La codificació sensorial és el processament de la informació sensorial per tal de tenir representacions mentals de l'entorn i del propi cos. La codificació s'inicia quan l'estímul es traduït pels receptors sensorials i continua a mesura que la informació es transmet a nivells progressivament més elevats del sistema nerviós central (SNC).
Es tracta d'un conjunt de regles que permeten als sistemes sensorials marcar a nivell nerviós tant la qualitat (modalitat) de l'estímul com les diferències quantitatives entre estímuls de la mateixa modalitat.
Les característiques codificables són:
Modalitat sensorial Localització Intensitat o magnitud Durada
Característiques codificables Modalitat sensorial miniatura|310x310px|Les diferents parts de l'escorça cerebral organitzades per modalitats sensorials. Una modalitat sensorial és un tipus específic de sensació. Aquesta serà determinada pel punt específic del SNC on acabi la fibra nerviosa excitada. L'especificitat de les fibres nervioses per a transmetre només una modalitat sensitiva es denomina principi de la línia rotulada o marcada.
Hi ha cinc modalitats sensorials principals: audició, visió, tacte, gust i olfacte. A l'època moderna, també s'inclouen en aquesta categoria els sentits somàtics del dolor, la temperatura, la pruïja i la propiocepció, així com el sentit vestibular de l'equilibri.
Els receptors sensorials, les seves vies centrals i les corresponents àrees del cervell constitueixen un sistema sensorial. El receptor sensorial converteix l'energia de l'estímul en energia elèctrica, un mecanisme de processament anomenat transducció que es troba a tots els sistemes sensorials. miniatura|Procés de transducció auditiva Aquest senyal elèctric generat pels receptors s'anomena potencial receptor.
La morfologia d'un receptor sensorial sol ser específica i selectiva per a la transducció d'una determinada forma d'energia, un fenomen conegut com a especificitat del receptor.
La selectivitat del receptor per a un tipus particular d'energia estimulant indica que l'axó corresponent és una línia de comunicació específica per a una determinada modalitat i només transmet informació sobre aquest tipus d'estímul. Els receptors sensorials estableixen connexions amb determinades estructures del sistema nerviós central i les activen. Per tant, una determinada modalitat està representada per un conjunt de neurones que estan connectades a una classe específica de receptors i que constitueixen un sistema sensorial.
Els humans tenen quatre classes de receptors, cadascun dels quals respon selectivament a una forma d'energia: mecànica, química, tèrmica o electromagnètica.
Cadascuna de les modalitats principals té diverses submodalitats, ja que cadascuna de les quatre classes de receptors descrites anteriorment no és homogènia, sinó que consisteix en diversos subtipus de receptors diferents que estan especialitzats en un interval d'energia d'estímul limitat. Per tant, els receptors actuen eficaçment com a filtres per obtenir un ample de banda estret d'energia i mostren sintonització amb un estímul únic que activa el receptor davant baixos nivells d'energia.
Cal tenir en compte que, tot i que les neurones sensorials solen ser sensibles a un sol tipus d'estímuls, l'especificitat no és absoluta: per exemple, els fotoreceptors de la retina poden activar-se mitjançant una estimulació mecànica molt forta.
Localització miniatura|Receptors sensorials del tacte, camp receptor del dit i diferents taxes de resposta neuronals. El camp receptor (CR) d'una neurona és la regió de l'espai en la qual la presència d'un estímul altera la seva resposta.
Per exemple, els camps receptors de la pell són aquelles regions de la pell que quan incideix l'estímul activa la cèl·lula receptora, però també una cèl·lula del tàlem o una de l'escorça. Llavors quan parlem de camp receptor no només parlem del lloc on incideix l'estímul sinó també la regió que rep la informació, com per exemple, el tàlem i l'escorça.
Els òrgans dels sentits solen tenir una distribució topogràfica de receptors per proporcionar informació; la porció estimulada del cos, la localització d'un estímul a l'espai, la mida i la forma dels objectes de l'entorn i els detalls específics d'un estímul o de l'entorn estan representats per la disposició espacial dels receptors sensorials.
En visió i sensació, aquest camp receptor està ubicat a una regió topogràfica específica localitzada a la sortida sensorial de la neurona corresponent. Un receptor només respondrà a l'estimulació dins del seu camp receptiu i un estímul més gran que un camp receptiu únic activarà els receptors veïns. Així, la mida de l'estímul afecta el nombre de receptors que s'estimulen i activen. miniatura|Estructura del sistema sensitiu humà
La resolució (és a dir qualitat) d'un sistema sensorial és producte de la seva densitat de receptors. És possible obtenir una resolució espacial més detallada en regions amb poblacions de receptors més denses, ja que cada receptor tindrà un camp receptiu més restringit. La densitat de receptors, però, no és uniforme al llarg de tot un pla sensorial. Les diferències resultants en la densitat d'entrades aferents al sistema nerviós central porten a discrepàncies en la representació topogràfica de diverses parts del cos als mapes del sistema nerviós central: les parts del cos densament innervades ocupen les àrees més grans, mentre que les parts poc innervades ocupen les àrees més petites.
Els receptors per a l'oïda, el gust i l'olfacte es distribueixen espacialment segons la sensibilitat o espectre energètic d'aquestes modalitats. Els receptors auditius s'organitzen segons la freqüència sonora a la qual responen, mentre que els quimioreceptors localitzats a les superfícies receptives del nas i la llengua es distribueixen en funció de la seva sensibilitat química particular.
Intensitat o magnitud L'amplitud de les respostes de cada receptor determina la intensitat d'un estímul, que és una funció de la quantitat total d'energia conferida per part de l'estímul al receptor.
El llindar sensorial és la força d'estímul més baixa que pot detectar un subjecte. La sensibilitat dels receptors per a una modalitat limita el llindar sensorial; l'energia del llindar està lligada a l'amplitud mínima de l'estímul que genera potencials d'acció en un nervi sensorial.
Les fibres aferents augmenten la seva freqüència de descàrrega a mesura que la intensitat de l'estímul augmenta. Els estímuls sensorials alteren el potencial de la membrana en un patró que genera un codi de potencials, i és per això que la freqüència del potencial d'acció codifica l'amplitud i freqüència dels potencials del receptor. Per tant, els potencials d'acció de freqüència més alta són el resultat de potencials de receptor més grans que han estat provocats per estímuls d'amplitud superior.
Després que s'hagi disparat un potencial d'acció, una neurona experimenta un període refractari absolut durant el qual no es pot generar potencials d'acció a causa de la inactivació dels canals de sodi. La següent descarrega disparada per l'axó del receptor es produirà més endavant en el període refractari o un cop aquest hagi acabat. Un potencial receptor d'amplitud més gran farà que la neurona assoleixi el seu llindar de disparació abans, reduint així l'interval entre pics. A més, els estímuls més forts també poden activar un nombre més gran de receptors, és a dir, la mida de la població receptora codifica la intensitat de l'estímul. Aquest fenomen es coneix com a codi de població i generalment depèn de l'existència de llindars sensorials variables entre els receptors individuals d'un sistema sensorial determinat.
Durada Els canvis en la freqüència dels potencials d'acció codifiquen les propietats temporals d'un estímul. Els receptors solen indicar la velocitat d'augment o disminució de la intensitat de l'estímul a través d'alteracions ràpides del seu ritme de tret.
La cessació del tret pot indicar el final de la presentació de l'estímul. L'adaptació és el procés mitjançant el qual els receptors sensorials disminueixen la seva resposta i la sensació es redueix o desapareix com a resultat d'una presentació prolongada i sense canvis dels estímuls. Aquesta adaptació del receptor és un mecanisme neuronal pel qual els subjectes perden gradualment la consciència dels estímuls constants.
Existeixen receptors d'adaptació lenta i ràpida. Així, els sistemes sensorials poden detectar contrastos en estímuls, és a dir, canvis en els patrons temporals i espacials dels estímuls. La velocitat i l'acceleració, els derivats temporals dels estímuls que indiquen el moviment, es detecten mitjançant receptors que s'adapten ràpidament i que disparen amb velocitats proporcionals a la velocitat del moviment i s'aturen quan els estímuls cessen. De la mateixa manera, certes neurones visuals i somatosensorials detecten contrastos espacials mitjançant la sensibilitat a les vores: disparen més ràpidament quan es produeixen canvis bruscs en els seus camps receptius, a diferència de quan les propietats espacials es mantenen constants.
Codificació somatosensorial El sistema somatosensorial processa informació del tacte, la propiocepció, el dolor i la temperatura. Rep els estímuls a partir de mecanoreceptors, termoreceptors, propioceptors i nociceptors. Les sensacions que tenim resultat de la recepció de diferents formes d'energia són creacions de la ment, formes en com el cervell ens fa sentir a nosaltres i donar resposta a l'energia que existeix a l'exterior.
Depenent del tipus d'estímul i receptor del qual es tracti, arribarà a un lloc o un altre del SNC, el qual determinarà la modalitat somatosensorial.
Pel que fa a la durada de l'estímul, ve determinat per l'adaptació del receptor que rebi la informació. Els receptors d'adaptació lenta o tònics, és a dir, receptors que envien potencials d'acció durant el temps que dura l'estímul del sistema somatosensorial són:
: porta informació sobre la discriminació tàctil precisa, forma i textura. : estirament de la pell, direcció del moviment, posició de la mà i dits, i sensació de calor a la pell. : contacte suau. : dany a la pell. miniatura|Homuncle somatosensorial o de Penfield.Els receptors d'adaptació ràpida o fàsics només informen de quan comença i acaba (s'adapten ràpidament a l'estímul).
responsables de la percepció del moviment per la pell. : vibració en contacte amb l'objecte. : moviment sobre la pell.
La localització de l'estímul vindrà determinada pels camps receptors activats (distribució de neurones) i on es troben en el cos. Aquests camps receptors tenen representació a l'escorça somatosensorial (vegeu homuncle cortical o de Penfield), per exemple, la informació dels camps receptors successius d'un dit es projecten a l'escorça cerebral generant un mapa cortical de la regió corporal.
Per acabar, la intensitat serà determinada per l'amplitud de l'estímul sobre el cos.
Codificació de la visió miniatura|Diagrama simple d'un ull humà (secció horitzontal del dret vist des de dalt) 1. Conjuntiva, 2. Escleròtica, 3. Còrnia, 4. Humor aquós, 5. Cristal·lí, 6. Pupil·la, 7. Úvea (amb 8. Iris, 9. Cos ciliar, 10. Coroide), 11. Humor vitri, 12. Retina (amb 13. Màcula retinal i 14. Disc òptic, papil·la òptica → punt cec), 15. Nervi òptic
Codificació de llum i foscor a la retina Tota cèl·lula del sistema visual està associada a un camp receptor, és a dir una regió de l'espai en la qual la presència d'un estímul altera la resposta d'aquesta neurona, és a dir, la taxa d'impulsos electroquímics que aquesta genera. miniatura|Capes de la retina - cèl·lules ganglionars incloses En el cas de la codificació del sentit de la visió, és necessari centrar l'atenció als camp receptor de la cèl·lula ganglionar, la neurona que transporta informació de la retina cap al tàlem i d'allà a l'escorça cerebral (vies visuals).