Lidský nervový systém provádí složité analytické a syntetické procesy, které zajišťují rychlou adaptaci orgánů a systémů na změny vnějšího i vnitřního prostředí. K vnímání podnětů z vnějšího světa dochází díky struktuře, která zahrnuje procesy aferentních neuronů obsahujících oligodendrocytové gliové buňky neboli lemocyty. Přeměňují vnější nebo vnitřní podněty na bioelektrické jevy zvané excitace nebo nervový impuls. Takové struktury se nazývají receptory. V tomto článku budeme studovat strukturu a funkce receptorů různých lidských smyslových systémů.
Typy nervových zakončení
V anatomii existuje několik systémů pro jejich klasifikaci. Nejběžnější rozděluje receptory na jednoduché (skládají se z procesů jednoho neuronu) a komplexní (skupina neurocytů a pomocných gliových buněk jako součást vysoce specializovaného smyslového orgánu). Na základě struktury smyslových procesů.dělí se na primární a sekundární zakončení dostředivého neurocytu. Patří mezi ně různé kožní receptory: nociceptory, mechanoreceptory, baroreceptory, termoreceptory a také nervové procesy inervující vnitřní orgány. Sekundární jsou deriváty epitelu, které vytvářejí akční potenciál v reakci na podráždění (chuť, sluch, receptory rovnováhy). Tyčinky a čípky světlocitlivé membrány oka - sítnice - zaujímají mezilehlou polohu mezi primárním a sekundárním citlivým nervovým zakončením.
Další klasifikační systém je založen na takovém rozdílu, jako je typ podnětu. Pokud podráždění pochází z vnějšího prostředí, pak je vnímáno exteroreceptory (například zvuky, pachy). A podráždění faktory vnitřního prostředí analyzují interoreceptory: viscerální, proprioreceptory, vláskové buňky vestibulárního aparátu. Funkce receptorů smyslových systémů jsou tedy určeny jejich strukturou a umístěním ve smyslových orgánech.
Koncept analyzátorů
Aby člověk rozlišoval a rozlišoval mezi podmínkami prostředí a přizpůsobil se jim, má speciální anatomické a fyziologické struktury zvané analyzátory neboli senzorické systémy. Ruský vědec I. P. Pavlov navrhl pro jejich strukturu následující schéma. První úsek se nazýval periferní (receptor). Druhý je vodivý a třetí je centrální neboli kortikální.
Například vizuální smyslový systém zahrnuje senzitivníbuňky sítnice - tyčinky a čípky, dva zrakové nervy a také zóna mozkové kůry umístěná v její týlní části.
Některé analyzátory, jako jsou již zmíněné zrakové a sluchové, obsahují prereceptorovou úroveň – určité anatomické struktury, které zlepšují vnímání adekvátních podnětů. U sluchového ústrojí je to vnější a střední ucho, u zrakového ústrojí světlo lámající část oka včetně skléry, komorová voda přední komory oka, čočka a sklivec. Zaměříme se na periferní část analyzátoru a odpovíme na otázku, jakou funkci mají v něm obsažené receptory.
Jak buňky vnímají podněty
V jejich membránách (nebo v cytosolu) se nacházejí speciální molekuly skládající se z proteinů a také komplexní komplexy - glykoproteiny. Tyto látky pod vlivem faktorů prostředí mění svou prostorovou konfiguraci, která slouží jako signál pro samotnou buňku a nutí ji adekvátně reagovat.
Některé chemikálie, zvané ligandy, mohou působit na senzorické procesy buňky, což vede k transmembránovým iontovým proudům v buňce. Plazmalemové proteiny s receptivními vlastnostmi plní spolu s molekulami sacharidů (tj. receptory) funkce antény - vnímají a rozlišují ligandy.
Ionotropní kanály
Další typ buněčných receptorů - ionotropní kanály umístěné v membráně, schopné se otevřít nebo zablokovat pod vlivemsignální chemikálie, jako je H-cholinergní receptor, vazopresin a inzulínové receptory.
Intracelulární snímací struktury jsou transkripční faktory, které se vážou na ligand a poté vstupují do jádra. Vznikají jejich sloučeniny s DNA, které zesilují nebo inhibují transkripci jednoho nebo více genů. Hlavní funkcí buněčných receptorů je tedy vnímání signálů z prostředí a regulace reakcí metabolismu plastů.
Stojany a kužely: struktura a funkce
Tyto retinální receptory reagují na světelné podněty - fotony, které způsobují proces excitace v nervových zakončeních. Obsahují speciální pigmenty: jodopsin (čípky) a rodopsin (tyčinky). Tyčinky dráždí soumrak a nejsou schopny rozlišovat barvy. Čípky jsou zodpovědné za barevné vidění a jsou rozděleny do tří typů, z nichž každý obsahuje samostatný fotopigment. Funkce očního receptoru tedy závisí na tom, které světlocitlivé proteiny obsahuje. Tyčinky jsou zodpovědné za vizuální vnímání při slabém osvětlení, zatímco čípky jsou zodpovědné za zrakovou ostrost a vnímání barev.
Kůže je smyslový orgán
Nervová zakončení neuronů vstupujících do dermis se liší svou strukturou a reagují na různé podněty prostředí: teplotu, tlak, tvar povrchu. Funkce kožních receptorů spočívá ve vnímání a přeměně podnětů na elektrické impulsy (proces excitace). Mezi tlakové receptory patří Meissnerova tělíska umístěná ve střední vrstvě kůže - dermis, schopná ztenčenídiskriminace podnětů (mají nízký práh citlivosti).
Paciniho tělíska patří k baroreceptorům. Jsou umístěny v podkožním tuku. Funkce receptoru - nociceptor bolesti - je ochrana před patogenními podněty. Kromě kůže jsou taková nervová zakončení umístěna ve všech vnitřních orgánech a vypadají jako větvené aferentní procesy. Termoreceptory najdeme jak v kůži, tak ve vnitřních orgánech – cévách, částech centrálního nervového systému. Dělí se na teplo a chlad.
Aktivita těchto smyslových zakončení se může zvyšovat a závisí na tom, kterým směrem a jakou rychlostí se mění teplota povrchu kůže. Proto jsou funkce kožních receptorů různé a závisí na jejich struktuře.
Mechanismus vnímání sluchových podnětů
Exteroreceptory jsou vláskové buňky, které jsou vysoce citlivé na adekvátní podněty – zvukové vlny. Říká se jim monomodální a jsou sekundárně citlivé. Jsou umístěny v Cortiho orgánu vnitřního ucha a jsou součástí hlemýždě.
Struktura Cortiho orgánu je podobná harfě. Sluchové receptory jsou ponořeny do perilymfy a na jejich koncích mají skupiny mikroklků. Vibrace tekutiny způsobují podráždění vláskových buněk, které se mění v bioelektrické jevy - nervové vzruchy, tj. funkce sluchového receptoru - jedná se o vnímání signálů, které mají podobu zvukových vln, a jejich přeměnu v procesvzrušení.
Kontaktujte chuťové buňky
Každý z nás preferuje jídlo a pití. Chuťovou škálu potravinářských výrobků vnímáme pomocí chuťového orgánu – jazyka. Obsahuje čtyři typy nervových zakončení, lokalizované takto: na špičce jazyka - chuťové pohárky, které rozlišují mezi sladkou, u kořene - hořkou a slanou a kyselou receptory na bočních stěnách. Dráždivé látky pro všechny typy zakončení receptorů jsou chemické molekuly vnímané mikroklky chuťových pohárků, které fungují jako antény.
Funkcí chuťového receptoru je dekódovat chemický podnět a převést ho na elektrický impulz, který se šíří nervy do chuťové zóny mozkové kůry. Je třeba poznamenat, že papily pracují v tandemu s nervovými zakončeními čichového analyzátoru umístěného ve sliznici nosní dutiny. Společné působení dvou smyslových systémů zvyšuje a obohacuje chuťové vjemy člověka.
Hádanka vůně
Stejně jako chuť, i čichový analyzátor reaguje svými nervovými zakončeními na molekuly různých chemikálií. Samotný mechanismus, kterým pachové sloučeniny dráždí čichové bulby, není dosud zcela objasněn. Vědci naznačují, že molekuly signalizující zápach interagují s různými senzorickými neurony v nosní sliznici. Jiní vědci připisují stimulaci čichových receptorů skutečnosti, že signální molekuly mají společné funkční skupiny (např.nebo fenolické) s látkami obsaženými ve smyslovém neuronu.
Funkce čichového receptoru jsou ve vnímání podráždění, jeho diferenciaci a převedení do procesu excitace. Celkový počet čichových cibulí ve sliznici nosní dutiny dosahuje 60 milionů a každá z nich je vybavena velkým počtem řasinek, díky čemuž je celková plocha kontaktu receptorového pole s molekulami chemické látky - pachy.
Nervová zakončení vestibulárního aparátu
Ve vnitřním uchu se nachází orgán zodpovědný za koordinaci a konzistenci pohybových aktů, udržuje tělo ve stavu rovnováhy a podílí se také na orientačních reflexech. Má tvar půlkruhových kanálků, nazývá se labyrint a je anatomicky spojen s Cortiho orgánem. Ve třech kostních kanálcích jsou nervová zakončení ponořená do endolymfy. Při záklonu hlavy a trupu dochází k jejímu kmitání, což způsobuje podráždění na koncích nervových zakončení.
Samotné vestibulární receptory – vláskové buňky – jsou v kontaktu s membránou. Skládá se z malých krystalků uhličitanu vápenatého – otolitů. Spolu s endolymfou se také začnou pohybovat, což slouží jako dráždidlo pro nervové procesy. Hlavní funkce receptoru půlkruhového kanálu závisí na jeho umístění: ve vacích reaguje na gravitaci a řídí rovnováhu hlavy a těla v klidu. Smyslová zakončení umístěná v ampulích orgánu rovnováhy řídí změny v pohybech částí těla (dynamická gravitace).
Úloha receptorů při tvorběreflexní oblouky
Celá doktrína reflexů, od studií R. Descarta až po zásadní objevy I. P. Pavlova a I. M. Sechenova, je založena na myšlence nervové aktivity jako adekvátní reakce těla na účinky podněty vnějšího i vnitřního prostředí, prováděné za účasti centrálního nervového systému – mozku a míchy. Ať už je odpověď jakákoli, jednoduchá, například trhnutí kolenem, nebo tak supersložitá jako řeč, paměť nebo myšlení, jejím prvním článkem je příjem – vnímání a rozlišování podnětů podle jejich síly, amplitudy, intenzity.
Takovou diferenciaci provádějí smyslové systémy, které IP Pavlov nazval „chapadla mozku“. V každém analyzátoru funguje receptor jako anténa, která zachycuje a sonduje environmentální podněty: světelné nebo zvukové vlny, chemické molekuly a fyzikální faktory. Fyziologicky normální činnost všech smyslových systémů bez výjimky závisí na práci prvního úseku, zvaného periferní neboli receptor. Všechny reflexní oblouky (reflexy) bez výjimky z něj pocházejí.
Plectrums
Jsou to biologicky aktivní látky, které provádějí přenos vzruchu z jednoho neuronu na druhý ve speciálních strukturách - synapsích. Jsou vylučovány axonem prvního neurocytu a působí jako dráždidlo a způsobují nervové impulsy v zakončeních receptoru další nervové buňky. Proto jsou struktura a funkce mediátorů a receptorů úzce propojeny. Navíc některéneurocyty jsou schopny vylučovat dva nebo více přenašečů, jako je kyselina glutamová a asparagová, adrenalin a GABA.
