Človeški živčni sistem izvaja kompleksne analitične in sintetične procese, ki zagotavljajo hitro prilagajanje organov in sistemov spremembam v zunanjem in notranjem okolju. Zaznavanje dražljajev iz zunanjega sveta se pojavi zaradi strukture, ki vključuje procese aferentnih nevronov, ki vsebujejo oligodendrocite glialne celice ali lemocite. Zunanje ali notranje dražljaje spremenijo v bioelektrične pojave, imenovane vzbujanje ali živčni impulz. Takšne strukture se imenujejo receptorji. V tem članku bomo preučili zgradbo in funkcije receptorjev različnih človeških senzoričnih sistemov.
Vrste živčnih končičev
V anatomiji obstaja več sistemov za njihovo klasifikacijo. Najpogostejši deli receptorje na preproste (sestavljene iz procesov enega nevrona) in kompleksne (skupina nevrocitov in pomožnih glialnih celic kot del visoko specializiranega senzoričnega organa). Temelji na strukturi senzoričnih procesov.delimo jih na primarne in sekundarne končnice centripetalnega nevrocita. Sem spadajo različni kožni receptorji: nociceptorji, mehanoreceptorji, baroreceptorji, termoreceptorji, pa tudi živčni procesi, ki inervirajo notranje organe. Sekundarni so derivati epitelija, ki ustvarjajo akcijski potencial kot odgovor na draženje (receptorji za okus, sluh, ravnotežje). Paličice in stožci svetlobno občutljive očesne membrane - mrežnice - zasedajo vmesni položaj med primarnimi in sekundarnimi občutljivimi živčnimi končiči.
Drug sistem klasifikacije temelji na takšni razliki, kot je vrsta dražljaja. Če draženje prihaja iz zunanjega okolja, ga zaznavajo eksteroreceptorji (na primer zvoki, vonji). In draženje zaradi dejavnikov notranjega okolja analizirajo interoreceptorji: visceralni, proprioreceptorji, lasne celice vestibularnega aparata. Tako so funkcije receptorjev senzoričnih sistemov določene z njihovo zgradbo in lokacijo v čutilnih organih.
Koncept analizatorjev
Za razlikovanje in razlikovanje med okoljskimi razmerami in prilagajanje nanje ima človek posebne anatomske in fiziološke strukture, imenovane analizatorji ali senzorični sistemi. Ruski znanstvenik I. P. Pavlov je predlagal naslednjo shemo za njihovo strukturo. Prvi del se je imenoval periferni (receptor). Drugi je prevoden, tretji pa osrednji ali kortikalni.
Na primer, vizualni senzorični sistem vključuje občutljivecelice mrežnice - palice in stožci, dva vidna živca, pa tudi območje možganske skorje, ki se nahaja v njenem okcipitalnem delu.
Nekateri analizatorji, kot so že omenjeni vizualni in slušni, vključujejo predreceptorsko raven – določene anatomske strukture, ki izboljšajo zaznavanje ustreznih dražljajev. Za slušni sistem je to zunanje in srednje uho, za vidni sistem del očesa, ki lomi svetlobo, vključno z beločnico, vodnico sprednje očesne komore, lečo in steklovino. Osredotočili se bomo na periferni del analizatorja in odgovorili na vprašanje, kakšna je funkcija receptorjev, ki so v njem vključeni.
Kako celice zaznavajo dražljaje
V njihovih membranah (ali v citosolu) so posebne molekule, sestavljene iz beljakovin, pa tudi kompleksni kompleksi - glikoproteini. Pod vplivom okoljskih dejavnikov te snovi spremenijo svojo prostorsko konfiguracijo, kar služi kot signal za celico samo in jo prisili, da se ustrezno odzove.
Nekatere kemikalije, imenovane ligandi, lahko delujejo na senzorične procese celice, kar povzroči transmembranske ionske tokove v njej. Beljakovine plazmaleme s receptivnimi lastnostmi skupaj z molekulami ogljikovih hidratov (tj. receptorji) opravljajo funkcije antene - zaznavajo in diferencirajo ligande.
Ionotropni kanali
Druga vrsta celičnih receptorjev - ionotropni kanali, ki se nahajajo v membrani, ki se lahko odprejo ali blokirajo pod vplivomsignalne kemikalije, kot so H-holinergični receptor, vazopresin in insulinski receptorji.
Intracelularne zaznavne strukture so transkripcijski faktorji, ki se vežejo na ligand in nato vstopijo v jedro. Nastanejo njihove spojine z DNK, ki povečajo ali zavirajo transkripcijo enega ali več genov. Tako sta glavni funkciji celičnih receptorjev zaznavanje okoljskih signalov in uravnavanje reakcij plastične presnove.
stojala in stožci: struktura in funkcije
Ti receptorji mrežnice se odzivajo na svetlobne dražljaje – fotone, ki povzročijo proces vzbujanja v živčnih končičih. Vsebujejo posebne pigmente: jodopsin (stožci) in rodopsin (palice). Palice so razdražene zaradi svetlobe somraka in ne morejo razlikovati barv. Stožci so odgovorni za barvni vid in so razdeljeni na tri vrste, od katerih vsaka vsebuje ločen fotopigment. Tako je delovanje očesnega receptorja odvisno od tega, katere beljakovine, občutljive na svetlobo, vsebuje. Palice so odgovorne za vizualno zaznavanje pri šibki svetlobi, medtem ko so stožci odgovorni za ostrino vida in zaznavanje barv.
Koža je čutni organ
Živčni končiči nevronov, ki vstopajo v dermis, se razlikujejo po svoji zgradbi in reagirajo na različne okoljske dražljaje: temperaturo, pritisk, obliko površine. Funkcije kožnih receptorjev so zaznavanje in pretvarjanje dražljajev v električne impulze (proces vzbujanja). Tlačni receptorji vključujejo Meissnerjeva telesa, ki se nahajajo v srednji plasti kože - dermisu, ki se lahko tanjšadiskriminacija dražljajev (imajo nizek prag občutljivosti).
Pacinijeva telesa pripadajo baroreceptorjem. Nahajajo se v podkožni maščobi. Funkcije receptorja - nociceptorja bolečine - je zaščita pred patogenimi dražljaji. Poleg kože se takšni živčni končiči nahajajo v vseh notranjih organih in izgledajo kot razvejani aferentni procesi. Termoreceptorje lahko najdemo tako v koži kot v notranjih organih – krvnih žilah, delih centralnega živčnega sistema. Razvrščamo jih v vročino in mraz.
Dejavnost teh senzoričnih končičev se lahko poveča in je odvisna od tega, v katero smer in s kakšno hitrostjo se spreminja temperatura površine kože. Zato so funkcije kožnih receptorjev raznolike in odvisne od njihove strukture.
Mehanizem zaznavanja slušnih dražljajev
Eksteroreceptorji so lasne celice, ki so zelo občutljive na ustrezne dražljaje – zvočne valove. Imenujejo se monomodalni in so sekundarno občutljivi. Nahajajo se v Cortijevem organu notranjega ušesa in so del polža.
Zgradba Cortijevega organa je podobna harfi. Slušni receptorji so potopljeni v perilimfo in imajo na koncih skupine mikroresic. Vibracije tekočine povzročajo draženje lasnih celic, ki se spremenijo v bioelektrične pojave - živčne impulze, torej funkcije slušnega receptorja - to je zaznavanje signalov v obliki zvočnih valov in njihova preobrazba v proces.vzburjenje.
Obrnite se na brbončice
Vsak od nas ima prednost glede hrane in pijače. Okusno paleto živilskih izdelkov zaznavamo s pomočjo organa okusa – jezika. Vsebuje štiri vrste živčnih končičev, ki so lokalizirani na naslednji način: na konici jezika - okusne brbončice, ki razlikujejo med sladko, v korenu - grenke, ter slane in kisle receptorje na stranskih stenah. Dražilne snovi za vse vrste končnic receptorjev so kemične molekule, ki jih zaznavajo mikroresice okušalnih brbončic in delujejo kot antene.
Naloga receptorja za okus je dekodirati kemični dražljaj in ga prevesti v električni impulz, ki potuje po živcih do območja okusa možganske skorje. Treba je opozoriti, da papile delujejo v tandemu z živčnimi končiči olfaktornega analizatorja, ki se nahaja v sluznici nosne votline. Skupno delovanje obeh senzoričnih sistemov krepi in obogati okusne občutke človeka.
Uganka vonja
Tako kot okus, tudi vohalni analizator reagira s svojimi živčnimi končiči na molekule različnih kemikalij. Sam mehanizem, s katerim dišeče spojine dražijo vohalne čebulice, še ni popolnoma razumljen. Znanstveniki domnevajo, da molekule, ki signalizirajo vonjave, medsebojno delujejo z različnimi senzoričnimi nevroni v nosni sluznici. Drugi raziskovalci pripisujejo stimulacijo vohalnih receptorjev dejstvu, da imajo signalne molekule skupne funkcionalne skupine (na primer aldehidali fenol) s snovmi, vključenimi v senzorični nevron.
Funkcije vohalnih receptorjev so v zaznavanju draženja, njegovem razlikovanju in prevajanju v proces vzbujanja. Skupno število vohalnih čebulic v sluznici nosne votline doseže 60 milijonov in vsaka od njih je opremljena z velikim številom cilij, zaradi česar je skupna površina stika receptorskega polja z molekulami kemične snovi - vonjave.
Živčni končiči vestibularnega aparata
V notranjem ušesu je organ, ki je odgovoren za koordinacijo in doslednost motoričnih dejanj, ohranjanje telesa v ravnotežju in sodeluje pri orientacijskih refleksih. Ima obliko polkrožnih kanalov, imenuje se labirint in je anatomsko povezan s Cortijevim organom. V treh kostnih kanalih so živčni končiči, potopljeni v endolimfo. Pri nagibanju glave in trupa niha, kar povzroči draženje na koncih živčnih končičev.
Vestibularni receptorji - lasne celice - so v stiku z membrano. Sestavljen je iz majhnih kristalov kalcijevega karbonata - otolitov. Skupaj z endolimfo se začnejo tudi premikati, kar draži živčne procese. Glavne funkcije receptorja polkrožnega kanala so odvisne od njegove lokacije: v vrečah se odziva na gravitacijo in nadzoruje ravnotežje glave in telesa v mirovanju. Senzorični končnici, ki se nahajajo v ampulah organa za ravnotežje, nadzorujejo spremembo gibanja delov telesa (dinamična gravitacija).
Vloga receptorjev pri tvorbirefleksni loki
Celoten nauk o refleksih, od študij R. Descartesa do temeljnih odkritij I. P. Pavlova in I. M. Sechenova, temelji na ideji o živčni dejavnosti kot ustreznem odzivu telesa na učinke dražljaji zunanjega in notranjega okolja, ki se izvajajo s sodelovanjem centralnega živčnega sistema - možganov in hrbtenjače. Ne glede na odgovor, preprost, na primer kolenski sunek, ali tako zelo zapleten kot govor, spomin ali razmišljanje, je njegova prva povezava sprejem – zaznavanje in razlikovanje dražljajev glede na njihovo moč, amplitudo, intenzivnost.
Takšno razlikovanje izvajajo senzorični sistemi, ki jih je IP Pavlov imenoval "možganske lovke". V vsakem analizatorju receptor deluje kot antene, ki zajemajo in sondirajo okoljske dražljaje: svetlobne ali zvočne valove, kemične molekule in fizične dejavnike. Fiziološko normalna aktivnost vseh senzoričnih sistemov brez izjeme je odvisna od dela prvega dela, imenovanega periferni ali receptor. Vsi refleksni loki (refleksi) brez izjeme izvirajo iz njega.
Plectrums
To so biološko aktivne snovi, ki izvajajo prenos vzbujanja z enega nevrona na drugega v posebnih strukturah – sinapsah. Izloča jih akson prvega nevrocita in kot dražilno povzročajo živčne impulze v receptorskih koncih naslednje živčne celice. Zato sta struktura in funkcije mediatorjev in receptorjev tesno povezani. Poleg tega nekaterenevrociti lahko izločajo dva ali več prenašalcev, kot sta glutaminska in asparaginska kislina, adrenalin in GABA.
