Из Википедии, бесплатной энциклопедии
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 обработки слуха 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 в присутствии 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 общее ощущение боли - все это результат нейронов 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 ссылка ]
  • 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 информации 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 много 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 потенциалозависимых кальциевых каналов, присутствующих на невосприимчивых нейронах. [17] Некоторые препараты 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. Благодаря использованию 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 ощущают, 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». Поступая так, 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, Дейл; Августин, Джордж; Фитцпатрик, Дэвид; Холл, Уильям; Ламантия, Энтони-Самуэль; Макнамара, Джеймс; Белый, Леонард (2008). Неврология (4-е изд.). Sinauer Associates, Inc., стр.  207 . ISBN 978-0878936977.
  3. ^ a b Кэмпбелл, Нил (1996). Биология (4-е изд.). Benjamin / Cummings Pub. Co. p. 1028 . ISBN 0805319409.
  4. ^ Брид, Майкл Д. и Мур, Дженис. Энциклопедия поведения животных . Лондон: Elsevier, 2010. Печать.
  5. ^ a b "глаз, человеческий". Британская энциклопедия. Encyclopdia Britannica Ultimate Reference Suite. Чикаго: Британская энциклопедия, 2010.
  6. ^ Фостер, RG; Provencio, I .; Hudson, D .; Fiske, S .; Захват, Вт .; Менакер, М. (1991). «Циркадная фоторецепция у мышей с дегенерацией сетчатки (rd / rd)». Журнал сравнительной Физиология 169. DOI : 10.1007 / BF00198171
  7. ^ де Йонг, Паулюс TVM (2006-10-05). «Возрастная дегенерация желтого пятна». Медицинский журнал Новой Англии . 355 (14): 1474–1485. DOI : 10.1056 / NEJMra062326 . ISSN 0028-4793 . PMID 17021323 .  
  8. ^ Альгуайр, Патрик; Даллас, Уилбур; Уиллис, Джон; Кеннет, Генри (1990). «Глава 118 Тонометрия». Клинические методы: анамнез, физикальные и лабораторные обследования (3-е изд.). Баттервортс. ISBN 978-0409900774. OCLC  15695765 .
  9. ^ «NIHSeniorHealth: диабетическая ретинопатия - причины и факторы риска» . nihseniorhealth.gov . Архивировано из оригинала на 2017-01-14 . Проверено 19 декабря 2016 .
  10. ^ Purves, Дейл; Августин, Джордж; Фитцпатрик, Дэвид; Холл, Уильям; Ламантия, Энтони-Самуэль; Макнамара, Джеймс; Белый, Леонард (2008). Неврология (4-е изд.). Sinauer Associates, Inc. стр.  327 -330. ISBN 978-0878936977.
  11. ^ "Расстройство обработки слуха (APD)" (PDF) . Британское общество аудиологии APD Специальная группа по интересам MRC Институт исследований слуха.
  12. ^ Стефанатос, Джерри А .; Гершкофф, Артур; Мэдиган, Шон (2005-07-01). «О глухоте чистого слова, временной обработке и левом полушарии». Журнал Международного нейропсихологического общества: JINS . 11 (4): 456-470, обсуждение 455. DOI : 10,1017 / S1355617705050538 . ISSN 1355-6177 . PMID 16209426 .  
  13. ^ Кранц, Джон. Experiencing Sensation and Perception Архивировано 17 ноября 2017 г. в Wayback Machine . Pearson Education, Limited, 2009. стр. 12,3
  14. ^ Винтер, Р., Харрар В., Gozdzik, М., & Harris, LR (2008). Относительное время активного и пассивного прикосновения. [Материалы конференции]. Brain Research, 1242, 54-58. DOI : 10.1016 / j.brainres.2008.06.090
  15. ^ Purves, Дейл; Августин, Джордж; Фитцпатрик, Дэвид; Холл, Уильям; Ламантия, Энтони-Самуэль; Макнамара, Джеймс; Белый, Леонард (2008). Неврология (4-е изд.). Sinauer Associates, Inc., стр.  209 . ISBN 978-0878936977.
  16. ^ Purves, Дейл; Августин, Джордж; Фитцпатрик, Дэвид; Холл, Уильям; Ламантия, Энтони-Самуэль; Макнамара, Джеймс; Белый, Леонард (2008). Неврология (4-е изд.). Sinauer Associates, Inc. стр.  215 -216. ISBN 978-0878936977.
  17. ^ а б в г Ли, Y; Ли, C; Ой, U (2005). «Болезненные каналы в сенсорных нейронах». Молекулы и клетки . 20 (3): 315–324. PMID 16404144 . 
  18. ^ Халлиган, Питер W; Земан, Адам; Бергер, Аби (1999-09-04). «Фантомы в мозгу» . BMJ: Британский медицинский журнал . 319 (7210): 587–588. DOI : 10.1136 / bmj.319.7210.587 . ISSN 0959-8138 . PMC 1116476 . PMID 10473458 .   
  19. ^ Satir, P. & Christensen, ST (2008) Структура и функция ресничек млекопитающих. в гистохимии и клеточной биологии, Том 129: 6
  20. ^ Шеррингтон С. Интегративное действие нервной системы. Оксфорд: издательство Оксфордского университета; 1906 г.
  21. ^ a b c d e Сент-Джон Смит, Юэн (2017-10-14). «Достижения в понимании ноцицепции и невропатической боли» . Журнал неврологии . 265 (2): 231–238. DOI : 10.1007 / s00415-017-8641-6 . ISSN 0340-5354 . PMC 5808094 . PMID 29032407 .   
  22. ^ Чжао, Цзяньхуа; Лин Кинг, Джон V .; Paulsen, Candice E .; Чэн, Ифань; Юлий, Дэвид (2020-07-08). «Вызванная раздражителем активация и кальциевая модуляция рецептора TRPA1» . Природа . 585 (7823): 141–145. DOI : 10.1038 / s41586-020-2480-9 . ISSN 1476-4687 . PMC 7483980 . PMID 32641835 .   
  23. Перейти ↑ Kalat, James W. (2013). Биологическая психология (11-е изд.). Издательство Wadsworth. ISBN 978-1111831004.
  24. ^ Майкл Дж. Грегори. «Сенсорные системы» . Общественный колледж Клинтона. Архивировано из оригинала на 2013-06-25 . Проверено 6 июня 2013 .
  25. ^ http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/Cutaneous+receptor
  26. ↑ Binder, Marc D .; Хирокава, Нобутака; Виндхорст, Уве (2009). Энциклопедия нейробиологии ([Online-Ausg.]. Ed.). Берлин: Springer. ISBN 978-3-540-29678-2.
  27. ^ a b mentor.lscf.ucsb.edu/course/fall/eemb157/lecture/Lectures%2016,%2017%2018.ppt [ мертвая ссылка ]
  28. ^ a b http://frank.mtsu.edu/~jshardo/bly2010/nervous/receptor.html Архивировано 3 августа 2008 г. в Wayback Machine.
  29. ^ Шервуд, Лорали; Кландорф, Хиллар; Янси, Пол (2012). Физиология животных: от генов к организмам . Cengage Learning. ISBN 978-0840068651. Проверено 13 декабря 2017 года .
  30. ^ Приуска, EM; Шахт Дж. (1997). «Механизм и профилактика ототоксичности аминогликозидов: наружные волосковые клетки как мишени и инструменты». Ухо, нос и горло . 76 (3): 164–171. DOI : 10.1177 / 014556139707600310 . PMID 9086645 . S2CID 8216716 .  
  31. ^ Шварц и Бегли 2002, стр. 160; "Терапия движением, вызванная ограничениями", отрывок из журнала "A Rehab Revolution", Stroke Connection Magazine, сентябрь / октябрь 2004 г. Печать.
  32. ^ Блейксли, Сандра; Рамачандран, VS (1998). Фантомы в мозгу: исследование тайн человеческого разума . ISBN компании William Morrow & Company, Inc. 978-0688152475. OCLC  43344396 .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с сенсорным нейроном на Викискладе?
  • Основные классы соматических сенсорных рецепторов