Кіріспе
Ішкі немесе сыртқы ортаның байқалатын өзгерісі. Физиологияда стимул – организмнің ішкі немесе сыртқы ортасының физикалық немесе химиялық құрылымындағы байқалатын өзгеріс. Организмнің немесе ағзаның сыртқы тітіркендіргіштерді сезіну және тиісті реакция жасау қабілеті сезімталдық (оқуға қабілеттілік) деп аталады. Сенсорлық рецепторлар денеден тыс, мысалы, терідегі сезіну рецепторлары немесе көздің жарық рецепторлары сияқты, сондай-ақ дене ішіндегі химиорецепторлар мен механорецепторлар арқылы ақпаратты қабылдайды. Стимул сезім рецепторымен анықталғанда, ол стимул трандукциясы арқылы рефлекс тудыруы мүмкін. Ішкі стимул көбінесе гомеостаздық реттеу жүйесінің алғашқы құралы болып табылады. Сыртқы тітіркендіргіштер организмде жүйелі реакцияларды, мысалы, «күрес немесе қашу» реакциясын тудыруға қабілді. Стимулдың жоғары дәлдікпен анықталуы үшін оның күші абсолюттік шектен асуы керек; сигнал шекке жеткен жағдайда, ақпарат орталық нерв жүйесіне (ОНЖ) жіберіледі, онда ол интеграцияланып, қалай әрекет ету туралы шешім қабылданады. Стимулдар көбінесе организмнің реакция жасауына себеп болғанымен, сигналдың реакция тудыруын немесе тудырмауын орталық нерв жүйесі анықтайды.
In physiology, a stimulus is a detectable change in the physical or chemical structure of an organism's internal or external environment. The ability of an organism or organ to detect external stimuli, so that an appropriate reaction can be made, is called sensitivity (excitability). Sensory receptors can receive information from outside the body, as in touch receptors found in the skin or light receptors in the eye, as well as from inside the body, as in chemoreceptors and mechanoreceptors. When a stimulus is detected by a sensory receptor, it can elicit a reflex via stimulus transduction. An internal stimulus is often the first component of a homeostatic control system. External stimuli are capable of producing systemic responses throughout the body, as in the fight or flight response. In order for a stimulus to be detected with high probability, its level of strength must exceed the absolute threshold; if a signal does reach threshold, the information is transmitted to the central nervous system (CNS), where it is integrated and a decision on how to react is made. Although stimuli commonly cause the body to respond, it is the CNS that finally determines whether a signal causes a reaction or not.
Гомеостаздық тепе-теңдіктің бұзылуы
Гомеостаздық тепе-теңдіктің бұзылуы – организмдегі өзгерістердің басты қозғаушы күші болып табылады. Бұл тітіркендіргіштер организмнің әртүрлі бөліктеріндегі рецепторлар мен сенсорлар арқылы тығыз бақыланады. Бұл сенсорлар – қысымға немесе созылуға, химиялық өзгерістерге және температуралық өзгерістерге сәйкес жауап беретін механорецепторлар, химиорецепторлар және терморецепторлар. Механорецепторлардың мысалдарына қан қысымының өзгеруін анықтайтын барорецепторлар, тұрақты тиісу мен қысымды сезетін Меркель дисктері және дыбыс тітіркендіргіштерін анықтайтын шашты жасушалар жатады. Гомеостаздық тепе-теңдіктің бұзылуы, ішкі тітіркендіргіштер ретінде, қандағы қоректік заттар мен иондар деңгейін, оттегі деңгейін және су деңгейін қамтиды. Гомеостаздық идеалдан ауытқулар, организмді қайтадан тепе-теңдікке келтіретін мінез-құлықты (мысалы, шегіну, ішу немесе демалу) қозғаушы күш болатын ауырсыну, шөлдеу немесе шаршау сияқты гомеостаздық эмоцияларды тудыруы мүмкін.
Қан қысымы
Қан қысымы, жүрек соғу жиілігі және жүрек шығысы мойын артерияларындағы созылу рецепторлары арқылы өлшенеді. Жүйкелер осы рецепторлардың ішіне еніп, созылуды анықтағанда, олар қоздырылып, орталық нерв жүйесіне әрекет потенциалдарын жібереді. Бұл импульстар қан тамырларының тарылуын тежейді және жүрек соғу жиілігін төмендетеді. Егер бұл жүйкелер созылуды сезбесе, организм қан қысымының төмендеуін қауіпті жағдай деп бағалап, сигналдар жіберілмейді, орталық нерв жүйесінің тежелуіне кедергі келтіреді; қан тамырлары тарылып, жүрек соғу жиілігі артады, нәтижесінде организмде қан қысымы көтеріледі.
Қол тигізу және ауырсыну
Сезімдер, әсіресе ауырсыну, үлкен жауапты тудыратын және денеде неврологиялық өзгерістерге себеп болатын стимулдар болып табылады. Ауырсыну денедегі мінез-құлқына да өзгеріс енгізеді, бұл өзгеріс ауырсынудың күшіне пропорционал. Бұл сезім терідегі сенсорлық рецепторлармен тіркеледі және орталық нерв жүйесіне жіберіледі, онда ол интеграцияланып, жауап беру туралы шешім қабылданады; жауап беру қажет деп шешілсе, сигнал бұлшыққа жіберіледі, ол стимулға сәйкес тиісті әрекет етеді. Ауырсынуды қабылдайтын рецепторлар ноцицепторлар деп аталады. Ноцицепторлардың екі негізгі түрі бар: А талшықты ноцицепторлар және С талшықты ноцицепторлар. А талшықты рецепторлар миелинмен қапталған және токты жылдам өткізеді. Олар негізінен жылдам және өткір ауырсыну түрлерін жеткізуге пайдаланылады. Керісінше, С талшықты рецепторлар миелинсіз және баяу өткізеді. Бұл рецепторлар баяу, күйдіретін, тараған ауырсынуды жеткізеді. Тиісудің абсолюттік шегі – бұл тиісу рецепторларынан жауап алу үшін қажетті ең төменгі сезім деңгейі. Бұл сезімнің мөлшері анықталған мәнге ие және көбінесе бір сантиметр қашықтықтан адамның жағына араның қанатын түсіруден туындайтын күш ретінде қарастырылады. Бұл мән дене бөлігіне байланысты өзгеруі мүмкін.
Көрініс
Көру миға дененің айналасындағы өзгерістерді қабылдауға және оларға жауап беруге мүмкіндік береді. Ақпарат, яғни тітіркендіргіштер, жарық түрінде торлы қабықшаға түсіп, фоторецептор жасушасы деп аталатын нейронның ерекше түрін қозғайды. Фоторецепторда жергілікті потенциал пайда болады, ол жасушаны импульсті нейрондық жол арқылы орталық жүйке жүйесіне жеткізу үшін жеткілікті деңгейде қозғайды. Сигнал фоторецепторлардан ірі нейрондарға өтетін кезде, сигналдың орталық жүйке жүйесіне жетуі үшін күшті болуын қамтамасыз ету үшін әрекет потенциалы жасалуы керек. Иіс сезудің абсолютті шегі – мұрын рецепторларынан жауап алу үшін қажетті ең төменгі сезім деңгейі. Бұл сезімнің мөлшері нақты анықталады және көбінесе алты бөлмелі үйдегі бір тамшы парфюммен теңестіріледі. Бұл мән иіс сезілетін затқа байланысты өзгереді. Жасуша бетіндегі рецепторлар – бұл тітіркендіргіштерді бақылайтын және қоршаған ортадағы өзгерістерге жауап беретін, сигналды одан әрі өңдеу және жауап беру үшін басқару орталығына жеткізетін компоненттер. Тітіркендіргіштер әрқашан трансдукция арқылы электр сигналдарына айналады. Бұл электр сигналы немесе рецепторлық потенциал жүйке жүйесі арқылы жүйелі жауапты бастау үшін белгілі бір жолмен өтеді. Рецепторлардың әр түрі бір ғана түрдегі тітіркендіру энергиясына, яғни адекватты тітіркендіруге, жауап беруге маманданған. Сенсорлық рецепторлардың жауап беретін тітіркендіргіштердің анық диапазоны бар, және әрқайсысы организмнің нақты қажеттіліктеріне бейімделген. Тітіркендіргіштер денеде механотрансдукция немесе хемотрансдукция арқылы таратылады, бұл тітіркендірудің сипатына байланысты. Механосезімтал иондық каналдар көптеген жасуша түрлерінде кездеседі және олардың катиондарға өткізгіштігі созылу рецепторлары мен механикалық тітіркендіргіштердің әсеріне ұшырайтыны дәлелденген. Иондық каналдардың осы өткізгіштігі – механикалық тітіркендіруді электр сигналына айналдырудың негізі болып табылады.
Химиялық
Химиялық стимулдар, мысалы, иіс заттары, көбінесе химиотрансдукцияға жауапты иондық каналдармен байланысты жасушалық рецепторлармен қабылданады. Осылайша, иіс сезу жасушаларында болады. Бұл жасушалардағы деполяризация иіс затының белгілі бір рецептормен байланысуы кезінде селективті емес катиондық каналдардың ашылуынан туындайды. Бұл жасушалардың плазмалық мембранасындағы G белоктарымен байланысқан рецепторлар катиондық каналдардың ашылуына себеп болатын екінші хабаршы жолдарының басталуын қамтамасыз етеді. Стимулдарға жауап ретінде, сезім рецепторы сезімдік трандукцияны сол жасушада немесе жақын жасушада сыныпталған потенциалдар немесе әрекет потенциалдарының пайда болуы арқылы іске қосады. Стимулдарға сезімталдық екінші хабаршы жолдары арқылы химиялық күшейту арқылы қамтамасыз етіледі, онда ферменттік каскадтар көптеген аралық өнімдерді жасайды, бұл бір рецептор молекуласының әсерін арттырады. Нейронды қоздырғыш импульспен стимуляцияланғанда, нейрон дендриттері нейротрансмиттерлермен байланысады, бұл жасушаның белгілі бір ион түріне өткізгіштігін арттырады; нейротрансмиттердің түрі, жасушаның қай ионға өткізгіш болатынын анықтайды. Экситациялық постсинаптикалық потенциалдарда экситациялық жауап пайда болады. Бұл әдетте глутамат сияқты экситациялық нейротрансмиттердің нейрон дендриттеріне байланысуынан туындайды, бұл байланыс орнына жақын орналасқан каналдар арқылы натрий иондарының ағылуына себеп болады. Дендриттердегі мембраналық өткізгіштіктің өзгеруі жергілікті сыныпталған потенциал ретінде белгілі және мембраналық кернеудің теріс күйіннен оң кернеуге өзгеруіне, яғни деполяризацияға әкеледі. Натрий каналдарының ашылуы жақын орналасқан натрий каналдарының ашылуына мүмкіндік береді, бұл өткізгіштіктің өзгеруі дендриттерден жасуша денесіне таралуына мүмкіндік береді. Егер сыныпталған потенциал жеткілікті күшті болса немесе бірнеше сыныпталған потенциал жеткілікті жылдамдықпен пайда болса, деполяризация жасуша денесі арқылы аксон төбесіне таралуы мүмкін. Аксон төбесінен әрекет потенциалы туындап, нейрон аксоны бойымен жүреді, бұл импульс жүріп жатқанда аксондағы натрий иондық каналдарының ашылуына себеп болады. Аксон арқылы сигнал қозғалған кезде мембраналық потенциал шегінен асып кетеді, яғни оны тоқтату мүмкін емес. Бұл құбылыс "барлығы немесе ештеңе" деп аталады. Мембраналық потенциалдың өзгеруімен ашылған натрий каналдарының топтары сигналды аксон төбесінен алыстаған сайын күшейтеді, бұл оның аксон бойымен қозғалуына мүмкіндік береді. Деполяризация аксонның соңына немесе аксон терминалына жеткенде, нейронның соңы кальций иондарына өткізгіш болады, олар кальций иондық каналдар арқылы жасушаға кіреді. Кальций синапстық көпіршіктерде сақталған нейротрансмиттерлердің босатылуына себеп болады, олар пресинаптық және постсинаптық нейрондар деп аталатын екі нейронның арасындағы синапсқа кіреді; егер пресинаптық нейроннан келетін сигнал экситациялық болса, ол экситациялық нейротрансмиттердің босатылуына себеп болады, бұл постсинаптық нейронда ұқсас жауапты тудырады.
Бұлшықет жүйесінің реакциясы
Шеткі жүйке жүйесіндегі жүйкелер дененің әртүрлі бөліктеріне, оның ішінде бұлшық ет талшықтарына таралады. Бұлшық ет талшығы және оған жалғасқан қозғалтқыш нейрон. Моторлы нейрон бұлшық ет талшығына қосылатын жер нейромышектік қосылыс деп аталады. Бұлшық еттер ішкі немесе сыртқы күйзелістерден сигнал алғанда, бұлшық ет талшықтары тиісті моторлы нейрондары арқылы стимуляцияланады. Импульстер орталық жүйке жүйесінен нейрондар арқылы төмен қарай қозғалтқыш нейронға дейін жетеді, ол нейротрансмиттер ацетилхолинды (АХ) нейромышектік қосылысқа бөліп шығарады. АХ бұлшықет жасушасының бетіндегі никотиндік ацетилхолин рецепторларымен байланысып, иондық каналдарды ашады, соның нәтижесінде натрий иондары жасушаға еніп, калий иондары жасушадан шығады; бұл иондық қозғалыс деполяризацияны тудырады, ол жасуша ішінде кальций иондарының босауына жағдай жасайды. Кальций иондары бұлшықет жасушасының ішіндегі ақуыздармен байланысып, бұлшықет жиырылуына мүмкіндік береді; бұл күйзелістің соңғы нәтижесі.
Эпинефрин
Эпинефрин, сонымен қатар адреналин деп те аталады, ішкі және сыртқы өзгерістерге жауап беру үшін де жиі қолданылады. Осы гормонның бөлінуіне себеп болатын кең таралған жағдайлардың бірі – «күресу немесе қашу» реакциясы. Дене қауіпті сыртқы күштерге тап болғанда, бүйрекүсті бездерінен эпинефрин бөлінеді. Эпинефрин организмде физиологиялық өзгерістерге әкеледі, мысалы, қан тамырларының тарылуы, қарайып көру, жүрек және тыныс алу жиілігінің артуы, глюкоза метаболизмі. Барлық бұл реакциялар бір күштің әсерінен адамды қорғауға көмектеседі, егер шешім қалу және күресу немесе қашып, қауіптен сақтану болса.
Кефалиялық фаза
Азық-түлік көрінісі немесе иісі сияқты сыртқы күштерге ас қорыту жүйесі жауап береді және тамақ денеге енгенге дейін физиологиялық өзгерістерді тудырады. Бұл рефлекс ас қорытудың бас фазасы деп аталады. Тамақты көру мен иісу сілекей шығаруға, асқазан және ұйқы безі ферменттерін бөлуге, сондай-ақ ендокрин секрецияға жеткілікті күшті ынталандыру болып табылады, бұл келіп жатқан қоректік заттарға дайындалу үшін жасалады. Тамақ асқазанға жеткенге дейін ас қорыту процесін бастау арқылы дене тамақты қажетті қоректік заттарға тиімдірек және жылдам метаболизмдей алады. Тамақ ауызға түскеннен кейін, оның дәмі және ауыздағы рецепторлардан алынған ақпарат ас қорытуға қосымша жауапты болады. Шайнау және жұту арқылы белсендірілген хеморецепторлар мен механорецепторлар асқазан мен ішекте ферменттердің бөлінуін одан әрі күшейтеді.
Ентерикалық жүйке жүйесі
Ас қорыту жүйесі ішкі күйзелістерге де жауап бере алады. Ас қорыту жолы, немесе ішек жүйке жүйесінің өзі миллиондаған нейрондарды қамтиды. Бұл нейрондар сезімтал қабылдағыштар ретінде әрекет етеді, олар ас қорыту жолындағы өзгерістерді, мысалы, тамақтың жіңішке ішекке енуін анықтай алады. Бұл сезімтал қабылдағыштардың анықтаған нәрсесіне байланысты, қантамыр және бауырдан белгілі бір ферменттер мен ас қорыту сөлі бөлінеді, бұл метаболизмге және тағамды ыдыратуға көмектеседі.