Что такое рецепторы и какими свойствами они обладают
Человеческий организм наделен способностями восприятия как внешнего, так и внутреннего мира, о воздействии на которой можно получить различные сигналы. Такие сигналы в человеческом организме способны воспринимать рецепторы — особые нервные окончания.
Что такое рецептор и какого его назначение в организме
Рецепторы — это совокупность окончаний нервных волокон, обладающих высокой чувствительностью и способностью к восприятию множества внутренних факторов и внешних раздражителей, их преобразованию в готовый импульс для передачи в головной мозг. Другими словами, любая информация, получаемая человеком извне, имеет способность улавливаться и правильно восприниматься человеческим организмом именно благодаря рецепторам, которых там огромное множество.
Виды рецепторов и их классификация
Для каждого ощущения, научно называемого раздражителем, существует свой вид анализатора, который способен преобразовать его в доступный для нервной системы импульс. Чтобы лучше понимать, что такое рецепторы, сначала нужно разобраться в их классификации.
Рецепторы могут различаться по месту локализации и типу принимаемых сигналов:
- экстерорецепторы — это вкусовые, зрительные, слуховые и осязательные рецепторы;
- интерорецепторы — отвечающие за опорно-двигательный аппарат и контроль внутренних органов.
Еще рецепторы человека классифицируются в зависимости от формы проявления раздражителя:
- хеморецепторы — рецепторы обоняния, языка и сосудов;
- механорецепторы- вестибулярные, тактильные, слуховые;
- терморецепторы- кожные и рецепторы внутренних органов;
- фоторецепторы — зрительные;
- ноцицептивные (болевые) рецепторы.
Рецепторы также различают по способности к количественной передаче импульсов:
- мономодальные — способны передавать лишь один вид раздражителя (слуховые, зрительные);
- полимодальные — могут воспринимать несколько видов (болевые рецепторы).
Принципы функционирования рецепторов
Рассмотрев изложенную классификацию, можно сделать вывод о том, что восприятие распределяется в зависимости от видов ощущений, для которых в организме существуют определенные сенсорные системы, различающиеся между собой функциональными особенностями, а именно:
- вкусовая система (рецепторы языка);
- обонятельная система;
- зрительная система;
- вестибулярный аппарат (моторика, движение);
- слуховая сенсорная система (слуховые рецепторы).
Рассмотрим каждую из этих систем более подробно. Только так можно до конца понимать, что такое рецепторы.
Вкусовая сенсорная система
Основным органом в этой системе является язык, благодаря рецепторам которого человеческий мозг способен оценить качество и вкус употребляемой пищи и напитков.
На языке располагаются механорецепторы, способные оценить консистенцию продуктов, терморецепторы, определяющие уровень температуры пищи и хеморецепторы, непосредственно занимающиеся определением вкуса. Рецепторы языка располагаются во вкусовых сосочках (почках), содержащих в себе набор белков, которые при контакте с раздражителем меняют свои химические свойства, тем самым образуя нервный импульс для передачи в мозг. Они способны различать четыре типа вкусов:
- соленый — передняя часть языка (кроме кончика);
- горький — задняя часть органа;
- кислый — боковые рецепторы;
- сладкий — рецепторы кончика языка.
Но только в совокупности с обонятельной системой человеческий мозг способен оценить полноту передаваемых рецепторами ощущений и, в случае чего, уберечь от непригодных к употреблению продуктов.
Обонятельная сенсорная система
Основным органом в данной системе служит нос. Система получила свое название благодаря содержанию в ней обонятельных желез, в которых образуются одноименные клетки. При реакции с раздражителем они образуют обонятельные нити для передачи в полость черепной коробки, а затем в мозг. Обонятельная система состоит из:
- воспринимающего (органы обоняния);
- проводникового (обонятельный нерв);
- центрального отделов (обонятельная луковица).
Иными словами, раздражитель улавливается обонятельными рецепторами, передается по обонятельному нерву к луковице, которая связана ветвями с подкоркой переднего мозга.
Зрительная сенсорная система
Одна из наиболее значимых систем в жизни человека и имеющая сложное строение. Основными органами в зрительной системе являются глаза. Рассмотрим, что такое рецепторы глаз. Сетчатка глаза представляет собой центр нервных окончаний, в котором осуществляется обработка поступающих сигналов и преобразование их в импульсы, готовые для передачи в головной мозг. Сигналы передаются благодаря специальным клеткам с различными функциями:
- фоторецепторы (колбочки и палочки);
- ганглиозные клетки;
- биполярные клетки.
Благодаря светочувствительным клеткам зрительный анализатор осуществляет восприятие цветного изображения в дневное и сумеречное время суток со скоростью в 720 м/с.
Вестибулярный аппарат
Рецепторы этой системы являются вторичными сенсорными клетками, не имеющими собственных нервных окончаний. Передача импульсов осуществляется при изменении положения головы или тела по отношению к окружающему пространству. Благодаря получаемым импульсам, человеческий организм способен поддерживать нужное положение тела. Важной частью этой системы является мозжечок, который улавливает вестибулярные афференты.
Слуховая сенсорная система
Система, благодаря которой есть возможность улавливать любые звуковые колебания. Орган слуха содержит следующие рецепторы:
- кортиев орган — воспринимает звуковые раздражители;
- рецепторы, необходимые для поддержания равновесия тела.
Слуховые рецепторы располагаются в улитке внутреннего уха и воспринимают звуковые колебания с помощью вспомогательных образований.
Если бы ни у одного живого существа не было рецепторов, то жизнь на планете Земля была бы совсем иная. И не факт, что была бы она вообще. Какими свойствами обладают рецепторы, и что это такое вообще – мы узнаем из этой статьи.
Определение
Рецепторы – это часть нервных волокон, которые объединены между собой. Если быть точнее, то это особая система рецепторов. Но отличаются особой чувствительностью лишь некоторые нейроны. Вместе они образуют нервный импульс под влиянием внешних раздражителей. Отметим, что некоторые рецепторы человека принимают необходимую информацию из окружающего мира при помощи клеток, которые имеют эпителиальное происхождение. Если все обобщить, то можно понять, что рецепторы регулируют и отвечают за работу всех органов чувств.
Общая функциональность рецепторов
Так, какие же функции рецепторов существуют в общем плане? Давайте разберемся.
- Способность посылать сигналы о действиях в организме внутренних и внешних раздражителей.
- Физическая энергетическая сила превращается в физиологическую по уровню рецептора. Результатом являются нервные импульсы.
- Анализируются прибывающие раздражители тоже по уровню рецептора.
Итак, мы узнали основные функции рецепторов.
Рецепторы подразделяют на классы
Прежде чем понять, какими свойствами обладают рецепторы, давайте рассмотрим, на какие классы их подразделяют. Их различают по объему прибывающей информации, а также по числу раздражителей, на которые реагирует рецептор. Это называется классификацией рецепторов.
- Мономодальные – принимают определенный вид раздражителя.
- Полимодальные – различают несколько видов раздражителей.
Не забудем о том, что рецепторы еще различают по виду источника поступающих данных.
— Экстерорецепторы – различают только сигнализацию внешнего мира. Разделяют экстерорецепторы на несколько групп:
- Дистантные – чтобы возбудить этот рецептор, не требуется контакт с самим раздражающим. Возбуждение происходит на расстоянии.
- Контактные – возбуждение проходит только при взаимодействии с раздражающим.
— Данные о внутренней среде воспринимают интерорецепторы.
— Проприорецепторы находятся на связках, мышцах, а также надкостнице. С помощью них доставляются данные об опорно-двигательном аппарате.
Классифицируют рецепторы еще и по чувствам:
- обонятельные;
- зрительные;
- слуховые;
- вкусовые.
Классификация рецепторов проходит и по составу раздражающих факторов, которые они принимают.
- Хеморецепторы – вещество из химической среды является раздражителем.
- Механорецепторы – принимают только механическое вещество.
- Болевые рецепторы.
- Фоторецепторы.
Теперь мы разобрались в классификации рецепторов.
Первичные и вторичные рецепторы
Также рецепторы подразделяются и на две группы по функциям: первичные и вторичные. Первичные контактируют с рецептом непринужденно. Это значит, что на мембранах рецепторов при воздействии раздражителей начинается процесс появления так называемого рецепторного потенциала. Все это взаимосвязано с изменениями мембран, которые предназначены для ионов натрия. Рецептор попадает в среду, и при нем активно изменяются заряды мембраны. Понемногу он набирает определенную величину и перевоплощается в ГП (генераторный потенциал). Все это проходит на первичных рецепторах, их мембранах. Отметим, что генераторный потенциал и есть тот, что влияет на возникновения нервного импульса. Потенциальное действие содержит данные о раздражителях, которые действуют на рецептор.
Строение и физиологические свойства вторичных рецепторов отличают их от первичных. Первичные выглядят в виде окончаний нервных волокон. У вторичного, кроме этого, есть специальная клетка, имя которой – рецептирующая. Этот рецептор принимает информацию как бы второстепенно. От первичного рецептора поступают данные на рецептирующую клетку. Она устанавливает контакт с чувственным волокном. В этом месте появляется синаптическая щель, в которой образуется медиатор и скрепляется с мембраной чувствительного волокна. Далее возникает деполяризация мембран, приводящая к процессу ГП. Если быть точнее, то на ГП возникает на чувствительном волокне.
Свойства
Теперь можно разобраться, какими свойствами обладают рецепторы. Всего их три.
- Специфичность. В течение многих лет рецепторы усовершенствовались. Происходила эволюция. У рецептов появлялись особые реакции на виды раздражителей. Большинство стало особенно специализированными, которые отвечают только на определенный вид раздражения. Их называют адекватными. Но при этом рецепторы реагируют и на неадекватные раздражители (при условии, что они присутствуют в огромном количестве).
- Диапазон чувствительности. Например, ухо человека. Оно воспринимает диапазон от шестнадцати до двадцати Герц.
- Адаптация. Данное свойство является частью защитной функции. Если все время производить действия на рецептор, то его реакция понижается. Это значит, что адаптация как бы предохраняет рецепторы и «отключает» не важные (излишние) сигналы.
Это основные свойства рецепторов.
Виды рецепторов
У рецепторов также есть определенное месторасположение:
- Центральная нервная система. Она является основной частью нервной системы позвоночных. Выглядит в виде скоплений нервных клеток, которые образуют спинной и головной мозг. К тому же, она регулирует абсолютно все процессы, протекающие в организме.
- Высшая нервная деятельность обеспечивает более совершенные способности всего живого в окружающей среде.
Для большей наглядности, можно посмотреть видео по теме.
Вот мы и узнали, какими свойствами обладают рецепторы, их систему.
Сегодня мы поговорим о том, какими свойствами обладают рецепторы, рассмотрим разновидности и строение анализаторов. Без рецепторов наша жизнь была бы вовсе невозможна. Представьте себе, как выглядела бы наша жизнь без слуха, зрения, обоняния, осязания, вкуса.
Первая и основная функция анализаторов – это защита. Без слуха мы не смогли бы услышать какие-либо предупредительные сигналы (сигнал машины, экстренные объявления по радио и так далее); без зрения были бы полностью погружены в темноту, не знали бы, как прекрасен наш мир; обоняние также способно уберечь нас от опасности (например, при утечке газа); осязание говорит нам о возможных повреждениях, которые способны нанести вред организму; вкусовые рецепторы позволяют нам отличить сладкое от соленого или кислого. А теперь поговорим немного об ощущениях и перейдем к вопросу о том, какими свойствами обладают рецепторы.
Ощущения
Всего можно выделить несколько видов ощущений:
- ощущения кожи;
- ощущение вкуса;
- обоняние;
- зрительные ощущения;
- слуховые ощущения;
- положение в пространстве;
- ощущение движения;
- органические.
Важно отметить и то, что к первому виду относятся:
- прикосновения;
- давление;
- осязание;
- ощущение температуры;
- боль.
К 6-й и 7-й группе относятся как статические, так и кинетические. К 8-му виду отнесем такие виды ощущений:
- голод;
- жажда;
- ощущения внутренних органов и так далее.
Перед тем как мы обозначим, какими свойствами обладают рецепторы, разберем их разновидности.
Виды рецепторов
Сейчас предлагаем вам привести классификацию по некоторым признакам. На вопрос, какими свойствами обладают рецепторы, биология (8 класс) должна дать ответ школьникам. Мы свойства и функции отметим в следующем пункте, а сейчас — классификация по восприятию раздражителя:
- механорецепторы;
- хеморецепторы;
- терморецепторы;
- фоторецепторы;
- ноцицепторы.
Еще одну классификацию мы уже привели, она основывается на точке зрения психофизиологии. Напомним, что рецепторы делятся на группы:
- зрительные;
- слуховые;
- вкусовые;
- обонятельные;
- осязательные, или тактильные.
Функции и свойства рецепторов
В этом разделе мы рассмотрим виды, функции рецепторов и свойства. Итак, среди свойств можем выделить:
- специфичность;
- чувствительность.
Теперь немного подробнее о каждом из них. Под специфичностью понимается то, что рецептор воспринимает только один вид раздражителя. То есть рецепторы являются мономодальными, но это не всегда так, ведь большинство их способно воспринимать и другие раздражения, только чувствительность к ним гораздо меньше.
Так мы плавно подошли ко второму свойству – чувствительности. Ее можно измерить, этот показатель имеет название – абсолютный порог чувствительности. Здесь же важно отметить и то, что рецепторы можно разделить по скорости адаптации на:
- тонические;
- промежуточные;
- фазные.
Функции рецепторов:
- передача сигналов;
- преобразование физической энергии в нервный импульс;
- начальный анализ поступившего раздражения.
Виды и строение анализаторов
Какими свойствами обладают рецепторы, кратко мы с вами рассмотрели. Предлагаем перейти к видам и строению анализаторов.
Для начала введем само понятие «анализатор». Это сложные системы нервных образований, которые позволяют анализировать поступившие извне сигналы. Классифицировать их можно по разным признакам, мы же приведем классификацию по назначению. Так анализаторы делятся на:
- внешние;
- внутренние;
- положения тела;
- болевые.
В структуре анализатора можно выделить три отдела:
- периферический;
- проводниковый;
- центральный.
К первому отделу относят рецепторы, ко второму – цепь нейронов, к третьему – 2 вида нейронов, которые проводят анализ информации.
Зрение
Мы выяснили, каковы общие свойства рецепторов. Сейчас немного расскажем о зрительном центре. Если быть предельно краткими, то зрительный анализатор состоит из следующих структур:
- оптических;
- вспомогательных;
- нейронных.
Все это помогает воспринимать и анализировать световые сигналы. Если говорить отдельно о человеке, то благодаря тому что глаза находятся на одной линии, возможно определение некоторых параметров:
- глубина;
- объем;
- расстояние и так далее.
Это говорит о том, что зрение у человека бинокулярное.
Слух
Итак, какими свойствами обладают рецепторы? Вспоминаем: чувствительность и специфичность. Относительно слуховых рецепторов ничего не поменялось. Ушами мы можем только слышать. Это еще раз подтверждает то, что рецепторы специфичны, но не воспринимают все звуки. Это говорит о том, что слуховые рецепторы обладают свойством чувствительности.
Человеческий слуховой аппарат не может воспринимать ультразвук и инфразвук. Почему? Инфразвук имеет волны диапазоном меньше 20 Гц, а ультразвук – свыше 20 КГц, что находится за пределами чувствительного порога человеческих слуховых рецепторов.
Осязание
Рассмотренная нами общая физиология рецепции распространяется и на осязательные рецепторы. По всему нашему телу расположено очень большое количество осязательных рецепторов. Именно благодаря им мы можем отличить холодное от горячего, мокрое от сухого. Важно знать и то, что все рецепторы различны, то есть одни отвечают за температуру, другие — за болевые ощущения и так далее.
Обоняние
Скажем пару слов об обонянии. Нос человеку просто необходим, благодаря нюху мы чувствуем запахи, вкус еды и так далее. Нос нас оберегает от множества опасностей, которые являются в некоторых случаях и смертельными для человека. Запах способен повлиять на эмоции и настроение человека. Вспомните, наверняка у вас есть любимый запах из детства (это может быть парное молоко, запах выпечки или маминых духов).
Если рассматривать животный мир, то это еще и способ избежать некоторых проблем (животные помечают свою территорию, менее сильный самец никогда не ступит на территорию более сильного).
Вестибулярный аппарат
Не все знают, что в теле человека присутствуют специальные рецепторы, позволяющие нам определить свое положение в пространстве. Если бы они отсутствовали, то не было бы ощущения нахождения вниз головой (например, на аттракционах, при выполнении акробатических трюков и так далее), мы бы падали на ровном месте, страдали вечным головокружением и так далее.
Этот аппарат устроен довольно сложно. Если будут нарушения в его работе, то человеку придется очень несладко, вплоть до того, что ориентироваться в пространстве он попросту не сможет.
Вкус
И в завершение — немного о том, какую роль в нашей жизни занимают вкусовые ощущения. В первую очередь вкусовые рецепторы позволяют нам отличать вкус еды.
Все люди способны ощущать вкусовые характеристики, так как строение языка у всех идентично, а вкусовые рецепторы находятся именно на его поверхности. Они имеют название – вкусовые почки. На нашем языке их великое множество, но каждая отдельная из них отвечает за один оттенок вкуса.
1. Превращение раздражителя в нервные импульсы связано с тем, что любой раздражитель вызывает деполяризацию поверхностной мембраны рецептора. Эту деполяризацию называют рецепторным или генераторным потенциалом. Когда рецепторный потенциал достигает критической величины, он вызывает разряд импульсов в афферентном нервном волокне, связанном с рецептором. Особенность рецепторного потенциала является его большая длительность. Иногда он может сохраняться в течение многих минут, пока действует раздражитель.
2. Рецепторный потенциал возникает либо в результате непосредственно изменения свойств мембраны под влиянием раздражителя, либо в результате предшествующей ему химической реакции и образования передатчиков возбуждения (медиаторов ацетилхолина и гистамина).
3. Чувствительность. Количественной мерой чувствительности сенсорного рецептора является абсолютный порог чувствительности – минимальная сила раздражителя, способная вызвать возбуждение рецептора.
4. Длякаждого рецептора имеется определенный порог раздражения, так как возбуждение рецептора возникает лишь в том случае, если раздражитель имеет определенную силу и длительность действия. В зависимости от силы раздражителя возбуждаются большее или меньшее количество рецепторов, так как разные рецепторы в пределах одного рецептивного поля обладают разной возбудимостью. Возбудимость рецепторов непостоянна. Она может меняться при изменении состояния самих рецепторов и ЦНС.
5.Для каждого вида рецептора существует определенный порог различения раздражителя.Например, чтобы различить тяжесть 2-х грузов, необходима разница между ними не менее чем на 3%. Если на кожу давит груз массой 100 г, то необходимо добавить 3 г, чтобы почувствовать разницу. При грузе в 200 г следует добавить 6 г и т.д.
6. Количество функционирующих рецепторов в рецептивных полях в каждый данный момент времени также изменчиво. Например, количество возбужденных тепловых и холодовых рецепторов на единицу площади кожного покрова изменяется в течение очень непродолжительных промежутков времени. Такое явление названо лабильностью рецепторов. Увеличение или уменьшение числа возбужденных чувствительных образований при выполнении какой-либо функции является дополнительной информацией, поступающей в ЦНС о силе действия данного раздражителя. Благодаря этому происходит более точная регуляция деятельности исполнительных органов, осуществляющих приспособление к внешним воздействиям.
7. Специфичность. Большинство рецепторов приспособлены для восприятия только одного вида раздражителей (только одной модальности). Специфичность таких мономодальных рецепторов не является абсолютной – практически любой рецептор реагирует на разные раздражители. Однако пороговая сила того раздражителя, к восприятию которого рецептор приспособлен, значительно ниже таковой для всех прочих раздражителей. Рецепторы одной и той же модальности могут подразделяться на несколько групп в зависимости от характеристик воспринимаемого раздражителя. Например, колбочки сетчатки глаза распадаются на 3 подгруппы – колбочки с максимальной чувствительностью к свету с длиной волны 450, 530 и 560 нм.
8. Адаптацией называют явление ослабления возбуждения в рецепторе при действии длительного раздражителя постоянной силы. Мы привыкаем к действию запаха (табачного дыма, аммиака, сероводорода), шума, прикосновения одежды к телу, к теплу, холоду. Мы перестаем обращать внимание на уличный шум, если он беспрерывен, привыкаем к звукам радио, к сильному свету, темноте. Механизмы адаптации весьма сложны. при адаптации снижается частота импульсов и величина рецептивного потенциала. Имеется в виду частота импульсов, идущая по афферентному волокну в головной мозг. В формировании адаптации принимает участие и ЦНС.