Сенсорная нервная система - Sensory nervous system

Сенсорная нервная система
Gray722.svg
Типичная сенсорная система: зрительная система, иллюстрированный классикой Грея ИНЖИР. 722– На этой схеме показан поток информации от глаза к центральным соединениям зрительные нервы и зрительных путей, зрительная кора. Область V1 - это область мозг который занимается видение.
подробности
Идентификаторы
латинскийорган чувств
MeSHD012679
TA98A15.0.00.000
TA26729
FMA78499 75259, 78499
Анатомическая терминология
В зрительная система и соматосенсорная система активны даже во время состояние покоя фМРТ
Активация и реакция сенсорной нервной системы

В сенсорная нервная система является частью нервная система отвечает за обработку сенсорный Информация. А сенсорная система состоит из сенсорные нейроны (включая сенсорные рецепторные клетки), нервные пути, и части мозг участвует в сенсорной восприятие. Общепризнанными сенсорными системами являются системы для видение, слушание, прикоснуться, вкус, запах, и остаток средств. Короче говоря, чувства преобразователи из физического мира в царство разума, где мы интерпретируем информацию, создавая наши восприятие окружающего нас мира.[1]

Организмам нужна информация для решения по крайней мере трех видов проблем: (а) для поддержания соответствующей среды, т. Е. гомеостаз; (b) время деятельности (например, сезонные изменения в поведении) или синхронизация деятельности с сородичи; и (c) для обнаружения ресурсов или угроз и реагирования на них (например, путем движения к ресурсам или уклонения от угроз или нападения на них). Организмам также необходимо передавать информацию, чтобы влиять на поведение других: идентифицировать себя, предупреждать сородичей об опасности, координировать действия или обманывать.[2]

В рецептивное поле это область тела или окружающей среды, на которую реагируют рецепторный орган и рецепторные клетки. Например, та часть мира, которую видит глаз, является его воспринимающим полем; свет, который каждый стержень или конус можно видеть, это его воспринимающее поле.[3] Приемные поля были определены для зрительная система, слуховая система и соматосенсорная система.

Стимул

Сенсорные системы кодируют четыре аспекта стимул; тип (модальность ), интенсивность, местоположение и продолжительность. Прибытие время звука пульс и фаза различия непрерывного звука используются для звуковая локализация. Определенные рецепторы чувствительны к определенным типам раздражителей (например, к различным механорецепторы лучше всего реагировать на различные виды сенсорных раздражителей, например, на острые или тупые предметы). Рецепторы посылать импульсы в определенных паттернах для передачи информации об интенсивности стимула (например, о том, насколько громким является звук). Местоположение стимулируемого рецептора дает мозгу информацию о местоположении стимула (например, стимуляция механорецептора в пальце отправит в мозг информацию об этом пальце). Продолжительность стимула (как долго он длится) определяется паттернами возбуждения рецепторов. Эти импульсы передаются в мозг через афферентные нейроны.

Чувства и рецепторы

Хотя среди неврологов ведутся споры о конкретном количестве органов чувств из-за различных определений того, что составляет смысл, Гаутама Будда и Аристотель классифицировал пять «традиционных» человеческих чувств, которые стали общепринятыми: прикоснуться, вкус, запах, взгляд, и слушание. Другие чувства, которые были хорошо приняты большинством млекопитающих, включая человека, включают: ноцицепция, равновесие, кинестезия, и термоцепция. Кроме того, было показано, что некоторые нечеловеческие животные обладают альтернативными чувствами, включая магнитоцепция и электрорецепция.[4]

Рецепторы

Основная статья: сенсорный рецептор

Инициализация ощущения возникает из-за реакции определенного рецептора на физический стимул. Рецепторы, которые реагируют на раздражитель и запускают процесс ощущения, обычно характеризуются четырьмя различными категориями: хеморецепторы, фоторецепторы, механорецепторы, и терморецепторы. Все рецепторы получают различные физические стимулы и преобразуют сигнал в электрический потенциал действия. Этот потенциал действия затем распространяется афферентные нейроны в определенные области мозга, где он обрабатывается и интерпретируется.[5]

Хеморецепторы

Основная статья: Хеморецептор

Хеморецепторы, или хемосенсоры, обнаруживают определенные химические раздражители и преобразуют этот сигнал в электрический потенциал действия. Двумя основными типами хеморецепторов являются:

Фоторецепторы

Основная статья: Фоторецепторная клетка

Фоторецепторы способны фототрансдукция, процесс, преобразующий свет (электромагнитное излучение ) в, среди других типов энергия, а мембранный потенциал. Три основных типа фоторецепторов:Шишки фоторецепторы, которые значительно 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).[7]Стержни фоторецепторы, которые очень чувствительны к интенсивности света, что позволяет видеть при тусклом освещении. Концентрация и соотношение палочек к шишкам сильно коррелируют с тем, насколько животное дневной или ночной образ жизни. У человека количество палочек примерно в 20: 1 превышает количество колбочек, а у ночных животных, таких как неясыть, соотношение ближе к 1000: 1.[7]Ганглиозные клетки проживать в мозговое вещество надпочечников и сетчатка где они участвуют в сочувствующий ответ. Из ~ 1,3 миллиона ганглиозных клеток, присутствующих в сетчатке, 1-2% считаются светочувствительные ганглии.[8] Эти светочувствительные ганглии играют роль в сознательном видении некоторых животных,[9] и считается, что то же самое происходит с людьми.[10]

Механорецепторы

Основная статья: Механорецептор

Механорецепторы - это сенсорные рецепторы, которые реагируют на механические силы, такие как давление или искажение.[11] Хотя механорецепторы присутствуют в волосковые клетки и играть важную роль в вестибулярный и слуховые системы, большинство механорецепторов кожный и сгруппированы в четыре категории:

  • Медленно адаптирующиеся рецепторы 1 типа имеют небольшие рецептивные поля и реагируют на статическую стимуляцию. Эти рецепторы в основном используются при ощущениях форма и грубость.
  • Медленно адаптирующиеся рецепторы 2 типа имеют большие рецептивные поля и реагируют на растяжение. Как и в случае с типом 1, они вызывают устойчивые реакции на постоянные стимулы.
  • Быстро адаптирующиеся рецепторы имеют небольшие рецептивные поля и лежат в основе восприятия скольжения.
  • Пачинианские рецепторы имеют большие рецептивные поля и являются преобладающими рецепторами высокочастотной вибрации.

Терморецепторы

Основная статья: Терморецептор

Терморецепторы - это сенсорные рецепторы, которые реагируют на различные температуры. Хотя механизмы, посредством которых действуют эти рецепторы, неясны, недавние открытия показали, что млекопитающие имеют как минимум два различных типа терморецепторов:[12][постоянная мертвая ссылка ][неудачная проверка ]

TRPV1 - это активируемый нагреванием канал, который действует как небольшой термометр для обнаружения тепла в мембране, который начинает поляризацию нервного волокна при изменении температуры. В конечном итоге это позволяет нам определять температуру окружающей среды в диапазоне теплых / высоких температур. Аналогичным образом, молекулярный родственник TRPV1, TRPM8, представляет собой активируемый холодом ионный канал, который реагирует на холод. И холодные, и горячие рецепторы разделены на отдельные субпопуляции сенсорных нервных волокон, что показывает нам, что информация, поступающая в спинной мозг, изначально раздельна. Каждый сенсорный рецептор имеет свою собственную «маркированную линию», чтобы передать простое ощущение, испытываемое реципиентом. В конечном итоге каналы TRP действуют как термодатчики, каналы, которые помогают нам обнаруживать изменения температуры окружающей среды.[13]

Ноцицепторы

Основная статья: Ноцицептор

Ноцицепторы реагируют на потенциально опасные раздражители, посылая сигналы в спинной и головной мозг. Этот процесс, называемый ноцицепция, обычно вызывает восприятие боль.[14] Они находятся во внутренних органах, а также на поверхности тела. Ноцицепторы обнаруживают различные виды повреждающих стимулов или реальных повреждений. Те, которые реагируют только при повреждении тканей, известны как «спящие» или «молчащие» ноцицепторы.

  • Тепловые ноцицепторы активируются ядовитым жаром или холодом при различных температурах.
  • Механические ноцицепторы реагируют на избыточное давление или механическую деформацию.
  • Химические ноцицепторы реагируют на широкий спектр химических веществ, некоторые из которых являются признаками повреждения тканей. Они участвуют в обнаружении некоторых специй в пище.

Сенсорная кора

Все стимулы получено рецепторы перечисленные выше преобразованный чтобы потенциал действия, который переносится одним или несколькими афферентные нейроны по направлению к определенной области мозга. Хотя срок сенсорная кора часто используется неофициально для обозначения соматосенсорная кора, этот термин более точно относится к нескольким областям мозга, в которых чувства получены для обработки. Для пяти традиционные чувства у людей это включает первичный и вторичный кора разных органов чувств: соматосенсорная кора, зрительная кора, то слуховая кора, то первичная обонятельная кора, а вкусовая кора.[15] Другой модальности также имеют соответствующие сенсорные области коры головного мозга, включая вестибулярная кора для чувства баланса.[16]

Соматосенсорная кора

Расположен в теменная доля, то первичная соматосенсорная кора это первичная восприимчивая область для чувства прикоснуться и проприоцепция в соматосенсорная система. Эта кора далее делится на Площади Бродмана 1, 2 и 3. Площадь Бродмана 3 считается первичным центром обработки соматосенсорной коры, поскольку он получает значительно больше входных данных от таламус, имеет нейроны, очень чувствительные к соматосенсорным раздражителям, и может вызывать соматические ощущения с помощью электрических сигналов. стимуляция. Области 1 и 2 получают большую часть своего вклада из области 3. Есть также пути для проприоцепция (через мозжечок ), и мотор контроль (через Площадь Бродмана 4 ). См. Также: S2 Вторичная соматосенсорная кора.

В человеческий глаз это первый элемент сенсорная система: в таком случае, видение, для зрительная система.

Зрительная кора

Зрительная кора относится к первичной зрительной коре, обозначенной V1 или Площадь Бродмана 17, а также экстрастриальные зрительные области коры V2-V5.[17] Расположен в затылочная доля, V1 действует как основная ретрансляционная станция для визуального ввода, передавая информацию по двум основным каналам, обозначенным спинной и вентральные потоки. Дорсальный поток включает области V2 и V5 и используется для интерпретации визуального «где» и «как». Вентральный поток включает области V2 и V4 и используется для интерпретации «что».[18] Увеличение Задача-отрицательная активность наблюдается в вентральной сети внимания после резких изменений сенсорных стимулов,[19] при наступлении и смещении блоков задач,[20] и в конце завершенного испытания.[21][соответствующие? – обсудить]

Ухо

Слуховая кора

Расположен в височная доля, слуховая кора - это основная область восприятия звуковой информации. Слуховая кора состоит из зон 41 и 42 Бродмана, также известных как передняя поперечная височная область 41 и задняя поперечная височная область 42 соответственно. Обе области действуют одинаково и являются неотъемлемой частью приема и обработки сигналов, передаваемых от слуховые рецепторы.

Нос

Первичная обонятельная кора

Расположенный в височной доле, первичная обонятельная кора является первичной восприимчивой областью для обоняние, или запах. Уникален для обонятельной и вкусовой систем, по крайней мере, в млекопитающие, это реализация обоих периферийный и центральный механизмы действия.[требуется разъяснение ] Периферические механизмы включают нейроны обонятельных рецепторов который преобразовывать химический сигнал по обонятельный нерв, который заканчивается обонятельная луковица. В хеморецепторы в рецепторных нейронах, которые запускают сигнальный каскад находятся G-белковые рецепторы. Центральные механизмы включают сближение обонятельного нерва. аксоны в клубочки в обонятельной луковице, где сигнал затем передается на переднее обонятельное ядро, то грушевидная кора, медиальный миндалина, а энторинальная кора, все из которых составляют первичную обонятельную кору.

В отличие от зрения и слуха, обонятельные луковицы не являются кросс-полушарными; правая лампочка соединяется с правым полушарием, а левая лампочка соединяется с левым полушарием.

Язык

Вкусовая кора

В вкусовая кора является первичной восприимчивой областью для вкус. Слово вкус используется в техническом смысле для обозначения ощущений, исходящих от вкусовых рецепторов на языке. Пять качеств вкуса, определяемых языком, включают кислинку, горечь, сладость, соленость и качество вкуса протеина, называемые умами. Напротив, термин аромат относится к опыту, возникающему в результате интеграции вкуса с запахом и тактильной информацией. Вкусовая кора состоит из двух первичных структур: передний островок, расположенный на островная доля, а лоб крышка, расположенный на Лобная доля. Подобно обонятельной коре, вкусовые пути действуют через периферические и центральные механизмы.[требуется разъяснение ] Периферийный вкусовые рецепторы, расположенный на язык, мягкое небо, глотка, и пищевод, передают принятый сигнал первичным сенсорным аксонам, где сигнал проецируется на ядро одиночного тракта в мозговое вещество, или вкусовое ядро ​​комплекса солитарных путей. Затем сигнал передается на таламус, который, в свою очередь, проецирует сигнал на несколько регионов неокортекс, включая вкусовую кору.[22]

На нейронную обработку вкуса влияет сопутствующая соматосенсорная информация, поступающая с языка, почти на каждом этапе обработки, то есть ощущение во рту. Аромат, напротив, не сочетается со вкусом для создания аромата до тех пор, пока не будут обрабатываться более высокие области коркового вещества, такие как островок и орбитофронтальная кора.[23]

Сенсорная система человека

Сенсорная система человека состоит из следующих подсистем:

Болезни

Год жизни с поправкой на инвалидность болезней органов чувств на 100 000 жителей в 2002 г.[24]
  нет данных
  менее 200
  200-400
  400-600
  600-800
  800-1000
  1000-1200
  1200-1400
  1400-1600
  1600-1800
  1800-2000
  2000-2300
  более 2300

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Кранц, Джон. «Ощущение и восприятие - Глава 1: Что такое ощущение и восприятие?» (PDF). п. 1.6. Получено 16 мая, 2013.
  2. ^ Bowdan, E .; Вайс, Г. А. (1996). «Сенсорная экология: Введение». Биологический бюллетень. 191 (1): 122–123. Дои:10.2307/1543072. JSTOR  1543072. PMID  29220219.
  3. ^ Колб и Уишоу: Основы нейропсихологии человека (2003)
  4. ^ Hofle, M .; Hauck, M .; Энгель, А. К .; Сеньковский, Д. (2010). «Обработка боли в мультисенсорной среде». Нейрофорум. 16 (2): 172. Дои:10.1007 / s13295-010-0004-z. S2CID  20865665.
  5. ^ [1] В архиве 12 января 2009 г. Wayback Machine
  6. ^ Сатир, П; Кристенсен, СТ (2008). «Строение и функции ресничек млекопитающих». Гистохимия и клеточная биология. 129 (6): 687–693. Дои:10.1007 / s00418-008-0416-9. ЧВК  2386530. PMID  18365235.
  7. ^ а б "глаз, человек". Encyclopdia Britannica. Encyclopdia Britannica Ultimate Reference Suite. Чикаго: Британская энциклопедия, 2010.
  8. ^ Foster, R.G .; Provencio, I .; Hudson, D .; Fiske, S .; Захват, Вт .; Менакер, М. (1991). «Циркадная фоторецепция у мышей с дегенерацией сетчатки (rd / rd)». Журнал сравнительной физиологии А. 169 (1): 39–50. Дои:10.1007 / BF00198171. PMID  1941717. S2CID  1124159.
  9. ^ Дженнифер Л. Эккер, Оливия Н. Думитреску, Квун Ю. Вонг, Назия М. Алам, Ши-Куо Чен, Тара Легейтс, Джордан М. Ренна, Глен Т. Пруски, Дэвид М. Берсон, Самер Хаттар (2010). "Экспрессирующие меланопсин фоторецепторы ганглиозных клеток сетчатки: клеточное разнообразие и роль в структурном зрении". Нейрон. 67 (1): 49–60. Дои:10.1016 / j.neuron.2010.05.023. ЧВК  2904318. PMID  20624591.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  10. ^ Horiguchi, H .; Winawer, J .; Догерти, Р. Ф .; Ванделл, Б.А. (2012). "Возвращение к трихроматии человека". Труды Национальной академии наук. 110 (3): E260 – E269. Дои:10.1073 / pnas.1214240110. ISSN  0027-8424. ЧВК  3549098. PMID  23256158.
  11. ^ Winter, R .; Harrar, V .; Гоздзик, М .; Харрис, Л. Р. (2008). «Относительное время активного и пассивного прикосновения. [Материалы конференции]». Исследование мозга. 1242: 54–58. Дои:10.1016 / j.brainres.2008.06.090. PMID  18634764. S2CID  11179917.
  12. ^ Кранц, Джон. Ощущение и восприятие. Pearson Education, Limited, 2009. стр. 12,3
  13. ^ Юлий, Дэвид. «Как перец и мята определили сенсорные рецепторы температуры и боли». iBiology. Получено 12 мая 2020.
  14. ^ Шеррингтон К. Интегративное действие нервной системы. Оксфорд: издательство Оксфордского университета; 1906 г.
  15. ^ Брини, Ф.Х. (2009). Чувство мозга: наука о чувствах и то, как мы обрабатываем мир вокруг нас. Американская ассоциация менеджмента.
  16. ^ Томас Брандт (2004). «Вестибулярная кора: ее расположение, функции и нарушения». Головокружение. Springer. С. 219–231.
  17. ^ McKeeff, T. J .; Тонг, Ф. (2007). «Время принятия решений по поводу неоднозначных раздражителей лица в вентральной зрительной коре человека. [Статья]». Кора головного мозга. 17 (3): 669–678. Дои:10.1093 / cercor / bhk015. PMID  16648454.
  18. ^ Hickey, C .; Chelazzi, L .; Теувес, Дж. (2010). «Награда за изменения в зрении человека через переднюю часть поясной кости. [Статья]». Журнал неврологии. 30 (33): 11096–11103. Дои:10.1523 / jneurosci.1026-10.2010. ЧВК  6633486. PMID  20720117.
  19. ^ Downar, J .; Crawley, A. P .; Микулис, Д. Дж .; Дав (2000). «Мультимодальная корковая сеть для обнаружения изменений в сенсорной среде». Природа Неврология. 3 (3): 277–283. Дои:10.1038/72991. PMID  10700261. S2CID  8807081.
  20. ^ Fox, M.D .; Снайдер, А. З .; Barch, D. M .; Gusnard, D.A .; Райхл, М. Э. (2005). «Временные BOLD-ответы при переходах блоков». NeuroImage. 28 (4): 956–966. Дои:10.1016 / j.neuroimage.2005.06.025. PMID  16043368. S2CID  8552739.
  21. ^ Шульман, Г. И .; Tansy, A. P .; Kincade, M .; Петерсен, S. E .; McAvoy, M.P .; Корбетта, М. (2002). «Реактивация сетей, вовлеченных в подготовительные состояния». Кора головного мозга. 12 (6): 590–600. Дои:10.1093 / cercor / 12.6.590. PMID  12003859.
  22. ^ Purves, Dale et al. 2008. Неврология. Второе издание. Sinauer Associates Inc. Сандерленд, Массачусетс.
  23. ^ Смолл, Д. М .; Green, B.G .; Мюррей, М. М .; Уоллес, М. Т. (2012), Предлагаемая модель модальности вкуса, PMID  22593893
  24. ^ «Оценки смертности и бремени болезней в государствах-членах ВОЗ в 2002 г.» (XLS). Всемирная организация здоровья. 2002.

внешние ссылки