Le système nerveux humain exécute des processus analytiques et synthétiques complexes qui assurent une adaptation rapide des organes et des systèmes aux changements de l'environnement externe et interne. La perception des stimuli du monde extérieur se produit en raison de la structure, qui comprend les processus des neurones afférents contenant des cellules gliales oligodendrocytes, ou lemmocytes. Ils transforment des stimuli externes ou internes en phénomènes bioélectriques appelés excitation ou influx nerveux. Ces structures sont appelées récepteurs. Dans cet article, nous étudierons la structure et les fonctions des récepteurs de divers systèmes sensoriels humains.
Types de terminaisons nerveuses
En anatomie, il existe plusieurs systèmes pour leur classification. Le plus courant divise les récepteurs en récepteurs simples (constitués de processus d'un neurone) et complexes (un groupe de neurocytes et de cellules gliales auxiliaires faisant partie d'un organe sensoriel hautement spécialisé). Basé sur la structure des processus sensoriels.ils sont divisés en terminaisons primaires et secondaires du neurocyte centripète. Ceux-ci comprennent divers récepteurs cutanés: nocicepteurs, mécanorécepteurs, barorécepteurs, thermorécepteurs, ainsi que des processus nerveux innervant les organes internes. Secondaires sont les dérivés de l'épithélium qui créent un potentiel d'action en réponse à l'irritation (récepteurs du goût, de l'ouïe, de l'équilibre). Les bâtonnets et les cônes de la membrane sensible à la lumière de l'œil - la rétine - occupent une position intermédiaire entre les terminaisons nerveuses sensibles primaire et secondaire.
Un autre système de classification est basé sur une différence telle que le type de stimulus. Si l'irritation provient de l'environnement extérieur, elle est alors perçue par des récepteurs externes (par exemple, des sons, des odeurs). Et l'irritation par des facteurs du milieu interne est analysée par des interorécepteurs: viscéraux, propriorécepteurs, cellules ciliées de l'appareil vestibulaire. Ainsi, les fonctions des récepteurs des systèmes sensoriels sont déterminées par leur structure et leur emplacement dans les organes sensoriels.
Le concept des analyseurs
Afin de différencier et de distinguer les conditions environnementales et de s'y adapter, une personne possède des structures anatomiques et physiologiques spéciales appelées analyseurs ou systèmes sensoriels. Le scientifique russe I. P. Pavlov a proposé le schéma suivant pour leur structure. La première section était appelée périphérique (récepteur). Le second est conducteur et le troisième est central ou cortical.
Par exemple, le système sensoriel visuel comprend descellules rétiniennes - bâtonnets et cônes, deux nerfs optiques, ainsi qu'une zone du cortex cérébral située dans sa partie occipitale.
Certains analyseurs, tels que les analyseurs visuels et auditifs déjà mentionnés, incluent un niveau pré-récepteur - certaines structures anatomiques qui améliorent la perception des stimuli adéquats. Pour le système auditif, il s'agit de l'oreille externe et moyenne, pour le système visuel, de la partie réfringente de la lumière de l'œil, comprenant la sclérotique, l'humeur aqueuse de la chambre antérieure de l'œil, le cristallin et le corps vitré. Nous nous concentrerons sur la partie périphérique de l'analyseur et répondrons à la question de savoir quelle est la fonction des récepteurs qui y sont inclus.
Comment les cellules perçoivent les stimuli
Dans leurs membranes (ou dans le cytosol), il existe des molécules spéciales constituées de protéines, ainsi que des complexes complexes - les glycoprotéines. Sous l'influence de facteurs environnementaux, ces substances modifient leur configuration spatiale, ce qui sert de signal à la cellule elle-même et l'oblige à réagir de manière adéquate.
Certains produits chimiques, appelés ligands, peuvent agir sur les processus sensoriels de la cellule, entraînant des courants ioniques transmembranaires dans celle-ci. Les protéines de Plasmalemma aux propriétés réceptives, ainsi que les molécules glucidiques (c'est-à-dire les récepteurs), remplissent les fonctions d'antenne - elles perçoivent et différencient les ligands.
Canaux ionotropes
Un autre type de récepteurs cellulaires - les canaux ionotropes situés dans la membrane, capables de s'ouvrir ou de se bloquer sous l'influence dedes produits chimiques de signalisation, tels que les récepteurs H-cholinergiques, la vasopressine et les récepteurs de l'insuline.
Les structures de détection intracellulaires sont des facteurs de transcription qui se lient à un ligand et pénètrent ensuite dans le noyau. Leurs composés avec l'ADN sont formés, qui améliorent ou inhibent la transcription d'un ou plusieurs gènes. Ainsi, les principales fonctions des récepteurs cellulaires sont la perception des signaux environnementaux et la régulation des réactions du métabolisme plastique.
Stands et cônes: structure et fonctions
Ces récepteurs rétiniens répondent aux stimuli lumineux - les photons, qui provoquent le processus d'excitation des terminaisons nerveuses. Ils contiennent des pigments spéciaux: l'iodopsine (cônes) et la rhodopsine (bâtonnets). Les bâtonnets sont irrités par la lumière crépusculaire et ne sont pas capables de distinguer les couleurs. Les cônes sont responsables de la vision des couleurs et sont divisés en trois types, chacun contenant un photopigment distinct. Ainsi, la fonction du récepteur oculaire dépend des protéines sensibles à la lumière qu'il contient. Les bâtonnets sont responsables de la perception visuelle en basse lumière, tandis que les cônes sont responsables de l'acuité visuelle et de la perception des couleurs.
La peau est un organe sensoriel
Les terminaisons nerveuses des neurones entrant dans le derme diffèrent par leur structure et réagissent à divers stimuli environnementaux: température, pression, forme de surface. Les fonctions des récepteurs cutanés sont de percevoir et de transformer les stimuli en impulsions électriques (le processus d'excitation). Les récepteurs de pression comprennent les corps de Meissner situés dans la couche médiane de la peau - le derme, capable de s'amincirdiscrimination des stimuli (avoir un seuil de sensibilité bas).
Les corps de Pacini appartiennent aux barorécepteurs. Ils sont situés dans la graisse sous-cutanée. Les fonctions du récepteur - nocicepteur de la douleur - sont la protection contre les stimuli pathogènes. En plus de la peau, ces terminaisons nerveuses sont situées dans tous les organes internes et ressemblent à des processus afférents ramifiés. Les thermorécepteurs peuvent être trouvés à la fois dans la peau et dans les organes internes - vaisseaux sanguins, parties du système nerveux central. Ils sont classés en chaleur et en froid.
L'activité de ces terminaisons sensorielles peut augmenter et dépend de la direction et de la vitesse à laquelle la température de la surface de la peau change. Par conséquent, les fonctions des récepteurs cutanés sont diverses et dépendent de leur structure.
Mécanisme de perception des stimuli auditifs
Les exterorécepteurs sont des cellules ciliées très sensibles aux stimuli adéquats - les ondes sonores. Ils sont dits monomodaux et sont secondairement sensibles. Ils sont situés dans l'organe de Corti de l'oreille interne, faisant partie de la cochlée.
La structure de l'orgue de Corti est similaire à une harpe. Les récepteurs auditifs sont immergés dans la périlymphe et possèdent des groupes de microvillosités à leurs extrémités. Les vibrations du fluide provoquent une irritation des cellules ciliées, qui se transforment en phénomènes bioélectriques - impulsions nerveuses, c'est-à-dire les fonctions du récepteur auditif - c'est la perception de signaux qui ont la forme d'ondes sonores et leur transformation en un processusexcitation.
Contacter les papilles
Chacun de nous a une préférence pour la nourriture et les boissons. Nous percevons la gamme gustative des produits alimentaires à l'aide de l'organe du goût - la langue. Il contient quatre types de terminaisons nerveuses, localisées comme suit: au bout de la langue - les papilles gustatives qui distinguent le sucré, à sa racine - les récepteurs amers, salés et acides sur les parois latérales se distinguent. Les irritants pour tous les types de terminaisons réceptrices sont des molécules chimiques perçues par les microvillosités des papilles gustatives qui agissent comme des antennes.
La fonction du récepteur du goût est de décoder un stimulus chimique et de le traduire en une impulsion électrique qui se déplace le long des nerfs jusqu'à la zone gustative du cortex cérébral. Il convient de noter que les papilles fonctionnent en tandem avec les terminaisons nerveuses de l'analyseur olfactif situé dans la muqueuse de la cavité nasale. L'action conjointe des deux systèmes sensoriels améliore et enrichit les sensations gustatives d'une personne.
L'énigme de l'odeur
Tout comme le goût, l'analyseur olfactif réagit avec ses terminaisons nerveuses aux molécules de divers produits chimiques. Le mécanisme même par lequel les composés odorants irritent les bulbes olfactifs n'est pas encore totalement élucidé. Les scientifiques suggèrent que les molécules de signalisation des odeurs interagissent avec divers neurones sensoriels de la muqueuse nasale. D'autres chercheurs attribuent la stimulation des récepteurs olfactifs au fait que les molécules de signalisation ont des groupes fonctionnels communs (par exemple, aldéhydeou phénolique) avec des substances incluses dans le neurone sensoriel.
Les fonctions du récepteur olfactif résident dans la perception de l'irritation, sa différenciation et sa traduction dans le processus d'excitation. Le nombre total de bulbes olfactifs dans la membrane muqueuse de la cavité nasale atteint 60 millions, et chacun d'eux est équipé d'un grand nombre de cils, grâce auxquels la surface totale de contact du champ récepteur avec des molécules de substances chimiques - odeurs.
Terminaisons nerveuses de l'appareil vestibulaire
Dans l'oreille interne se trouve un organe responsable de la coordination et de la cohérence des actes moteurs, du maintien de l'équilibre du corps et de la participation aux réflexes d'orientation. Il a la forme de canaux semi-circulaires, s'appelle un labyrinthe et est anatomiquement lié à l'organe de Corti. Dans trois canaux osseux, il y a des terminaisons nerveuses immergées dans l'endolymphe. Lors de l'inclinaison de la tête et du torse, il oscille, ce qui provoque une irritation aux extrémités des terminaisons nerveuses.
Les récepteurs vestibulaires eux-mêmes - les cellules ciliées - sont en contact avec la membrane. Il se compose de petits cristaux de carbonate de calcium - otolithes. Avec l'endolymphe, ils commencent également à bouger, ce qui irrite les processus nerveux. Les principales fonctions du récepteur du canal semi-circulaire dépendent de sa localisation: dans les sacs, il répond à la gravité et contrôle l'équilibre de la tête et du corps au repos. Les terminaisons sensorielles situées dans les ampoules de l'organe de l'équilibre contrôlent le changement dans les mouvements des parties du corps (gravité dynamique).
Le rôle des récepteurs dans la formationarcs réflexes
Toute la doctrine des réflexes, des études de R. Descartes aux découvertes fondamentales de I. P. Pavlov et I. M. Sechenov, est basée sur l'idée de l'activité nerveuse comme réponse adéquate du corps aux effets de stimuli de l'environnement externe et interne, réalisés avec la participation du système nerveux central - le cerveau et la moelle épinière. Quelle que soit la réponse, simple, par exemple, un réflexe rotulien, ou aussi super complexe que la parole, la mémoire ou la pensée, son premier maillon est la réception - la perception et la discrimination des stimuli par leur force, leur amplitude, leur intensité.
Cette différenciation est réalisée par des systèmes sensoriels, que IP Pavlov appelait "les tentacules du cerveau". Dans chaque analyseur, le récepteur fonctionne comme des antennes qui captent et sondent les stimuli environnementaux: ondes lumineuses ou sonores, molécules chimiques et facteurs physiques. L'activité physiologiquement normale de tous les systèmes sensoriels sans exception dépend du travail de la première section, appelée périphérique, ou récepteur. Tous les arcs réflexes (réflexes) sans exception en sont issus.
Plectres
Ce sont des substances biologiquement actives qui effectuent le transfert d'excitation d'un neurone à un autre dans des structures spéciales - les synapses. Ils sont sécrétés par l'axone du premier neurocyte et, agissant comme un irritant, provoquent des impulsions nerveuses dans les terminaisons réceptrices de la cellule nerveuse suivante. Par conséquent, la structure et les fonctions des médiateurs et des récepteurs sont étroitement liées. De plus, certainsles neurocytes sont capables de sécréter deux transmetteurs ou plus, tels que les acides glutamique et aspartique, l'adrénaline et le GABA.
