ระบบประสาทของมนุษย์ดำเนินกระบวนการวิเคราะห์และสังเคราะห์ที่ซับซ้อน ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าอวัยวะและระบบจะปรับตัวอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมภายนอกและภายใน การรับรู้สิ่งเร้าจากโลกภายนอกเกิดขึ้นเนื่องจากโครงสร้าง ซึ่งรวมถึงกระบวนการของเซลล์ประสาทอวัยวะภายในที่มีเซลล์เกลียล oligodendrocyte หรือเล็มโมไซต์ พวกเขาเปลี่ยนสิ่งเร้าภายนอกหรือภายในเป็นปรากฏการณ์ไฟฟ้าชีวภาพที่เรียกว่าแรงกระตุ้นหรือแรงกระตุ้นของเส้นประสาท โครงสร้างดังกล่าวเรียกว่าตัวรับ ในบทความนี้ เราจะศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของตัวรับของระบบประสาทสัมผัสต่างๆ ของมนุษย์
ประเภทของปลายประสาท
ในกายวิภาคศาสตร์ มีหลายระบบสำหรับการจัดหมวดหมู่ โดยทั่วไปแบ่งตัวรับออกเป็นง่าย ๆ (ประกอบด้วยกระบวนการของเซลล์ประสาทหนึ่งตัว) และซับซ้อน (กลุ่มของเซลล์ประสาทและเซลล์เกลียเสริมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอวัยวะรับความรู้สึกที่มีความเชี่ยวชาญสูง) ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของกระบวนการทางประสาทสัมผัสพวกมันถูกแบ่งออกเป็นส่วนปลายหลักและส่วนปลายของ neurocyte สู่ศูนย์กลาง ซึ่งรวมถึงตัวรับผิวหนังต่างๆ: โนซิเซ็ปเตอร์, ตัวรับกลไก, ตัวรับความรู้สึกแบบกด, ตัวรับอุณหภูมิ และกระบวนการของเส้นประสาทที่หล่อเลี้ยงอวัยวะภายใน รองคืออนุพันธ์ของเยื่อบุผิวที่สร้างศักยภาพในการตอบสนองต่อการระคายเคือง (รส การได้ยิน ตัวรับสมดุล) ก้านและโคนของเยื่อหุ้มตาที่ไวต่อแสง - เรตินา - อยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างปลายประสาทที่ไวต่อแสงหลักและรอง
ระบบการจำแนกประเภทอื่นขึ้นอยู่กับความแตกต่างเช่นประเภทของสิ่งเร้า หากการระคายเคืองมาจากสภาพแวดล้อมภายนอก ตัวรับภายนอกจะรับรู้ (เช่น เสียง กลิ่น) และการระคายเคืองโดยปัจจัยของสภาพแวดล้อมภายในจะถูกวิเคราะห์โดย interoreceptors: visceral, proprioreceptors, เซลล์ขนของอุปกรณ์ขนถ่าย ดังนั้น หน้าที่ของตัวรับของระบบประสาทสัมผัสจึงถูกกำหนดโดยโครงสร้างและตำแหน่งในอวัยวะรับความรู้สึก
แนวคิดของเครื่องวิเคราะห์
ในการแยกแยะและแยกแยะระหว่างสภาพแวดล้อมและปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อม บุคคลนั้นมีโครงสร้างทางกายวิภาคและสรีรวิทยาพิเศษที่เรียกว่าเครื่องวิเคราะห์หรือระบบประสาทสัมผัส นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย I. P. Pavlov เสนอโครงร่างต่อไปนี้สำหรับโครงสร้างของพวกเขา ส่วนแรกเรียกว่าอุปกรณ์ต่อพ่วง (ตัวรับ) อันที่สองเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและอันที่สามอยู่ตรงกลางหรือเยื่อหุ้มสมอง
ตัวอย่างเช่น ประสาทสัมผัสทางสายตารวมถึงความอ่อนไหวเซลล์เรตินา - แท่งและโคน เส้นประสาทตา 2 เส้น และโซนของเปลือกสมองที่อยู่ในส่วนท้ายทอย
เครื่องวิเคราะห์บางตัว เช่น ตัววิเคราะห์ทางสายตาและการได้ยินที่กล่าวถึงแล้ว รวมถึงระดับพรีรีเซพเตอร์ - โครงสร้างทางกายวิภาคบางอย่างที่ช่วยปรับปรุงการรับรู้ถึงสิ่งเร้าที่เพียงพอ สำหรับระบบการได้ยิน นี่คือหูชั้นนอกและหูชั้นกลาง สำหรับระบบการมองเห็น ส่วนการหักเหของแสงของลูกตา รวมถึงลูกตาขาว น้ำมูกไหลของช่องหน้าม่านตา เลนส์ และตัวแก้ว เราจะมุ่งเน้นไปที่ส่วนต่อพ่วงของเครื่องวิเคราะห์และตอบคำถามว่าตัวรับที่รวมอยู่ในนั้นมีหน้าที่อะไร
เซลล์รับรู้สิ่งเร้าอย่างไร
ในเยื่อหุ้ม (หรือในไซโตซอล) มีโมเลกุลพิเศษที่ประกอบด้วยโปรตีน เช่นเดียวกับคอมเพล็กซ์เชิงซ้อน - ไกลโคโปรตีน ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม สารเหล่านี้เปลี่ยนการจัดวางเชิงพื้นที่ ซึ่งทำหน้าที่เป็นสัญญาณสำหรับเซลล์และบังคับให้ตอบสนองอย่างเพียงพอ
สารเคมีบางชนิดที่เรียกว่าลิแกนด์สามารถทำหน้าที่เกี่ยวกับกระบวนการทางประสาทสัมผัสของเซลล์ ส่งผลให้เกิดกระแสไอออนของเมมเบรนในเซลล์ โปรตีนพลาสม่าเล็มมามีคุณสมบัติในการรับ ร่วมกับโมเลกุลคาร์โบไฮเดรต (เช่น ตัวรับ) ทำหน้าที่ของเสาอากาศ - พวกมันรับรู้และแยกแยะลิแกนด์
ช่องไอโอโนทรอปิก
ตัวรับเซลล์อีกประเภทหนึ่ง - ช่องไอโอโนทรอปิกที่อยู่ในเมมเบรน สามารถเปิดหรือปิดกั้นได้ภายใต้อิทธิพลของสารเคมีที่ส่งสัญญาณ เช่น ตัวรับ H-cholinergic, vasopressin และตัวรับอินซูลิน
โครงสร้างการตรวจวัดภายในเซลล์เป็นปัจจัยการถอดรหัสที่เกาะกับแกนด์แล้วเข้าสู่นิวเคลียส สารประกอบของพวกมันที่มี DNA ถูกสร้างขึ้น ซึ่งเพิ่มหรือยับยั้งการถอดรหัสของยีนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป ดังนั้น หน้าที่หลักของตัวรับเซลล์คือการรับรู้สัญญาณสิ่งแวดล้อมและการควบคุมปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมของพลาสติก
ขาตั้งและโคน: โครงสร้างและหน้าที่
จอประสาทตาเหล่านี้ตอบสนองต่อสิ่งเร้าแสง - โฟตอน ซึ่งทำให้เกิดกระบวนการกระตุ้นในปลายประสาท ประกอบด้วยเม็ดสีพิเศษ ได้แก่ ไอโอดอปซิน (โคน) และโรดอปซิน (แท่ง) แท่งจะระคายเคืองด้วยแสงพลบค่ำและไม่สามารถแยกแยะสีได้ โคนมีหน้าที่ในการมองเห็นสีและแบ่งออกเป็นสามประเภท แต่ละประเภทมี photopigment แยกจากกัน ดังนั้นหน้าที่ของตัวรับตาขึ้นอยู่กับโปรตีนที่ไวต่อแสงที่มีอยู่ แท่งมีหน้าที่ในการรับรู้ภาพในที่แสงน้อย ในขณะที่รูปกรวยมีหน้าที่ในการมองเห็นและการรับรู้สี
ผิวหนังคืออวัยวะรับความรู้สึก
ปลายประสาทของเซลล์ประสาทที่เข้าสู่ชั้นหนังแท้แตกต่างกันไปตามโครงสร้างและตอบสนองต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมต่างๆ: อุณหภูมิ ความดัน รูปร่างพื้นผิว หน้าที่ของตัวรับผิวหนังคือการรับรู้และเปลี่ยนสิ่งเร้าให้เป็นแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า (กระบวนการของการกระตุ้น) ตัวรับแรงกด ได้แก่ ตัว Meissner ซึ่งอยู่บริเวณชั้นกลางของผิวหนัง - ผิวหนังชั้นหนังแท้การเลือกปฏิบัติสิ่งเร้า (มีเกณฑ์ความไวต่ำ)
ร่างของปาชินีเป็นของบาโรรีเซพเตอร์ พวกมันอยู่ในไขมันใต้ผิวหนัง หน้าที่ของตัวรับ - ตัวรับความเจ็บปวด - คือการป้องกันจากสิ่งเร้าที่ทำให้เกิดโรค นอกจากผิวหนังแล้ว ปลายประสาทดังกล่าวยังตั้งอยู่ในอวัยวะภายในทั้งหมด และดูเหมือนกระบวนการอวัยวะที่แตกแขนงออกไป ตัวรับอุณหภูมิสามารถพบได้ทั้งในผิวหนังและในอวัยวะภายใน - หลอดเลือดส่วนต่าง ๆ ของระบบประสาทส่วนกลาง แบ่งเป็นความร้อนและความเย็น
กิจกรรมของปลายประสาทสัมผัสเหล่านี้สามารถเพิ่มขึ้นได้และขึ้นอยู่กับทิศทางและความเร็วของอุณหภูมิผิวที่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นหน้าที่ของตัวรับผิวหนังจึงมีความหลากหลายและขึ้นอยู่กับโครงสร้าง
กลไกการรับรู้สิ่งเร้าทางการได้ยิน
ตัวรับภายนอกคือเซลล์ขนที่มีความไวสูงต่อสิ่งเร้าที่เพียงพอ - คลื่นเสียง พวกมันถูกเรียกว่าโมโนโมดอลและมีความอ่อนไหวรอง พวกมันอยู่ในอวัยวะของคอร์ติของหูชั้นในซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโคเคลีย
โครงสร้างอวัยวะของคอร์ติคล้ายกับพิณ ตัวรับการได้ยินถูกแช่อยู่ใน perilymph และมีกลุ่มของ microvilli อยู่ที่ปลาย การสั่นสะเทือนของของเหลวทำให้เกิดการระคายเคืองของเซลล์ขนซึ่งกลายเป็นปรากฏการณ์ไฟฟ้าชีวภาพ - แรงกระตุ้นของเส้นประสาทเช่น หน้าที่ของตัวรับการได้ยิน - นี่คือการรับรู้ของสัญญาณที่มีรูปแบบของคลื่นเสียงและการเปลี่ยนแปลงเป็นกระบวนการความตื่นตัว
สัมผัสต่อมรับรส
เราแต่ละคนมีความชอบในอาหารและเครื่องดื่ม. เรารับรู้ช่วงรสชาติของผลิตภัณฑ์อาหารด้วยความช่วยเหลือของอวัยวะรับรส - ลิ้น ประกอบด้วยปลายประสาทสี่ประเภทซึ่งแปลเป็นภาษาท้องถิ่นดังนี้: ที่ปลายลิ้น - ต่อมรับรสที่แยกความแตกต่างระหว่างตัวรับรสหวานที่รากของมัน - ตัวรับรสขมและเค็มและเปรี้ยวบนผนังด้านข้าง สารระคายเคืองสำหรับส่วนท้ายของตัวรับทุกประเภทคือโมเลกุลของสารเคมีที่รับรู้โดยไมโครวิลไลของปุ่มรับรสที่ทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ
หน้าที่ของตัวรับรสคือถอดรหัสตัวกระตุ้นทางเคมีและแปลเป็นแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นประสาทไปยังโซนรับรสของเปลือกสมอง ควรสังเกตว่า papillae ทำงานควบคู่กับปลายประสาทของเครื่องวิเคราะห์การดมกลิ่นที่อยู่ในเยื่อเมือกของโพรงจมูก การทำงานร่วมกันของระบบประสาทสัมผัสทั้งสองช่วยเพิ่มและเสริมสร้างความรู้สึกรสชาติของบุคคล
ปริศนากลิ่น
เช่นเดียวกับรสชาติ เครื่องวิเคราะห์การดมกลิ่นจะทำปฏิกิริยากับปลายประสาทต่อโมเลกุลของสารเคมีต่างๆ กลไกการดมกลิ่นที่ก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อหลอดดมกลิ่นยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าโมเลกุลส่งสัญญาณกลิ่นมีปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ประสาทรับความรู้สึกต่างๆ ในเยื่อบุจมูก นักวิจัยคนอื่นเชื่อว่าการกระตุ้นของตัวรับกลิ่นนั้นมาจากความจริงที่ว่าโมเลกุลการส่งสัญญาณมีกลุ่มการทำงานร่วม (เช่น อัลดีไฮด์หรือฟีนอล) ที่มีสารรวมอยู่ในเซลล์ประสาทรับความรู้สึก
หน้าที่ของตัวรับกลิ่นคือการรับรู้ถึงการระคายเคือง การแยกความแตกต่าง และการแปลไปสู่กระบวนการกระตุ้น จำนวนหลอดดมกลิ่นทั้งหมดในเยื่อเมือกของโพรงจมูกถึง 60 ล้านและแต่ละอันมี cilia จำนวนมากเนื่องจากพื้นที่รวมของการสัมผัสของช่องรับกับโมเลกุลของ สารเคมี-กลิ่น
ปลายประสาทของอุปกรณ์ขนถ่าย
ในหูชั้นในมีอวัยวะที่รับผิดชอบในการประสานงานและความสม่ำเสมอของการเคลื่อนไหวของมอเตอร์ รักษาร่างกายให้อยู่ในสภาพสมดุล และยังมีส่วนร่วมในการปรับทิศทางการตอบสนอง มันมีรูปแบบของคลองครึ่งวงกลมเรียกว่าเขาวงกตและเชื่อมต่อทางกายวิภาคกับอวัยวะของคอร์ติ ในคลองกระดูกสามช่องมีปลายประสาทแช่อยู่ในเอนโดลิมฟ์ เวลาเอียงศีรษะและลำตัวจะสั่น ทำให้เกิดการระคายเคืองที่ปลายประสาท
ขนถ่ายเอง - เซลล์ขน - สัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์ ประกอบด้วยผลึกแคลเซียมคาร์บอเนตขนาดเล็ก - otoliths เมื่อรวมกับเอนโดลิมฟ์พวกมันก็เริ่มเคลื่อนไหวซึ่งทำหน้าที่ระคายเคืองต่อกระบวนการของเส้นประสาท หน้าที่หลักของตัวรับคลองครึ่งวงกลมขึ้นอยู่กับตำแหน่งของมัน: ในถุงจะตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงและควบคุมความสมดุลของศีรษะและร่างกายเมื่ออยู่นิ่ง ปลายประสาทสัมผัสที่อยู่ในหลอดของอวัยวะสมดุลควบคุมการเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนไหวของส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย (แรงโน้มถ่วงแบบไดนามิก)
บทบาทของตัวรับในการก่อตัวส่วนโค้งสะท้อนกลับ
หลักคำสอนทั้งหมดของปฏิกิริยาตอบสนอง ตั้งแต่การศึกษาของ R. Descartes ไปจนถึงการค้นพบพื้นฐานของ I. P. Pavlov และ I. M. Sechenov ตั้งอยู่บนแนวคิดของกิจกรรมทางประสาทในฐานะการตอบสนองที่เพียงพอของร่างกายต่อผลกระทบของ สิ่งเร้าของสภาพแวดล้อมภายนอกและภายในดำเนินการโดยมีส่วนร่วมของระบบประสาทส่วนกลาง - สมองและไขสันหลัง ไม่ว่าคำตอบจะเป็นเช่นไร เช่น กระตุกเข่า หรือซับซ้อนอย่างคำพูด ความจำ หรือการคิด การเชื่อมโยงแรกคือการรับสัญญาณ - การรับรู้และการเลือกปฏิบัติสิ่งเร้าด้วยความแข็งแกร่ง แอมพลิจูด ความเข้มข้น
ความแตกต่างดังกล่าวเกิดจากระบบประสาทสัมผัส ซึ่ง IP Pavlov เรียกว่า "หนวดของสมอง" ในเครื่องวิเคราะห์แต่ละเครื่อง ตัวรับจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศที่จับและตรวจสอบสิ่งเร้าของสิ่งแวดล้อม ได้แก่ คลื่นแสงหรือเสียง โมเลกุลเคมี และปัจจัยทางกายภาพ กิจกรรมปกติทางสรีรวิทยาของระบบประสาทสัมผัสทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้นขึ้นอยู่กับการทำงานของส่วนแรกที่เรียกว่าอุปกรณ์ต่อพ่วงหรือตัวรับ ส่วนโค้งสะท้อนทั้งหมด (สะท้อน) โดยไม่มีข้อยกเว้นมีต้นกำเนิดมาจากมัน
ลูกแก้ว
เหล่านี้เป็นสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ส่งผ่านการกระตุ้นจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งในโครงสร้างพิเศษ - ไซแนปส์ พวกมันถูกหลั่งโดยแอกซอนของนิวโรเซลล์แรกและทำหน้าที่เป็นสารระคายเคืองทำให้เกิดแรงกระตุ้นของเส้นประสาทในส่วนปลายของตัวรับของเซลล์ประสาทถัดไป ดังนั้นโครงสร้างและหน้าที่ของผู้ไกล่เกลี่ยและตัวรับจึงมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด นอกจากนี้บางเซลล์ประสาทสามารถหลั่งสารส่งสัญญาณตั้งแต่สองตัวขึ้นไป เช่น กรดกลูตามิกและแอสปาร์ติก อะดรีนาลีน และกาบา