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Cellular Physiology (http://www.driesen.com/sensory_systems.htmhttp://isc.temple.edu/neuroanatomy/lab/neuexam/sensory.htm)

古来、感覚システムは聴覚、嗅覚、味覚、触覚、視覚の5つのモダリティに分けられていました。 そのほかにも、触覚（機械受容）、最近では位置や動き（プロプリオセプション）、熱さや冷たさ（熱受容）、痛み（侵害受容）などを含む体性感覚のカテゴリーに分類されることが認識されていますGebhart (1995)。 感覚は、外界に由来するもの（外受容）と考えられる一方で、内部に由来するもの（間受容）もあります。

各感覚系は、受容細胞と、他の神経線維と特定の接続を行う主要な求心性神経細胞から始まります。

それぞれの感覚系は、受容体細胞と、他の神経線維と特定の接続を行う一次求心性神経細胞から始まります。神経線維のグループと、この末梢情報を中枢神経系に伝達する核が、感覚系を定義します。 これらのニューロンは、基本的に特定の感覚エネルギーに合わせて調整されています。 感覚を定義するのは、この特異性である。 例えば、耳の聞こえない患者さんの場合、末梢の感覚終末器官を人工的な装置で置き換えることができます。

受容体の反応の開始は、適切な刺激に依存します。これはSherrington Sherrington (1947)によって定義されたもので、特定の感覚受容体で反応を開始するためには、特定の刺激が必要となります。 刺激エネルギーが電気化学エネルギーに変換されるプロセスは、受容体細胞のレベルで発生し、伝達と呼ばれる。 この変換プロセスにより、神経系による感覚刺激のコード化が可能となる。 例えば、聴覚（定位毛の屈曲）や触覚（パキニア小体の変形）では、機械的エネルギーが膜のイオンチャネルを介してイオンの流れ（電気化学的）に変換され、受容体電位として知られる細胞膜電位が発生する。 反応の開始は、モダリティ、強度、場所、タイミングの4つの要素に依存する。 前述のように、特異性との関係では、刺激エネルギーの種類（音、光など）と、そのエネルギーを感知するために必要な受容体の特異性がモダリティを定義します。 細胞レベルで知覚された刺激の強さは、ニューロンの発火の長さと速さ、そして発火しているニューロンの数に反映されます。 刺激の強さが増すと発火率が増し、刺激の振幅が増すと受容体電位が増すので、このプロセスにはタイミングが重要である。 いくつかの感覚システムでは、知覚によって定義される主観的な強度の測定と、ニューロン応答によって定義される客観的な測定との間に密接な関係があります。どちらのタイプの応答も、Stevens Stevens (1957)が提案したように、べき乗関数によって記述されます。 しかし、この応答は厳密には線形ではありません。 例えば，音に反応して蝸牛の基底膜の変位を測定するRhode and Robles (1974)や，皮膚に触れてFA受容体の反応を測定するVallbo and Johansson (1984)などは，刺激と反応の関係が非線形であることを示している。 さらに、この反応には、受容体を活性化し、最終的に感覚を得るために必要な強度の閾値が内在しています。 例えば、ある個人が特定の音を知覚できる最低の刺激は何か？ 細胞レベルでは、受容体と神経細胞の感度によって閾値が決まります。 受容体細胞への刺激は、局所的なレベルで発生し、受動的な電流の流れの結果となる。 神経細胞の刺激は、信号を符号化して中枢神経系全体に中継する多数の神経細胞に活動電位を発生させるのに必要な閾値に達するかどうかにかかっている。 活動電位の発生は、刺激の強さに応じて感覚を生み出します。

いったん反応が開始されると、知覚された感覚を維持するためには、受容体細胞の反応と同様に刺激の変化が必要です。

反応が始まると、感覚を維持するためには刺激の変化と受容細胞の反応が必要となります。 例えば、聴覚系の受容体細胞（有毛細胞）では、立体繊毛（「聴覚」の項を参照）を曲げると、伝達のためのイオンチャネルを開く先端リンクやフィラメントが伸び、受容体細胞の脱分極や興奮が起こるという証拠がある。 一定の力で固定繊を曲げると、アクチン分子とミオシン分子が関与する機械的メカニズムにより、先端リンクの張力が減少するHudspeth and Gillespie (1994)。 この相互作用により、先端リンクの張力がリセットされて減少し、その結果、立体繊毛が曲がっているにもかかわらず、伝達チャネルが静止状態にリセットされるのである。 感覚細胞は、伝達チャネルを介して、新たな刺激の変化に対応できるようになります。 適応には、ゆっくりとしたスピードで行われる場合と、急速に行われる場合がありますが、これは触覚受容体で実証されています。

感覚システムの特異性に寄与する特徴として、その空間的配置が挙げられます。 この配置は、刺激の局在化と、その刺激の物理的特性（例えば、大きさ、形、周波数など）を識別する能力に寄与します。 例えば、指先や唇にある触覚受容器は、手の甲にある受容器よりも群生しており、より刺激に敏感な配置になっていますが、群生しておらずランダムに配置されています。 塩、酸、塩基、糖、たんぱく質に反応する味覚の受容体は、舌のさまざまな部分に配置されており、これらの情報を中枢神経系に伝えている。 蝸牛の基底膜はトノトピックに構成されており、頂点から基底までの長さに沿って、低周波から高周波までの配列で反応する。 これは、蝸牛の基底膜が頂点では薄くて広く、基底部では厚くて狭いという物理的特性の結果である。 その結果、20Hzの低周波音は先端付近の基底膜を最大に刺激し、20kHzの周波数は基底部の膜を最大に刺激することになる。 そして、これらの領域に重なり、機械的エネルギーを電気化学的エネルギーに変換する受容体細胞は、この変位によって最大の刺激を受けることになります。 様々なシート状の上皮に存在する受容体細胞の空間的な配置は、適切な刺激が特定の受容体を興奮させる領域を規定する。 例えば、触覚受容器は、皮膚の中に受容野が定義されていて、その中で刺激を受けると細胞が興奮する。 蝸牛では、基底膜とそれを覆う受容体細胞は、トノトピック配列により、特定の周波数（最良の周波数）に最大の刺激を受け、同調します。 ベスト周波数での強度閾値は、受容体の反応としては低くなります。