อยอาหารขึ้นไปอีกตัวรับสารเคมี(chemoreceptors)  และตัวรับแรงกล(mechanoreceptors)  ที่เริ่มทำงานเพราะการเคี้ยวและการกลืนอาหาร  ก็จะเพิ่มการหลั่งเอนไซม์ในกระเพาะและในลำไส้
ระบบย่อยอาหารสามารถตอบสนองต่อตัวกระตุ้นภายในเช่นเดียวกัน  ในระบบประสาทในลำไส้(enteric nervous system)  แค่ระบบเดียวมีเซลล์ประสาทเป็นล้าน ๆ เซลล์  เซลล์เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวรับความรู้สึกที่สามารถตรวจจับความเปลี่ยนแปลงในทางเดินอาหาร  เช่นเมื่ออาหารเข้ามาในลำไส้เล็ก  และขึ้นอยู่กับว่าตัวรับความรู้สึกพบอะไรเอนไซม์บางชนิด  หรือน้ำย่อยจากตับอ่อนและตับอาจจะมีการหลั่งออกเพื่อช่วยการเผาผลาญและการย่อยสลายอาหาร
การวัดศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นไปได้ด้วยการใช้ไมโครอีเล็คโทรดในการบันทึกค่าศักย์  เทคนิคPatch clampทำให้สามารถที่จะควบคุมความเข้มข้นของไอออนหรือลิพิดภายในเซล์หรือภายนอกเซลล์  ในขณะที่สามารถบันทึกค่าศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยในเวลาเดียวกัน  ด้วยเทคนิคนี้  เราสามารถที่จะตรวจสอบอิทธิพลของเหตุนานาประเภทต่อขีดเริ่มเปลี่ยนและต่อการแพร่กระจายไปของศักย์ในเซลล์
เทคนิคโพซิตรอนอีมิสชันโทโมกราฟีและfMRIช่วยสร้างภาพบริเวณสมองที่กำลังทำงานอยู่โดยไม่ต้องอาศัยการผ่าตัด  ในขณะที่สัตว์ทดลองประสบกับตัวกระตุ้นต่าง ๆ  ภาพที่สร้างโดยเทคนิคเหล่านี้ก็จะติดตามการทำงานในเขตสมองโดยสัมพันธ์กับการเดินโลหิตเข้าไปยังเขตสมองได้
ซอริน บารัก และคณะ พิมพ์บทความในวารสาร  Journal of Reconstructive Microsurgery  เร็ว ๆ นี้  ซึ่งติดตามการตอบสนองของหนูทดลองต่อตัวกระตุ้นความเจ็บปวด  โดยใช้ตัวกระตุ้นภายนอกที่ร้อนแบบฉับพลัน  แล้ววัดเวลาในการชักขาหลังออกของสัตว์