Сенсорный нейрон - Sensory neuron

Четыре типа сенсорных нейронов

Чувствительные нейроны , также известные как афферентные нейроны , являются нейронами в нервной системе , которые преобразуют конкретный тип из стимулов , с помощью их рецепторов , в потенциалы действия или градуированные потенциалы . Этот процесс называется сенсорной трансдукцией . В клеточных телах сенсорных нейронов расположены в дорсальных ганглиях от спинного мозга .

Сенсорная информация перемещается по афферентным нервным волокнам в сенсорном нерве к головному мозгу через спинной мозг . Стимул может исходить от экстерорецепторов вне тела, например, от тех, которые улавливают свет и звук, или от интерорецепторов внутри тела, например от тех, которые реагируют на кровяное давление или чувство положения тела .

Типы и функции

У разных типов сенсорных нейронов есть разные сенсорные рецепторы, которые реагируют на разные виды стимулов. Есть как минимум шесть внешних и два внутренних сенсорных рецептора:

Внешние рецепторы

Внешние рецепторы, которые реагируют на раздражители извне, называются экстерорецепторами . Экстерорецепторы включают обонятельные рецепторы (запах), вкусовые рецепторы , фоторецепторы (зрение), волосковые клетки (слух), терморецепторы (температура) и ряд различных механорецепторов (растяжение, искажение).

Запах

Сенсорные нейроны, участвующие в обонянии , называются обонятельными сенсорными нейронами . Эти нейроны содержат рецепторы , называемые обонятельными рецепторами , которые активируются молекулами запаха в воздухе. Молекулы в воздухе обнаруживаются увеличенными ресничками и микроворсинками . Эти сенсорные нейроны производят потенциалы действия. Их аксоны образуют обонятельный нерв, и они синапсируют непосредственно с нейронами коры головного мозга (обонятельная луковица). Они не используют тот же путь, что и другие сенсорные системы, минуя ствол мозга и таламус. Нейроны в обонятельной луковице, которые получают прямой сигнал от сенсорных нервов, связаны с другими частями обонятельной системы и многими частями лимбической системы.

Вкус

Подобно обонятельным рецепторам , вкусовые рецепторы (вкусовые рецепторы) во вкусовых рецепторах взаимодействуют с химическими веществами в пище, создавая потенциал действия .

Зрение

Фоторецепторные клетки способны к фототрансдукции - процессу, который преобразует свет ( электромагнитное излучение ) в электрические сигналы. Эти сигналы уточняются и контролируются взаимодействием с другими типами нейронов сетчатки. Пять основных классов нейронов сетчатки - это фоторецепторные клетки , биполярные клетки , ганглиозные клетки , горизонтальные клетки и амакриновые клетки . Основная схема сетчатки включает цепочку из трех нейронов, состоящую из фоторецептора ( палочки или колбочки ), биполярной клетки и ганглиозной клетки. Первый потенциал действия возникает в ганглиозной клетке сетчатки. Этот путь является наиболее прямым путем передачи визуальной информации в мозг. Есть 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). Палочки - это фоторецепторы, 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 людей количество палочек превышает количество шишек примерно в 20: 1, в то время как у ночных животных, таких как неясыть , это соотношение ближе к 1000: 1. Ганглиозные клетки сетчатки участвуют в симпатической реакции . Из ~ 1,3 миллиона ганглиозных клеток, присутствующих в сетчатке, 1-2% считаются светочувствительными.

Проблемы и распад сенсорных нейронов, связанных со зрением, приводят к таким нарушениям, как:

  • Дегенерация желтого пятна - дегенерация центрального поля зрения из-за скопления клеточного мусора или кровеносных сосудов между сетчаткой и сосудистой оболочкой, тем самым нарушая и / или разрушая сложное взаимодействие нейронов, которые там присутствуют.
  • Глаукома - потеря ганглиозных клеток сетчатки, которая приводит к потере зрения и слепоте.
  • Диабетическая ретинопатия - плохой контроль уровня сахара в крови из-за диабета повреждает крошечные кровеносные сосуды сетчатки.

Слуховой

Слуховая система отвечает за преобразование волны давления , генерируемую вибрировать молекулы воздуха или звук в сигналы , которые могут быть интерпретированы мозгом.

Эта механоэлектрическая трансдукция осуществляется волосковыми клетками внутри уха. В зависимости от движения волосковая клетка может гиперполяризоваться или деполяризоваться. Когда движение направлено к самой высокой стереоцилии , каналы катиона Na + открываются, позволяя Na + течь в клетку, и возникающая деполяризация заставляет каналы Ca ++ открываться, высвобождая его нейромедиатор в афферентный слуховой нерв. Волосковые клетки бывают двух типов: внутренние и внешние. Внутренние волосковые клетки являются сенсорными рецепторами.

Проблемы с сенсорными нейронами, связанными со слуховой системой, приводят к таким нарушениям, как:

  • Нарушение обработки слуха - слуховая информация в мозге обрабатывается ненормальным образом. Пациенты с нарушением слуховой обработки обычно могут получать информацию нормально, но их мозг не может обрабатывать ее должным образом, что приводит к нарушению слуха.
  • Слуховая вербальная агнозия - понимание речи потеряно, но способность слышать, говорить, читать и писать сохраняется. Это вызвано повреждением задних верхних височных долей , что опять же не позволяет мозгу правильно обрабатывать слуховой сигнал.

Температура

Терморецепторы - это сенсорные рецепторы, которые реагируют на изменение [температуры]. Хотя механизмы, посредством которых действуют эти рецепторы, неясны, недавние открытия показали, что у млекопитающих есть по крайней мере два различных типа терморецепторов. Луковицеобразные корпускулы , является кожной рецепторой холодного чувствительными рецепторов, который обнаруживает низкие температуры. Другой тип - рецепторы, чувствительные к теплу.

Механорецепторы

Механорецепторы - это сенсорные рецепторы, которые реагируют на механические силы, такие как давление или искажение .

Специализированные сенсорные рецепторные клетки, называемые механорецепторами, часто инкапсулируют афферентные волокна, чтобы помочь настроить афферентные волокна на различные типы соматической стимуляции. Механорецепторы также помогают снизить пороги генерации потенциала действия в афферентных волокнах и, таким образом, повышают вероятность их срабатывания в присутствии сенсорной стимуляции.

Некоторые типы механорецепторов активируют потенциалы действия при физическом растяжении их мембран.

Проприорецепторы - это еще один тип механорецепторов, который буквально означает «рецепторы для себя». Эти рецепторы предоставляют пространственную информацию о конечностях и других частях тела.

Ноцицепторы несут ответственность за обработку боли и изменений температуры. Жгучая боль и раздражение, возникающие после употребления в пищу перца чили (из-за его основного ингредиента, капсаицина), ощущение холода после приема химического вещества, такого как ментол или ициллин, а также обычное ощущение боли - все это результат нейронов с эти рецепторы.

Проблемы с механорецепторами приводят к таким нарушениям, как:

  • Невропатическая боль - сильное болевое состояние, вызванное повреждением чувствительного нерва.
  • Гипералгезия - повышенная чувствительность к боли, вызванная сенсорным ионным каналом TRPM8 , который обычно реагирует на температуру от 23 до 26 градусов и обеспечивает ощущение охлаждения, связанное с ментолом и ициллином.
  • Синдром фантомной конечности - расстройство сенсорной системы, при котором боль или движение ощущаются в конечности, которой не существует.

Внутренние рецепторы

Внутренние рецепторы, которые реагируют на изменения внутри тела, известны как интерорецепторы .

Кровь

В аортальных телах и сонные тела содержат кластеры гломусных клеток - периферические хеморецепторы , которые обнаруживают изменения в химических свойствах в крови , такие как кислород концентрация. Эти рецепторы полимодально реагируют на ряд различных стимулов.

Ноцицепторы

Ноцицепторы реагируют на потенциально опасные раздражители, посылая сигналы в спинной и головной мозг. Этот процесс, называемый ноцицепцией , обычно вызывает ощущение боли . Они обнаруживаются во внутренних органах, а также на поверхности тела для «обнаружения и защиты». Ноцицепторы обнаруживают различные виды вредных стимулов, указывающих на возможность повреждения, а затем инициируют нервные реакции, чтобы отказаться от стимула.

  • Тепловые ноцицепторы активируются ядовитым жаром или холодом при различных температурах.
  • Механические ноцицепторы реагируют на избыточное давление или механическую деформацию, например защемление .
  • Химические ноцицепторы реагируют на широкий спектр химических веществ, некоторые из которых сигнализируют об ответной реакции. Они участвуют в обнаружении некоторых специй в пище, таких как острые ингредиенты в растениях Brassica и Allium , которые воздействуют на сенсорные нейронные рецепторы, вызывая острую боль и последующую гиперчувствительность к боли.

Связь с центральной нервной системой

Информация, поступающая от сенсорных нейронов в голове, поступает в центральную нервную систему (ЦНС) через черепные нервы . Информация от сенсорных нейронов под головой попадает в спинной мозг и проходит в мозг по 31 спинному нерву . Сенсорная информация, проходящая через спинной мозг, следует четко определенным путям. Нервная система кодирует различия между ощущениями в отношении того, какие клетки активны.

Классификация

Адекватный стимул

Адекватный стимул сенсорного рецептора - это стимул, для которого он обладает адекватным аппаратом сенсорной трансдукции . Адекватный стимул можно использовать для классификации сенсорных рецепторов:

Место нахождения

Сенсорные рецепторы можно классифицировать по местоположению:

Морфология

Соматические сенсорные рецепторы у поверхности кожи обычно можно разделить на две группы в зависимости от морфологии:

Скорость адаптации

  • Тоник рецепторов является рецептор , который адаптирует медленно стимула и продолжает производить потенциалы действия по длительности стимула. Таким образом, он передает информацию о продолжительности действия стимула. Некоторые тонические рецепторы постоянно активны и указывают на фоновый уровень. Примерами таких тонических рецепторов являются болевые рецепторы , суставная капсула и мышечное веретено .
  • Фазический рецептор - это сенсорный рецептор, который быстро адаптируется к раздражителю. Ответ клетки очень быстро ослабевает, а затем прекращается. Он не дает информации о продолжительности действия стимула; вместо этого некоторые из них передают информацию о быстрых изменениях интенсивности и скорости стимула. Примером фазового рецептора является тельце Пачини .

Наркотики

В настоящее время на рынке имеется много лекарств, которые используются для манипулирования или лечения расстройств сенсорной системы. Например, габапентин - это лекарство, которое используется для лечения нейропатической боли путем взаимодействия с одним из зависимых от напряжения кальциевых каналов, присутствующих на невосприимчивых нейронах. Некоторые препараты могут использоваться для борьбы с другими проблемами со здоровьем, но могут иметь непреднамеренные побочные эффекты на сенсорную систему. Ототоксические препараты - это препараты, которые воздействуют на улитку за счет использования токсинов, таких как аминогликозидные антибиотики, которые отравляют волосковые клетки. Из-за использования этих токсинов волосковые клетки, перекачивающие K +, прекращают свою функцию. Таким образом, энергия, генерируемая эндокохлеарным потенциалом, который управляет процессом передачи слухового сигнала, теряется, что приводит к потере слуха.

Нейропластичность

С тех пор, как ученые наблюдали переназначение коркового слоя в мозгу обезьян Тауба « Серебряный источник» , было проведено множество исследований пластичности сенсорной системы . Огромные успехи были достигнуты в лечении нарушений сенсорной системы. Такие методы, как терапия движений, вызванная ограничениями, разработанная Таубом, помогли пациентам с парализованными конечностями снова использовать свои конечности, заставив сенсорную систему вырастить новые нервные пути . Синдром фантомной конечности - это расстройство сенсорной системы, при котором люди с ампутированной конечностью ощущают, что их ампутированная конечность все еще существует, и они все еще могут испытывать в ней боль. Коробка зеркала , разработанная С. Рамачандран, позволила пациентам с синдромом фантомных конечностей , чтобы облегчить восприятие парализованных или болезненных фантомные конечностей. Это простое устройство, использующее зеркало в коробке для создания иллюзии, при которой сенсорная система воспринимает, что видит две руки вместо одной, что позволяет сенсорной системе управлять «фантомной конечностью». Поступая так, сенсорная система может постепенно адаптироваться к ампутированной конечности и, таким образом, облегчить этот синдром.

Другие животные

Гидродинамическая рецепция - это форма механорецепции, используемая у ряда видов животных.

Дополнительные изображения

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки