Senzorický neuron - Sensory neuron

Čtyři typy senzorických neuronů

Senzorické neurony , také známé jako aferentní neurony , jsou neurony v nervovém systému , které prostřednictvím svých receptorů převádějí určitý typ stimulu na akční potenciály nebo gradované potenciály . Tento proces se nazývá senzorická transdukce . Tyto buňky těla smyslových neuronů se nachází v hřbetní gangliích části míchy .

Smyslové informace putují podél aferentních nervových vláken ve smyslovém nervu , do mozku přes míchu . Podnět může pocházet z exteroreceptorů mimo tělo, například z těch, které detekují světlo a zvuk, nebo z interoreceptorů uvnitř těla, například z těch, které reagují na krevní tlak nebo pocit polohy těla .

Typy a funkce

Různé typy senzorických neuronů mají různé senzorické receptory, které reagují na různé druhy podnětů. Existuje nejméně šest vnějších a dva vnitřní smyslové receptory:

Externí receptory

Externí receptory, které reagují na podněty zvenčí těla, se nazývají exteroreceptory . Exteroreceptory zahrnují čichové receptory (čich), chuťové receptory , fotoreceptory (vidění), vláskové buňky (sluch), termoreceptory (teplota) a řadu různých mechanoreceptorů (roztažení, zkreslení).

Čich

Senzorické neurony zapojené do vůně se nazývají čichové senzorické neurony . Tyto neurony obsahují receptory , nazývané čichové receptory , které jsou aktivovány pachovými molekulami ve vzduchu. Molekuly ve vzduchu jsou detekovány zvětšenými řasami a mikroklky . Tyto senzorické neurony produkují akční potenciály. Jejich axony tvoří čichový nerv a synchronizují se přímo na neurony v mozkové kůře (čichová bulba). Nepoužívají stejnou cestu jako jiné smyslové systémy, obcházejí mozkový kmen a thalamus. Neurony v čichovém bulbu, které přijímají přímý senzorický nervový vstup, mají spojení s jinými částmi čichového systému a mnoha částmi limbického systému.

Chuť

Podobně jako čichové receptory , chuťové receptory (chuťové receptory) v chuťových pohárcích interagují s chemikáliemi v potravinách za vzniku akčního potenciálu .

Vidění

Buňky fotoreceptorů jsou schopné fototransdukce , což je proces, který převádí světlo ( elektromagnetické záření ) na elektrické signály. Tyto signály jsou rafinovány a řízeny interakcemi s jinými typy neuronů v sítnici. Pět základních tříd neuronů v sítnici jsou fotoreceptorové buňky , bipolární buňky , gangliové buňky , horizontální buňky a amakrinní buňky . Základní obvody sítnice obsahují řetězec tří neuronů skládající se z fotoreceptoru (buď tyčového nebo kuželového ), bipolární buňky a gangliové buňky. První akční potenciál se vyskytuje v sítnicové gangliové buňce. Tato cesta je nejpřímějším způsobem přenosu vizuálních informací do mozku. Existují tři základní typy fotoreceptorů: Kužely jsou fotoreceptory, které významně reagují na barvu . U lidí odpovídají tři různé typy čípků primární reakci na krátkou vlnovou délku (modrá), střední vlnovou délku (zelená) a dlouhou vlnovou délku (žlutá/červená). Tyče jsou fotoreceptory, které jsou velmi citlivé na intenzitu světla, což umožňuje vidění při slabém osvětlení. Koncentrace a poměr tyčinek ke kuželům silně koreluje s tím, zda je zvíře denní nebo noční . U lidí tyčinky převyšují počet čípků přibližně o 20: 1, zatímco u nočních zvířat, jako je puštík obecný , je poměr blíže 1000: 1. Retinální gangliové buňky se podílejí na sympatické reakci . Z ~ 1,3 milionu gangliových buněk přítomných v sítnici se předpokládá, že 1–2% jsou fotosenzitivní.

Problémy a rozpad senzorických neuronů spojené s viděním vedou k poruchám, jako jsou:

Makulární degenerace - degenerace centrálního zorného pole v důsledku buď buněčného odpadu nebo krevních cév hromadících se mezi sítnicí a cévnatkou, čímž narušuje a/nebo ničí komplexní souhru neuronů, které jsou zde přítomny.
Glaukom - ztráta gangliových buněk sítnice, která způsobuje určitou ztrátu zraku až slepotu.
Diabetická retinopatie - špatná kontrola krevního cukru v důsledku cukrovky poškozuje drobné cévy v sítnici.

Sluchový

Sluchový systém je zodpovědný za přeměnu tlakové vlny vytvořené vibrační vzduchové molekuly nebo zvuk, na signály, které mohou být interpretovány v mozku.

Tato mechanoelektrická transdukce je zprostředkována vlasovými buňkami v uchu. V závislosti na pohybu může vlasová buňka buď hyperpolarizovat nebo depolarizovat. Pokud je pohyb směrem k nejvyšší stereocil jsou Na ⁺ kationtů otevření kanálů umožňuje Na ⁺ proudit do buňky a výsledná depolarizace způsobí Ca ⁺⁺ kanálů otevřít, čímž se uvolní jeho neurotransmiter do aferentní sluchového nervu. Existují dva typy vlasových buněk: vnitřní a vnější. Vnitřní vláskové buňky jsou smyslové receptory.

Problémy se senzorickými neurony spojenými se sluchovým systémem vedou k poruchám, jako jsou:

Porucha sluchového zpracování - Sluchové informace v mozku jsou zpracovávány abnormálním způsobem. Pacienti s poruchou zpracování sluchu mohou obvykle získat informace normálně, ale jejich mozek je nedokáže správně zpracovat, což vede k postižení sluchu.
Sluchová verbální agnosie - porozumění řeči je ztraceno, ale sluch, řeč, čtení a psaní jsou zachovány. To je způsobeno poškozením zadních horních spánkových laloků , což opět neumožňuje mozku správně zpracovat sluchový vstup.

Teplota

Termoreceptory jsou senzorické receptory, které reagují na různé [teploty] s. Zatímco mechanismy, kterými tyto receptory fungují, jsou nejasné, nedávné objevy ukázaly, že savci mají alespoň dva odlišné typy termoreceptorů. Bulboid tělísko , je kožní receptor studena citlivý receptor, který zjišťuje nízké teploty. Druhým typem je receptor citlivý na teplo.

Mechanoreceptory

Mechanoreceptory jsou senzorické receptory, které reagují na mechanické síly, jako je tlak nebo zkreslení .

Specializované smyslové receptorové buňky zvané mechanoreceptory často zapouzdřují aferentní vlákna, aby pomohly naladit aferentní vlákna na různé typy somatické stimulace. Mechanoreceptory také pomáhají snižovat prahové hodnoty pro generování akčního potenciálu v aferentních vláknech, a tím zvyšují jejich pravděpodobnost střelby za přítomnosti senzorické stimulace.

Některé typy mechanoreceptorů vypalují akční potenciály, když jsou jejich membrány fyzicky napnuté.

Proprioceptory jsou dalším typem mechanoreceptorů, což doslova znamená „receptory pro sebe“. Tyto receptory poskytují prostorové informace o končetinách a dalších částech těla.

Nociceptory jsou zodpovědné za zpracování bolesti a teplotních změn. Pálivá bolest a podráždění po požití chilli papričky (kvůli její hlavní složce, kapsaicinu), pocit chladu po požití chemikálie, jako je mentol nebo icilin, stejně jako běžný pocit bolesti, jsou výsledkem neuronů s tyto receptory.

Problémy s mechanoreceptory vedou k poruchám, jako jsou:

Neuropatická bolest - závažný bolestivý stav vyplývající z poškození senzorického nervu
Hyperalgezie - zvýšená citlivost na bolest způsobená senzorickým iontovým kanálem, TRPM8 , který obvykle reaguje na teploty mezi 23 a 26 stupni, a poskytuje chladivý pocit spojený s mentolem a icilinem
Syndrom fantomové končetiny - porucha smyslového systému, kdy dochází k bolesti nebo pohybu v končetině, která neexistuje

Vnitřní receptory

Vnitřní receptory, které reagují na změny uvnitř těla, se nazývají interoceptory .

Krev

Tyto aorty tělesa a karotické tělesa obsahují shluky glomových buněk - periferní chemoreceptory , které detekují změny chemických vlastností v krvi, jako je kyslík koncentraci. Tyto receptory jsou polymodální a reagují na řadu různých podnětů.

Nociceptory

Nociceptory reagují na potenciálně škodlivé podněty vysíláním signálů do míchy a mozku. Tento proces, nazývaný nocicepce , obvykle způsobuje vnímání bolesti . Nacházejí se ve vnitřních orgánech i na povrchu těla, aby „detekovali a chránili“. Nociceptory detekují různé druhy škodlivých podnětů indikujících potenciál poškození, poté zahájí nervové reakce a odstoupí od podnětu.

Tepelné nociceptory jsou aktivovány škodlivým teplem nebo chladem při různých teplotách.
Mechanické nociceptory reagují na přetlak nebo mechanickou deformaci, jako je skřípnutí .
Chemické nociceptory reagují na širokou škálu chemikálií, z nichž některé signalizují reakci. Podílejí se na detekci některých koření v potravinách, jako jsou štiplavé přísady v rostlinách Brassica a Allium , které cílí na senzorický nervový receptor a způsobují akutní bolest a následnou přecitlivělost na bolest.

Spojení s centrálním nervovým systémem

Informace pocházející ze senzorických neuronů v hlavě vstupují do centrálního nervového systému (CNS) prostřednictvím hlavových nervů . Informace ze senzorických neuronů pod hlavou vstupují do míchy a procházejí směrem k mozku prostřednictvím 31 spinálních nervů . Senzorické informace cestující přes míchu sledují dobře definované dráhy. Nervový systém kóduje rozdíly mezi pocity, pokud jde o aktivní buňky.

Klasifikace

Dostatečný podnět

Adekvátní stimul senzorického receptoru je stimulační modalita, pro kterou má adekvátní senzorický transdukční aparát. Ke klasifikaci senzorických receptorů lze použít adekvátní podnět:

Baroreceptory reagují na tlak v cévách
Chemoreceptory reagují na chemické podněty
Receptory elektromagnetického záření reagují na elektromagnetické záření
- Infračervené receptory reagují na infračervené záření
- Fotoreceptory reagují na viditelné světlo
- Ultrafialové receptory reagují na ultrafialové záření
Elektroreceptory reagují na elektrická pole
- Ampullae z Lorenzini reagují na elektrická pole, slanost a teplotu, ale fungují především jako elektroreceptory
Hydroreceptory reagují na změny vlhkosti
Magnetoreceptory reagují na magnetická pole
Mechanoreceptory reagují na mechanické namáhání nebo mechanické namáhání
Nociceptory reagují na poškození nebo hrozbu poškození tělesných tkání, což vede (často, ale ne vždy) k vnímání bolesti
Osmoreceptory reagují na osmolaritu tekutin (například v hypotalamu)
Proprioceptory poskytují pocit polohy
Termoreceptory reagují na teplotu, buď teplo, chlad nebo obojí

Umístění

Senzorické receptory lze klasifikovat podle umístění:

Kožní receptory jsou senzorické receptory nacházející se v dermis nebo epidermis .
Svalová vřetena obsahují mechanoreceptory, které detekují natažení svalů.

Morfologie

Somatické senzorické receptory poblíž povrchu kůže lze obvykle rozdělit do dvou skupin na základě morfologie:

Volná nervová zakončení charakterizují nociceptory a termoreceptory a nazývají se tak proto, že koncové větve neuronu jsou nemyelinizované a šíří se skrz dermis a epidermis .
Zapouzdřené receptory se skládají ze zbývajících typů kožních receptorů. Zapouzdření existuje pro specializované fungování.

Rychlost přizpůsobení

Tonikum receptor je smyslový receptor, který se přizpůsobí pomalu na podnět a pokračuje ve výrobě akčních potenciálů v průběhu trvání stimulu. Tímto způsobem předává informace o délce trvání stimulu. Některé tonické receptory jsou trvale aktivní a indikují úroveň pozadí. Příklady takových tonických receptorů jsou receptory bolesti , kloubní pouzdro a svalové vřeteno .
Fázický receptor je senzorický receptor, který se rychle přizpůsobuje podnětu. Odezva buňky velmi rychle klesá a pak se zastaví. Neposkytuje informace o délce trvání stimulu; místo toho někteří z nich sdělují informace o rychlých změnách intenzity a rychlosti stimulu. Příkladem fázického receptoru je Pacinian corpuscle .

Drogy

V současné době je na trhu mnoho léků, které se používají k manipulaci nebo léčbě poruch senzorického systému. Například, Gabapentin je lék, který se používá k léčbě neuropatické bolesti interakcí s jedním z napěťově závislý kalciových kanálů přítomných na non-receptivní neuronů. Některé léky mohou být použity k boji proti jiným zdravotním problémům, ale mohou mít nechtěné vedlejší účinky na smyslový systém. Ototoxické léky jsou léky, které mají vliv na hlemýždě prostřednictvím použití toxinu jako aminoglykosidových antibiotik, které jed vláskových buněk. Použitím těchto toxinů K+ čerpající vlasové buňky přestávají fungovat. Energie generovaná endocochleárním potenciálem, který pohání proces transdukce sluchového signálu, je tedy ztracena, což vede ke ztrátě sluchu.

Neuroplasticita

Od té doby, co vědci pozorovali kortikální přemapování v mozku opic Taub's Silver Spring , probíhalo mnoho výzkumů plasticity senzorického systému . Při léčbě poruch smyslového systému byly učiněny obrovské pokroky. Techniky, jako je pohybová terapie vyvolaná omezeními, vyvinutá společností Taub, pomohla pacientům s paralyzovanými končetinami znovu získat využití končetin tím, že nutí smyslový systém růst nových nervových drah . Syndrom fantomových končetin je porucha senzorického systému, při které amputovaní lidé vnímají, že jejich amputovaná končetina stále existuje a mohou v ní stále pociťovat bolest. Zrcadlo box vyvinutý VS Ramachandran, umožnila pacientům s syndrom fantomové končetiny zmírnit vnímání paralyzované nebo bolestivé fantomu končetin. Jedná se o jednoduché zařízení, které pomocí zrcadla v krabici vytváří iluzi, ve které smyslový systém vnímá, že vidí dvě ruce místo jedné, a umožňuje tak smyslovému systému ovládat „fantomovou končetinu“. Tímto způsobem se smyslový systém může postupně aklimatizovat na amputovanou končetinu, a tím zmírnit tento syndrom.