Нейроны способные реагировать только на определенные параметры стимула в сенсорных системах

Нейроны способные реагировать только на определенные параметры стимула в сенсорных системах

Сенсорные системы человека являются частью его нервной системы, способной воспринимать внешнюю для мозга информацию, передавать ее в мозг и анализировать. Получение информации от окружающей среды и собственного тела является обязательным и необходимым условием существования человека. Термин «сенсорные (лат. sensus — чувство) системы» сменил название «органы чувств», сохранившееся только для обозначения анатомически обособленных периферических отделов некоторых сенсорных систем (как, например, глаз или ухо). В отечественной литературе в качестве синонима сенсорной системы применяется предложенное И. П. Павловым понятие «анализатор», указывающее на функцию сенсорной системы.

Все сенсорные системы состоят из периферических рецепторов, проводящих путей и переключательных ядер, первичных проекционных областей коры и вторичной сенсорной коры. Сенсорные системы организованы иерархически, т. е. включают несколько уровней последовательной переработки информации. Низший уровень такой переработки обеспечивают первичные сенсорные нейроны, которые расположены в специализированных органах чувств или в чувствительных ганглиях и предназначены для проведения возбуждения от периферических рецепторов в центральную нервную систему. Периферические рецепторы — это чувствительные высокоспециализированные образования, способные воспринять, трансформировать и передать энергию внешнего стимула первичным сенсорным нейронам.

Центральные отростки первичных сенсорных нейронов оканчиваются в головном или спинном мозге на нейронах второго порядка, тела которых расположены в переключательном ядре. В нем имеются не только возбуждающие, но и тормозные нейроны, участвующие в переработке передаваемой информации. Представляя более высокий иерархический уровень, нейроны переключательного ядра могут регулировать передачу информации путем усиления одних и торможения или подавления других сигналов. Аксоны нейронов второго порядка образуют проводящие пути к следующему переключательному ядру, общее число которых обусловлено специфическими особенностями разных сенсорных систем. Окончательная переработка информации о действующем стимуле происходит в сенсорных областях коры.

Сенсорные системы человека обеспечивают:
1) формирование ощущений и восприятие действующих стимулов;
2) контроль произвольных движений;
3) контроль деятельности внутренних органов;
4) необходимый для бодрствования человека уровень активности мозга.

Ощущение представляет собой субъективную чувственную реакцию на действующий сенсорный стимул (например, ощущение света, тепла или холода, прикосновения и т. п.). Однородные сенсорные стимулы активируют одну из сенсорных систем и вызывают субъективно одинаковые ощущения, совокупность которых обозначается термином модальность. Самостоятельными модальностями являются осязание, зрение, слух, обоняние, вкус, чувство холода или тепла, боли, вибрации, ощущение положения конечностей и мышечной нагрузки. Внутри модальностей могут существовать разные качества, или субмодальности; например, во вкусовой модальности различают сладкий, соленый, кислый и горький вкус. На основе совокупности ощущений формируется чувственное восприятие, т. е. осмысление ощущений и готовность их описать. Восприятие не является простым отражением действующего стимула, оно зависит от распределения внимания в момент его действия, памяти о прошлом сенсорном опыте и субъективного отношения к происходящему, выражающегося в эмоциональных переживаниях.

Сенсорное восприятие включает следующие этапы:
1) действие раздражителя на периферические рецепторы;
2) преобразование энергии стимула в электрические сигналы — потенциалы действия, возникающие в первичном сенсорном нейроне;
3) последующую переработку передаваемых сигналов на всех иерархических уровнях сенсорной системы;
4) возникновение субъективной реакции на раздражитель, представляющей собой восприятие или внутреннее представительство действующего стимула в виде образов или словесных символов.

Указанная последовательность соблюдается во всех сенсорных системах, отражая иерархический принцип их организации.

Источник

Нейроны способные реагировать только на определенные параметры стимула в сенсорных системах

Вход в нервную систему обеспечивают сенсорные рецепторы, воспринимающие различные сенсорные стимулы, например прикосновение, звук, свет, боль, холод и тепло. Цель наших статей — обсуждение основных механизмов, с помощью которых рецепторы преобра зуют сенсорные стимулы в нервные сигналы, передаваемые затем в центральную нервную систему, где они подвергаются обработке.

а) Типы сенсорных рецепторов и раздражители, которые они воспринимают. В таблице выше представлен список и классификация большинства сенсорных рецепторов тела. Согласно этой таблице, выделяют пять основных типов сенсорных рецепторов:

(1) механорецепторы, реагирующие на механическое сжатие или растяжение самого рецептора или смежных с ним тканей;

(2) терморецепторы, воспринимающие изменения температуры: одни из них реагируют на холод, другие — на тепло;

(3) ноцицепторы (болевые рецепторы), реагирующие на повреждение ткани независимо от природы повреждения (физической или химической);

(4) электромагнитные рецепторы, воспринимающие свет на сетчатке глаза;

(5) хеморецепторы, которые обнаруживают вкус во рту, запах в носу, уровень кислорода в артериальной крови, осмоляльность жидкостей тела, концентрацию углекислого газа и, возможно, другие химические факторы нашего тела.

В статьях на сайте мы обсудим функцию нескольких типов рецепторов, прежде всего периферических механорецепторов, для иллюстрации некоторых общих принципов работы рецепторов. Другие рецепторы обсуждаются в главах, посвященных соответствующим сенсорным системам, в составе которых они функционируют. На рисунке ниже показаны некоторые механорецепторы, расположенные в коже или глубоких тканях тела.

Некоторые типы соматических рецепторов

б) Специфическая чувствительность рецепторов. Прежде всего, необходимо ответить на вопрос, почему разные типы сенсорных рецепторов реагируют на различные типы раздражителей? Ответом на этот вопрос является специфическая чувствительность рецепторов. Это значит, что каждый тип рецептора высокочувствителен к определенному типу стимула, для восприятия которого он предназначен, и практически нечувствителен к другим типам сенсорных стимулов.

Так, палочки и колбочки глаза высокочувствительны к свету, но почти совсем не реагируют на нормальные диапазоны изменений температуры, давления на глазные яблоки или химических показателей крови. Осморецепторы супраоптических ядер гипоталамуса обнаруживают самые незначительные изменения осмоляльности внеклеточных жидкостей тела, но пока неизвестны случаи их реакции на звук.

Наконец, рецепторы боли в коже почти никогда не стимулируются обычным прикосновением к коже или давлением на нее, но реагируют очень активно в тот момент, когда осязательные стимулы становятся достаточно сильными, чтобы повредить ткани.

в) Модальность ощущения. Принцип меченой линии. Отличительную особенность каждого из переживаемых нами ощущений (боль, прикосновение, свет, звук и т.д.) называют модальностью ощущения. Однако, хотя модальности ощущений различны, нервные волокна передают только импульсы. Справедлив вопрос: как возбуждение разных нервных волокон ведет к развитию ощущений различной модальности?

Ответ заключается в том, что каждый чувствительный тракт заканчивается в определенном участке центральной нервной системы, и тип ощущения, испытываемого при стимуляции нервного волокна, определяется тем участком нервной системы, к которому от него придет возбуждение. Например, если раздражается болевое волокно, человек чувствует боль независимо от того, стимул какого типа возбуждает волокно.

Это может быть электрическое раздражение самого волокна, его перегревание, раздавливание или стимуляция болевого рецептора при повреждении тканевых клеток. Во всех этих случаях человек почувствует боль. Аналогично, если тактильное волокно стимулируется электрическим раздражением тактильного рецептора или любым другим способом, человек чувствует прикосновение, поскольку по тактильным волокнам информация достигает определенных чувствительных областей головного мозга. Точно так же волокна от сетчатки глаза заканчиваются в зрительных областях мозга, слуховые пути от уха заканчиваются в слуховых областях, а температурные пути оканчиваются в температурных областях.

Таким образом, специфичность нервных путей способствует развитию ощущений только одной модальности. Эту особенность называют принципом меченой линии.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»

Источник

Общая физиология анализаторов

Основные вопросы: Понятие биологического анализатора сенсорных сигналов, его основные функции. Характеристика чувствительности сенсорной системы. Основные отделы анализатора. Периферический отдел анализатора: классификация сенсорных рецепторов, их общие свойства. Механизмы возбуждения первичных и вторичных рецепторов. Значение проводникового и центрального отделов анализатора.

Восприятие характеризуется субъективным отражением природных факторов в совокупности их ощущаемых свойств. Это отличает его от ощущения, которое является непосредственным чувственным отражением лишь отдельных качеств предмета или свойств природного явления.

Биологические анализаторы выполняют пять основных функций:

1) обнаружение сенсорных стимулов,

2) различение сенсорных стимулов,

3) кодирование сенсорных сигналов,

4) детектирование сенсорных сигналов,

5) идентификация, классификация и опознание сенсорных образов.

Организмом в первую очередь обнаруживаются только те раздражители, которые имеют значение для выживания. Человек не видит света в инфракрасном диапазоне, им не ощущается весь спектр электромагнитных волн. В то же время, у некоторых животных, прошедших свой путь филогенетического развития, зачастую развиваются рецепторные системы, реагирующие на такие внешние сигналы, которые недоступны нам. Так, у рыб имеется сенсорный аппарат чувствительный к изменениям электрического поля, а птицы способны ориентироваться в пространстве по магнитному полю Земли. Относительно плохое зрение змей компенсируется наличием хорошо развитых тепловых сенсорных органов, настроенных на восприятие инфракрасного излучения. Они позволяют этим пресмыкающимся легко обнаруживать теплокровную добычу во время охоты.

Способность обнаруживать и различать раздражители – чувствительность анализатора, характеризуют пороговые показатели:

1) абсолютный сенсорный порог,

2) порог различения сенсорных стимулов,

3) временнóй сенсорный порог,

4) пространственный сенсорный порог.

В сенсорных системах человека информация о свойствах раздражителя кодируется:

1) величиной биоэлектрических потенциалов,

3) путем избирательного вовлечения в процесс возбуждения афферентных путей.

В результате кодирования создаются наиболее благоприятные условия для анализа сенсорных сигналов.

Специальным видом избирательного анализа отдельных признаков раздражителя по их биологическому значению, является детектирование сенсорных сигналов, которое осуществляется специфическими нейронами-детекторами. Нейроны-детекторы способны реагировать только на строго определенные параметры стимула (появление и исчезновение, интенсивность, форму, направление движения, цвет и другие.). Это обеспечивает выделение отдельных признаков воспринимаемого объекта и создает условия для их одновременного параллельного анализа, что существенно увеличивает скорость обработки информации.

На заключительных этапах восприятия, благодаря синтезу, происходит построение субъективного образа реального природного объекта или явления, с которым взаимодействует организм. Оно связано с идентификацией и классификацией совокупности воспринимаемых сенсорных стимулов и завершается опознанием субъективного образа природного предмета или явления.

Идентификация – абсолютная субъективная оценка отдельных качественных признаков сенсорных стимулов. Классификация – относительная оценка, в основе которой лежит сопоставление совокупности качеств воспринимаемого объекта с идеальными моделями подобных предметов, информация о которых хранится в памяти. Результатом идентификации и классификации является опознание – принятие решения, с каким реальным объектом или природным явлением встретился организм.

Любой биологический анализатор состоит из трех основных отделов: периферического, проводникового, и центрального (коркового).

Периферический отдел анализатора представлен органами чувств (например, орган зрения – глаз, орган слуха – ухо) и сенсорными рецепторами.

По энергетической природе воспринимаемого раздражителя выделяют хеморецепторы, терморецепторы, механорецепторы и фоторецепторы, которые реагируют, соответственно, на химические, температурные, механические и световые стимулы. К группе хеморецепторов относят осморецепторы, чувствительные к изменениям осмотического давления плазмы крови и межклеточной жидкости.

По качеству ощущений, которые вызываются раздражителем (по сенсорной модальности), выделяют восемь групп сенсорных рецепторов:

По локализации сенсорные рецепторы подразделяются на экстерорецепторы, которые реагируют на сигналы из внешней среды и интерорецепторы, сигнализирующие о состоянии внутренней среды организма.

К интерорецепторам относятся висцерорецепторы внутренних органов и проприорецепторы (лат. «proprius» – собственный), которые локализуются в интрафузальных мышечных волокнах, суставах, сухожилиях и связках.

Среди экстерорецепторов, в зависимости от удаленности источника раздражения различают дистантные и контактные рецепторы. Дистантные рецепторы воспринимают сенсорные сигналы от источника раздражения, расположенного на расстоянии (например, зрительные, слуховые, обонятельные). Для возбуждения контактных рецепторов необходимо, чтобы раздражитель непосредственно действовал на их воспринимающий аппарат (например, тактильные и вкусовые рецепторы). К классу контактных относятся все интерорецепторы.

По механизму сенсорной трансдукции различают первичночувствующие (первичные) и вторичночувствующие (вторичные) сенсорные рецепторы.

Первичночувствующие рецепторы представлены свободными или инкапсулированными окончаниями аксонов афферентных чувствительных нейронов.

Источник