Stimulus (fiziologija)

[thumb| [Svjetlost lampe (1.) funkcionira kao uočljiva promjena u biljnom okruženju. Kao rezultat toga, biljka pokazuje reakciju fototropizma — usmjereni rast (2.) prema svjetlosnom stimulusu.]]

U fiziologiji, **stimulus**  ili  **stimulans**                                                                                                                                                                             je promjena u unutrašnjem ili vanjskom okruženju okoline živog bića. Ovu promjenu organizam ili organ može detektovati pomoću **osjetljivosti** i dovodi do fiziološke reakcije. Senzorni receptori mogu primati podražaje izvan tijela, kao što su receptori dodira koji se nalaze u koži ili svjetlosni receptori u oku, kao i iznutra tijela, kao što su hemoreceptori i mehanoreceptori . Kada senzorni receptor detektira podražaj, on može izazvati refleks putem transdukcije podražaja. Unutrašnji podražaj je često prva komponenta homeostatskog kontrolnog sistema. Vanjski podražaji su sposobni proizvesti sistemske odgovore u cijelom tijelu, kao u reakciji "bori se ili bježi". Da bi se podražaj detektirao sa velikom vjerovatnoćom, njegov nivo jačine mora premašiti apsolutni prag; ako signal dostigne prag, informacija se prenosi u centralni nervni sistem (CNS), gdje se integrira i donosi se odluka o tome kako reagovati. Iako stimulansi obično uzrokuju reakciju tijela, CNS je taj koji konačno određuje da li signal izaziva reakciju ili ne.

## Tipovi
### Unutrašnji
#### Homostatski disbalansi
Homostatski disbalansi su glavna pokretačka snaga promjena u tijelu. Ove stimulanse pomno prate receptori i senzori u različitim dijelovima tijela. Ovi senzori su mehanoreceptori, hemoreceptoru i termoreceptori koji, redom, reaguju na pritisak  ili istezanje, hemijske promjene ili promjene temperature. Primjeri mehanoreceptora uključuju baroreceptore koji detektuju promjene krvnog pritiska, Merkelove diskove koji mogu detektovati produženi dodir i pritisak i okoline živog bića. Ovu promjenu organizam ili organ može detektovati pomoću **osjetljivosti** i dovodi do fiziološke reakcije trepljaste ćelije koje detektuju zvučne stimulanse. Homeostatski disbalansi koji mogu poslužiti kao unutrašnji stimulansi uključuju nivoe hranjivih tvari i iona u krvi, nivoe kisika i nivoe vode. Odstupanja od homeostatskog ideala mogu generirati homeostatsku emociju, poput boli, žeđi ili umora, koja motivira ponašanje koje će tijelo vratiti u stagnaciju (kao što su povlačenje, pijenje ili odmor).
#### Krvni pritisak
Krvni pritisak, otkucaji srca i minutni volumen srca mjere se receptorima istezanja koji se nalaze u karotidnim arterijama. Živci se ugrađuju unutar ovih receptora i kada detektuju istezanje, stimulišu se i šalju akcijske potencijale u centralni nervni sistem. Ovi impulsi inhibiraju sužavanje krvnih sudova i smanjuju otkucaje srca. Ako ovi živci ne detektuju istezanje, tijelo prepoznaje nizak krvni pritisak kao opasan stimulus i signali se ne šalju, što sprečava inhibicijsko djelovanje CNS-a; krvni sudovi se sužavaju i otkucaji srca se povećavaju, što uzrokuje porast krvnog pritiska u tijelu.

### Vanjski
#### Dodir i bol
Senzorni osjećaji, posebno bol, su podražaji koji mogu izazvati veliki odgovor i uzrokovati neurvne promjene u tijelu. Bol također uzrokuje promjenu ponašanja u tijelu, koja je proporcionalna intenzitetu bola. Osjećaj registruju senzorni receptori na koži i putuje do centralnog nervnog sistema, gdje se integriše i donosi se odluka o tome kako reagovati; ako se odluči da se mora odgovoriti, signal se šalje nazad do mišića, koji se ponaša odgovarajuće u skladu sa podražajem.

Receptori bola poznati su kao nociceptori. Postoje dvije glavna tipa nociceptora, nociceptori A-vlakana i nociceptori C-vlakana. Receptori A-vlakana su mijelinizirani i brzo provode struje. Uglavnom se koriste za provođenje brzih i oštrih tipova bola. Suprotno tome, receptori C-vlakana su nemijelinizirani i sporo prenose impulse. Ovi receptori provode sporu, žareću, difuznu bol.

Apsolutni prag dodira je minimalna količina osjeta potrebna da izazove reakciju receptora dodira. Ova količina osjeta ima definabilnu vrijednost i često se smatra silom koja se javlja kada pčela spusti krilo na obraz osobe sa udaljenosti od jednog centimetra. Ova vrijednost će se mijenjati u zavisnosti od dijela tijela koji se dodiruje.

#### Vid
Vid omogućava mozgu da percipira i reaguje na promjene koje se dešavaju oko tijela. Informacije, ili stimulusi, u obliku svjetlosti ulaze u mrežnjaču, gdje pobuđuju poseban tip neurona koji se naziva fotoreceptor. Lokalni potencijal receptora počinje u fotoreceptoru, gdje dovoljno pobuđuje ćeliju da impuls prođe kroz niz neurona do centralnog nervnog sistema. Kako signal putuje od fotoreceptora do većih neurona, moraju se stvoriti akcioni potencijali da bi signal imao dovoljno snage da stigne do centralnog nervnog sistema.

Apsolutni prag mirisa je minimalna količina osjeta potrebna da izazove reakciju receptora u nosu. Ova količina osjeta ima definabilnu vrijednost i često se smatra jednom kapljicom parfema u kući sa šest soba. Ova vrijednost će se mijenjati ovisno o tome koja se supstanca miriše. Receptori na površini ćelija su senzorske komponente koje prate podražaje i reaguju na promjene u okruženju prenošenjem signala u kontrolni centar radi dalje obrade i odgovora. Poddražaji se uvijek pretvaraju u električne signale putem transdukcije. Ovaj električni signal, ili receptorski potencijal, prolazi specifičnim putem kroz nervni sistem kako bi pokrenuo sistematski odgovor. Svaka vrsta receptora je specijalizovana da preferencijalno reaguje samo na jednu vrstu energije podražaja, koja se naziva adekvatni podražaj. Senzorni receptori imaju dobro definisan raspon podražaja na koje reaguju, i svaki je podešen na specifične potrebe organizma. Podražaji se prenose kroz tijelo mehanotransdukcijom ili hemotransdukcijom, u zavisnosti od prirode podražaja. Mehanosenzitivni ionski kanali se nalaze u mnogim tipovima ćelija i pokazano je da na permeabilnost ovih kanala za katione utiču receptori istezanja i mehanički stimulusi. Ova permeabilnost ionskih kanala je osnova za pretvaranje mehaničkog stimulusa u električni signal.

### Hemijski
Hemijske stimuluse, poput mirisa, primaju ćelijski receptori koji su često povezani sa onskim kanalima odgovornim za hemotransdukciju. Takav je slučaj u njušnim ćelijama. Depolarizacija u ovim ćelijama nastaje otvaranjem neselektivnih kationskih kanala nakon vezivanja mirisne materije za specifični receptor. Receptori vezani za G protein u plazmatskoj membrani ovih ćelija mogu pokrenuti puteve sekundarnih glasnika koji uzrokuju otvaranje kationskih kanala.

Kao odgovor na stimulans, senzorni receptor pokreće senzornu transdukciju stvaranjem graduiranih potencijala ili akcijskih potencijala u istoj ćeliji ili u susjednoj. Osjetljivost na podražaje se dobija hemijskom amplifikacijom putem puteva sekundarnih glasnika u kojima enzimske kaskade proizvode veliki broj međuprodukata, povećavajući efekat jednog molekula receptora. Kada je neuron stimuliran ekscitacijskim impulsom, neuronski dendriti se vežu za neurotransmitere koji uzrokuju da ćelija postane propusna za određeni tip iona; tip neurotransmitera određuje za koji će ion neurotransmiter postati propusna. Kod ekscitacijskih postsinaptičkih potencijala, generira se ekscitacijski odgovor. To je uzrokovano vezivanjem ekscitacijskog neurotransmitera, obično glutamata, za dendrite neurona, uzrokujući priliv natrijevih iona kroz kanale koji se nalaze u blizini mjesta vezivanja.

Ova promjena u propusnosti membrane u dendritima poznata je kao lokalni graduirani potencijal i uzrokuje promjenu membranskog napona iz negativnog  potencijala mirovanja u pozitivniji napon, proces poznat kao depolarizacija. Otvaranje natrijevih kanala omogućava otvaranje obližnjih natrijevih kanala, omogućavajući promjeni propusnosti da se proširi s dendrita na ćelijsko tijelo. Ako je graduirani potencijal dovoljno jak ili ako se nekoliko graduiranih potencijala pojavi na dovoljno brzoj frekvenciji, depolarizacija se može proširiti preko tijela ćelije do aksonskog brežuljka. Iz aksonskog brežuljka, akcijski potencijal može se generirati i širiti niz akson neurona, uzrokujući otvaranje natrijskih ionskih kanala u aksonu dok impuls putuje. Nakon što signal počne putovati niz akson, membranski potencijal je već prošao prag, što znači da se ne može zaustaviti. Ovaj fenomen je poznat kao odgovor sve ili ništa. Grupe natrijskih kanala otvorene promjenom membranskog potencijala pojačavaju signal dok se udaljava od aksonskog brežuljka, omogućavajući mu da se pomiče duž aksona. Kako depolarizacija dostiže kraj aksona, ili aksonski terminal, kraj neurona postaje propustljiv za kalcijske ione, koji ulaze u ćeliju putem kalcijski kanal|kalcijskih ionskih kanala]]. Kalcij uzrokuje oslobađanje neurotransmitera pohranjenih u sinapsnim vezikulama, koji ulaze u sinapsu između dva neurona poznata kao presinapsni i postsinapsni; ako je signal iz presinapsnog neurona ekscitatorni, uzrokovat će oslobađanje ekscitacijskog neurotransmitera, uzrokujući sličan odgovor u postsinapsnom neuronu.

### Odgovor mišićnog sistema
Nervi u perifernom nervnom sistemu šire se u različite dijelove tijela, uključujući mišićna vlakna. Mišićno vlakno i motorni neuron s kojim je povezano. Mjesto na kojem se motorni neuron veže za mišićno vlakno poznato je kao neuromuskularna spojnica (nervnomišićna veza spojnica). Kada mišići primaju informacije iz unutrašnjih ili vanjskih stimulansa, mišićna vlakna se stimulišu od strane njihovog odgovarajućeg motornog neurona. Impulsi se prenose iz centralnog nervnog sistema niz neurone dok ne stignu do motornog neurona, koji oslobađa neurotransmiter acetilholin (ACh) u neuromišićmu spojnicu. ACh se veže za nikotinske acetilholinske receptore (ACh) na površini mišićne ćelije i otvara ionske kanale, omogućavajući natrijskim ionima da teku u ćeliju, a kalijskim ionima da izlaze; ovo kretanje iona uzrokuje depolarizaciju, koja omogućava oslobađanje kalcijskih jona unutar ćelije. Kalcijski ioni vežu se za proteine unutar mišićne ćelije, kako bi omogućili mišićnu kontrakciju; krajnja posljedica stimulusa.

#### Epinefrin
Epinefrin, također poznat kao adrenalin, također se često koristi za reagiranje na unutrašnje i vanjske promjene. Jedan od uobičajenih uzroka oslobađanja ovog hormona je reakcija borbe ili bijega. Kada se tijelo suoči s vanjskim podražajem koji je potencijalno opasan, epinefrin se oslobađa iz nadbubrežnih žlijezda. Epinefrin uzrokuje fiziološke promjene u tijelu, kao što su sužavanje krvnih sudova, širenje zjenica, ubrzan rad srca i disanja te metabolizam glukoze. Svi ovi odgovori na pojedinačni podražaj pomažu u zaštiti pojedinca, bez obzira da li se donosi odluka da se ostane i bori ili da se pobjegne i izbjegne opasnost.

### Odgovor probavnog sistema
#### Nervna faza
Probavni sistem može reagovati na vanjske podražaje, poput pogleda ili mirisa hrane, i uzrokovati fiziološke promjene prije nego što hrana uđe u tijelo. Ovaj refleks je poznat kao nervna faza probavljenja. Izgled i miris hrane su dovoljno jaki podražaji da izazovu salivaciju, lučenje želučanih i pankreasnih enzima i endokrinu sekreciju u pripremi za dolazne hranjive tvari; pokretanjem probavnog procesa prije nego što hrana stigne do želuca, tijelo je u stanju da efikasnije i efikasnije metabolizira hranu u potrebne hranjive tvari. Kada hrana dospije u usta, okus i informacije iz receptora u ustima doprinose probavnom odgovoru. Hemoreceptori i mehanorceptori, aktivirani žvakanjem i gutanjem, dodatno povećavaju oslobađanje enzima u želucu i crijevima.

#### Crijevni nervni sistem
Probavni sistem je također sposoban reagovati na unutrašnje podražaje. Samo probavni trakt ili crijevni nervni sistem, sadrži milione neurona. Ovi neuroni djeluju kao senzorni receptori koji mogu detektovati promjene u probavnom traktu, poput ulaska hrane u tanko crijevo. U zavisnosti od toga šta ovi senzorni receptori detektuju, određeni enzimi i probavni sokovi iz pankreasa i jetre mogu se lučiti kako bi pomogli u metabolizmu i razgradnji hrane.

## Također pogedajte
* Refleks
*Slobodni nervni završetak
* Terapija senzorne stimulacije
* Stimulacija
* Stimulus (psihologija)

## Reference
Kategorija:Neurofiziologija
Kategorija:Inteligencija biljaka
Kategorija:Čula