Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Сенсорной системы )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сенсорная нервная система
Gray722.svg
Типичная сенсорная система: зрительная система , проиллюстрированная классическим рисунком Грея . 722– Эта схема показывает поток информации от глаз к центральным соединениям зрительных нервов и зрительных трактов, к зрительной коре головного мозга . Область V1 - это область мозга, отвечающая за зрение .
Подробности
Идентификаторы
латинскийорган чувств
MeSHD012679
TA98A15.0.00.000
TA26729
FMA78499 75259, 78499
Анатомическая терминология
Зрительная система и соматосенсорная система активны даже во время состояния покоя фМРТа
Активация и реакция сенсорной нервной системы

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]

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 [ править ]

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 импульсыв определенных паттернах для передачи информации об интенсивности стимула (например, о том, насколько громок 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 [ править ]

В то время как среди неврологов ведутся споры о конкретном количестве чувств из-за различных определений того, что составляет чувство , Гаутама Будда и Аристотель классифицировали пять «традиционных» человеческих чувств, которые стали общепринятыми: 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, в том числемагнитоцепция и электрорецепция . [4]

Рецепторы [ править ]

Основная статья: сенсорный рецептор

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 [ править ]

Основная статья: Хеморецептор

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 [ править ]

Основная статья: Фоторецепторная клетка

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] Стержнифоторецепторы, 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 [ править ]

Основная статья: механорецептор

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 производят устойчивые ответы на постоянные стимулы.
  • 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 [ править ]

Основная статья: Терморецептор

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 [ править ]

Основная статья: Ноцицептор

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 [ править ]

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. Для пяти традиционных чувств у человека, это включает в себя первичные и вторичные коре различных смыслах : соматосенсорной коры головного мозга, в зрительной коры , темслуховая кора , первичная обонятельная кора и вкусовая кора . [15] В других модальностях также есть соответствующие сенсорные области коры головного мозга, включая вестибулярную кору для чувства равновесия. [16]

Соматосенсорная кора [ править ]

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 моторный контроль (через область Бродмана 4 ). См. Также: S2 Вторичная соматосенсорная кора .

Человеческий глаз является первым элементом сенсорной системы : в этом случае, видении , для зрительной системы .

Зрительная кора [ править ]

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] После резких изменений сенсорных стимулов в вентральной сети внимания наблюдается увеличение активности отрицательных задач [19].в начале и смещении блоков задач [20] и в конце завершенного испытания. [21] [ актуально? - обсудить ]

Ухо

Слуховая кора [ править ]

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 .

Нос

Первичная обонятельная кора [ править ]

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 начинают сигнальный каскадпредставляют собой рецепторы, связанные с G-белком . 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.

Язык

Вкусовая кора [ править ]

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 островной 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 на 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 участки коры головного мозга, такие как островок и орбитофронтальная кора. [23]

Сенсорная система человека [ править ]

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

Заболевания [ править ]

Год жизни с поправкой на инвалидность по заболеваниям органов чувств на 100 000 жителей в 2002 г. [24]
  нет данных
  менее 200
  200-400
  400-600
  600-800
  800–1000
  1000–1200
  1200-1400
  1400-1600
  1600-1800
  1800–2000
  2000-2300
  более 2300
  • Амблиопия
  • Анакусис
  • Дальтонизм
  • Глухота

См. Также [ править ]

  • Мультисенсорная интеграция
  • Нейронная адаптация
  • Нейронное кодирование
  • Датчик
  • Сенсорное увеличение
  • Сенсорная нейробиология
  • Сенсорные системы у рыб

Ссылки [ править ]

  1. ^ Кранц, Джон. «Ощущение и восприятие - Глава 1: Что такое ощущение и восприятие?» (PDF) . п. 1.6 . Проверено 16 мая 2013 года .
  2. ^ Bowdan, E .; Вайс, Джорджия (1996). «Сенсорная экология: Введение». Биологический бюллетень . 191 (1): 122–123. DOI : 10.2307 / 1543072 . JSTOR 1543072 . PMID 29220219 .  
  3. ^ Колб и Уишоу: Основы нейропсихологии человека (2003)
  4. ^ 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 . 
  5. ^ [1] Архивировано 12 января 2009 года в Wayback Machine.
  6. ^ Сатир, P; 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 .  
  7. ^ a b "глаз, человеческий". Британская энциклопедия. Encyclopdia Britannica Ultimate Reference Suite. Чикаго: Британская энциклопедия, 2010.
  8. ^ Фостер, RG; 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 .  
  9. ^ 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: uses authors parameter (link)
  10. ^ Хоригучи, H .; Winawer, J .; Догерти, РФ; Ванделл, BA (2012). «Повторение трихроматии человека» . Труды Национальной академии наук . 110 (3): E260 – E269. DOI : 10.1073 / pnas.1214240110 . ISSN 0027-8424 . PMC 3549098 . PMID 23256158 .   
  11. ^ 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 .  
  12. ^ Кранц, Джон. Ощущение и восприятие . Pearson Education, Limited, 2009. стр. 12,3
  13. ^ Юлий, Дэвид. «Как перец и мята определили сенсорные рецепторы температуры и боли» . iBiology . Дата обращения 12 мая 2020 .
  14. ^ Шеррингтон С. Интегративное действие нервной системы. Оксфорд: издательство Оксфордского университета; 1906 г.
  15. ^ Brynie, FH (2009). Чувство мозга: наука о чувствах и то, как мы обрабатываем окружающий мир. Американская ассоциация менеджмента.
  16. ^ Томас Брандт (2004). «Вестибулярная кора: ее расположение, функции и нарушения». Головокружение . Springer. С. 219–231.
  17. ^ 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 . 
  18. ^ Хики, 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 .  
  19. ^ 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 .  
  20. ^ Фокс, доктор медицины; Снайдер, Аризона; Барч, DM; Gusnard, DA; Райхл, МЭ (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 .  
  21. ^ Шульман, GI; 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 . 
  22. ^ Purves, Дейл и др. 2008. Неврология. Второе издание. Sinauer Associates Inc. Сандерленд, Массачусетс.
  23. ^ Малый, DM; Зеленый, BG; Мюррей, ММ; Уоллес, MT (2012), Предлагаемая модель модальности вкуса , PMID 22593893 
  24. ^ «Оценки смертности и бремени болезней в странах-членах ВОЗ в 2002 г.» (XLS) . Всемирная организация здравоохранения . 2002 г.

Внешние ссылки [ править ]