Сенсорная нервная система является частью нервной системы , ответственной за обработку сенсорной информации. Сенсорная система состоит из сенсорных нейронов ( в том числе клетки рецептора), нервных путей , а также частей головного мозга , участвующем в сенсорном восприятии . Общепризнанными сенсорными системами являются зрение , слух , осязание , вкус , обоняние и равновесие . Короче говоря, чувства - это преобразователииз физического мира в царство разума, где мы интерпретируем информацию, создавая наше восприятие мира вокруг нас. [1]
Сенсорная нервная система | |
---|---|
Подробности | |
Идентификаторы | |
латинский | орган чувств |
MeSH | D012679 |
TA98 | A15.0.00.000 |
TA2 | 6729 |
FMA | 78499 75259, 78499 |
Анатомическая терминология [ редактировать в Викиданных ] |
- Организмам нужна информация для решения по крайней мере трех видов проблем: (а) для поддержания соответствующей среды, т. Е. Гомеостаза ; (б) время деятельности (например, сезонные изменения в поведении) или синхронизировать деятельность с теми сородичами ; и (c) для обнаружения ресурсов или угроз и реагирования на них (например, путем движения к ресурсам, уклонения от угроз или нападения на них). Организмам также необходимо передавать информацию, чтобы влиять на поведение других: идентифицировать себя, предупреждать сородичей об опасности, координировать действия или обманывать. [2]
Восприимчивым поле является область тела или среды , к которой рецептор органа и рецепторные клетки отвечают. Например, часть мира, которую видит глаз, является его восприимчивым полем; свет, который может видеть каждый стержень или конус , - это его воспринимающее поле. [3] Рецептивные поля были идентифицированы для зрительной системы , слуховой системы и соматосенсорной системы .
Стимул
Сенсорные системы кодируют четыре аспекта стимула ; тип ( модальность ), интенсивность, местоположение и продолжительность. Для локализации звука используются время прихода звукового импульса и разности фаз непрерывного звука . Определенные рецепторы чувствительны к определенным типам стимулов (например, разные механорецепторы лучше всего реагируют на разные виды сенсорных стимулов, например, на острые или тупые предметы). Рецепторы посылают импульсы в определенных паттернах, чтобы передать информацию об интенсивности стимула (например, о том, насколько громким является звук). Местоположение стимулируемого рецептора дает мозгу информацию о местоположении стимула (например, стимуляция механорецептора в пальце отправит в мозг информацию об этом пальце). Продолжительность стимула (как долго он длится) передается с помощью паттернов возбуждения рецепторов. Эти импульсы передаются в мозг через афферентные нейроны .
Чувства и рецепторы
В то время как среди неврологов ведутся споры о конкретном количестве органов чувств из-за различных определений того, что составляет чувство , Гаутама Будда и Аристотель классифицировали пять общепринятых человеческих чувств: осязание , вкус , обоняние , зрение и слух . Другие чувства , которые были хорошо приняты у большинства млекопитающих, включая человека, включают в себя ноцицепции , equilibrioception , кинестезия и thermoception . Кроме того, было показано, что некоторые нечеловеческие животные обладают альтернативными чувствами, включая магнитоцепцию и электрорецепцию . [4]
Рецепторы
Инициализация ощущения возникает из-за реакции определенного рецептора на физический стимул . Рецепторы, которые реагируют на раздражитель и инициируют процесс ощущения, обычно характеризуются четырьмя различными категориями: хеморецепторы , фоторецепторы , механорецепторы и терморецепторы . Все рецепторы получают различные физические стимулы и преобразуют сигнал в электрический потенциал действия . Затем этот потенциал действия перемещается по афферентным нейронам в определенные области мозга, где он обрабатывается и интерпретируется. [5]
Хеморецепторы
Хеморецепторы, или хемосенсоры, обнаруживают определенные химические стимулы и преобразуют этот сигнал в электрический потенциал действия. Двумя основными типами хеморецепторов являются:
- Дистанционные хеморецепторы являются неотъемлемой частью получения стимулов в газах в обонятельной системе как через нейроны обонятельных рецепторов, так и через нейроны вомероназального органа .
- Прямые хеморецепторы, которые обнаруживают стимулы в жидкостях, включают вкусовые рецепторы в системе вкуса, а также рецепторы в аортальных телах, которые обнаруживают изменения в концентрации кислорода . [6]
Фоторецепторы
Фоторецепторы способны к фототрансдукции - процессу, который преобразует свет ( электромагнитное излучение ), помимо других видов энергии , в мембранный потенциал . 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). [7] Палочки - это фоторецепторы, которые очень чувствительны к интенсивности света, что позволяет видеть при тусклом освещении. Концентрация и соотношение палочек к колбочкам сильно коррелируют с тем, ведет ли животное дневной или ночной образ жизни . У человека количество палочек примерно на 20: 1 больше, чем у шишек, тогда как у ночных животных, таких как неясыть , соотношение ближе к 1000: 1. [7] Ганглиозные клетки находятся в мозговом веществе надпочечников и сетчатке, где они участвуют в симпатической реакции . Из ~ 1,3 миллиона ганглиозных клеток, присутствующих в сетчатке, 1-2% считаются светочувствительными ганглиями . [8] Эти светочувствительные ганглии играют роль в сознательном зрении у некоторых животных [9] и, как полагают, делают то же самое у людей. [10]
Механорецепторы
Механорецепторы - это сенсорные рецепторы, которые реагируют на механические силы, такие как давление или искажение . [11] Хотя механорецепторы присутствуют в волосковых клетках и играют важную роль в вестибулярной и слуховой системах , большинство механорецепторов являются кожными и делятся на четыре категории:
- Медленно адаптирующиеся рецепторы типа 1 имеют небольшие рецептивные поля и реагируют на статическую стимуляцию. Эти рецепторы в основном используются при ощущении формы и шероховатости .
- Медленно адаптирующиеся рецепторы 2 типа имеют большие рецептивные поля и реагируют на растяжение. Как и в случае с типом 1, они вызывают устойчивые реакции на продолжающиеся раздражители.
- Быстро адаптирующиеся рецепторы имеют небольшие рецептивные поля и лежат в основе восприятия скольжения.
- Пачинианские рецепторы имеют большие рецептивные поля и являются преобладающими рецепторами высокочастотной вибрации.
Терморецепторы
Терморецепторы - это сенсорные рецепторы, которые реагируют на различные температуры . Хотя механизмы, посредством которых действуют эти рецепторы, неясны, недавние открытия показали, что у млекопитающих есть по крайней мере два различных типа терморецепторов: [12] [ постоянная мертвая связь ] [ неудавшаяся проверка ]
- Концевая луковица Краузе, или бульбоидное тельце , определяет температуру выше температуры тела.
- Конечный орган Руффини определяет температуру ниже температуры тела.
TRPV1 - это активируемый нагреванием канал, который действует как небольшой термометр для обнаружения тепла в мембране, который начинает поляризацию нервного волокна при воздействии изменений температуры. В конечном итоге это позволяет нам определять температуру окружающей среды в диапазоне теплых / высоких температур. Точно так же молекулярный родственник TRPV1, TRPM8, представляет собой активируемый холодом ионный канал, который реагирует на холод. И холодные, и горячие рецепторы разделены на отдельные субпопуляции сенсорных нервных волокон, что показывает нам, что информация, поступающая в спинной мозг, изначально раздельна. У каждого сенсорного рецептора есть своя собственная «маркированная линия», чтобы передать простое ощущение, испытываемое реципиентом. В конечном итоге каналы TRP действуют как термодатчики, каналы, которые помогают нам обнаруживать изменения температуры окружающей среды. [13]
Ноцицепторы
Ноцицепторы реагируют на потенциально опасные раздражители, посылая сигналы в спинной и головной мозг. Этот процесс, называемый ноцицепцией , обычно вызывает ощущение боли . [14] Они находятся во внутренних органах, а также на поверхности тела. Ноцицепторы обнаруживают различные виды повреждающих стимулов или реальных повреждений. Те, которые реагируют только при повреждении тканей, известны как «спящие» или «молчаливые» ноцицепторы.
- Тепловые ноцицепторы активируются ядовитым жаром или холодом при различных температурах.
- Механические ноцицепторы реагируют на избыточное давление или механическую деформацию.
- Химические ноцицепторы реагируют на широкий спектр химических веществ, некоторые из которых являются признаками повреждения тканей. Они участвуют в обнаружении некоторых специй в пище.
Сенсорная кора
Все стимулы, получаемые перечисленными выше рецепторами , преобразуются в потенциал действия , который переносится одним или несколькими афферентными нейронами в определенную область мозга. Хотя термин « сенсорная кора» часто используется неофициально для обозначения соматосенсорной коры , этот термин более точно относится к множеству областей мозга, в которых ощущения принимаются для обработки. Что касается пяти традиционных органов чувств человека, это включает первичную и вторичную кору различных органов чувств : соматосенсорную кору, зрительную кору , слуховую кору , первичную обонятельную кору и вкусовую кору . [15] В других модальностях также есть соответствующие сенсорные области коры головного мозга, включая вестибулярную кору для чувства равновесия. [16]
Соматосенсорная кора
Расположенный в теменной доле , то основным соматосенсорной коры головного мозга является основным восприимчивым областью смысле прикосновения и проприоцептивные в соматосенсорной системе . Эта кора далее делится на области Бродмана 1, 2 и 3. Область Бродмана 3 считается первичным центром обработки соматосенсорной коры, поскольку она получает значительно больше входных сигналов от таламуса , имеет нейроны, высоко реагирующие на соматосенсорные стимулы, и может вызывать соматические реакции. ощущения через электрическую стимуляцию . Области 1 и 2 получают большую часть своего вклада из области 3. Существуют также пути проприоцепции (через мозжечок ) и моторного контроля (через область Бродмана 4 ). См. Также: S2 Вторичная соматосенсорная кора .
Зрительная кора
Зрительная кора относится к первичной зрительной коре, обозначенной V1 или области Бродмана 17 , а также к экстрастриальным зрительным кортикальным областям V2-V5. [17] Расположенный в затылочной доле , V1 действует как первичная ретрансляционная станция для визуального ввода, передавая информацию по двум основным путям, обозначенным как дорсальный и вентральный потоки . Спинной поток включает области V2 и V5 и используется для визуальной интерпретации «где» и «как». Вентральный поток включает области V2 и V4 и используется для интерпретации «что». [18] Увеличение активности отрицательных задач наблюдается в вентральной сети внимания после резких изменений сенсорных стимулов, [19] в начале и смещении блоков задач, [20] и в конце завершенного испытания. [21] [ актуально? ]
Слуховая кора
Слуховая кора, расположенная в височной доле , является первичной рецептивной областью для звуковой информации. Слуховая кора состоит из областей 41 и 42 Бродмана, также известных как передняя поперечная височная область 41 и задняя поперечная височная область 42 соответственно. Обе области действуют одинаково и являются неотъемлемой частью приема и обработки сигналов, передаваемых от слуховых рецепторов .
Первичная обонятельная кора
Расположенная в височной доле первичная обонятельная кора головного мозга является первичной рецептивной областью для обоняния или запаха. Уникальной особенностью обонятельной и вкусовой систем, по крайней мере, у млекопитающих , является реализация как периферических, так и центральных механизмов действия. [ требуется уточнение ] Периферические механизмы включают нейроны обонятельных рецепторов, которые передают химический сигнал по обонятельному нерву , который заканчивается в обонятельной луковице . В хеморецепторах в нейронах рецепторов , которые начинаются с сигнальным каскадом являются G-белком рецепторами . Центральные механизмы включают конвергенцию аксонов обонятельного нерва в клубочки в обонятельной луковице, где сигнал затем передается в переднее обонятельное ядро , грушевидную кору , медиальную миндалину и энторинальную кору , которые составляют первичную обонятельную луковицу. кора.
В отличие от зрения и слуха обонятельные луковицы не имеют поперечного полушария; правая лампочка соединяется с правым полушарием, а левая лампочка соединяется с левым полушарием.
Вкусовая кора
Вкусовая кора головного мозга является основным восприимчивым областью для вкуса . Слово « вкус» используется в техническом смысле для обозначения ощущений, исходящих от вкусовых рецепторов на языке. Пять качеств вкуса, определяемых языком, включают кислинку, горечь, сладость, соленость и качество вкуса протеина, называемое умами . Напротив, термин аромат относится к опыту, возникающему в результате интеграции вкуса с запахом и тактильной информацией. Вкусовая кора состоит из двух первичных структур: передней островковой доли , расположенной на островковой доле , и лобной крышки , расположенной на лобной доле . Подобно обонятельной коре, вкусовые пути действуют через периферические и центральные механизмы. [ требуется уточнение ] Периферические вкусовые рецепторы , расположенные на языке , мягком небе , глотке и пищеводе , передают полученный сигнал первичным сенсорным аксонам, где сигнал проецируется на ядро единственного тракта в продолговатом мозге или вкусовое ядро комплекса солитарных трактов. Затем сигнал передается в таламус , который, в свою очередь, проецирует сигнал в несколько областей неокортекса , включая вкусовую кору. [22]
На нейронную обработку вкуса влияет сопутствующая соматосенсорная информация, поступающая с языка, то есть ощущение во рту, почти на каждой стадии обработки . Аромат, напротив, не сочетается со вкусом для создания аромата до тех пор, пока не будут обрабатываться более высокие области коркового мозга, такие как островок и орбитофронтальная кора. [23]
Сенсорная система человека
Сенсорная система человека состоит из следующих подсистем:
- Визуальная система
- Слуховая система
- Соматосенсорная система состоит из рецепторов, передатчиков ( проводящих путей), ведущих к S1 и S1, которые испытывают ощущения, обозначенные как прикосновение , давление , вибрацию, температуру (тепло или холод), боль (включая зуд и щекотание) и ощущения движения мышц. и совместное положение, включая осанку , движения и выражение лица (вместе также называемые проприоцепцией)
- Система вкуса
- Обонятельная система
- Вестибулярная система
Болезни
- Амблиопия
- Анакусис
- Дальтонизм
- Глухота
Смотрите также
- Мультисенсорная интеграция
- Нейронная адаптация
- Нейронное кодирование
- Датчик
- Сенсорное увеличение
- Сенсорная нейробиология
- Сенсорные системы у рыб
Рекомендации
- ^ Кранц, Джон. «Ощущение и восприятие - Глава 1: Что такое ощущение и восприятие?» (PDF) . п. 1.6 . Проверено 16 мая 2013 года .
- ^ Bowdan, E .; Wyse, Джорджия (1996). «Сенсорная экология: Введение». Биологический бюллетень . 191 (1): 122–123. DOI : 10.2307 / 1543072 . JSTOR 1543072 . PMID 29220219 .
- ^ Колб и Уишоу: Основы нейропсихологии человека (2003)
- ^ Hofle, M .; Hauck, M .; Энгель, АК; Сеньковский, Д. (2010). «Обработка боли в мультисенсорной среде». Нейрофорум . 16 (2): 172. DOI : 10.1007 / s13295-010-0004-г . S2CID 20865665 .
- ^ [1] Архивировано 12 января 2009 года в Wayback Machine.
- ^ Сатир, П; Кристенсен, СТ (2008). «Строение и функции ресничек млекопитающих» . Гистохимия и клеточная биология . 129 (6): 687–693. DOI : 10.1007 / s00418-008-0416-9 . PMC 2386530 . PMID 18365235 .
- ^ a b "глаз, человеческий". Британская энциклопедия. Encyclopdia Britannica Ultimate Reference Suite. Чикаго: Британская энциклопедия, 2010.
- ^ Фостер, Р.Г.; Provencio, I .; Hudson, D .; Fiske, S .; Захват, Вт .; Менакер, М. (1991). «Циркадная фоторецепция у мышей с дегенерацией сетчатки (rd / rd)». Журнал сравнительной физиологии А . 169 (1): 39–50. DOI : 10.1007 / BF00198171 . PMID 1941717 . S2CID 1124159 .
- ^ Дженнифер Л. Эккер, Оливия Н. Думитреску, Квун Ю. Вонг, Назия М. Алам, Ши-Куо Чен, Тара Легейтс, Джордан М. Ренна, Глен Т. Пруски, Дэвид М. Берсон, Самер Хаттар (2010). "Экспрессирующие меланопсин фоторецепторы ганглиозных клеток сетчатки: клеточное разнообразие и роль в образном зрении" . Нейрон . 67 (1): 49–60. DOI : 10.1016 / j.neuron.2010.05.023 . PMC 2904318 . PMID 20624591 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Horiguchi, H .; Winawer, J .; Догерти, РФ; Ванделл, BA (2012). «Возвращение к трихроматии человека» . Труды Национальной академии наук . 110 (3): E260 – E269. DOI : 10.1073 / pnas.1214240110 . ISSN 0027-8424 . PMC 3549098 . PMID 23256158 .
- ^ Winter, R .; Harrar, V .; Гоздзик, М .; Харрис, Л. Р. (2008). «Относительное время активного и пассивного прикосновения. [Материалы конференции]». Исследование мозга . 1242 : 54–58. DOI : 10.1016 / j.brainres.2008.06.090 . PMID 18634764 . S2CID 11179917 .
- ^ Кранц, Джон. Ощущение и восприятие . Pearson Education, Limited, 2009. стр. 12,3
- ^ Юлий, Дэвид. «Как перец и мята определили сенсорные рецепторы температуры и боли» . iBiology . Проверено 12 мая 2020 .
- ^ Шеррингтон С. Интегративное действие нервной системы. Оксфорд: издательство Оксфордского университета; 1906 г.
- ^ Brynie, FH (2009). Чувство мозга: наука о чувствах и то, как мы обрабатываем окружающий мир. Американская ассоциация менеджмента.
- ^ Томас Брандт (2004). «Вестибулярная кора: ее расположение, функции и нарушения». Головокружение . Springer. С. 219–231.
- ^ McKeeff, TJ; Тонг, Ф. (2007). «Время принятия решений по поводу неоднозначных стимулов лица в вентральной зрительной коре человека. [Статья]» . Кора головного мозга . 17 (3): 669–678. DOI : 10.1093 / cercor / bhk015 . PMID 16648454 .
- ^ Hickey, C .; Chelazzi, L .; Теувес, Дж. (2010). «Награда за изменения в зрении человека через переднюю часть поясной извилины. [Статья]» . Журнал неврологии . 30 (33): 11096–11103. DOI : 10.1523 / jneurosci.1026-10.2010 . PMC 6633486 . PMID 20720117 .
- ^ Downar, J .; Кроули, AP; Микулис, диджей; Дав (2000). «Мультимодальная корковая сеть для обнаружения изменений в сенсорной среде». Природа Неврологии . 3 (3): 277–283. DOI : 10.1038 / 72991 . PMID 10700261 . S2CID 8807081 .
- ^ Фокс, доктор медицины; Снайдер, Аризона; Барч, DM; Gusnard, DA; Райхл, Мэн (2005). «Временные BOLD-ответы при переходах между блоками». NeuroImage . 28 (4): 956–966. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2005.06.025 . PMID 16043368 . S2CID 8552739 .
- ^ Шульман, Г.И.; Пижма, AP; Kincade, M .; Petersen, SE; МакЭвой, член парламента; Корбетта, М. (2002). «Реактивация сетей, участвующих в подготовительных состояниях» . Кора головного мозга . 12 (6): 590–600. DOI : 10.1093 / cercor / 12.6.590 . PMID 12003859 .
- ^ Purves, Дейл и др. 2008. Неврология. Второе издание. Sinauer Associates Inc. Сандерленд, Массачусетс.
- ^ Малый, DM; Зеленый, BG; Мюррей, ММ; Уоллес, MT (2012), Предлагаемая модель модальности вкуса , PMID 22593893
- ^ «Оценки смертности и бремени болезней в странах-членах ВОЗ в 2002 г.» (xls) . Всемирная организация здравоохранения . 2002 г.