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Os sistemas sensoriais transduzem energia física (luz, som, pressão, calor, moléculas) em sinais elétricos neurais. O processo de transdução modifica as condutâncias iônicas da membrana receptora: um estímulo abre ou fecha canais iônicos específicos (mecanotransdução, fototransdução, quimiotransdução), alterando o potencial de membrana (potencial receptor) que, se ultrapassar o limiar, gera potenciais de ação no neurônio sensorial primário.

As leis de Weber-Fechner e Stevens descrevem a compressão da resposta sensorial: o sistema sensorial atribui maior sensibilidade (ganho) às mudanças na faixa de intensidades frequentes no ambiente. Weber (I/I = constante) captura a proporcionalidade do limiar diferencial; Fechner integra esta relação para obter P = log(I/I). Stevens descobre que a lei de potência (P I^n) é mais precisa: o expoente n codifica a função da modalidade (n <1: compressão benéfica na visão e audição; n > 1: expansão na dor).

A fototransdução em fotorreceptores (bastonetes e cones) segue uma cadeia de amplificação: 1 fóton ativa 1 rodopsina 500 transducinas 500 PDEs hidrolisa 10 cGMP/s fecha ~230 canais de Na V 1 mV em bastonetes. Este processo tem ganho de amplificação de ~10: daí a capacidade dos bastonetes de detectar fótons individuais com SNR> 1.

A membrana basilar da cóclea realiza análise mecânica passiva de Fourier: cada ponto ao longo de seu comprimento ressoa em uma frequência característica (mapeamento tonotópico), com f_CF decaindo exponencialmente da base (20 kHz) ao ápice (20 Hz) ao longo de ~35 mm. As células ciliadas externas amplificam ativamente (10100×) a vibração da membrana basilar, aguçando a sintonia de frequência e proporcionando sensibilidade até o nível do movimento browniano.

A adaptação sensorial é o ajuste do ganho G_adapt ao nível médio do estímulo (I_adapt): permite ao receptor manter alta sensibilidade diferencial em uma faixa dinâmica de ~120 dB sem saturação. O sistema visual se adapta em segundos (pupila) e minutos (fotopigmentos); o sistema auditivo, em milissegundos (reflexo estapediano) e minutos (adaptação neural). Clinicamente, a audiometria tonal mede os limiares auditivos para detectar perda condutiva (patologia do ouvido médio) ou neurossensorial (dano às células ciliadas internas).

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