گفتار 1
گیرنده‌های حسی
گیرنده‌های حسی و انواع محرک‌ها
مقدمه
هنگامی که در حال مطالعه کتاب درسی‌تان هستید، چشمان شما اطلاعات بینایی را به مغز منتقل می‌کنند. هم‌زمان، تماس انگشتانتان با صفحه کتاب موجب تحریک گیرنده‌های حسی پوست می‌شود و این گیرنده‌ها داده‌هایی را به دستگاه عصبی مرکزی ارسال می‌کنند.
افزون بر این، مغز شما از وضعیت نشستن‌تان، موقعیت مفاصل، انقباض ماهیچه‌ها، و حتی میزان اکسیژن موجود در خون آگاه است. اما بدن ما چگونه این اطلاعات گوناگون را دریافت کرده و به آن‌ها پاسخ می‌دهد؟
گیرنده حسی چیست؟
گیرنده حسی، یاخته‌ای تخصص‌یافته یا بخشی از آن است که اثر محرک را دریافت و آن را به پیام عصبی تبدیل می‌کند. پیام عصبی حاصل، به دستگاه عصبی مرکزی، فرستاده می‌شود تا پس از پردازش، از طریق نورون‌های حرکتی و با دخالت ماهیچه‌ها به آن پاسخ داد.
محرک‌ها
محرک‌های مختلفی وجود دارند که هر یک می‌توانند گیرنده خاص خود را تحریک کنند:
نور
صدا
گرما
فشار
مواد شیمیایی (مانند بوی مواد، مزه‌ها، یا میزان اکسیژن)
انواع محرک و ماهیت آن‌ها
نوع محرک | ماهیت |
نور | انرژی الکترومغناطیس |
صدا | ارتعاشات مکانیکی |
گرما | انرژی حرارتی |
فشار | نیروی مکانیکی |
مواد شیمیایی | مولکول‌های شیمیایی |
هر جانداری تنها به محرکی می‌تواند پاسخ دهد که گیرنده‌ای ویژه برای آن داشته باشد. به‌عنوان‌مثال، انسان‌ها گیرنده‌ای برای دریافت میدان‌های مغناطیسی ندارند، در حالی‌که برخی جانوران چنین گیرنده‌هایی دارند.
انواع و کار گیرنده‌های حسی
انواع گیرنده‌های حسی
گیرنده‌های حسی انسان بر اساس نوع محرکی که دریافت می‌کنند، به پنج دسته کلی تقسیم می‌شوند:
گیرنده‌های مکانیکی: شامل گیرنده‌های فشار پوست، گیرنده‌های فشار خون در دیواره رگ‌ها، و گیرنده‌های حس وضعیت در ماهیچه‌ها و مفاصل.
گیرنده‌های شیمیایی: مانند گیرنده‌های بویایی، چشایی و گیرنده‌هایی که میزان اکسیژن خون در آئورت را تشخیص می‌دهند.
گیرنده‌های دمایی: حساس به دمای درونی یا بیرونی بدن.
گیرنده‌های نوری: موجود در شبکیه چشم، حساس به نور.
گیرنده‌های درد: این گیرنده‌ها می‌توانند در اثر انواع مختلفی از محرک‌ها از جمله فشار، گرما، سرما و ترکیبات شیمیایی تحریک شوند و هشدارهایی درباره آسیب بافتی یا خطر احتمالی به مغز ارسال کنند. این گیرنده‌ها حتی پیش از تخریب یاخته‌ها نیز تحریک می‌شوند.
دسته‌بندی گیرنده‌های حسی بر اساس نوع محرک
نوع گیرنده | محرک اصلی | مثال‌ها | ویژگی‌های کلیدی |
مکانیکی | فشار، حرکت، تغییر شکل | فشار پوست، فشار خون، وضعیت ماهیچه و مفصل | درک لمس، تعادل، وضعیت بدن |
شیمیایی | مواد شیمیایی | بو، طعم، اکسیژن خون | درک طعم و بو، تنظیم داخلی بدن |
دمایی | دما (سردی و گرمی) | دمای درونی و بیرونی بدن | درک دما و تنظیم حرارت |
نوری | نور | نور | درک بینایی |
درد | انواع محرک‌های آسیب‌زا (فشار، گرما، سرما، شیمیایی) | فشار، گرما، سرما، ترکیبات شیمیایی | هشداردهنده آسیب بافتی، تحریک پیش از تخریب یاخته |
تقسیم‌بندی ساختاری گیرنده‌های حسی
گیرنده‌های حسی از نظر ساختار به دو گروه کلی تقسیم می‌شوند:
بخشی از نورون حسی
بدون پوشش: گیرنده درد
با پوشش: گیرنده فشار
یاخته‌ای کامل
یاخته پوششی تمایز یافته: گیرنده‌های چشایی، شنوایی، تعادلی
یاخته عصبی تمایز یافته: گیرنده‌های بویایی، بینایی
گیرنده‌هایی که یاخته‌ای کامل هستند (به جز گیرنده بویایی) پیام عصبی را مستقیماً منتقل نمی‌کنند، بلکه با نورون‌های حسی سیناپس می‌دهند تا این نورون‌ها پیام را به دستگاه عصبی مرکزی منتقل کنند.
دسته‌بندی ساختاری گیرنده‌های حسی
نوع ساختار | زیرگروه | مثال‌ها | انتقال پیام عصبی |
بخشی از نورون حسی | بدون پوشش | گیرنده درد | انتقال مستقیم به نورون حسی |
با پوشش | گیرنده فشار | انتقال مستقیم به نورون حسی | |
یاخته‌ای کامل | یاخته پوششی تمایز یافته | گیرنده‌های چشایی، شنوایی، تعادلی | سیناپس با نورون حسی |
یاخته عصبی تمایز یافته | گیرنده‌های بویایی، بینایی | گیرنده بویایی: مستقیم؛ گیرنده بینایی: سیناپس با نورون حسی |
کار گیرنده‌های حسی
در فصل قبل با نحوه ایجاد پیام عصبی در یاخته‌های عصبی آشنا شدید. در این فصل می‌آموزید که:
عوامل مختلف مانند فشار، گرما، مواد شیمیایی و نور باعث تغییر در نفوذپذیری غشای گیرنده نسبت به یون‌ها می‌شوند.
برای مثال، در زمان استراحت، غشا به یون پتاسیم نفوذپذیری بیشتری دارد. اما هنگام تحریک، نفوذپذیری به سدیم افزایش می‌یابد که این تغییر، پتانسیل غشایی را در جهت تحریک تغییر می‌دهد.
در زمان تحریک ابتدا کانال‌های دریچه‌دار سدیمی باز شده و سپس کانال‌های پتاسیمی فعال می‌شوند.
این فرایند منجر به ایجاد پیام عصبی و انتقال آن به دستگاه عصبی مرکزی می‌شود.
مثال: گیرنده فشار پوست از نوع انتهای دارینه یک نورون حسی است که در پوششی چندلایه و انعطاف‌پذیر از بافت پیوندی قرار دارد و مراحل عملکرد آن به صورت زیر است:
وارد شدن فشار باعث فشرده شدن پوشش گیرنده می‌شود.
این فشردگی موجب تغییر شکل دارینه گیرنده می‌گردد.
در نتیجه، کانال‌های یونی باز می‌شوند.
پتانسیل الکتریکی غشا تغییر می‌کند.
پیام عصبی ایجاد و به سمت دستگاه عصبی مرکزی ارسال می‌شود.
شکل 1 - ایجاد پیام عصبی به وسیلۀ گیرندۀ فشار. الف) ساختار گیرنده، ب) وارد آمدن تحریک (فشار) پ) تبدیل اثر محرک به پیام عصبی (هدایت پیام عصبی)
گیرنده‌ها سازش پیدا می‌کنند
ممکن است برایتان پیش آمده باشد که در ابتدا بوی غذا یا عطری را احساس کنید، اما پس از مدتی متوجه آن نشوید. آیا در این حالت، مقدار مولکول‌های بودار کاهش یافته‌اند؟
خیر. زمانی که گیرنده‌ای برای مدت طولانی در معرض یک محرک یکنواخت قرار گیرد، عملکرد آن کاهش یافته و پیام عصبی کمتری تولید می‌کند یا حتی متوقف می‌شود. این پدیده را سازش گیرنده‌ها می‌نامند.
اهمیت سازش گیرنده‌ها
سازش حسی باعث می‌شود ارسال پیام‌های غیرضروری به مغز کاهش یابد، در نتیجه مغز می‌تواند اطلاعات مهم‌تری را پردازش کند. به عنوان مثال:
به دلیل سازش گیرنده‌های فشار موجود در پوست، حضور لباس را روی بدن حس نمی‌کنیم.
گیرنده‌های دمایی نیز پس از مدتی قرار گرفتن در دمای یکنواخت، دیگر پیامی ارسال نمی‌کنند.
گیرنده‌های حس وضعیت که در ماهیچه‌ها و مفاصل قرار دارند، برخلاف دیگر گیرنده‌ها دچار سازش نمی‌شوند؛ زیرا باید مغز را به‌طور دائمی از وضعیت اندام‌ها آگاه کنند. سازش در این گیرنده‌ها ممکن است برای بدن خطرناک باشد.
گروه‌بندی گیرنده‌ها بر اساس محل استقرار در بدن
گیرنده‌های حسی بدن انسان بر اساس محل قرارگیری و نوع حسی که دریافت می‌کنند به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
1. گیرنده‌های پراکنده در بدن
این گیرنده‌ها در بخش‌های گوناگون بدن مانند پوست، ماهیچه‌ها، زردپی‌ها و اندام‌های داخلی وجود دارند. این دسته شامل گیرنده‌های حواس پیکری است و از نوع انتهای دارینه نورون حسی محسوب می‌شوند که ممکن است مانند گیرنده‌های درد، انتهای دارینه آزاد باشند و یا مانند گیرنده فشار در پوست دارای پوشش بافت پیوندی باشد. مثلا:
گیرنده‌های درد در پوست
گیرنده‌های دما در پوست و سیاهرگ‌های بزرگ
گیرنده‌های فشار در پوست و دیواره رگ‌ها
2. گیرنده‌های مستقر در اندام‌های ویژه
برخی گیرنده‌ها فقط در اندام‌های خاصی از بدن یافت می‌شوند، مانند:
گیرنده‌های بینایی در شبکیه چشم
گیرنده‌های بویایی در بینی
گیرنده‌های چشایی روی زبان
برخی گیرنده‌ها به دلیل قرارگیری خاص و کارکرد تخصصی خود، می‌توانند در دسته سوم جای بگیرند؛ مانند:
گیرنده‌های حساس به میزان اکسیژن در آئورت
گیرنده‌های فشار خون در دیواره رگ‌ها
حواس را به دو گروه تقسیم می‌کنند
بر اساس نوع گیرنده‌ها و محل آن‌ها، حواس بدن به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
حواس پیکری
حواس ویژه
حواس پیکری
حواس پیکری به حس‌هایی گفته می‌شود که توسط گیرنده‌های پراکنده در سراسر بدن دریافت می‌شوند. این گیرنده‌ها معمولاً در پوست، ماهیچه‌های اسکلتی، زردپی‌ها و برخی اندام‌های داخلی قرار دارند.
بر اساس نوع محرک، حواس پیکری به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:
1. گیرنده‌های حس تماس:
نوع گیرنده: مکانیکی
محرک: تماس، فشار، ارتعاش
محل استقرار: عمدتاً در پوست
ویژگی‌ها:
حساسیت پوست در نقاط مختلف بدن متفاوت است.
نواحی‌ای مانند نوک انگشتان و لب‌ها، به دلیل تراکم بالای گیرنده‌ها، حساس‌تر هستند.
شکل 2 - گیرنده‌های پوست
2. گیرنده‌های حس دما
این دسته شامل گیرنده‌هایی است که نسبت به دمای درون و بیرون بدن حساس هستند.
محل استقرار:
در پوست (برای تشخیص دمای سطح بدن)
در سیاهرگ‌های بزرگ و بخش‌هایی از درون بدن (برای تشخیص دمای داخلی). در نتیجه سرما یا گرما را دریافت می‌کنند.
عملکرد:
گیرنده‌های سطحی به تغییرات دمای محیط واکنش نشان می‌دهند.
گیرنده‌های درونی تغییرات دمای بدن را حس می‌کنند.
3. گیرنده‌های حس وضعیت:
نوع گیرنده: مکانیکی
محل استقرار: ماهیچه‌های اسکلتی، زردپی‌ها، کپسول پوشاننده مفاصل
ویژگی: این گیرنده‌ها به وضعیت و موقعیت اندام‌ها در فضا پاسخ می‌دهند و تنها گیرنده حسی پیکری هستند که در پوست قرار ندارند.
عملکرد: این گیرنده ها به کشیده شدن حساس اند. برای مثال وقتی دست خود را حرکت می دهید. گیرنده های درون ماهیچه کشیده و تحریک می شوند. زمانی که فرد اندام‌هایی مانند دست یا پا را حرکت می‌دهد، گیرنده‌های وضعیت فعال شده و پیام‌هایی را به نواحی خاصی از مغز مانند مخچه، بخش‌هایی در مغز میانی و قشر حرکتی مخ ارسال می‌کنند تا الگوی حرکتی بدن تنظیم شود.
نکته: این گیرنده‌ها برخلاف برخی گیرنده‌های دیگر، دچار سازش نمی‌شوند، زیرا مغز باید هنگام سکون و حرکت از موقعیت اندام‌ها مطلع باشد تا هماهنگی حرکتی حفظ شود.
توجه داشته باشید که حس تماس و حس وضعیت در دسته حواس پیکری مکانیکی قرار می‌گیرند؛ زیرا محرک آن‌ها جابجایی مکانیکی بعضی بافت‌ها یا فشار مکانیکی در حالت بدون جابجایی است.
شکل 3 - گیرنده‌های حس وضعیت در زردپی