Il sistema nervoso umano svolge complessi processi analitici e sintetici che assicurano un rapido adattamento di organi e sistemi ai cambiamenti dell'ambiente esterno e interno. La percezione degli stimoli dal mondo esterno avviene a causa della struttura, che comprende i processi dei neuroni afferenti contenenti cellule gliali oligodendrocita, o lemmociti. Trasformano gli stimoli esterni o interni in fenomeni bioelettrici chiamati eccitazione o impulso nervoso. Tali strutture sono chiamate recettori. In questo articolo studieremo la struttura e le funzioni dei recettori di vari sistemi sensoriali umani.
Tipi di terminazioni nervose
In anatomia, ci sono diversi sistemi per la loro classificazione. Il più comune divide i recettori in semplici (costituiti da processi di un neurone) e complessi (un gruppo di neurociti e cellule gliali ausiliarie come parte di un organo sensoriale altamente specializzato). Basato sulla struttura dei processi sensoriali.sono divisi in terminazioni primarie e secondarie del neurocita centripeto. Questi includono vari recettori cutanei: nocicettori, meccanocettori, barocettori, termocettori, nonché processi nervosi che innervano gli organi interni. I secondari sono derivati dell'epitelio che creano un potenziale d'azione in risposta all'irritazione (recettori del gusto, dell'udito, dell'equilibrio). I bastoncelli e i coni della membrana fotosensibile dell'occhio - la retina - occupano una posizione intermedia tra le terminazioni nervose sensibili primarie e secondarie.
Un altro sistema di classificazione si basa su una tale differenza come il tipo di stimolo. Se l'irritazione proviene dall'ambiente esterno, viene percepita dagli esterocettori (ad esempio suoni, odori). E l'irritazione da fattori dell'ambiente interno viene analizzata dagli interocettori: viscerali, propriorecettori, cellule ciliate dell'apparato vestibolare. Pertanto, le funzioni dei recettori dei sistemi sensoriali sono determinate dalla loro struttura e posizione negli organi di senso.
Il concetto di analizzatori
Per differenziare e distinguere tra le condizioni ambientali e adattarsi ad esse, una persona ha speciali strutture anatomiche e fisiologiche chiamate analizzatori o sistemi sensoriali. Lo scienziato russo I. P. Pavlov ha proposto il seguente schema per la loro struttura. La prima sezione è stata chiamata periferica (recettore). Il secondo è conduttivo e il terzo è centrale o corticale.
Ad esempio, il sistema sensoriale visivo include sensitivicellule retiniche - bastoncelli e coni, due nervi ottici e una zona della corteccia cerebrale situata nella sua parte occipitale.
Alcuni analizzatori, come i già citati quelli visivi e uditivi, includono un livello pre-recettore - alcune strutture anatomiche che migliorano la percezione di stimoli adeguati. Per il sistema uditivo, questo è l'orecchio esterno e medio, per il sistema visivo, la parte dell'occhio che riflette la luce, inclusa la sclera, l'umore acqueo della camera anteriore dell'occhio, il cristallino e il corpo vitreo. Ci concentreremo sulla parte periferica dell'analizzatore e risponderemo alla domanda su quale sia la funzione dei recettori in esso inclusi.
Come le cellule percepiscono gli stimoli
Nelle loro membrane (o nel citosol) ci sono molecole speciali costituite da proteine, oltre a complessi complessi - glicoproteine. Sotto l'influenza di fattori ambientali, queste sostanze cambiano la loro configurazione spaziale, che funge da segnale per la cellula stessa e la costringe a rispondere adeguatamente.
Alcune sostanze chimiche, chiamate ligandi, possono agire sui processi sensoriali della cellula, provocando correnti ioniche transmembrana al suo interno. Le proteine del plasma con proprietà ricettive, insieme alle molecole di carboidrati (cioè i recettori), svolgono le funzioni di anten - percepiscono e differenziano i ligandi.
Canali ionotropici
Un altro tipo di recettori cellulari - canali ionotropici situati nella membrana, in grado di aprirsi o bloccarsi sotto l'influenza disostanze chimiche di segnalazione, come il recettore H-colinergico, i recettori della vasopressina e dell'insulina.
Le strutture di rilevamento intracellulare sono fattori di trascrizione che si legano a un ligando e quindi entrano nel nucleo. Si formano i loro composti con DNA, che potenziano o inibiscono la trascrizione di uno o più geni. Pertanto, le principali funzioni dei recettori cellulari sono la percezione dei segnali ambientali e la regolazione delle reazioni del metabolismo plastico.
Stand e coni: struttura e funzioni
Questi recettori retinici rispondono agli stimoli luminosi - i fotoni, che causano il processo di eccitazione nelle terminazioni nervose. Contengono pigmenti speciali: iodopsina (coni) e rodopsina (bastoncini). I bastoncelli sono irritati dalla luce del crepuscolo e non sono in grado di distinguere i colori. I coni sono responsabili della visione dei colori e sono divisi in tre tipi, ognuno dei quali contiene un fotopigmento separato. Pertanto, la funzione del recettore oculare dipende dalle proteine fotosensibili che contiene. I bastoncelli sono responsabili della percezione visiva in condizioni di scarsa illuminazione, mentre i coni sono responsabili dell'acuità visiva e della percezione del colore.
La pelle è un organo di senso
Le terminazioni nervose dei neuroni che entrano nel derma differiscono nella loro struttura e reagiscono a vari stimoli ambientali: temperatura, pressione, forma della superficie. Le funzioni dei recettori cutanei sono di percepire e trasformare gli stimoli in impulsi elettrici (il processo di eccitazione). I recettori di pressione includono i corpi di Meissner situati nello strato intermedio della pelle: il derma, capace di assottigliarsidiscriminazione degli stimoli (hanno una bassa soglia di sensibilità).
I corpi di Pacini appartengono ai barocettori. Si trovano nel grasso sottocutaneo. La funzione del recettore - nocicettore del dolore - è la protezione dagli stimoli patogeni. Oltre alla pelle, tali terminazioni nervose si trovano in tutti gli organi interni e sembrano processi afferenti ramificati. I termorecettori possono essere trovati sia nella pelle che negli organi interni: vasi sanguigni, parti del sistema nervoso centrale. Sono classificati in caldo e freddo.
L'attività di queste terminazioni sensoriali può aumentare e dipende da quale direzione e con quale velocità cambia la temperatura della superficie cutanea. Pertanto, le funzioni dei recettori cutanei sono diverse e dipendono dalla loro struttura.
Meccanismo di percezione degli stimoli uditivi
Gli esterocettori sono cellule ciliate altamente sensibili a stimoli adeguati: le onde sonore. Sono chiamati monomodali e sono secondariamente sensibili. Si trovano nell'organo di Corti dell'orecchio interno, facendo parte della coclea.
La struttura dell'organo di Corti è simile ad un'arpa. I recettori uditivi sono immersi nel perilinfa e hanno gruppi di microvilli alle loro estremità. Le vibrazioni del fluido provocano l'irritazione delle cellule ciliate, che si trasformano in fenomeni bioelettrici - impulsi nervosi, cioè le funzioni del recettore uditivo - questa è la percezione dei segnali che hanno la forma di onde sonore e la loro trasformazione in un processoeccitazione.
Contatta le papille gustative
Ognuno di noi ha una preferenza per cibo e bevande. Percepiamo la gamma di gusti dei prodotti alimentari con l'aiuto dell'organo del gusto: la lingua. Contiene quattro tipi di terminazioni nervose, localizzate come segue: sulla punta della lingua - papille gustative che distinguono tra dolce, alla radice - si distinguono i recettori amari e salati e acidi sulle pareti laterali. Gli irritanti per tutti i tipi di terminazioni recettoriali sono molecole chimiche percepite dai microvilli delle papille gustative che fungono da antenne.
La funzione del recettore del gusto è di decodificare uno stimolo chimico e tradurlo in un impulso elettrico che viaggia lungo i nervi fino alla zona del gusto della corteccia cerebrale. Va notato che le papille lavorano in tandem con le terminazioni nervose dell'analizzatore olfattivo situato nella mucosa della cavità nasale. L'azione congiunta dei due sistemi sensoriali es alta e arricchisce le sensazioni gustative di una persona.
L'enigma dell'olfatto
Proprio come il gusto, l'analizzatore olfattivo reagisce con le sue terminazioni nervose alle molecole di varie sostanze chimiche. Il meccanismo stesso con cui i composti odorosi irritano i bulbi olfattivi non è ancora del tutto chiaro. Gli scienziati suggeriscono che le molecole di segnalazione degli odori interagiscono con vari neuroni sensoriali nella mucosa nasale. Altri ricercatori attribuiscono la stimolazione dei recettori olfattivi al fatto che le molecole di segnalazione hanno gruppi funzionali comuni (ad esempio, aldeideo fenolico) con sostanze incluse nel neurone sensoriale.
Le funzioni del recettore olfattivo sono nella percezione dell'irritazione, nella sua differenziazione e traduzione nel processo di eccitazione. Il numero totale di bulbi olfattivi nella membrana mucosa della cavità nasale raggiunge i 60 milioni e ciascuno di essi è dotato di un gran numero di ciglia, a causa delle quali l'area totale di contatto del campo recettore con molecole di sostanze chimiche - odori.
Terminazioni nervose dell'apparato vestibolare
Nell'orecchio interno c'è un organo responsabile della coordinazione e della coerenza degli atti motori, mantenendo il corpo in uno stato di equilibrio e partecipando anche all'orientamento dei riflessi. Ha forma di canali semicircolari, è detto labirinto ed è anatomicamente connesso con l'organo del Corti. In tre canali ossei ci sono terminazioni nervose immerse nell'endolinfa. Quando si inclina la testa e il busto, oscilla, causando irritazione alle estremità delle terminazioni nervose.
Gli stessi recettori vestibolari - le cellule ciliate - sono in contatto con la membrana. È costituito da piccoli cristalli di carbonato di calcio - otoliti. Insieme all'endolinfa, iniziano anche a muoversi, il che funge da irritante per i processi nervosi. Le principali funzioni del recettore del canale semicircolare dipendono dalla sua posizione: nelle sacche, risponde alla gravità e controlla l'equilibrio della testa e del corpo a riposo. Le terminazioni sensoriali situate nelle fiale dell'organo dell'equilibrio controllano il cambiamento nei movimenti delle parti del corpo (gravità dinamica).
Il ruolo dei recettori nella formazionearchi riflessi
L'intera dottrina dei riflessi, dagli studi di R. Descartes alle scoperte fondamentali di I. P. Pavlov e I. M. Sechenov, si basa sull'idea dell'attività nervosa come risposta adeguata del corpo agli effetti di stimoli dell'ambiente esterno e interno, effettuati con la partecipazione del sistema nervoso centrale: cervello e midollo spinale. Qualunque sia la risposta, semplice, per esempio, uno scatto al ginocchio, o super complessa come la parola, la memoria o il pensiero, il suo primo anello è la ricezione: la percezione e la discriminazione degli stimoli in base alla loro forza, ampiezza, intensità.
Tale differenziazione è effettuata da sistemi sensoriali, che IP Pavlov ha chiamato "tentacoli del cervello". In ogni analizzatore, il recettore funziona come antenne che catturano e sondano gli stimoli ambientali: onde luminose o sonore, molecole chimiche e fattori fisici. L'attività fisiologicamente normale di tutti i sistemi sensoriali senza eccezioni dipende dal lavoro della prima sezione, chiamata periferico, o recettore. Tutti gli archi riflessi (riflessi) senza eccezioni hanno origine da esso.
Plettri
Queste sono sostanze biologicamente attive che effettuano il trasferimento dell'eccitazione da un neurone all' altro in strutture speciali - le sinapsi. Sono secreti dall'assone del primo neurocita e, agendo come irritante, provocano impulsi nervosi nelle terminazioni recettoriali della cellula nervosa successiva. Pertanto, la struttura e le funzioni di mediatori e recettori sono strettamente correlate. Inoltre, alcunii neurociti sono in grado di secernere due o più trasmettitori, come acido glutammico e aspartico, adrenalina e GABA.
