התמרה חושית

בפיזיולוגיה, התמרה חושית או טרנסדוקציה היא תהליך של הסבת גירוי חושי מהאנרגיה בה הוא מופיע לשינוי במתח קרום התא. תהליך התמרה זה מתרחש במערכת העצבים והוא אופייני לתאי חוש בעלי התמחות המאפשרת להם לקיים את התהליך. בתהליך ההתמרה החושית הופכים גירויים חושיים חיצוניים לאותות חשמליים בתוך התא. הגירויים הפיזיקליים (למשל פוטונים, לחץ פיזי, או מולקולה מסוימת) פוגעים בקולטני חישה, ובאמצעות תהליכים שונים גורמים לשינוי במתח החשמלי של ממברנת התא. האות החשמלי שנוצר בתא החוש מכונה פוטנציאל קולטן (Receptor Potential), והוא נושא בתוכו מידע על אופיו של הגירוי החושי. מידע זה מועבר הלאה דרך סינפסות לתאי עצב במערכת העצבים ההיקפית והמרכזית. תהליך זה נקרא התמרה חושית, כיוון שהאירועים החושיים מותמרים, כלומר "הופכים", לשינויים בפוטנציאל הממברנה של התא. ניתן לתאר את התהליך גם כהמרה של אנרגיה מצורה אחת לאחרת. בחוש השמיעה למשל, אנרגיה מכנית מתנודות של אוויר הנקלטות באוזן עוברת המרה לאנרגיה חשמלית ואנרגיה כימית המשמשות להעברת מידע בתוך מערכת העצבים. הספציפיות של תאי החוש מתקיימת בעזרת מנגנונים המסוגלים להתמיר עוצמה מינימלית של הגירוי. במערכת הראייה איבר החישה הוא העין, אשר מרכזת תא האור על הרשתית בה מתבצע תהליך ההתמרה – השלב השני במסלול המתואר בדיאגרמה המצורפת. הרשתית עצמה היא שלוחה של המוח ובה מספר שכבות תאים, והתחלת עיבוד הנתונים הראייתית נעשית בה. התהליך מתחיל בתאי החישה המבצעים את ההתמרה: קיימים שני סוגים של תאי חישה ברשתת הנקראים "מדוכים" ו"קנים", ומבטאים חלבון רגיש לאור, אופסין, השייך למשפחת הקולטנים מצומדי חלבון G. גירוי האור גורם לשינוי באופסין, ושינוי זה מאתחל סדרה של אירועים מולקולאריים בתוך התא שסופה בהקטנת הפרש המתחים על קרום תא הפוטורצפטור, ולהקטנת פוטנציאל הקולטן הנוצר. הקנים והמדוכים ברשתית אינם מפתחים פוטנציאל פעולה, אלא יוצרים סינפסות עם תאים בשכבה הבאה ברשתית, ומפרישים כמות משתנה של נוירוטרנסמיטור בהתאם למתח על פני קרום התא. תאי בגנגליון שברשתית מקבלים מידע מעובד חלקית, והם מפתחים פוטנציאל פעולה הזורם אל המוח באקסונים של עצב הראייה. לכן, בדוגמה הזאת יותר אור פוגע בפוטורצפטור הגורם לטרנסדוקציה של אות לתוך פחות דחפים חשמליים, ובאופן אפקטיבי מועבר הגירוי אל המוח. מספר חושים פועלים על ידי התמרה של גירויים כימיים. האוכל שלנו משגר גירויים כימיים דרך מערכת הטעם ומערכת הריח. מערכת הריח משמשת גם לקליטה של מולקולות קטנות ונדיפות המספקות מידע על הסביבה. חלק גדול מההתמרה של חוש הכאב נעשית גם היא על ידי מולקולות המופרשות ברקמה הפגועה ומפעילות סיבי עצב. לבסוף, הזיהוי המיני בבעלי חיים נעשה דרך מערכת ריח מיוחדת הקולטת פרומונים. בכל החושים האלה, מולקולות המהוות את הגירוי נקשרות לקולטנים על פני קרום תא החישה, ומפעילות אותו לשינוי במתח קרום התא ומכאן המשך ההעברה במערכת העצבים. התמרה מכנית היא התהליך המתמיר גירויים מכניים לפעילות אלקטרוכימית של תאי העצב. ההתמרה הזו מתבצעת בתאי קולטן המבטאים תעלות יונים הרגישות לגירויים מכניים. משמעות הדבר היא כי סוגים שונים של גירויים מכניים כמו לחץ, מתיחה או ויברציה גורמים לפתיחה של התעלה וזרימה של יונים דרכה באופן שמשתנה המתח על פני הממברנה ונוצר פוטנציאל הקולטן. החושים שבבסיסם עומדת התמרה מכנית הם: שמיעה, חוש שבו שינויים בלחץ האוויר נקלטים באוזן ומותמרים ב'תאי שערה' המבטאים תעלות הרגישות למתיחה המאפשרות לקלוט את התדרים של גלי הקול. האיבר הווסטיבולרי הממוקם גם הוא באוזן הפנימית, ומתמיר גם הוא באמצעות תאי שערה דומים את תאוצת הראש במרחב, ולו חשיבות גדולה בשמירה על היציבה שלנו. במערכת הסומטוסנסורית קיימים שני חושים מכניים: חוש המגע הבנוי על התמרה של גירויים שונים בעור ומאפשר מידע על גופים הנוגעים בעור ומרקמים מדויקים בעזרת פעולת המישוש. מספר רב של תאי קולטן המצויים בעור מתמירים אספקטים שונים של המידע. חוש המצב המעביר למוח מידע על מיקום הגוף במרחב מתמיר גירויים מכניים מתאי קולטן בשרירים, בגידים ובמפרקים. העברה סינפטית קולטן חישה תא קולט אור ריטה ל. אטקינסון, ריצ'רד צ. אטקינסון, אדוארד א. סמית, דאריל ג'. בם, ארנסט ר. הילגרד; מבוא לפסיכולוגיה, מהדורה עשירית, כרך ראשון , הוצאת ספרים "לדורי" תל אביב, 1992 Stanley coren, Lawrence M. Ward, James T. Enns; Sensation and Perception, Fifth Edition, , Harcourt Brace College Publishers, 1992 ניל ר' קרלסון; הפיזיולוגיה של ההתנהגות כרך א', מהדורה תשיעית, כרך א, הוצאת ספרים האוניברסיטה הפתוחה, 2008 Senses – Taste, Smell, Chemical | Britannica, www.britannica.com (באנגלית) Biagio D'Aniello, Gün R. Semin, Anna Scandurra, Claudia Pinelli, The Vomeronasal Organ: A Neglected Organ, Frontiers in Neuroanatomy 11, 2017 doi: 10.3389/fnana.2017.00070/full