Човешката нервна система извършва сложни аналитични и синтетични процеси, които осигуряват бърза адаптация на органите и системите към промените във външната и вътрешната среда. Възприемането на стимули от външния свят се дължи на структурата, която включва процесите на аферентните неврони, съдържащи олигодендроцитни глиални клетки или лемоцити. Те превръщат външните или вътрешните стимули в биоелектрични явления, наречени възбуждане или нервен импулс. Такива структури се наричат рецептори. В тази статия ще изследваме структурата и функциите на рецепторите на различни човешки сензорни системи.
Видове нервни окончания
В анатомията има няколко системи за тяхната класификация. Най-често срещаните разделят рецепторите на прости (състоят се от процеси на един неврон) и сложни (група от невроцити и помощни глиални клетки като част от високоспециализиран сензорен орган). Въз основа на структурата на сетивните процеси.те се разделят на първични и вторични окончания на центростремителния невроцит. Те включват различни кожни рецептори: ноцицептори, механорецептори, барорецептори, терморецептори, както и нервни процеси, инервиращи вътрешните органи. Вторични са производни на епитела, които създават потенциал за действие в отговор на дразнене (рецептори за вкус, слух, баланс). Пръчиците и конусите на светлочувствителната мембрана на окото - ретината - заемат междинна позиция между първичните и вторичните чувствителни нервни окончания.
Друга класификационна система се основава на такава разлика като вида на стимула. Ако дразненето идва от външната среда, тогава то се възприема от екстерорецептори (например звуци, миризми). А дразненето от фактори на вътрешната среда се анализира от интерорецептори: висцерални, проприорецептори, космени клетки на вестибуларния апарат. По този начин функциите на рецепторите на сетивните системи се определят от тяхната структура и местоположение в сетивните органи.
Концепцията за анализаторите
За да се разграничат и разграничат условията на околната среда и да се адаптират към тях, човек има специални анатомични и физиологични структури, наречени анализатори, или сензорни системи. Руският учен И. П. Павлов предложи следната схема за тяхната структура. Първата секция се наричаше периферна (рецепторна). Вторият е проводим, а третият е централен или кортикален.
Например, визуалната сензорна система включва чувствителниклетки на ретината - пръчки и конуси, два зрителни нерва, както и зона на мозъчната кора, разположена в тилната й част.
Някои анализатори, като вече споменатите визуални и слухови, включват пре-рецепторно ниво - определени анатомични структури, които подобряват възприемането на адекватни стимули. За слуховата система това е външното и средното ухо, за зрителната система, пречупващата светлина част на окото, включително склерата, водната течност на предната камера на окото, лещата и стъкловидното тяло. Ще се съсредоточим върху периферната част на анализатора и ще отговорим на въпроса каква е функцията на рецепторите, включени в него.
Как клетките възприемат стимулите
В техните мембрани (или в цитозола) има специални молекули, състоящи се от протеини, както и сложни комплекси - гликопротеини. Под влияние на факторите на околната среда тези вещества променят своята пространствена конфигурация, което служи като сигнал за самата клетка и я принуждава да реагира адекватно.
Някои химикали, наречени лиганди, могат да действат върху сензорните процеси на клетката, което води до трансмембранни йонни токове в нея. Плазмалемните протеини с рецептивни свойства, заедно с въглехидратните молекули (т.е. рецептори), изпълняват функциите на антена - те възприемат и диференцират лигандите.
Йонотропни канали
Друг тип клетъчни рецептори - йонотропни канали, разположени в мембраната, способни да се отварят или блокират под въздействието насигнални химикали, като Н-холинергичен рецептор, вазопресин и инсулинови рецептори.
Вътреклетъчните чувствителни структури са транскрипционни фактори, които се свързват с лиганд и след това влизат в ядрото. Образуват се техните съединения с ДНК, които засилват или инхибират транскрипцията на един или повече гени. По този начин основните функции на клетъчните рецептори са възприемането на сигнали от околната среда и регулирането на реакциите на пластичния метаболизъм.
Поставки и конуси: структура и функции
Тези рецептори на ретината реагират на светлинни стимули - фотони, които предизвикват процеса на възбуждане в нервните окончания. Те съдържат специални пигменти: йодопсин (шишарки) и родопсин (пръчици). Пръчките се дразнят от светлината на здрача и не могат да различават цветовете. Шишарките са отговорни за цветното зрение и са разделени на три вида, всеки от които съдържа отделен фотопигмент. По този начин функцията на очния рецептор зависи от това кои светлочувствителни протеини съдържа. Пръчките са отговорни за зрителното възприятие при слаба светлина, докато конусите са отговорни за зрителната острота и възприемането на цветовете.
Кожата е орган на сетивата
Нервните окончания на невроните, навлизащи в дермата, се различават по своята структура и реагират на различни стимули от околната среда: температура, налягане, форма на повърхността. Функциите на кожните рецептори са да възприемат и трансформират стимулите в електрически импулси (процесът на възбуждане). Рецепторите за налягане включват тела на Мейснер, разположени в средния слой на кожата - дермата, способна да се изтънявадискриминация на стимули (има нисък праг на чувствителност).
Тела на Пачини принадлежат към барорецепторите. Те се намират в подкожната мастна тъкан. Функциите на рецептора - ноцицептор на болката - е защита от патогенни стимули. В допълнение към кожата, такива нервни окончания се намират във всички вътрешни органи и изглеждат като разклонени аферентни процеси. Терморецепторите се намират както в кожата, така и във вътрешните органи – кръвоносните съдове, части от централната нервна система. Те се класифицират на топлина и студ.
Активността на тези сензорни окончания може да се увеличи и зависи от това в коя посока и с каква скорост се променя температурата на повърхността на кожата. Следователно функциите на кожните рецептори са разнообразни и зависят от тяхната структура.
Механизъм на възприемане на слухови стимули
Екстерорецепторите са космени клетки, които са силно чувствителни към адекватни стимули - звукови вълни. Те се наричат мономодални и са вторично чувствителни. Те се намират в кортиевия орган на вътрешното ухо, като част от кохлеята.
Структурата на органа на Корти е подобна на арфа. Слуховите рецептори са потопени в перилимфата и имат групи от микровили в краищата си. Вибрациите на течността предизвикват дразнене на космените клетки, които се превръщат в биоелектрични явления - нервни импулси, т.е. функциите на слуховия рецептор - това е възприемането на сигнали, които имат формата на звукови вълни, и превръщането им в процесвъзбуда.
Свържете се с вкусовите рецептори
Всеки от нас има предпочитания за храна и напитки. Ние възприемаме вкусовата гама на хранителните продукти с помощта на органа на вкуса – езика. Той съдържа четири вида нервни окончания, локализирани по следния начин: на върха на езика - вкусови рецептори, които разграничават сладко, в корена му - горчиво, и солени и кисели рецептори на страничните стени. Дразнители за всички видове рецепторни окончания са химически молекули, възприемани от микровилите на вкусовите рецептори, които действат като антени.
Функцията на вкусовия рецептор е да декодира химичен стимул и да го преведе в електрически импулс, който се движи по нервите до вкусовата зона на мозъчната кора. Трябва да се отбележи, че папилите работят в тандем с нервните окончания на обонятелния анализатор, разположен в лигавицата на носната кухина. Съвместното действие на двете сензорни системи засилва и обогатява вкусовите усещания на човек.
Загадката на миризмата
Точно като вкуса, обонятелният анализатор реагира с нервните си окончания към молекулите на различни химикали. Самият механизъм, чрез който миризливите съединения дразнят обонятелните луковици, все още не е напълно изяснен. Учените предполагат, че сигнализиращите за миризма молекули взаимодействат с различни сензорни неврони в носната лигавица. Други изследователи приписват стимулирането на обонятелните рецептори на факта, че сигналните молекули имат общи функционални групи (например алдехидили фенол) с вещества, включени в сензорния неврон.
Функциите на обонятелния рецептор са във възприемането на дразненето, неговата диференциация и транслация в процеса на възбуждане. Общият брой на обонятелните луковици в лигавицата на носната кухина достига 60 милиона и всяка от тях е оборудвана с голям брой реснички, поради което общата площ на контакт на рецепторното поле с молекули на химически вещества - миризми.
Нервни окончания на вестибуларния апарат
Във вътрешното ухо има орган, отговорен за координацията и последователността на двигателните актове, поддържане на тялото в състояние на равновесие, а също така участва в ориентиращите рефлекси. Има формата на полукръгли канали, нарича се лабиринт и е анатомично свързан с органа на Корти. В три костни канала има нервни окончания, потопени в ендолимфата. При накланяне на главата и торса той осцилира, което причинява дразнене в краищата на нервните окончания.
Самите вестибуларни рецептори - космените клетки - са в контакт с мембраната. Състои се от малки кристали калциев карбонат - отолити. Заедно с ендолимфата те също започват да се движат, което служи като дразнител за нервните процеси. Основните функции на рецептора на полукръглия канал зависят от местоположението му: в торбичките той реагира на гравитацията и контролира баланса на главата и тялото в покой. Сетивните окончания, разположени в ампулите на органа на баланса, контролират промяната в движенията на частите на тялото (динамична гравитация).
Ролята на рецепторите във формиранеторефлексни дъги
Цялото учение за рефлексите, от изследванията на Р. Декарт до фундаменталните открития на И. П. Павлов и И. М. Сеченов, се основава на идеята за нервната дейност като адекватен отговор на тялото на въздействието на стимули на външната и вътрешната среда, осъществявани с участието на централната нервна система - главния и гръбначния мозък. Какъвто и да е отговорът, прост, например, смущение на коляното, или толкова сложен като реч, памет или мислене, първата му връзка е приемането - възприемането и разграничаването на стимулите по силата, амплитудата, интензивността.
Такава диференциация се извършва от сензорни системи, които И. П. Павлов нарича "пипала на мозъка". Във всеки анализатор рецепторът функционира като антени, които улавят и изследват стимули от околната среда: светлинни или звукови вълни, химически молекули и физически фактори. Физиологично нормалната активност на всички сензорни системи без изключение зависи от работата на първия участък, наречен периферен или рецепторен. Всички рефлексни дъги (рефлекси) без изключение произлизат от него.
Plectrums
Това са биологично активни вещества, които осъществяват пренос на възбуждане от един неврон на друг в специални структури - синапси. Те се секретират от аксона на първия невроцит и, действайки като дразнител, предизвикват нервни импулси в рецепторните окончания на следващата нервна клетка. Следователно структурата и функциите на медиаторите и рецепторите са тясно взаимосвързани. Освен това някоиневроцитите са в състояние да секретират два или повече предаватели, като глутаминова и аспарагинова киселини, адреналин и GABA.
