La transducció sensorial és un procés neurofisiològic en el qual es produeix una interacció física entre el medi i l'organisme. És el procés pel qual l'energia del medi es converteix en estímul o senyal per a l'organisme en forma d'energia electroquímica. L'estímul és considerat linput que rep el subjecte.
En fisiologia, la transducció és la conversió d'un estímul sensorial a un altre. En aquest cas, es transformen en senyals elèctrics per tal que el cervell pugui obtenir informació sobre la localització, la durada, la intensitat i la modalitat dels estímuls rebuts. Aquesta senyal electrica es tracta de potencials generadors i potencials receptors, que esdevindràn en potencials d'acció. La distinció entre potencials es fa segons si la cèl·lula que envía la descàrrega es una cèl·lula somàtica/neurona especialitzada (potencial receptor) o una neurona (potencial generador).
Tipus d'energia Els tipus d'energia a les que som sensibles són: EstímulEnergiaReceptorModalitat sensorialOnes electromagnètiques (llum)ElectromagnèticaFotoreceptorVisióPressió, ones sonores (so)MecànicaMecanoreceptorTacte, Oïda, EquilibriCalor/fredTèrmicaTermoreceptorTacte (temperatura)Molècules químiquesQuímicaQuimioreceptorGust, OlfacteDolorMecànica/TèrmicaNociceptorTacte Pero hi ha especificacions en alguns d'aquests estímuls, per exemple: d'ones electromagnètiques només en som sensibles a longituds d'ona d'entre 380 a 750 nm, que correspondria a l'espectre de la llum visible i d'ones sonores només percibim freqüències d'entre 20-20,000 Hz. La modalitat sensorial del gust només treballa amb la percepció de cinc gusts bàsics: dolç, amarg, salat, àcid i umami. Amb relació a la nociocepió, podem dir que es tracta d'una transducció térmica/mecánica "excesiva", la qual es produeix quan el nostre cos sent que es troba en contacte directe amb un perill (amb un estímul que pot fer-li dany).
L'ésser humà no és sensible a l'energia elèctrica.
Processament general alt=Es mostra l'explicació de forma esquematitzada.|miniatura|468x468px|Recorregut de la informació.
Quan la informació sensorial arriba als receptors, l'energia de l'estímul es transforma en un senyal elèctric, gràcies a la transducció. Després, la informació segueix uns nivells de processament: pot començar en el mateix òrgan sensorial o processar-se directament a nivell del tàlem, arribant en ambdós casos fins al nivell cortical, per tal que esdevingui la de l'estímul.
Mecanismes d'activació Es presenten dues classificacions, no excloents, dels processos de transducció depenent de les característiques que es tenen en compte. Poden concebre’s ambdós criteris combinats. Cal destacar que aquests processos han evolucionat de forma similar entre les cèl·lules eucariotes dels vertebrats, així doncs, tot i la intervenció d'altres substàncies, el procediment general que aquí s'expressa pot extrapolar-se a d'altres espècies de vertebrats.
Per una banda, segons els mecanismes d'activació'' del procés transductor. Dependrà de si la incidència de l'estímul provoca directament l'inici del procés o si, per altra banda, cal l'acció de vies secundàries, punt clau que les diferencia.
Activació directa L'estímul entra en contacte amb els receptors (R) de la cèl·lula receptora (C), presents en una regió especialitzada de la membrana sensorial. Serà aquesta adhesió directa entre [R i C] el requisit perque s'iniciï una regulació dels canals iònics implicats (els receptors o proteïnes de la membrana), en aquest cas de caràcter ionotròpic, i la seva conseqüent obertura o tancament. Es caracteritza per ser un procés més ràpid ja que no es necessita l'actuació d'altres vies.
El mecanisme indicat es desenvolupa com part de la transducció d'estímuls mecànics, tèrmics i químics, en el cas de l'àcid i el salat.
Activació indirecta En aquest cas, el contacte directe dels estímuls (E) amb les proteïnes receptores (integrals de membrana) (R) no és suficient perque es desenvolupi el procés de la transducció, sinó que es donará lloc a una seqüència de reaccions químiques encadenades, habitualment iniciada per una proteïna G (G). Així doncs, els canals aquí esmentats es defineixen com metabotròpics i cal l'activació de vies secundàries perque es produeixi l'efecte esperat.
Dels diferents tipus de transducció se'n pot extreure un processament general, aplicable a totes elles. Una vegada es combinin aquests dos elements (E-R) o un tengui incidència sobre l'altre, el receptor, ja activat (R+), promourà l'activació d'una proteïna G citoplasmàtica a la que s'hi troba connectada. Aquesta proteïna G activa (G+) es combinarà amb un enzim (E) de l'interior cel·lular per activar-lo. El complex proteïc format (G+, E+) realitzarà la seva funció, la qual es correspon amb la catalització de determinades reaccions químiques que afavoreixen o bloquegen la síntesi d'un segon missatger afectant positivament (augment) o negativament (disminució) a la concentració d'aquesta substància en el medi intracel·lular. El qual és essencial en la modulació de canals iònics sensibles al potencial de membrana. L'activació dels diferents elements anteriors sol esdevenir en un canvi en la seva configuració, tot i que no sempre sigui així.
Mecanisme característic dels processos de transducció auditiva, olfactiva, visual i química en el cas del dolç, l'amarg i l'umami. alt=Seqüència general de reaccions encadenades en l'activació de receptors metabotròpics|center|miniatura|556x556px|Esquema general dels processos d'activació indirecta a través de vies secundàries
Tipus de transducció Per altra banda, segons el tipus d'energia que els diversos receptors sensorials són capaços de transformar es diferencien processos de transducció que es corresponen a les diferents modalitats sensorials o mecanismes de relació i interpretació de l'entorn.
Visual En el Sistema Visual trobem dos tipus de fotoreceptors a la retina: els cons i els bastons. Aquestes són les neurones especialitzades que converteixen l'energia lumínica en energia elèctrica.
Els dos fotoreceptors tenen la mateixa estructura bàsica:
Un segment extern, la punta del qual toca la capa epitelial pigmentaria de la retina. Un segment intern que conté el nucli cel·lular i els orgànuls per la producció d'ATP i de proteïnes. Un segment basal amb la terminal nerviosa que allibera glutamat a les cèl·lules bipolars.
Trobem els fotopigments en les membranes dels discs del segment extern dels fotoreceptors. Els bastons només tenen 1 tipus mentre que els cons tenen 3 tipus de fotopigments diferents. Un únic bastó pot contenir uns 10 milions de fotopigments. Els fotopigments es divideixen en dues parts: una part proteica (l'opsina) i el retinal (un derivat de la vitamina A). Hi ha molts tipus diferents d'opsina: el que trobem en els bastons s'anomena rodopsina.
L'activació dels fotoreceptors produeix un canvi gradual en el potencial de membrana i una alteració corresponent en la velocitat d'alliberació del neurotransmissor glutamat a les neurones postsinàptiques. En la foscor, els receptors de membrana es troben despolaritzats a un valor aproximat de -40mV. Els augments progressius d'il·luminació fa que el valor es vagi negativitzant fins a arribar a uns -65mV, és a dir, hi ha una hiperpolarització. En la foscor la rodopsina no està activa i hi ha un alt nivell de GMP cíclic. Cations de sodi i de calci entren a través dels canals de membrana, permetent així que es mantingui un potencial de membrana de -40mV, malgrat que també hi hagi una sortida de cations de potassi. Davant d'aquesta lleugera despolarització s'allibera glutamat a l'espai postsinàptic cap a la cèl·lula bipolar.
Quan la rodopsina absorbeix la llum, es trenca un dels dos enllaços de carboni de la molècula retinal, canviant així la seva configuració. Aquest trencament desencadena un seguit d'alteracions en el component proteic de la rodopsina. Aquests canvis provoquen l'activació de la transducina, un missatger intracel·lular, que activa una fosfodiesterasa que hidrolitza els cGMP. Tots aquests esdeveniments es donen en la membrana dels discos dels bastons. La hidròlisis de la fosfodiesterasa redueix la concentració de cGMP en tot el segment extern, el que produeix un tancament de canals de membrana. Això provoca una reducció de l'entrada de cations de sodi i de calci. Com els cations de potassi segueixen entrant, el bastó s'hiperpolaritza, i es deixa d'alliberar glutamat a l'espai sinàptic.
Auditiva L'audició es correspon a una modalitat sensorial capaç de percebre estimulació mecànica, ones sonores de freqüència determinada per tal de convertir-la en estimulació elèctrica. Tot i les limitacions humanes en la percepció d'un rang de freqüència audible generalitzat, d'entre [20-20000]Hz, cal destacar que alguns individus són capaços de detectar vibracions o pressions al rebre infrasons i segons la geometria de l'orella mitjana es poden percebre lleus ultrasons. alt=Representació de les regions que intervenen en la transducció auditiva.|miniatura|195x195px|Estructura interna de la còclea alt=Procés fisiològic a les cèl·lules ciliades internes de l'òrgan de Corti.|miniatura|115x115px|Transducció auditiva L'orella és l'òrgan sensorial implicat en aquest tipus de transducció, una vegada les ones sonores transmesses per l'aire travessen les diferents regions de l'orella externa i mitjana, arriben fins a la orella interna, en concret, a la finestra oval, orifici que connecta l'orella mitjana amb la còclea. Serà en aquest punt quan es produeixi un procés d'adaptació d'impedències, ja que l'estimulació sonora s'ha de transmetre d'un medi aeri a un líquid (l'interior coclear). La diferència de resistència acústica en ambdós medis farà que el so percebut es correspongui a un 60% del que arriba a l'òrgan sensorial, provocant la reflexió i la pèrdua, aproximadament, d'un 40% d'estimulació sonora.
L'estructura coclear consisteix en la disposició de tres canals diferents replegats sobre si mateixos, l'ona sonora es transmetra al canal vestibular a través de la finestra oval. El desplaçament del seu líquid intern, la perilimfa, provocarà la vibració dels diferents canals i membranes de la còclea. Així doncs, la vibració auditiva es propagarà també pel canal coclear, el central, provocant el desplaçament del seu líquid intern, l'endolimfa i de la membrana basilar, regió rígida en les parets del canal coclear on es troba l'òrgan de Corti, estructura responsable de la transducció.
L'òrgan de Corti està constituït per diferents tipus cel·lulars, les cèl·lules ciliades externes, les internes i d'altres cèl·lules de suport que s'estenen formant una membrana tectòria que es recolzarà sobre els cilis de les cèl·lules externes, deixant lliures les internes, les quals presenten cilis de diferents dimensions. Una vegada les cèl·lules externes transmeten la vibració a la membrana tectònica i a l'endolimfa, si les extereovellositats de les cèl·lules internes es deplacen en direcció al cili de major mida, s'obriran canals de regulació mecànica. Es corresponen a canals iònics permeables al potassi (K+) que provocaran una important entrada d'aquest a l'interior cel·lular, en l'endolimfa es presenten grans concentracions d'aquest ió.
L'entrada de K+ provocarà un augment de la positivitat interna de la cèl·lula, per la qual cosa s'obriran canals de calci (Ca2+) dependents de voltatge. Situació que permetrà l'alliberació de glutamat a l'espai sinàptic per tal de transmetre l'impuls elèctric a les neurones de primer ordre del sistema nerviós.
Gustativa miniatura|165x165px|Distribució de les cèl·lules gustatives en la llengua