Введение
Сенсорные нейроны, также известные как афферентные нейроны, – это нервные клетки в нервной системе, преобразующие внешние раздражители в соответствующие внутренние сигналы. Сенсорные нейроны, посредством своих рецепторов, преобразуют определенный тип стимула в потенциалы действия или градиентные потенциалы рецепторов. Этот процесс называется сенсорной трансдукцией. Тела сенсорных нейронов расположены в спинномозговых ганглиях. Сенсорная информация передается по афферентным нервным волокнам в составе сенсорного нерва к мозгу через спинной мозг. Спинальные нервы передают внешние ощущения в мозг через спинной мозг посредством сенсорных нервов. Раздражитель может исходить от экстерорецепторов, расположенных вне тела (например, рецепторов, воспринимающих свет и звук), или от интеррорецепторов, находящихся внутри тела (например, рецепторов, реагирующих на кровяное давление или чувство положения тела).
Sensory neurons, also known as afferent neurons, are neurons in the nervous system, that convert a specific type of stimulus, via their receptors, into action potentials or graded receptor potentials. This process is called sensory transduction. The cell bodies of the sensory neurons are located in the dorsal ganglia of the spinal cord. The sensory information travels on the afferent nerve fibers in a sensory nerve, to the brain via the spinal cord. Spinal nerves transmit external sensations via sensory nerves to the brain through the spinal cord. The stimulus can come from exteroreceptors outside the body, for example those that detect light and sound, or from interoreceptors inside the body, for example those that are responsive to blood pressure or the sense of body position.
Типы и функции
Сенсорные нейроны у позвоночных преимущественно псевдоуниполярны или биполярны, и различные типы сенсорных нейронов обладают различными сенсорными рецепторами, реагирующими на разные типы стимулов. Существует как минимум шесть внешних и два внутренних сенсорных рецептора:
Внешние рецепторы
Внешние рецепторы, реагирующие на стимулы извне тела, называются экстерорецепторами. К экстерорецепторам относятся хеморецепторы, такие как обонятельные рецепторы (обоняние) и вкусовые рецепторы, фоторецепторы (зрение), терморецепторы (температура), ноцицепторы (боль), волосковые клетки (слух и равновесие), а также множество других механорецепторов, отвечающих за осязание и проприоцепцию (растяжение, деформацию и напряжение).
Запах
Сенсорные нейроны, участвующие в обонянии, называются обонятельными сенсорными нейронами. Эти нейроны содержат рецепторы, называемые обонятельными рецепторами, которые активируются молекулами запаха в воздухе. Молекулы запаха в воздухе обнаруживаются увеличенными ресничками и микроворсинками. Эти сенсорные нейроны генерируют потенциалы действия. Их аксоны формируют обонятельный нерв и синаптически соединяются непосредственно с нейронами в коре головного мозга (обонятельной луковице). Они не используют тот же путь, что и другие сенсорные системы, минуя ствол мозга и таламус. Нейроны обонятельной луковицы, получающие прямой сенсорный нервный импульс, имеют связи с другими частями обонятельной системы и многими областями лимбической системы. 9.
Вкус
Восприятие вкуса обеспечивается специализированными сенсорными нейронами, расположенными во вкусовых сосочках языка и других частях ротовой полости и глотки. Эти сенсорные нейроны отвечают за обнаружение различных вкусовых качеств, таких как сладкий, кислый, соленый, горький и умами. Когда вы едите или пьете что-либо, химические вещества в пище или жидкости взаимодействуют с рецепторами на этих сенсорных нейронах, запуская сигналы, которые передаются в мозг. Затем мозг обрабатывает эти сигналы и интерпретирует их как специфические вкусовые ощущения, позволяя вам воспринимать и наслаждаться вкусом потребляемой пищи. Когда клетки вкусовых рецепторов стимулируются связыванием этих химических соединений (вкусовых веществ), это может приводить к изменениям потока ионов, таких как натрий (Na+), кальций (Ca2+) и калий (K+), через клеточную мембрану. В ответ на связывание вкусовых веществ ионные каналы на клеточной мембране вкусовых рецепторов могут открываться или закрываться. Это может приводить к деполяризации клеточной мембраны и образованию электрического сигнала. Подобно обонятельным рецепторам, вкусовые рецепторы (густаторные рецепторы) во вкусовых сосочках взаимодействуют с химическими веществами в пище, чтобы генерировать потенциал действия.
Температура
Терморецепторы – это сенсорные рецепторы, реагирующие на изменения температуры. Хотя механизмы, посредством которых работают эти рецепторы, остаются неясными, недавние открытия показали, что у млекопитающих существует как минимум два различных типа терморецепторов. Бульбовидное тело – это кожный рецептор, чувствительный к холоду, который обнаруживает низкие температуры. Другой тип – рецептор, чувствительный к теплу.
Внутренние рецепторы
Внутренние рецепторы, реагирующие на изменения внутри организма, известны как интероцепторы. Эти рецепторы полимодальны и реагируют на множество различных стимулов.
Ноцицепторы
Ноцицепторы реагируют на потенциально повреждающие стимулы, посылая сигналы в спинной мозг и мозг. Этот процесс, называемый ноцицепцией, обычно вызывает восприятие боли. Они расположены как во внутренних органах, так и на поверхности тела для обнаружения и защиты.
Связь с центральной нервной системой
Информация от сенсорных нейронов головы поступает в центральную нервную систему (ЦНС) по черепным нервам. Информация от сенсорных нейронов ниже головы поступает в спинной мозг и направляется к мозгу по 31 паре спинномозговых нервов. Сенсорная информация, передающаяся по спинному мозгу, следует чётко определённым путям. Нервная система кодирует различия между ощущениями, определяя, какие клетки активны.
Скорость адаптации
Тонический рецептор – это сенсорный рецептор, который медленно адаптируется к стимулу и продолжает генерировать потенциалы действия на протяжении всего времени действия стимула. Таким образом, он передает информацию о длительности стимула. Некоторые тонические рецепторы постоянно активны и сигнализируют об уровне фоновой активности. Примерами таких тонических рецепторов являются болевые рецепторы, рецепторы суставной капсулы и мышечные веретена. Фазический рецептор – это сенсорный рецептор, который быстро адаптируется к стимулу. Ответ клетки очень быстро ослабевает и затем прекращается. Он не предоставляет информацию о длительности стимула; при использовании этих токсинов волосковые клетки, осуществляющие перекачку K+, прекращают свою функцию. Таким образом, энергия, генерируемая эндокохлеарным потенциалом, который обеспечивает процесс преобразования слухового сигнала, теряется, что приводит к потере слуха.
Нейропластичность
С тех пор как ученые наблюдали корковую перестройку в мозге обезьян из Сильвер-Спринг, было проведено множество исследований пластичности сенсорной системы. Достигнуты значительные успехи в лечении расстройств сенсорной системы. Методики, такие как терапия вынужденного движения, разработанная Таубом, помогли пациентам с парализованными конечностями восстановить их функцию, стимулируя сенсорную систему к формированию новых нейронных связей. Синдром фантомной конечности – это расстройство сенсорной системы, при котором люди после ампутации ощущают присутствие утраченной конечности и могут испытывать в ней боль. Зеркальная коробка, разработанная В. С. Рамачандраном, позволяет пациентам с синдромом фантомной конечности уменьшить ощущение парализованности или боли в фантомной конечности. Это простое устройство, использующее зеркало в коробке для создания иллюзии, при которой сенсорная система воспринимает две руки вместо одной, что позволяет ей управлять "фантомной конечностью". Благодаря этому сенсорная система может постепенно адаптироваться к отсутствующей конечности и тем самым облегчить симптомы этого синдрома.
Другие животные
Гидродинамическая рецепция — это форма механорецепции, используемая у широкого спектра видов животных.