Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с фазового рецептора )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Четыре типа сенсорных нейронов

Чувствительные нейроны , также известные как афферентные нейроны , являются нейронами в нервной системе , которые преобразуют конкретный тип из стимулов , с помощью их рецепторов , в потенциалы действия или градуированные потенциалы . [1] Этот процесс называется сенсорной трансдукцией . В клеточных телах сенсорных нейронов расположены в дорсальных ганглиях от спинного мозга . [2]

Эта сенсорная информация перемещается по афферентным нервным волокнам в афферентном или сенсорном нерве в головной мозг через спинной мозг . Стимул может исходить от внешних рецепторов вне тела, например, от света и звука, или от интерорецепторов внутри тела, например, от кровяного давления или ощущения положения тела .

Типы и функции

У разных типов сенсорных нейронов есть разные сенсорные рецепторы, которые реагируют на разные виды стимулов. Есть как минимум шесть внешних и два внутренних сенсорных рецептора:

Внешний [ править ]

См. Также: Восприятие § Типы_ восприятия

Внешние рецепторы, которые реагируют на раздражители извне, называются экстерорецепторами . [3]

Запах [ править ]

Сенсорные нейроны, участвующие в обонянии , называются обонятельными сенсорными нейронами . Эти нейроны содержат рецепторы , называемые обонятельными рецепторами , которые активируются молекулами запаха в воздухе. Молекулы в воздухе обнаруживаются увеличенными ресничками и микроворсинками . [4]Эти сенсорные нейроны производят потенциалы действия. Их аксоны образуют обонятельный нерв, и они синапсируют непосредственно с нейронами коры головного мозга (обонятельная луковица). Они не используют тот же путь, что и другие сенсорные системы, минуя ствол мозга и таламус. Нейроны в обонятельной луковице, которые получают прямой сигнал от сенсорных нервов, связаны с другими частями обонятельной системы и многими частями лимбической системы.

Вкус [ править ]

Подобно обонятельным рецепторам , вкусовые рецепторы (вкусовые рецепторы) во вкусовых рецепторах взаимодействуют с химическими веществами в пище, создавая потенциал действия .

Видение [ править ]

Фоторецепторные клетки способны к фототрансдукции - процессу, который преобразует свет ( электромагнитное излучение ) в электрические сигналы. Эти сигналы уточняются и контролируются взаимодействием с другими типами нейронов сетчатки. Пять основных классов нейронов сетчатки - это фоторецепторные клетки , биполярные клетки , ганглиозные клетки , горизонтальные клетки и амакриновые клетки . Базовая схема сетчатки включает цепочку из трех нейронов, состоящую из фоторецептора ( стержня или колбочки).), биполярная клетка и ганглиозная клетка. Первый потенциал действия возникает в ганглиозной клетке сетчатки. Этот путь является наиболее прямым путем передачи визуальной информации в мозг. Есть три основных типа фоторецепторов: Колбочки - это фоторецепторы, которые в значительной степени реагируют на цвет . У людей три разных типа колбочек соответствуют первичной реакции на короткую длину волны (синий), среднюю длину волны (зеленый) и длинную волну (желтый / красный). [5] Палочки - это фоторецепторы, которые очень чувствительны к интенсивности света, что позволяет видеть при тусклом освещении. Концентрация и соотношение палочек к шишкам сильно коррелируют с тем, ведет ли животное дневной или ночной образ жизни.. У людей количество палочек превышает количество шишек примерно в 20: 1, в то время как у ночных животных, таких как неясыть , это соотношение ближе к 1000: 1. [5] Ганглиозные клетки сетчатки участвуют в симпатической реакции . Из ~ 1,3 миллиона ганглиозных клеток, присутствующих в сетчатке, 1-2% считаются светочувствительными. [6]

Проблемы и распад сенсорных нейронов, связанных со зрением, приводят к таким нарушениям, как:

  • Дегенерация желтого пятна - дегенерация центрального поля зрения из-за скопления клеточного мусора или кровеносных сосудов между сетчаткой и сосудистой оболочкой, тем самым нарушая и / или разрушая сложное взаимодействие нейронов, которые там присутствуют. [7]
  • Глаукома - потеря ганглиозных клеток сетчатки, которая приводит к потере зрения и слепоте. [8]
  • Диабетическая ретинопатия - плохой контроль уровня сахара в крови из-за диабета повреждает крошечные кровеносные сосуды сетчатки. [9]

Слуховой [ править ]

Слуховая система отвечает за преобразование волны давления , генерируемую вибрировать молекулы воздуха или звук в сигналы , которые могут быть интерпретированы мозгом.

Эта механоэлектрическая трансдукция осуществляется волосковыми клетками внутри уха. В зависимости от движения волосковая клетка может гиперполяризоваться или деполяризоваться. Когда движение направлено к самой высокой стереоцилии , каналы катиона Na + открываются, позволяя Na + течь в клетку, и возникающая деполяризация заставляет каналы Ca ++ открываться, высвобождая его нейромедиатор в афферентный слуховой нерв. Волосковые клетки бывают двух типов: внутренние и внешние. Внутренние волосковые клетки являются сенсорными рецепторами. [10]

Проблемы с сенсорными нейронами, связанными со слуховой системой, приводят к таким нарушениям, как:

  • Нарушение обработки слуха - слуховая информация в мозге обрабатывается ненормальным образом. Пациенты с нарушением слуховой обработки обычно могут получать информацию нормально, но их мозг не может обрабатывать ее должным образом, что приводит к нарушению слуха. [11]
  • Слуховая вербальная агнозия - понимание речи потеряно, но способность слышать, говорить, читать и писать сохраняется. Это вызвано повреждением задних верхних височных долей , что опять же не позволяет мозгу правильно обрабатывать слуховой сигнал. [12]

Температура [ править ]

Терморецепторы - это сенсорные рецепторы, которые реагируют на изменение [температуры]. Хотя механизмы, посредством которых действуют эти рецепторы, неясны, недавние открытия показали, что у млекопитающих есть по крайней мере два различных типа терморецепторов. [13] луковицеобразные корпускулы , является кожной рецепторой холодного чувствительными рецепторов, который обнаруживает низкие температуры. Другой тип - рецепторы, чувствительные к теплу.

Механорецепторы [ править ]

Основная статья: механорецептор
Дополнительная информация: Механочувствительность

Механорецепторы - это сенсорные рецепторы, которые реагируют на механические силы, такие как давление или искажение . [14]

Специализированные сенсорные рецепторные клетки, называемые механорецепторами, часто инкапсулируют афферентные волокна, чтобы помочь настроить афферентные волокна на различные типы соматической стимуляции. Механорецепторы также помогают снизить пороги генерации потенциала действия в афферентных волокнах и, таким образом, повышают вероятность их срабатывания при сенсорной стимуляции. [15]

Некоторые типы механорецепторов активируют потенциалы действия при физическом растяжении их мембран.

Проприорецепторы - это еще один тип механорецепторов, который буквально означает «рецепторы для себя». Эти рецепторы предоставляют пространственную информацию о конечностях и других частях тела. [16]

Ноцицепторы несут ответственность за обработку боли и изменений температуры. Жгучая боль и раздражение, возникающие после употребления в пищу перца чили (из-за его основного ингредиента, капсаицина), ощущение холода после приема химического вещества, такого как ментол или ициллин, а также обычное ощущение боли - все это результат нейронов с эти рецепторы. [17]

Проблемы с механорецепторами приводят к таким нарушениям, как:

  • Невропатическая боль - сильное болевое состояние, возникающее в результате повреждения чувствительного нерва [17]
  • Гипералгезия - повышенная чувствительность к боли, вызванная сенсорным ионным каналом TRPM8 , который обычно реагирует на температуру от 23 до 26 градусов и обеспечивает ощущение охлаждения, связанное с ментолом и ициллином [17]
  • Синдром фантомной конечности - расстройство сенсорной системы, при котором боль или движение ощущаются в конечности, которой не существует [18]

Внутренний [ править ]

Внутренние рецепторы, которые реагируют на изменения внутри тела, известны как интерорецепторы . [3]

Кровь [ править ]

В аортальных телах и сонные тела содержат кластеры гломусных клеток - периферические хеморецепторы , которые обнаруживают изменения в химических свойствах в крови , такие как кислород концентрация. [19] Эти рецепторы полимодально реагируют на ряд различных стимулов.

Ноцицепторы [ править ]

Ноцицепторы реагируют на потенциально опасные раздражители, посылая сигналы в спинной и головной мозг. Этот процесс, называемый ноцицепцией , обычно вызывает ощущение боли . [20] [21] Они обнаруживаются во внутренних органах, а также на поверхности тела для «обнаружения и защиты». [21] Ноцицепторы обнаруживают различные виды вредных стимулов, указывающих на возможность повреждения, а затем инициируют нервные реакции, чтобы отказаться от стимула. [21]

  • Тепловые ноцицепторы активируются ядовитым жаром или холодом при различных температурах. [21]
  • Механические ноцицепторы реагируют на избыточное давление или механическую деформацию, например защемление . [21]
  • Химические ноцицепторы реагируют на широкий спектр химических веществ, некоторые из которых сигнализируют об ответной реакции. Они участвуют в обнаружении некоторых специй в пище, таких как острые ингредиенты в растениях Brassica и Allium , которые воздействуют на сенсорные нейронные рецепторы, вызывая острую боль и последующую гиперчувствительность к боли. [22]

Связь с центральной нервной системой [ править ]

Информация, поступающая от сенсорных нейронов в голове, поступает в центральную нервную систему (ЦНС) через черепные нервы . Информация от сенсорных нейронов под головой попадает в спинной мозг и проходит в мозг через 31 спинномозговый нерв . [23] Сенсорная информация, проходящая через спинной мозг, следует четко определенным путям. Нервная система кодирует различия между ощущениями в отношении того, какие клетки активны.

Классификация [ править ]

Адекватный стимул [ править ]

Адекватный стимул сенсорного рецептора - это стимул, для которого он обладает адекватным аппаратом сенсорной трансдукции . Адекватный стимул можно использовать для классификации сенсорных рецепторов:

  • Барорецепторы реагируют на давление в кровеносных сосудах
  • Хеморецепторы реагируют на химические раздражители
  • Рецепторы электромагнитного излучения реагируют на электромагнитное излучение [24]
    • Инфракрасные рецепторы реагируют на инфракрасное излучение
    • Фоторецепторы реагируют на видимый свет
    • Ультрафиолетовые рецепторы реагируют на ультрафиолетовое излучение [ необходима цитата ]
  • Электрорецепторы реагируют на электрические поля
    • Ампулы Лоренцини реагируют на электрические поля, соленость и температуру, но функционируют в основном как электрорецепторы.
  • Гидрорецепторы реагируют на изменение влажности
  • Магниторецепторы реагируют на магнитные поля
  • Механорецепторы реагируют на механическое напряжение или механическое напряжение
  • Ноцицепторы реагируют на повреждение или угрозу повреждения тканей тела, приводя (часто, но не всегда) к восприятию боли.
  • Осморецепторы реагируют на осмолярность жидкости (например, в гипоталамусе)
  • Проприорецепторы обеспечивают чувство положения
  • Терморецепторы реагируют на температуру: тепло, холод или и то, и другое.

Местоположение [ править ]

Сенсорные рецепторы можно классифицировать по местоположению:

  • Кожные рецепторы - это сенсорные рецепторы, обнаруженные в дерме или эпидермисе . [25]
  • Мышечные веретена содержат механорецепторы, определяющие растяжение мышц.

Морфология [ править ]

Соматические сенсорные рецепторы у поверхности кожи обычно можно разделить на две группы в зависимости от морфологии:

  • Свободные нервные окончания характеризуют ноцицепторы и терморецепторы и называются так, потому что терминальные ветви нейрона немиелинизированы и распространяются по дерме и эпидермису .
  • Инкапсулированные рецепторы состоят из остальных типов кожных рецепторов. Инкапсуляция существует для специализированного функционирования.

Скорость адаптации [ править ]

  • Тоник рецепторов является рецептор , который адаптирует медленно стимула [26] и продолжает производить потенциалы действия по длительности стимула. [27] Таким образом, он передает информацию о продолжительности действия стимула. Некоторые тонические рецепторы постоянно активны и указывают на фоновый уровень. Примерами таких тонических рецепторов являются болевые рецепторы , суставная капсула и мышечное веретено . [28]
  • Фазический рецептор - это сенсорный рецептор, который быстро адаптируется к раздражителю. Ответ клетки очень быстро ослабевает, а затем прекращается. [29] Он не предоставляет информацию о продолжительности действия стимула; [27] вместо этого некоторые из них передают информацию о быстрых изменениях интенсивности и скорости стимула. [28] Примером фазового рецептора является тельце Пачини .

Наркотики [ править ]

В настоящее время на рынке имеется множество лекарств, которые используются для манипулирования или лечения расстройств сенсорной системы. Например, габапентин - это лекарство, которое используется для лечения нейропатической боли путем взаимодействия с одним из зависимых от напряжения кальциевых каналов, присутствующих на невосприимчивых нейронах. [17] Некоторые лекарства могут использоваться для борьбы с другими проблемами со здоровьем, но могут иметь непреднамеренные побочные эффекты на сенсорную систему. Ототоксические препараты - это препараты, которые воздействуют на улитку за счет использования токсинов, таких как аминогликозидные антибиотики, которые отравляют волосковые клетки. Из-за использования этих токсинов волосковые клетки, перекачивающие K +, прекращают свою функцию. Таким образом, энергия, генерируемая эндокохлеарным потенциаломкоторый управляет процессом передачи слухового сигнала, теряется, что приводит к потере слуха. [30]

Нейропластичность [ править ]

С тех пор, как ученые наблюдали переназначение коркового слоя в мозгу обезьян Тауба « Серебряный источник» , было проведено множество исследований пластичности сенсорной системы . Огромные успехи были достигнуты в лечении нарушений сенсорной системы. Такие методы, как терапия движений, вызванная ограничениями, разработанная Таубом, помогли пациентам с парализованными конечностями снова использовать свои конечности, заставив сенсорную систему вырастить новые нервные пути . [31] Синдром фантомной конечности - это заболевание сенсорной системы, при котором люди с ампутированной конечностью считают, что их ампутированная конечность все еще существует, и они все еще могут испытывать в ней боль. Зеркальный шкафразработанный В. С. Рамачандраном, позволил пациентам с синдромом фантомных конечностей облегчить восприятие парализованных или болезненных фантомных конечностей. Это простое устройство, использующее зеркало в коробке для создания иллюзии, в которой сенсорная система воспринимает, что видит две руки вместо одной, что позволяет сенсорной системе управлять «фантомной конечностью». Таким образом сенсорная система может постепенно адаптироваться к ампутированной конечности и, таким образом, облегчить этот синдром. [32]

Другие животные [ править ]

Гидродинамическая рецепция - это форма механорецепции, используемая у ряда видов животных.

Дополнительные изображения [ править ]

  • Иллюстрация тактильных рецепторов в коже

  • Иллюстрация ламелированного тельца

  • Иллюстрация тельца Руффини

  • Иллюстрация клетки кожи Меркель

  • Иллюстрация тактильного тельца

  • Иллюстрация корневого сплетения волос

  • Иллюстрация свободных нервных окончаний

См. Также [ править ]

  • Сенсорные нервы
  • Афферентный нерв
  • Псевдоуниполярный нейрон
  • Эфферентный нерв
  • Нейронное кодирование
  • Задний столбец
  • Рецептивное поле
  • Сенсорная система

Ссылки [ править ]

  1. ^ Парсонс, Ричард (2018). CGP: Полный пересмотр и практика биологии A-Level . Ньюкасл-апон-Тинд: Паблишинг Лтд. Координационная группа с. 138. ISBN 9781789080261.
  2. ^ Purves, Dale; Augustine, George; Fitzpatrick, David; Hall, William; LaMantia, Anthony-Samuel; McNamara, James; White, Leonard (2008). Neuroscience (4 ed.). Sinauer Associates, Inc. pp. 207. ISBN 978-0878936977.
  3. ^ a b Campbell, Neil (1996). Biology (4th ed.). Benjamin/Cummings Pub. Co. p. 1028. ISBN 0805319409.
  4. ^ Breed, Michael D., and Moore, Janice. Encyclopedia of Animal Behavior . London: Elsevier, 2010. Print.
  5. ^ a b "eye, human." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Ultimate Reference Suite. Chicago: Encyclopædia Britannica, 2010.
  6. ^ Foster, R. G.; Provencio, I.; Hudson, D.; Fiske, S.; Grip, W.; Menaker, M. (1991). "Circadian photoreception in the retinally degenerate mouse (rd/rd)". Journal of Comparative Physiology A 169. doi:10.1007/BF00198171
  7. ^ de Jong, Paulus T.V.M. (2006-10-05). "Age-Related Macular Degeneration". New England Journal of Medicine. 355 (14): 1474–1485. doi:10.1056/NEJMra062326. ISSN 0028-4793. PMID 17021323.
  8. ^ Alguire, Patrick; Dallas, Wilbur; Willis, John; Kenneth, Henry (1990). "Chapter 118 Tonometry". Clinical methods : the history, physical, and laboratory examinations (3 ed.). Butterworths. ISBN 978-0409900774. OCLC 15695765.
  9. ^ "NIHSeniorHealth: Diabetic Retinopathy - Causes and Risk Factors". nihseniorhealth.gov. Archived from the original on 2017-01-14. Retrieved 2016-12-19.
  10. ^ Purves, Dale; Augustine, George; Fitzpatrick, David; Hall, William; LaMantia, Anthony-Samuel; McNamara, James; White, Leonard (2008). Neuroscience (4 ed.). Sinauer Associates, Inc. pp. 327–330. ISBN 978-0878936977.
  11. ^ "Auditory Processing Disorder (APD)" (PDF). British Society of Audiology APD Special Interest Group MRC Institute of Hearing Research.
  12. ^ Stefanatos, Gerry A.; Gershkoff, Arthur; Madigan, Sean (2005-07-01). "On pure word deafness, temporal processing, and the left hemisphere". Journal of the International Neuropsychological Society: JINS. 11 (4): 456–470, discussion 455. doi:10.1017/S1355617705050538. ISSN 1355-6177. PMID 16209426.
  13. ^ Krantz, John. Experiencing Sensation and Perception Archived 2017-11-17 at the Wayback Machine. Pearson Education, Limited, 2009. p. 12.3
  14. ^ Winter, R., Harrar, V., Gozdzik, M., & Harris, L. R. (2008). The relative timing of active and passive touch. [Proceedings Paper]. Brain Research, 1242, 54-58. doi:10.1016/j.brainres.2008.06.090
  15. ^ Purves, Dale; Augustine, George; Fitzpatrick, David; Hall, William; LaMantia, Anthony-Samuel; McNamara, James; White, Leonard (2008). Neuroscience (4 ed.). Sinauer Associates, Inc. pp. 209. ISBN 978-0878936977.
  16. ^ Purves, Dale; Augustine, George; Fitzpatrick, David; Hall, William; LaMantia, Anthony-Samuel; McNamara, James; White, Leonard (2008). Neuroscience (4 ed.). Sinauer Associates, Inc. pp. 215–216. ISBN 978-0878936977.
  17. ^ a b c d Lee, Y; Lee, C; Oh, U (2005). "Painful channels in sensory neurons". Molecules and Cells. 20 (3): 315–324. PMID 16404144.
  18. ^ Halligan, Peter W; Zeman, Adam; Berger, Abi (1999-09-04). "Phantoms in the brain". BMJ: British Medical Journal. 319 (7210): 587–588. doi:10.1136/bmj.319.7210.587. ISSN 0959-8138. PMC 1116476. PMID 10473458.
  19. ^ Satir, P. & Christensen, S.T. (2008) Structure and function of mammalian cilia. in Histochemistry and Cell Biology, Vol 129:6
  20. ^ Sherrington C. The Integrative Action of the Nervous System. Oxford: Oxford University Press; 1906.
  21. ^ a b c d e St. John Smith, Ewan (2017-10-14). "Advances in understanding nociception and neuropathic pain". Journal of Neurology. 265 (2): 231–238. doi:10.1007/s00415-017-8641-6. ISSN 0340-5354. PMC 5808094. PMID 29032407.
  22. ^ Zhao, Jianhua; Lin King, John V.; Paulsen, Candice E.; Cheng, Yifan; Julius, David (2020-07-08). "Irritant-evoked activation and calcium modulation of the TRPA1 receptor". Nature. 585 (7823): 141–145. doi:10.1038/s41586-020-2480-9. ISSN 1476-4687. PMC 7483980. PMID 32641835.
  23. ^ Kalat, James W. (2013). Biological Psychology (11th ed.). Wadsworth Publishing. ISBN 978-1111831004.
  24. ^ Michael J. Gregory. "Sensory Systems". Clinton Community College. Archived from the original on 2013-06-25. Retrieved 2013-06-06.
  25. ^ http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/Cutaneous+receptor
  26. ^ Binder, Marc D.; Hirokawa, Nobutaka; Windhorst, Uwe (2009). Encyclopedia of neuroscience ([Online-Ausg.]. ed.). Berlin: Springer. ISBN 978-3-540-29678-2.
  27. ^ a b mentor.lscf.ucsb.edu/course/fall/eemb157/lecture/Lectures%2016,%2017%2018.ppt[dead link]
  28. ^ a b http://frank.mtsu.edu/~jshardo/bly2010/nervous/receptor.html Archived August 3, 2008, at the Wayback Machine
  29. ^ Sherwood, Lauralee; Klandorf, Hillar; Yancey, Paul (2012). Animal Physiology: From Genes to Organisms. Cengage Learning. ISBN 978-0840068651. Retrieved 13 December 2017.
  30. ^ Priuska, E.M.; Schacht, J. (1997). "Mechanism and prevention of aminoglycoside ototoxicity: Outer hair cells as targets and tools". Ear, Nose, & Throat Journal. 76 (3): 164–171. doi:10.1177/014556139707600310. PMID 9086645. S2CID 8216716.
  31. ^ Schwartz and Begley 2002, p. 160; "Constraint-Induced Movement Therapy", excerpted from "A Rehab Revolution," Stroke Connection Magazine, September/October 2004. Print.
  32. ^ Blakeslee, Sandra; Ramachandran, V. S. (1998). Phantoms in the brain : probing the mysteries of the human mind. William Morrow & Company, Inc. ISBN 978-0688152475. OCLC 43344396.

External links[edit]

  • Media related to Sensory neuron at Wikimedia Commons
  • The major classes of somatic sensory receptors