Το ανθρώπινο νευρικό σύστημα εκτελεί πολύπλοκες αναλυτικές και συνθετικές διεργασίες που διασφαλίζουν την ταχεία προσαρμογή των οργάνων και των συστημάτων στις αλλαγές στο εξωτερικό και εσωτερικό περιβάλλον. Η αντίληψη των ερεθισμάτων από τον έξω κόσμο συμβαίνει λόγω της δομής, η οποία περιλαμβάνει τις διεργασίες των προσαγωγών νευρώνων που περιέχουν ολιγοδενδροκύτταρα γλοιακά κύτταρα ή λεμοκύτταρα. Μετατρέπουν τα εξωτερικά ή εσωτερικά ερεθίσματα σε βιοηλεκτρικά φαινόμενα που ονομάζονται διέγερση ή νευρική ώθηση. Τέτοιες δομές ονομάζονται υποδοχείς. Σε αυτό το άρθρο, θα μελετήσουμε τη δομή και τις λειτουργίες των υποδοχέων διαφόρων ανθρώπινων αισθητηριακών συστημάτων.
Τύποι νευρικών απολήξεων
Στην ανατομία, υπάρχουν πολλά συστήματα για την ταξινόμησή τους. Ο πιο συνηθισμένος χωρίζει τους υποδοχείς σε απλούς (αποτελούνται από διεργασίες ενός νευρώνα) και σύνθετους (ομάδα νευροκυττάρων και βοηθητικών νευρογλοιακών κυττάρων ως μέρος ενός εξαιρετικά εξειδικευμένου αισθητηρίου οργάνου). Με βάση τη δομή των αισθητηριακών διεργασιών.χωρίζονται σε πρωτεύουσες και δευτερεύουσες απολήξεις του κεντρομόλου νευροκυττάρου. Αυτοί περιλαμβάνουν διάφορους υποδοχείς δέρματος: αλγοϋποδοχείς, μηχανοϋποδοχείς, βαροϋποδοχείς, θερμοϋποδοχείς, καθώς και νευρικές διεργασίες που νευρώνουν τα εσωτερικά όργανα. Δευτερεύοντα είναι τα παράγωγα του επιθηλίου που δημιουργούν ένα δυναμικό δράσης ως απόκριση στον ερεθισμό (γεύση, ακοή, υποδοχείς ισορροπίας). Οι ράβδοι και οι κώνοι της φωτοευαίσθητης μεμβράνης του ματιού - ο αμφιβληστροειδής - καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ των πρωτογενών και δευτερευόντων ευαίσθητων νευρικών απολήξεων.
Ένα άλλο σύστημα ταξινόμησης βασίζεται σε μια τέτοια διαφορά όπως ο τύπος του ερεθίσματος. Εάν ο ερεθισμός προέρχεται από το εξωτερικό περιβάλλον, τότε γίνεται αντιληπτός από εξωτερικούς υποδοχείς (για παράδειγμα, ήχους, μυρωδιές). Και ο ερεθισμός από παράγοντες του εσωτερικού περιβάλλοντος αναλύεται από ενδοϋποδοχείς: σπλαχνικούς, ιδιοϋποδοχείς, τριχωτά κύτταρα της αιθουσαίας συσκευής. Έτσι, οι λειτουργίες των υποδοχέων των αισθητηριακών συστημάτων καθορίζονται από τη δομή και τη θέση τους στα αισθητήρια όργανα.
Η έννοια των αναλυτών
Για να διαφοροποιήσει και να διακρίνει μεταξύ των περιβαλλοντικών συνθηκών και να προσαρμοστεί σε αυτό, ένα άτομο έχει ειδικές ανατομικές και φυσιολογικές δομές που ονομάζονται αναλυτές ή αισθητήρια συστήματα. Ο Ρώσος επιστήμονας I. P. Pavlov πρότεινε το ακόλουθο σχήμα για τη δομή τους. Το πρώτο τμήμα ονομάστηκε περιφερειακό (υποδοχέας). Το δεύτερο είναι αγώγιμο και το τρίτο είναι κεντρικό ή φλοιώδες.
Για παράδειγμα, το οπτικό αισθητήριο σύστημα περιλαμβάνει το ευαίσθητοκύτταρα αμφιβληστροειδούς - ράβδοι και κώνοι, δύο οπτικά νεύρα, καθώς και μια ζώνη του εγκεφαλικού φλοιού που βρίσκεται στο ινιακό τμήμα του.
Μερικοί αναλυτές, όπως οι ήδη αναφερθέντες οπτικοί και ακουστικοί, περιλαμβάνουν ένα επίπεδο προ-υποδοχέα - ορισμένες ανατομικές δομές που βελτιώνουν την αντίληψη των επαρκών ερεθισμάτων. Για το ακουστικό σύστημα, αυτό είναι το εξωτερικό και το μέσο αυτί, για το οπτικό σύστημα, το τμήμα του ματιού που διαθλά το φως, συμπεριλαμβανομένου του σκληρού χιτώνα, του υδατοειδούς υγρού του πρόσθιου θαλάμου του ματιού, του φακού και του υαλοειδούς σώματος. Θα επικεντρωθούμε στο περιφερειακό μέρος του αναλυτή και θα απαντήσουμε στο ερώτημα ποια είναι η λειτουργία των υποδοχέων που περιλαμβάνονται σε αυτόν.
Πώς αντιλαμβάνονται τα κύτταρα τα ερεθίσματα
Στις μεμβράνες τους (ή στο κυτταρόπλασμα) υπάρχουν ειδικά μόρια που αποτελούνται από πρωτεΐνες, καθώς και πολύπλοκα σύμπλοκα - γλυκοπρωτεΐνες. Υπό την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων, αυτές οι ουσίες αλλάζουν τη χωρική τους διαμόρφωση, η οποία χρησιμεύει ως σήμα για το ίδιο το κύτταρο και το αναγκάζει να ανταποκριθεί επαρκώς.
Ορισμένες χημικές ουσίες, που ονομάζονται συνδέτες, μπορούν να δράσουν στις αισθητηριακές διεργασίες του κυττάρου, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται διαμεμβρανικά ρεύματα ιόντων σε αυτό. Οι πρωτεΐνες του πλάσματος με δεκτικές ιδιότητες, μαζί με τα μόρια των υδατανθράκων (δηλαδή τους υποδοχείς), εκτελούν τις λειτουργίες της κεραίας - αντιλαμβάνονται και διαφοροποιούν τους συνδέτες.
Ιονοτροπικά κανάλια
Ένας άλλος τύπος κυτταρικών υποδοχέων - ιοντοτροπικοί δίαυλοι που βρίσκονται στη μεμβράνη, ικανοί να ανοίγουν ή να μπλοκάρουν υπό την επίδρασηχημικές ουσίες σηματοδότησης, όπως ο Η-χολινεργικός υποδοχέας, η βαζοπρεσσίνη και οι υποδοχείς ινσουλίνης.
Οι ενδοκυτταρικές αισθητήριες δομές είναι μεταγραφικοί παράγοντες που συνδέονται με έναν συνδέτη και στη συνέχεια εισέρχονται στον πυρήνα. Σχηματίζονται οι ενώσεις τους με το DNA, οι οποίες ενισχύουν ή αναστέλλουν τη μεταγραφή ενός ή περισσότερων γονιδίων. Έτσι, οι κύριες λειτουργίες των κυτταρικών υποδοχέων είναι η αντίληψη των περιβαλλοντικών σημάτων και η ρύθμιση των αντιδράσεων του πλαστικού μεταβολισμού.
Βάσεις και κώνοι: δομή και λειτουργίες
Αυτοί οι υποδοχείς του αμφιβληστροειδούς ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα φωτός - φωτόνια, τα οποία προκαλούν τη διαδικασία διέγερσης στις νευρικές απολήξεις. Περιέχουν ειδικές χρωστικές: ιωδοψίνη (κώνοι) και ροδοψίνη (ράβδοι). Οι ράβδοι ερεθίζονται από το φως του λυκόφωτος και δεν είναι σε θέση να διακρίνουν τα χρώματα. Οι κώνοι είναι υπεύθυνοι για την έγχρωμη όραση και χωρίζονται σε τρεις τύπους, καθένας από τους οποίους περιέχει ξεχωριστή φωτοχρωστική ουσία. Έτσι, η λειτουργία του οφθαλμικού υποδοχέα εξαρτάται από το ποιες φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες περιέχει. Οι ράβδοι είναι υπεύθυνες για την οπτική αντίληψη σε χαμηλό φωτισμό, ενώ οι κώνοι είναι υπεύθυνοι για την οπτική οξύτητα και την αντίληψη των χρωμάτων.
Το δέρμα είναι ένα αισθητήριο όργανο
Οι νευρικές απολήξεις των νευρώνων που εισέρχονται στο χόριο διαφέρουν ως προς τη δομή τους και αντιδρούν σε διάφορα περιβαλλοντικά ερεθίσματα: θερμοκρασία, πίεση, σχήμα επιφάνειας. Οι λειτουργίες των υποδοχέων του δέρματος είναι να αντιλαμβάνονται και να μετατρέπουν τα ερεθίσματα σε ηλεκτρικά ερεθίσματα (διαδικασία διέγερσης). Οι υποδοχείς πίεσης περιλαμβάνουν σώματα Meissner που βρίσκονται στο μεσαίο στρώμα του δέρματος - το χόριο, ικανό για λεπτόδιάκριση ερεθισμάτων (έχουν χαμηλό όριο ευαισθησίας).
Τα σώματα Pacini ανήκουν σε βαροϋποδοχείς. Βρίσκονται στο υποδόριο λίπος. Οι λειτουργίες του υποδοχέα - πόνου πόνου - είναι η προστασία από παθογόνα ερεθίσματα. Εκτός από το δέρμα, τέτοιες νευρικές απολήξεις βρίσκονται σε όλα τα εσωτερικά όργανα και μοιάζουν με διακλαδιζόμενες προσαγωγές διεργασίες. Οι θερμοϋποδοχείς μπορούν να βρεθούν τόσο στο δέρμα όσο και στα εσωτερικά όργανα - αιμοφόρα αγγεία, μέρη του κεντρικού νευρικού συστήματος. Ταξινομούνται σε ζέστη και κρύο.
Η δραστηριότητα αυτών των αισθητηριακών καταλήξεων μπορεί να αυξηθεί και εξαρτάται από την κατεύθυνση και με ποια ταχύτητα αλλάζει η θερμοκρασία της επιφάνειας του δέρματος. Επομένως, οι λειτουργίες των δερματικών υποδοχέων είναι ποικίλες και εξαρτώνται από τη δομή τους.
Μηχανισμός αντίληψης ακουστικών ερεθισμάτων
Οι εξωτερικοί υποδοχείς είναι τριχωτά κύτταρα που είναι εξαιρετικά ευαίσθητα σε επαρκή ερεθίσματα - ηχητικά κύματα. Ονομάζονται μονοτροπικά και είναι δευτερευόντως ευαίσθητα. Βρίσκονται στο όργανο του Corti του εσωτερικού αυτιού, αποτελώντας μέρος του κοχλία.
Η δομή του οργάνου του Corti είναι παρόμοια με την άρπα. Οι ακουστικοί υποδοχείς είναι βυθισμένοι στην περίλεμφο και έχουν ομάδες μικρολάχνων στα άκρα τους. Οι δονήσεις του υγρού προκαλούν ερεθισμό των τριχωτών κυττάρων, που μετατρέπονται σε βιοηλεκτρικά φαινόμενα - νευρικές ώσεις, δηλαδή λειτουργίες του υποδοχέα ακοής - αυτή είναι η αντίληψη των σημάτων που έχουν τη μορφή ηχητικών κυμάτων και η μετατροπή τους σε διαδικασίαδιέγερση.
Επικοινωνήστε με τους γευστικούς κάλυκες
Καθένας από εμάς έχει μια προτίμηση για φαγητό και ποτό. Αντιλαμβανόμαστε τη γευστική γκάμα των προϊόντων διατροφής με τη βοήθεια του οργάνου της γεύσης - της γλώσσας. Περιέχει τέσσερις τύπους νευρικών απολήξεων, που εντοπίζονται ως εξής: στην άκρη της γλώσσας διακρίνονται οι γευστικοί κάλυκες που διακρίνουν το γλυκό, στη ρίζα του το πικρό και τους αλμυρό και ξινό υποδοχείς στα πλαϊνά τοιχώματα. Τα ερεθιστικά για όλους τους τύπους απολήξεων υποδοχέων είναι χημικά μόρια που γίνονται αντιληπτά από τις μικρολάχνες των γευστικών βλαστών που λειτουργούν ως κεραίες.
Η λειτουργία του υποδοχέα γεύσης είναι να αποκωδικοποιεί ένα χημικό ερέθισμα και να το μεταφράζει σε ηλεκτρική ώθηση που ταξιδεύει κατά μήκος των νεύρων στη γευστική ζώνη του εγκεφαλικού φλοιού. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα θηλώματα λειτουργούν παράλληλα με τις νευρικές απολήξεις του οσφρητικού αναλυτή που βρίσκεται στη βλεννογόνο μεμβράνη της ρινικής κοιλότητας. Η κοινή δράση των δύο αισθητηριακών συστημάτων ενισχύει και εμπλουτίζει τις γευστικές αισθήσεις ενός ατόμου.
The Riddle of Smell
Ακριβώς όπως η γεύση, ο οσφρητικός αναλυτής αντιδρά με τις νευρικές του απολήξεις στα μόρια διαφόρων χημικών ουσιών. Ο ίδιος ο μηχανισμός με τον οποίο οι οσμές ενώσεις ερεθίζουν τους οσφρητικούς βολβούς δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητός. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι τα μόρια σηματοδότησης οσμής αλληλεπιδρούν με διάφορους αισθητικούς νευρώνες στον ρινικό βλεννογόνο. Άλλοι ερευνητές αποδίδουν τη διέγερση των οσφρητικών υποδοχέων στο γεγονός ότι τα μόρια σηματοδότησης έχουν κοινές λειτουργικές ομάδες (για παράδειγμα, αλδεΰδηή φαινολικό) με ουσίες που περιλαμβάνονται στον αισθητήριο νευρώνα.
Οι λειτουργίες του οσφρητικού υποδοχέα είναι η αντίληψη του ερεθισμού, η διαφοροποίησή του και η μετάφρασή του στη διαδικασία διέγερσης. Ο συνολικός αριθμός των οσφρητικών βολβών στην βλεννογόνο μεμβράνη της ρινικής κοιλότητας φτάνει τα 60 εκατομμύρια και καθένας από αυτούς είναι εξοπλισμένος με μεγάλο αριθμό βλεφαρίδων, λόγω των οποίων η συνολική περιοχή επαφής του πεδίου του υποδοχέα με μόρια χημικές ουσίες - οσμές.
Νευρικές απολήξεις της αιθουσαίας συσκευής
Στο εσωτερικό αυτί υπάρχει ένα όργανο υπεύθυνο για το συντονισμό και τη συνέπεια των κινητικών πράξεων, διατηρώντας το σώμα σε κατάσταση ισορροπίας και επίσης συμμετέχει στον προσανατολισμό των αντανακλαστικών. Έχει τη μορφή ημικυκλικών καναλιών, ονομάζεται λαβύρινθος και συνδέεται ανατομικά με το όργανο του Corti. Σε τρία οστικά κανάλια υπάρχουν νευρικές απολήξεις βυθισμένες στην ενδολέμφο. Όταν γέρνει το κεφάλι και ο κορμός, ταλαντώνεται, γεγονός που προκαλεί ερεθισμό στα άκρα των νευρικών απολήξεων.
Οι ίδιοι οι αιθουσαίοι υποδοχείς - τα τριχωτά κύτταρα - βρίσκονται σε επαφή με τη μεμβράνη. Αποτελείται από μικρούς κρυστάλλους ανθρακικού ασβεστίου - ωτόλιθους. Μαζί με την ενδολέμφο, αρχίζουν επίσης να κινούνται, η οποία χρησιμεύει ως ερεθιστικό για τις νευρικές διεργασίες. Οι κύριες λειτουργίες του ημικυκλικού υποδοχέα του καναλιού εξαρτώνται από τη θέση του: στους σάκους, ανταποκρίνεται στη βαρύτητα και ελέγχει την ισορροπία του κεφαλιού και του σώματος σε ηρεμία. Οι αισθητηριακές απολήξεις που βρίσκονται στις αμπούλες του οργάνου ισορροπίας ελέγχουν την αλλαγή στις κινήσεις των μερών του σώματος (δυναμική βαρύτητα).
Ο ρόλος των υποδοχέων στο σχηματισμόαντανακλαστικά τόξα
Ολόκληρο το δόγμα των αντανακλαστικών, από τις μελέτες του R. Descartes έως τις θεμελιώδεις ανακαλύψεις των I. P. Pavlov και I. M. Sechenov, βασίζεται στην ιδέα της νευρικής δραστηριότητας ως επαρκής απόκριση του σώματος στις επιδράσεις του ερεθίσματα του εξωτερικού και εσωτερικού περιβάλλοντος, που πραγματοποιούνται με τη συμμετοχή του κεντρικού νευρικού συστήματος - του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού. Όποια κι αν είναι η απάντηση, απλή, για παράδειγμα, ένα τράνταγμα στο γόνατο, ή τόσο πολύπλοκη όσο η ομιλία, η μνήμη ή η σκέψη, ο πρώτος της σύνδεσμος είναι η λήψη - η αντίληψη και η διάκριση των ερεθισμάτων με βάση τη δύναμη, το πλάτος, την έντασή τους.
Τέτοια διαφοροποίηση πραγματοποιείται από αισθητηριακά συστήματα, τα οποία ο IP Pavlov ονόμασε «πλοκάμια του εγκεφάλου». Σε κάθε αναλυτή, ο υποδοχέας λειτουργεί ως κεραίες που συλλαμβάνουν και διερευνούν περιβαλλοντικά ερεθίσματα: φως ή ηχητικά κύματα, χημικά μόρια και φυσικούς παράγοντες. Η φυσιολογικά φυσιολογική δραστηριότητα όλων των αισθητηριακών συστημάτων χωρίς εξαίρεση εξαρτάται από το έργο του πρώτου τμήματος, που ονομάζεται περιφερειακός ή υποδοχέας. Όλα τα αντανακλαστικά τόξα (αντανακλαστικά) χωρίς εξαίρεση προέρχονται από αυτό.
Plectrums
Πρόκειται για βιολογικά δραστικές ουσίες που πραγματοποιούν τη μεταφορά της διέγερσης από τον έναν νευρώνα στον άλλο σε ειδικές δομές - συνάψεις. Εκκρίνονται από τον άξονα του πρώτου νευροκυττάρου και, λειτουργώντας ως ερεθιστικό, προκαλούν νευρικές ώσεις στις απολήξεις των υποδοχέων του επόμενου νευρικού κυττάρου. Επομένως, η δομή και οι λειτουργίες των μεσολαβητών και των υποδοχέων είναι στενά αλληλένδετες. Επιπλέον, μερικοίτα νευροκύτταρα είναι σε θέση να εκκρίνουν δύο ή περισσότερους διαβιβαστές, όπως το γλουταμικό και το ασπαρτικό οξύ, η αδρεναλίνη και το GABA.
