Čulni sistem

Čulni sistem je dio nervnog sistema koji je odgovoran za preradu čulnih informacija. Čulni sistem se sastoji od čulnih receptora, nervnih puteva i dijelova mozga odgovornih za percepciju čula. Najčešći čulni sistemi su vid, sluh, dodir, ukus, miris i ravnotežu. Čula su pretvarači iz fizičkog svijeta u područje uma gdje ljudi tumače informacije, stvarajući svoju percepciju svijeta oko sebe.^[1]

Šema čulnog sistema vida

Prema vrsti draži koju primaju čula se dijele na:

1. mehanička – primaju draži dodira, pritiska, a također i zvučne i druge talase
2. hemijska – primaju draži različitih hemijskih materija u gasovitom i tečnom stanju
3. optička – primaju svjetlosne draži, čulo vida
4. toplotna - primaju toplotu i hladnoću

Prijemno polje je područje tijela ili okoline na koje reaguju prijemni organ i prijemne ćelije. Na primjer, dio svijeta koji oko može vidjeti je njegovo prijemno polje; svjetlost koju svaki štap ili konus može vidjeti je njegovo prijemno polje.^[2] Identifikovana su prijemna polja za vizuelni sistem, slušni sistem i somatosenzorni sistem.

Podsticaji

Organizmi trebaju informacije za rješavanje najmanje tri vrste problema: (a) za održavanje odgovarajućeg okruženja, tj. homeostaze; (b) određivanje vremena aktivnosti (npr. sezonske promjene u ponašanju) ili sinhroniziranje aktivnosti s onima specifičnih; i (c) da locira resurse ili prijetnje i odgovori na njih (npr. kretanjem prema resursima ili izbjegavanjem ili napadom na prijetnje). Organizmi također trebaju prenijeti informacije kako bi uticali na ponašanje drugih: da bi se identificirali, upozorili bližnje na opasnost, koordinirali aktivnosti ili prevarili.^[3]

Čulni sistem kodira četiri aspekta podsticaja; vrsta (modalitet), intenzitet, lokacija i trajanje. Vrijeme dolaska zvučnog impulsa i fazne razlike kontinuiranog zvuka koriste se za lokalizaciju zvuka. Određeni receptori su osjetljivi na određene vrste podražaja (na primjer, različiti mehanoreceptori najbolje reaguju na različite vrste podražaja na dodir, poput oštrih ili tupih predmeta). Receptori šalju impulse u određenim obrascima kako bi poslali informacije o intenzitetu stimulusa (na primjer, koliko je glasan zvuk). Lokacija receptora koji se stimulira daje mozgu informaciju o lokaciji stimulusa (na primjer, stimulacija mehanoreceptora u prstu će poslati informaciju mozgu o tom prstu). Trajanje stimulusa (koliko dugo traje) se prenosi obrascima aktiviranja receptora. Ovi impulsi se prenose u mozak preko aferentnih neurona.

Čula i receptori

Dok među neurolozima postoji debata o specifičnom broju čula zbog različitih definicija onoga što čini čulo, Gautama Buddha i Aristotel su klasifikovali pet „tradicionalnih” ljudskih čula koja su postala univerzalno prihvaćena: dodir, okus, miris, vid i sluh. Ostala osjetila koja su dobro prihvaćena kod većine sisara, uključujući ljude, uključuju nocicepciju, ekvilibriocepciju, kinesteziju i termocepciju. Nadalje, pokazalo se da neke životinje posjeduju alternativna osjetila, uključujući magnetorecepciju i elektrorecepciju.^[4]

Receptori

Pokretać osjeta proizlazi iz odgovora specifičnog receptora na fizički stimulus. Receptori koji reaguju na stimulus i pokreću proces osjeta obično se karakteriziraju u četiri različite kategorije: hemoreceptori, fotoreceptori, mehanoreceptori i termoreceptori. Svi receptori primaju različite fizičke podražaje i pretvaraju signal u električni akcioni potencijal. Ovaj akcioni potencijal zatim putuje duž aferentnih neurona do određenih regija mozga gdje se obrađuje i interpretira.^[5]

Hemoreceptori

Hemoreceptori, ili kemosenzori, otkrivaju određene hemijske podražaje i pretvaraju taj signal u električni akcioni potencijal. Dvije osnovne vrste hemoreceptora su:

1. Udaljeni hemoreceptori su sastavni dio primanja stimulusa u plinovima u olfaktornom sistemu kroz neurone receptora mirisa i neurone vomeronazalnog organa.
2. Direktni hemoreceptori koji detektuju nadražaje u tečnostima uključuju pupoljke ukusa u sistemu okusa, kao i receptore u aortalnim telima koji detektuju promjene u koncentraciji kiseonika.^[6]

Fotoreceptori

Fotoreceptori su sposobni za fototransdukciju, proces koji pretvara svjetlost (elektromagnetno zračenje) u, između ostalih vrsta energije, membranski potencijal. Tri osnovne vrste fotoreceptora su: čunjići su fotoreceptori koji značajno reaguju na boju. Kod ljudi tri različita tipa čunjića odgovaraju primarnom odgovoru na kratke talasne dužine (plave), srednje talasne dužine (zelene) i duge talasne dužine (žuto/crveno).^[7] Štapići su fotoreceptori koji su veoma osetljivi na intenzitet svjetlosti, omogućavajući vidljivost pri slabom svjetlu. Koncentracija i omjer štapića i čunjeva u snažnoj je korelaciji s tim da li je životinja dnevna ili noćna. Kod ljudi, štapići su brojniji od čunjeva za otprilike 20:1, dok je kod noćnih životinja, kao što je žuta sova, taj odnos bliži 1000:1. Od oko 1,3 miliona ganglijskih ćelija prisutnih u retini, vjeruje se da su 1-2% fotosenzitivni ganglije.^[8] Ove fotosenzitivne ganglije igraju ulogu u svjesnom vidu kod nekih životinja,^[9] a vjeruje se da isto čine i kod ljudi.^[10]

Mehanoreceptori

Mehanoreceptori su senzorni receptori koji reaguju na mehaničke sile, kao što su pritisak ili izobličenje.^[11] Dok su mehanoreceptori prisutni u ćelijama dlake i igraju integralnu ulogu u vestibularnom i slušnom sistemu, većina mehanoreceptora je kožna i grupisani su u četiri kategorije:

• Receptori tipa 1 koji se sporo prilagođavaju, imaju mala receptivna polja i odgovaraju na statičku stimulaciju. Ovi receptori se prvenstveno koriste za osjećaje oblika i hrapavosti.
• Receptori tipa 2 koji se sporo prilagođavaju imaju velika receptivna polja i reaguju na istezanje. Slično tipu 1, oni proizvode trajne odgovore na kontinuirani podražaj.
• Receptori koji se brzo prilagođavaju imaju mala receptivna polja i leže u osnovi percepcije klizanja.
• Pacinijanovi receptori imaju velika receptivna polja i dominantni su receptori za visokofrekventne vibracije.

Termoreceptori

Termoreceptori su senzorni receptori koji reaguju na različite temperature. Dok mehanizmi preko kojih ovi receptori djeluju nisu jasni, nedavna otkrića su pokazala da sisari imaju najmanje dva različita tipa termoreceptora:

• Krauseova sijalica, ili bulboidno tjelašce, detektuje temperature iznad tjelesne temperature.
• Ruffinijev krajnji organ detektuje temperature ispod tjelesne temperature.

TRPV1 je kanal koji se aktivira toplotom koji djeluje kao mali termometar za detekciju toplote u membrani koji započinje polarizaciju neuralnog vlakna kada je izložen promjenama temperature. Na kraju, ovo nam omogućava da detektujemo temperaturu okoline u rasponu toplo/vruće. Slično, molekularni rođak TRPV1, TRPM8, je hladno aktivirani jonski kanal koji reaguje na hladnoću. I hladni i topli receptori su razdvojeni različitim subpopulacijama senzornih nervnih vlakana, što nam pokazuje da su informacije koje dolaze u kičmenu moždinu izvorno odvojene. Svaki senzorni receptor ima svoju "označenu liniju" za prenošenje jednostavnog osjećaja koji je doživio primalac. Konačno, TRP kanali djeluju kao termosenzori, kanali koji nam pomažu da otkrijemo promjene u temperaturi okoline.^[12]

Nociceptori

Nociceptori reaguju na potencijalno štetne podražaje slanjem signala kičmenoj moždini i mozgu. Ovaj proces, nazvan nocicepcija, obično uzrokuje percepciju bola.^[13] Nalaze se u unutrašnjim organima, kao i na površini tijela. Nociceptori otkrivaju različite vrste štetnih podražaja ili stvarne štete. Oni koji reaguju samo kada su tkiva oštećena poznati su kao "uspavani" ili "tihi" nociceptori.

• Termalni nociceptori se aktiviraju štetnom toplinom ili hladnoćom na različitim temperaturama.
• Mehanički nociceptori reaguju na višak pritiska ili mehaničku deformaciju.
• Hemijski nociceptori reaguju na širok spektar hemikalija, od kojih su neke znakovi oštećenja tkiva. Oni su uključeni u otkrivanje nekih začina u hrani.

Također pogledajte

• Senzor

Reference

1. Krantz, John. "Experiencing Sensation and Perception - Chapter 1: What is Sensation and Perception?" (PDF). str. 1.6. Pristupljeno 16. 5. 2013.
2. Kolb & Whishaw: Fundamentals of Human Neuropsychology (2003)
3. Bowdan, E.; Wyse, G. A. (1996). "Sensory Ecology: Introduction". The Biological Bulletin. 191 (1): 122–123. doi:10.2307/1543072. JSTOR 1543072. PMID 29220219.
4. Hofle, M.; Hauck, M.; Engel, A. K.; Senkowski, D. (2010). "Pain processing in multisensory environments". Neuroforum. 16 (2): 172. doi:10.1007/s13295-010-0004-z. S2CID 20865665.
5. Arhivirano 12. 1. 2009. na Wayback Machine
6. Satir, P; Christensen, ST (2008). "Structure and function of mammalian cilia". Histochemistry and Cell Biology. 129 (6): 687–693. doi:10.1007/s00418-008-0416-9. PMC 2386530. PMID 18365235.
7. "eye, human." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Ultimate Reference Suite. Chicago: Encyclopædia Britannica, 2010.
8. Foster, R. G.; Provencio, I.; Hudson, D.; Fiske, S.; Grip, W.; Menaker, M. (1991). "Circadian photoreception in the retinally degenerate mouse (rd/rd)". Journal of Comparative Physiology A. 169 (1): 39–50. doi:10.1007/BF00198171. PMID 1941717. S2CID 1124159.
9. Jennifer L. Ecker, Olivia N. Dumitrescu, Kwoon Y. Wong, Nazia M. Alam, Shih-Kuo Chen, Tara LeGates, Jordan M. Renna, Glen T. Prusky, David M. Berson, Samer Hattar (2010). "Melanopsin-Expressing Retinal Ganglion-Cell Photoreceptors: Cellular Diversity and Role in Pattern Vision". Neuron. 67 (1): 49–60. doi:10.1016/j.neuron.2010.05.023. PMC 2904318. PMID 20624591.CS1 održavanje: upotreba parametra authors (link)
10. Horiguchi, H.; Winawer, J.; Dougherty, R. F.; Wandell, B. A. (2012). "Human trichromacy revisited". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (3): E260–E269. doi:10.1073/pnas.1214240110. ISSN 0027-8424. PMC 3549098. PMID 23256158.
11. Winter, R.; Harrar, V.; Gozdzik, M.; Harris, L. R. (2008). "The relative timing of active and passive touch. [Proceedings Paper]". Brain Research. 1242: 54–58. doi:10.1016/j.brainres.2008.06.090. PMID 18634764. S2CID 11179917.
12. Julius, David. "How peppers & peppermint identified sensory receptors for temperature and pain". iBiology. Pristupljeno 12. 5. 2020.
13. Sherrington C. The Integrative Action of the Nervous System. Oxford: Oxford University Press; 1906.