โดยทั่ว ๆ ไป การตอบสนองของเซลล์ต่อตัวกระตุ้นหมายถึงความเปลี่ยนแปลงในสภาวะของเซลล์ หรือการทำงานของเซลล์ เปรียบเทียบโดยการเคลื่อนไหว การคัดหลั่ง การผลิตเอนไซม์ หรือการแสดงออกของยีน (gene expression[23])[24]

หน่วยรับความรู้สึกบนผิวของเซลล์ เป็นส่วนประกอบของเซลล์ที่สอดส่องดูตัวกระตุ้น และตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อม โดยส่งสัญญาณไปยังศูนย์ควบคุมในร่างกายเพื่อการประมวลผลและการตอบสนอง คือ เซลล์จะแปรตัวกระตุ้นโดยกระบวนการการถ่ายโอนความรู้สึกเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่รู้จักกันว่า ศักย์ตัวรับความรู้สึก แล้วส่งสัญญาณเดินทางผ่านวิถีประสาทเฉพาะของตนไปยังระบบประสาทกลาง เพื่อจะให้เกิดการตอบสนองของทั้งระบบ หน่วยรับความรู้สึกแต่ละอย่างตอบสนองต่อพลังงานของตัวกระตุ้นแบบเดียวเท่านั้นที่เป็น การกระตุ้นที่เหมาะสม (adequate stimulus) ของหน่วยรับความรู้สึก และตอบสนองต่อตัวกระตุ้นที่อยู่ในเขตระดับจำกัด (เช่นมนุษย์ได้ยินเสียงในระดับความถี่ที่จำกัด) ขึ้นอยู่กับความจำเป็นของสัตว์นั้น ๆ ข้อมูลตัวกระตุ้นสามารถแพร่ไปทั่วทั้งร่างกาย เบื้องต้นโดย ผ่านการถ่ายโอนเชิงกล (mechanotransduction) หรือการถ่ายโอนเชิงเคมี (chemotransduction) อย่างใดอย่างหนึ่ง ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของตัวกระตุ้น[6]

ตัวกระตุ้นเชิงกล

สำหรับตัวกระตุ้นเชิงกล มีการเสนอว่า ตัวรับแรงกลของเซลล์เป็นโมเลกุลเมทริกซ์นอกเซลล์[25] ระบบเส้นใยของเซลล์ (cytoskeleton) โปรตีนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (Transmembrane protein) โปรตีนระหว่างผิวเยื่อหุ้มเซลล์และฟอสโฟลิพิด (phospholipid[26]) เมทริกซ์ของนิวเคลียส (Nuclear matrix[27]) โครมาติน และ/หรือ เยื่อลิพิดมีชั้นคู่ (lipid bilayer[28]) การตอบสนองของโครงสร้างดังที่กล่าวมานั้น สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งสองทิศทาง ตัวอย่างเช่น เมทริกซ์นอกเซลล์นอกจากจะเป็นตัวส่งต่อพลังงานเชิงกลไปให้เซลล์แล้ว แต่โครงสร้างและองค์ประกอบของมันสามารถเปลี่ยนไปได้อีกด้วยเพราะการตอบสนองของเซลล์ต่อพลังงานเชิงกลนั้น จะเป็นพลังงานที่เกิดขึ้นภายนอกของสัตว์ก็ดี ภายในก็ดี[29] ประตูไอออน[17]ที่มีความไวต่อพลังงานเชิงกลมีอยู่ในเซลล์หลายชนิด งานวิจัยได้แสดงว่า สภาพให้ซึมผ่านได้ของประตูเหล่านี้ต่อไอออนบวก (แคตไอออน) มีอิทธิพลจากตัวรับการยืดออก[5]และตัวกระตุ้นเชิงกล[30] สภาพให้ซึมผ่านได้ของประตูไอออนเป็นมูลรากของการแปรตัวกระตุ้นเชิงกลไปสู่สัญญาณไฟฟ้า (คือเป็นมูลฐานของการถ่ายโอนเชิงกล)

ตัวกระตุ้นเชิงเคมี

ตัวกระตุ้นเชิงเคมี ตัวอย่างเช่นกลิ่น มีการตรวจจับโดยหน่วยรับความรู้สึกของเซลล์ที่บ่อยครั้งจับคู่กับประตูไอออน[17]ที่มีหน้าที่ถ่ายโอนสารเคมีเป็นสัญญาณไฟฟ้า กรณีหนึ่งก็คือเซลล์ประสาทรับกลิ่น (Olfactory receptor neuron)[31] คือ เมื่อสารมีกลิ่นเข้าไปยึดกับหน่วยรับกลิ่นของเซลล์ ศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ก็ลดลงเปิดประตูไออนบวกที่ไม่เลือกขนาดไอออน ซึ่งเริ่มกระบวนการถ่ายโอนสารเคมีเป็นสัญญาณไฟฟ้า นอกจากนั้นแล้ว หน่วยรับกลิ่นคู่กับจีโปรตีน[12]ในเยื่อหุ้มเซลล์สามารถก่อให้เกิดกระบวนการที่สอง[32]ที่เปิดประตูไออนบวก[33] ทำให้สัญญาณไฟฟ้าของเซลล์มีกำลังมากขึ้น เป็นการขยายสัญญาณของกลิ่น

ในการตอบสนองต่อตัวกระตุ้น ตัวรับความรู้สึกเริ่มกระบวนการถ่ายโอนความรู้สึกโดยสร้างศักย์ตัวรับความรู้สึกหรือศักยะงานในเซลล์เดียวกันหรือในเซลล์ใกล้ ๆ กัน ความไวต่อตัวกระตุ้นสามารถขยายได้โดยระบบตัวส่งสัญญาณที่สอง (Second messenger system[32]) ซึ่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อ ๆ กัน ก่อให้เกิดผลผลิตระหว่างกลาง (intermediate products) เป็นจำนวนมาก เป็นการเพิ่มกำลังของสัญญาณที่มาจากโมเลกุลเดียวของหน่วยรับความรู้สึก[6]