Ľudský nervový systém vykonáva zložité analytické a syntetické procesy, ktoré zabezpečujú rýchlu adaptáciu orgánov a systémov na zmeny vonkajšieho a vnútorného prostredia. K vnímaniu podnetov z vonkajšieho sveta dochádza vďaka štruktúre, ktorá zahŕňa procesy aferentných neurónov obsahujúcich oligodendrocytové gliové bunky alebo lemocyty. Premieňajú vonkajšie alebo vnútorné podnety na bioelektrické javy nazývané excitácia alebo nervový impulz. Takéto štruktúry sa nazývajú receptory. V tomto článku budeme študovať štruktúru a funkcie receptorov rôznych ľudských zmyslových systémov.
Typy nervových zakončení
V anatómii existuje niekoľko systémov na ich klasifikáciu. Najčastejšie rozdeľuje receptory na jednoduché (pozostávajú z procesov jedného neurónu) a zložité (skupina neurocytov a pomocných gliových buniek ako súčasť vysoko špecializovaného zmyslového orgánu). Na základe štruktúry zmyslových procesov.delia sa na primárne a sekundárne zakončenie dostredivého neurocytu. Patria sem rôzne kožné receptory: nociceptory, mechanoreceptory, baroreceptory, termoreceptory, ako aj nervové procesy inervujúce vnútorné orgány. Sekundárne sú deriváty epitelu, ktoré vytvárajú akčný potenciál ako odpoveď na podráždenie (receptory chuti, sluchu, rovnováhy). Tyčinky a čapíky svetlocitlivej membrány oka - sietnice - zaberajú medzipolohu medzi primárnym a sekundárnym citlivým nervovým zakončením.
Iný klasifikačný systém je založený na takom rozdiele, akým je typ podnetu. Ak podráždenie pochádza z vonkajšieho prostredia, potom ho vnímajú exteroreceptory (napríklad zvuky, pachy). A podráždenie faktormi vnútorného prostredia analyzujú interoreceptory: viscerálne, proprioreceptory, vláskové bunky vestibulárneho aparátu. Funkcie receptorov zmyslových systémov sú teda určené ich štruktúrou a umiestnením v zmyslových orgánoch.
Koncept analyzátorov
Na rozlíšenie a rozlíšenie medzi podmienkami prostredia a prispôsobenie sa im má človek špeciálne anatomické a fyziologické štruktúry nazývané analyzátory alebo zmyslové systémy. Ruský vedec I. P. Pavlov navrhol pre ich štruktúru nasledujúcu schému. Prvý úsek sa nazýval periférny (receptor). Druhá je vodivá a tretia je centrálna alebo kortikálna.
Napríklad vizuálny zmyslový systém zahŕňa citlivésietnicové bunky - tyčinky a čapíky, dva zrakové nervy, ako aj zóna mozgovej kôry nachádzajúca sa v jej okcipitálnej časti.
Niektoré analyzátory, ako sú už spomínané zrakové a sluchové, obsahujú predreceptorovú úroveň – určité anatomické štruktúry, ktoré zlepšujú vnímanie adekvátnych podnetov. Pre sluchový systém je to vonkajšie a stredné ucho, pre zrakový systém časť oka lámajúca svetlo vrátane skléry, komorová voda prednej komory oka, šošovka a sklovec. Zameriame sa na periférnu časť analyzátora a odpovieme na otázku, akú funkciu majú v ňom obsiahnuté receptory.
Ako bunky vnímajú podnety
V ich membránach (alebo v cytosóle) sa nachádzajú špeciálne molekuly pozostávajúce z bielkovín, ako aj komplexné komplexy - glykoproteíny. Vplyvom faktorov prostredia tieto látky menia svoju priestorovú konfiguráciu, čo slúži ako signál pre samotnú bunku a núti ju adekvátne reagovať.
Niektoré chemikálie, nazývané ligandy, môžu pôsobiť na senzorické procesy bunky, čo vedie k transmembránovým iónovým prúdom v bunke. Proteíny plazmy s receptívnymi vlastnosťami spolu s molekulami sacharidov (t.j. receptormi) plnia funkcie antény - vnímajú a rozlišujú ligandy.
Ionotropné kanály
Iný typ bunkových receptorov - ionotropné kanály umiestnené v membráne, ktoré sa môžu otvárať alebo blokovať pod vplyvomsignalizačné chemikálie, ako napríklad H-cholinergný receptor, vazopresín a inzulínové receptory.
Vnútrobunkové snímacie štruktúry sú transkripčné faktory, ktoré sa viažu na ligand a potom vstupujú do jadra. Vznikajú ich zlúčeniny s DNA, ktoré zosilňujú alebo inhibujú transkripciu jedného alebo viacerých génov. Hlavnými funkciami bunkových receptorov sú teda vnímanie signálov z prostredia a regulácia reakcií metabolizmu plastov.
Stojany a kužele: štruktúra a funkcie
Tieto sietnicové receptory reagujú na svetelné podnety - fotóny, ktoré spôsobujú proces excitácie v nervových zakončeniach. Obsahujú špeciálne pigmenty: jodopsín (šišky) a rodopsín (tyčinky). Tyčinky sú dráždené súmrakom a nie sú schopné rozlíšiť farby. Kužele sú zodpovedné za farebné videnie a sú rozdelené do troch typov, z ktorých každý obsahuje samostatný fotopigment. Funkcia očného receptora teda závisí od toho, ktoré svetlocitlivé proteíny obsahuje. Tyčinky sú zodpovedné za vizuálne vnímanie pri slabom osvetlení, zatiaľ čo čapíky sú zodpovedné za zrakovú ostrosť a vnímanie farieb.
Pokožka je zmyslový orgán
Nervové zakončenia neurónov vstupujúcich do dermy sa líšia svojou štruktúrou a reagujú na rôzne podnety prostredia: teplota, tlak, tvar povrchu. Funkciou kožných receptorov je vnímať a transformovať podnety na elektrické impulzy (proces excitácie). Receptory tlaku zahŕňajú Meissnerove telieska umiestnené v strednej vrstve kože - dermis, schopné stenčovaťdiskriminácia podnetov (majú nízky prah citlivosti).
Paciniho telieska patria k baroreceptorom. Nachádzajú sa v podkožnom tuku. Funkciou receptora - nociceptora bolesti - je ochrana pred patogénnymi stimulmi. Okrem kože sa takéto nervové zakončenia nachádzajú vo všetkých vnútorných orgánoch a vyzerajú ako rozvetvené aferentné procesy. Termoreceptory nájdeme ako v koži, tak aj vo vnútorných orgánoch – cievach, častiach centrálneho nervového systému. Delia sa na teplo a chlad.
Aktivita týchto zmyslových zakončení sa môže zvyšovať a závisí od toho, ktorým smerom a akou rýchlosťou sa mení teplota povrchu kože. Preto sú funkcie kožných receptorov rôznorodé a závisia od ich štruktúry.
Mechanizmus vnímania sluchových podnetov
Exteroreceptory sú vláskové bunky, ktoré sú vysoko citlivé na adekvátne podnety – zvukové vlny. Nazývajú sa monomodálne a sú sekundárne citlivé. Nachádzajú sa v Cortiho orgáne vnútorného ucha a sú súčasťou slimáka.
Štruktúra Cortiho orgánu je podobná harfe. Sluchové receptory sú ponorené do perilymfy a na svojich koncoch majú skupiny mikroklkov. Vibrácie tekutiny spôsobujú podráždenie vláskových buniek, ktoré sa menia na bioelektrické javy - nervové impulzy, t.j. funkcie sluchového receptora - ide o vnímanie signálov, ktoré majú podobu zvukových vĺn a ich premenu na procesvzrušenie.
Kontaktujte chuťové poháriky
Každý z nás preferuje jedlo a pitie. Chuťovú škálu potravinárskych výrobkov vnímame pomocou chuťového orgánu – jazyka. Obsahuje štyri typy nervových zakončení, lokalizované nasledovne: na špičke jazyka - chuťové poháriky, ktoré rozlišujú medzi sladkým, v jeho koreni - horkým a slaným a kyslým receptorom na bočných stenách. Dráždivé látky pre všetky typy zakončení receptorov sú chemické molekuly vnímané mikroklkmi chuťových pohárikov, ktoré fungujú ako antény.
Funkciou chuťového receptora je dekódovať chemický stimul a previesť ho na elektrický impulz, ktorý prechádza nervami do chuťovej zóny mozgovej kôry. Je potrebné poznamenať, že papily pracujú v tandeme s nervovými zakončeniami čuchového analyzátora umiestneného v sliznici nosnej dutiny. Spoločné pôsobenie dvoch zmyslových systémov zvyšuje a obohacuje chuťové vnemy človeka.
Hádanka vône
Rovnako ako chuť, aj čuchový analyzátor reaguje svojimi nervovými zakončeniami na molekuly rôznych chemikálií. Samotný mechanizmus, ktorým pachové zlúčeniny dráždia čuchové cibuľky, ešte nie je úplne objasnený. Vedci naznačujú, že molekuly signalizujúce zápach interagujú s rôznymi senzorickými neurónmi v nosovej sliznici. Iní výskumníci pripisujú stimuláciu čuchových receptorov skutočnosti, že signálne molekuly majú spoločné funkčné skupiny (napríklad aldehydalebo fenolové) s látkami zahrnutými v senzorickom neuróne.
Funkcie čuchového receptora sú vo vnímaní podráždenia, jeho diferenciácii a preklade do procesu excitácie. Celkový počet čuchových cibúľ v sliznici nosnej dutiny dosahuje 60 miliónov a každá z nich je vybavená veľkým počtom riasiniek, vďaka čomu je celková plocha kontaktu receptorového poľa s molekulami chemické látky – pachy.
Nervové zakončenia vestibulárneho aparátu
Vo vnútornom uchu sa nachádza orgán zodpovedný za koordináciu a súlad pohybových úkonov, udržiavanie tela v stave rovnováhy a podieľajúci sa aj na orientačných reflexoch. Má tvar polkruhových kanálikov, nazýva sa labyrint a je anatomicky spojený s Cortiho orgánom. V troch kostných kanálikoch sú nervové zakončenia ponorené do endolymfy. Pri záklone hlavy a trupu dochádza k jej kmitaniu, čo spôsobuje podráždenie na koncoch nervových zakončení.
Samotné vestibulárne receptory – vláskové bunky – sú v kontakte s membránou. Skladá sa z malých kryštálikov uhličitanu vápenatého – otolitov. Spolu s endolymfou sa začnú hýbať, čo slúži ako dráždidlo pre nervové procesy. Hlavné funkcie polkruhového kanálového receptora závisia od jeho umiestnenia: vo vakoch reaguje na gravitáciu a kontroluje rovnováhu hlavy a tela v pokoji. Zmyslové zakončenia umiestnené v ampulkách orgánu rovnováhy riadia zmeny v pohyboch častí tela (dynamická gravitácia).
Úloha receptorov pri tvorbereflexné oblúky
Celá doktrína reflexov, od štúdií R. Descartesa až po zásadné objavy I. P. Pavlova a I. M. Sechenova, je založená na myšlienke nervovej aktivity ako adekvátnej reakcie organizmu na účinky podnety vonkajšieho a vnútorného prostredia, realizované za účasti centrálneho nervového systému – mozgu a miechy. Nech je odpoveď akákoľvek, jednoduchá, napríklad trhnutie kolenom, alebo taká superkomplexná ako reč, pamäť alebo myslenie, jej prvým článkom je príjem – vnímanie a rozlišovanie podnetov podľa ich sily, amplitúdy, intenzity.
Takúto diferenciáciu vykonávajú zmyslové systémy, ktoré IP Pavlov nazval „chápadlá mozgu“. V každom analyzátore funguje receptor ako anténa, ktorá zachytáva a skúma environmentálne stimuly: svetelné alebo zvukové vlny, chemické molekuly a fyzikálne faktory. Fyziologicky normálna činnosť všetkých zmyslových systémov bez výnimky závisí od práce prvého úseku, nazývaného periférny alebo receptor. Všetky reflexné oblúky (reflexy) bez výnimky pochádzajú z nej.
Plectrums
Ide o biologicky aktívne látky, ktoré v špeciálnych štruktúrach - synapsiách vykonávajú prenos vzruchu z jedného neurónu na druhý. Vylučujú sa axónom prvého neurocytu a pôsobia ako dráždidlo a spôsobujú nervové impulzy v receptorových zakončeniach ďalšej nervovej bunky. Preto štruktúra a funkcie mediátorov a receptorov spolu úzko súvisia. Navyše, niektoréneurocyty sú schopné vylučovať dva alebo viac prenášačov, ako sú kyseliny glutámová a asparágová, adrenalín a GABA.
