Свойства рецепторов

Специфичность рецепторного аппарата

Одним из главных свойств рецепторов является их специфичность — способность максимально остро реагировать на определенные, так называемые адекватные раздражители. Высокая чувствительность поразительна: например, чтобы у человека возникло явное ощущение горького вкуса, достаточно воздействовать на рецепторы языка ничтожной дозой стрихнина — всего 0,000005 грамма.

Еще в 1840 году физиолог И. Мюллер сформулировал закон специфической энергии органов чувств. Согласно этому правилу, качество получаемого ощущения совершенно не зависит от физической природы самого раздражителя. Оно определяется исключительно тем, какая именно чувствительная система была активирована. Иными словами, характер ощущения — это прирожденное, генетически закрепленное и неизменное качество структур нашего организма.

Физиологическое кодирование

Чтобы информация от рецептора была понята головным мозгом, она должна быть преобразована и передана в условной форме нервного кода. Выделяют несколько основных видов кодирования:

• По меченой линии. Это главный способ кодирования сенсорной модальности стимула. Сигнал передается по изолированной цепочке строго связанных сенсорно-специфических нейронов, идущих от самого рецептора вплоть до коры больших полушарий.
• Частотное. Передача данных о качестве стимула происходит через изменение средней частоты следования нервных импульсов. Эта связь не линейная, а логарифмическая, и описывается законом Вебера—Фехнера.
• Интервальное. Сигнал кодируется временными интервалами (паузами) между импульсами, формируя своеобразный паттерн. Интересно, что это может происходить даже на фоне постоянной средней частоты генерации разрядов.
• Режимное. Отражает временные параметры воздействия. Информация передается пачками (залпами) импульсов в строго определенные моменты: при включении стимула (on), его выключении (off), в оба этих момента (on-off) или непрерывно в течение всего времени действия раздражителя.
• Пространственное. Несет информацию о протяженности и точной конфигурации действующего стимула. Оно обеспечивается одновременной работой огромного числа рецепторов, которые посылают импульсы в мозг по множеству параллельных афферентных волокон.

Адаптация и сенсибилизация

Адаптация представляет собой процесс изменения чувствительности рецептора, который происходит на фоне продолжающегося, непрерывного воздействия раздражителя. Рецепторы способны изменять характер своей импульсации, подстраиваясь под стимул.

По скорости развития этого процесса рецепторы делятся на:

1. Быстро адаптирующиеся: генерируют лишь короткий ответ на быстрое воздействие стимула.
2. Медленно адаптирующиеся: продолжают отвечать на раздражитель чередой импульсов на протяжении всего времени его действия.

Особой формой адаптационного процесса является сенсибилизация — состояние, при котором снижаются пороги восприятия и значительно повышается возбудимость рецепторов.

Механизмы адаптации весьма многообразны и включают:

• Физические или химические сдвиги в околорецепторном пространстве.
• Динамику внутриклеточных физико-химических процессов в самом рецепторе.
• Нисходящие регулирующие влияния со стороны высших нервных центров.

Важную роль играет вегетативная нервная система: в частности, симпатический отдел участвует в тонкой «настройке» рецепторного аппарата к воздействию адекватного раздражителя.

Системные свойства: мобильность, надежность и поля

Функциональная мобильность Это способность органа чувств реагировать на раздражение путем изменения числа активных (работающих в данный момент) рецепторов. Данное свойство отражает функциональный резерв организма. Уровень мобильности не постоянен: он зависит от условий окружающей среды, текущего состояния организма, а также от центральных и гуморальных влияний. Коэффициент функциональной мобильности рассчитывается просто: K = (Число активных рецепторов) / (Общее число рецепторов).

Надежность рецепторов Бесперебойная работа сенсорных систем обеспечивается двумя видами избыточности:

• Функциональная избыточность: рецептор способен генерировать дополнительные, дублирующие импульсы в своем ответе.
• Морфологическая избыточность: наличие дублирующих каналов связи, идущих от соседних рецепторов.

Функциональные рецептивные поля Рецептивным полем называют всю совокупность рецепторов, которые активируют один конкретный сенсорный нейрон. Элементы внутри такого поля не работают изолированно, они активно взаимодействуют друг с другом. Одним из вариантов такого взаимодействия является латеральное торможение. Пример: после резкого механического толчка в области кожного механорецептора, соседние рецепторы поля могут кратковременно полностью затормозиться, из-за чего они перестают отвечать даже на пороговые (достаточные для возбуждения) раздражители.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Математическое обоснование закона Вебера—Фехнера и логарифмическая связь.
• Детальные механизмы латерального торможения в рецептивных полях.
• Различия в ионных механизмах быстро и медленно адаптирующихся рецепторов.
• Влияние гуморальных факторов на функциональную мобильность рецепторов.

Другие темы раздела «Структурно-функциональная организация анализаторов»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.