感受器的一般生理特性
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感觉器官一、感受器的一般生理特征1.适宜刺激:不同感受器对不同的特定形式的刺激最为敏感,感受阈值最低,将这种特定形式的刺激称为该感受器的适宜刺激。
眼的适宜刺激是波长370~740nm的电磁波,耳的适宜刺激是16~20000Hz的疏密波。
2.换能作用:将各种形式的刺激转为传入神经纤维上的动作电位。
感受器电位不是动作电位,而是去极化或超极化局部电位。
例如,视杆细胞的迟发感受器电位是超极化电位。
3.编码作用:感受类型的识别,是由特定的感受器和大脑皮层共同完成的。
感觉的性质决定于传入冲动所到达的高级中枢的部位。
4.适应现象:指当一定强度的刺激作用于感受器时,其感觉神经产生的动作电位频率,将随刺激作用时间的延长而逐渐减少的现象。
适应现象不是疲劳。
适应是所有感受器的一个功能特点。
二、眼的功能折光成像和感光换能作用分别由折光系统和感光系统完成。
折光系统包括角膜、房水、晶状体、玻璃体,其中晶状体的曲度可进行调节。
主要的折射发生在角膜。
感光系统包括视网膜和视神经。
视网膜上的视锥细胞和视杆细胞是真正的感光细胞。
三、眼的调节看近物时眼睛的调节包括以下三个方面:1.晶状体曲率增加:视区皮层→动眼神经中副交感神经纤维兴奋→睫状肌收缩→悬韧带松驰→晶状体弹性回缩→晶状体前后变凸。
当物距大于6m时,反射入眼的光线近似平行光线,正好成像在视网膜,无需进行调节;当物距小于6m时,需要调节折光系统的曲度。
视调节过程是眼内特定肌肉的运动过程,应该由“动眼”神经兴奋所致,而引起肌肉收缩的递质多为乙酰胆碱,因此,晶状体变化是动眼神经中副交感神经纤维作用的结果。
2.瞳孔缩小:副交感神经纤维兴奋→瞳孔环形肌收缩→瞳孔缩小→减少进入眼内的光量以及减少眼球的球面像差和色像差。
这种视近物时引起的瞳孔缩小的反射称为瞳孔近反射,属于视调节反射。
而瞳孔对光反射是光线强弱变化引起的反射性瞳孔变化。
3.双眼向鼻侧聚合:使视近物时两眼的物像仍落在视网膜的相称位置上。
第九章感觉器官一、名词解释1、感受器2、感觉器官3、适宜刺激4、感受器电位5、感受器的适应现象6、近视7、远视8、暗适应9、气传导10、微音器电位11、前庭自主神经反应12、视力二、填空题1、感受器的一般生理特性有:适宜刺激、换能作用、编码作用、适应现象。
2、对一种感受器来说,最为敏感的某种特定形式的刺激称为该感受器的________。
3、眼具有折光成像和感光换能两项功能。
4、眼的折光组织有:角膜、房水、晶状体、玻璃体,其中折光能力最强的是角膜,能使眼的折光度发生改变的是晶状体。
5、视近物时眼的调节反应有晶状体凸度增加、瞳孔缩小、两眼球会聚。
6、眼注视近物时,睫状肌收缩、悬韧带放松、晶状体_______,晶状体的折光力_______。
7、眼的屈光能力异常有近视、远视、散光。
8、眼球前后径过长或折光系统折光能力过强,可引起近视。
9、人的视网膜上有两种感光细胞,即视锥细胞和视杆细胞。
前者主要分布在视网膜的中央部,后者分布在视网膜的周边部。
10、视杆细胞所含的感光色素为视紫红质,在光照时迅速分解为视蛋白和视黄醛,在暗处又能重新分布。
被消耗了的视黄醛则由维生素A补充。
11、视网膜中具有分辨颜色能力的感光换能系统是视锥系统。
12、对全部颜色或某些颜色缺乏分辨能力的色觉障碍称为色盲。
13、在同一光照条件下,不同颜色的视野不同,其中白色的视野最大,绿色的视野最小。
14、声波由外耳向内耳传入包括气传导与骨传导两条途径,其中以气传导为主,因为它有增压效应。
15、声波经外耳道引起鼓膜振动,再经听骨链和卵圆窗膜传入耳蜗,这一条声音传导的途径称为__________。
16、鼓膜和听骨链构成了声音由外耳传向耳蜗的最有效的传导途径。
声波经此途径传入内耳时,其振动幅度减小,振动强度增大,这种效应称为增压效应。
17、咽鼓管具有平衡咽鼓管内压压与外界大气压的作用,对维持正常听力具有重要意义。
18、根据行波学说原理,基底膜底部主要感受高频声波,基底膜顶部主要感受低频声波。
第九章感觉器官的功能人体主要的感觉有视觉、听觉、嗅觉、味觉、躯体感觉(包括皮肤感觉与深部感觉)和内脏感觉等。
第一节感受器和感觉器官的一般生理一、感受器、感觉器官的定义和分类感受器是指分布在体表或组织内部的专门感受机体内、外环境变化的结构或装置。
感受细胞连同它们的附属结构,构成各种复杂的感觉器官。
感觉器官有眼、耳、前庭、嗅上皮、味蕾等器官,都分布在头部,称为特殊感觉器官。
二、感受器的一般生理特性(一)感受器的适宜刺激与特异敏感性各种感受器只对一定性质的刺激高度敏感,这种特性称为特异敏感性。
每种感受器都有一定的适宜刺激。
适宜刺激必须具有一定的刺激强度才能引起感觉。
引起某种感觉所需要的最小刺激强度称为感觉阈。
(二)感受器的换能作用和感受器电位各种感受器把作用于它们各种形式的刺激的能量转换为传入神经的动作电位,这种能量转换过程称为感受器的换能作用。
受刺激时,在感受器细胞或感觉神经末梢引起相应的电位变化,前者称为感受器电位,后者称为启动电位或发生器电位。
感受器电位和发生器电位是一种过渡性慢电位,具有局部兴奋的特征。
当它引发传入神经纤维产生动作电位时,才标志着这一感受器或感觉器官功能的完成。
(三)感受器的编码功能感受器把外界刺激转换成神经动作电位时,不仅仅是发生了能量形式的转换,更重要的是把刺激所包含的环境变化的各种信息也转移到了动作电位的序列之中,这就是感受器的编码功能。
感觉的性质决定于传入冲动所到达的高级中枢的部位。
(四)感受器的适应当刺激作用于感受器时,虽然刺激继续存在,但由其所诱发的传入神经纤维上的冲动频率逐渐下降,这一现象称为感受器的适应。
适应是所有感受器的一个功能特点,分为快适应感受器和慢适应感受器。
第二节视觉器官人脑所获得的关于周围环境的信息中,大约95%以上来自视觉。
引起视觉的外周感觉器官是眼,它由含有感光细胞的视网膜和作为附属结构的折光系统等部分组成。
人眼的适宜刺激是波长为370-740nm的电磁波。
第九章感觉器官一、名词解释1、感受器2、感觉器官3、适宜刺激4、感受器电位5、感受器的适应现象6、近视7、远视8、暗适应9、气传导10、微音器电位11、前庭自主神经反应12、视力二、填空题1、感受器的一般生理特性有:适宜刺激、换能作用、编码作用、适应现象。
2、对一种感受器来说,最为敏感的某种特定形式的刺激称为该感受器的________。
3、眼具有折光成像和感光换能两项功能。
4、眼的折光组织有:角膜、房水、晶状体、玻璃体,其中折光能力最强的是角膜,能使眼的折光度发生改变的是晶状体。
5、视近物时眼的调节反应有晶状体凸度增加、瞳孔缩小、两眼球会聚。
6、眼注视近物时,睫状肌收缩、悬韧带放松、晶状体_______,晶状体的折光力_______。
7、眼的屈光能力异常有近视、远视、散光。
8、眼球前后径过长或折光系统折光能力过强,可引起近视。
9、人的视网膜上有两种感光细胞,即视锥细胞和视杆细胞。
前者主要分布在视网膜的中央部,后者分布在视网膜的周边部。
10、视杆细胞所含的感光色素为视紫红质,在光照时迅速分解为视蛋白和视黄醛,在暗处又能重新分布。
被消耗了的视黄醛则由维生素A补充。
11、视网膜中具有分辨颜色能力的感光换能系统是视锥系统。
12、对全部颜色或某些颜色缺乏分辨能力的色觉障碍称为色盲。
13、在同一光照条件下,不同颜色的视野不同,其中白色的视野最大,绿色的视野最小。
14、声波由外耳向内耳传入包括气传导与骨传导两条途径,其中以气传导为主,因为它有增压效应。
15、声波经外耳道引起鼓膜振动,再经听骨链和卵圆窗膜传入耳蜗,这一条声音传导的途径称为__________。
16、鼓膜和听骨链构成了声音由外耳传向耳蜗的最有效的传导途径。
声波经此途径传入内耳时,其振动幅度减小,振动强度增大,这种效应称为增压效应。
17、咽鼓管具有平衡咽鼓管内压压与外界大气压的作用,对维持正常听力具有重要意义。
18、根据行波学说原理,基底膜底部主要感受高频声波,基底膜顶部主要感受低频声波。
感受器的一般生理特性
(一)感受器官适宜刺激
各种感受器的一个共同功能特点,是它们各有自己最敏感、最容易接受的刺激形式;这就是说,用某种能量形式的刺激作用于某种感受器时,只需要极小的强度(即感觉阈值)就能引起相应的感觉。
这一刺激形式或种类,就称为该感受器的适宜刺激,如在一定波长的电磁波是视网膜光感受细胞的适宜刺激,一定频率的机械震动是蜗毛细胞的适应刺激等。
正因为如此,机体内、外环境中所发生的各种形式的变化,总是先作用于和它们相对应的那种感受器。
这一现象的存在,是因为动物在长期的进化过程中逐步形成了具有各种特殊结构和功能的感受器以及相应的
附属结构的结果,使得它们有可能对内、外环境中某些有意义的变化进入灵敏的感受和精确的
分析。
不同动物所处的生活环境和条件不同,因此在进化中有可能形成一些异于人体的特殊感
受装置,这在广大的动物界屡见不鲜,早已引起人们极大的兴趣和注意。
研究这些可能是极低等
动物的特殊感受装置,不仅对理解感受器活动的一般规律有帮助,而且有很大的仿生学意义。
(二)感受器的换能作用
各种感受器在功能上的另一个共同特点,是能把作用于它们的各种刺激形式,转变成为相应的传入神经末稍或感受细胞的电反应,前者称为发生器电位(generator potential),在后者称为感受器电位(receptor potential)。
发生器电位和感受器电位的出现,实际上是传入纤维的膜或感受细胞的膜进行了跨膜信号传递或转换过程的结果。
和体内一般细胞一样,所有感受器细胞对外来不同刺激信号的跨膜转换,也主要是通过两种基本方式进行的,如声波振动的感受与蜗毛顶部膜中与听毛受力有关的机械细胞对外来中与听毛受力有关的机械门控通道的开放和关闭有关,这使毛细胞出现与声波振动相一致的感受器电位(即微音器电位);视杆和视锥细胞则是由于它们的外段结构中视盘膜上存在有受体蛋白(如视紫红质),它们在吸收光子后,再通过特殊的G-蛋白和作为效应器酶的磷酸二酯酶的作用,引起光感受器细胞外段胞浆中cGMP
的分解,最后使外段膜出现感受器电位。
在其他一些研究过的感受器,也看到了类似的两种信号转换机制。
由此可见,所有感受性神经末稍和感受器细胞出现电位变化,就是通过跨膜信号转换,把不同能量形式的外界刺激都转换成跨膜电位化的结果。
如前,发生器电位和感受器电位同终板电位和突触后电位一样,是一种过渡性慢电位,它们不具有“全或无”的特性而其幅度与外界刺激
强度成比例;它不能作远距离传播而可能在局部实现时间性总和和空间性总和。
正因为如此,感受器电位和发生器电位的幅度、持续时间和波动方向,就反映了外界刺激的某些特征,也就是说,外界刺激信号所携带的信息,也在换能过程中转移到了这种过渡性电变化的可变动的参数之中。
发生器电位和感受器电位的产生并不意味
着感受器功能作用的完成,只有当这些过渡性电变化最终触发分布在该感受器的传入神经纤维
上产生“全或无”式的可作远距离传导的动作
电位序列时,才标志着这一感受器或感觉器官作用的完成;但主观感受的产生、对外界刺激信号
的精细分析以及最后引起整个机体出现应答性反应和信息贮存等过程,则是传入神经纤维所输的神经信号到达各级脑中枢以后的反应。
(三)感受器的编码作用
感受器在把外界刺激转换成神经动作电位时,不仅仅是发生了能量形式的转换;更重要的是把刺激所包涵的环境变化的信息,也转移到了新的电信号系统即动作电位的序列之中,即编码作用。
编码(encoding)一词,本是工程通讯理论中的一个概念,指一种信号系统(如莫尔斯电码)如何把一定的信息内容(如电文内容)包涵在少量特定信号的排列组合之中。
因此,感受器将外界刺激转变成神经动作电位的序列时,同时也实现了编码作用;中枢就是根据这些电信号序列才获得对外在世界的认识的。
问题是外界刺激的质和量以及其他属性,是如何编码在特有的电信号序列中的?这一问题十分复杂,目前还远远没有弄清楚,下面先从最简单的方面加以叙述。
首先考虑外界刺激的“质”,如听觉或视觉等刺激在性质上的不同是如何编码的。
众所周知,不论来自何种感受器的传入神经纤维上的传
入冲动,都是一些在波形和产生原理上基本相同的动作电位;例如,由视神经、听神经或皮肤感觉神经的单一纤维上记录到的动作电位,并无本质上的差别。
因此,不同性质的外界刺激不可能是通过某些特异的动作电位波形或强度特性来编码的。
实验和临床经验都表明,不同种类的感觉的引起,不但决定于刺激的性质和被刺激的感受器,也决定于传入冲动所到达的大脑皮层的终端部位。
例如,用电刺激作用于病人视神经,使它人为地产生传向枕叶皮层的传入冲动,或者直接刺激枕叶皮层使之产生兴奋,这时都会引起光亮的感觉,而且主观上感到这些感觉是发生在视野的某一部位;同样,临床上遇到肿瘤或炎症等病变刺激听神经时,会产生耳鸣的症状,这是由于病变刺激引起的神经冲动传到了皮层听觉中枢所致;而某些痛觉传导路或相应中枢的刺激性病变,也会引起身体一定部位的疼痛。
这些都说明,感觉的性质决定于传入冲动所到达的高级中枢的部位,而不是由于动作电位的波形或序列特性有什么不同;也就是说,不同性质的感觉的引起,首先是由传输某些电信号所使用的通路来决定的,即由某一专用路线(labeled line)传到
特定终端部位的电信号,通常就引起某种性质的主观感觉。
事实上,即使是同一性质的刺激范围内,它们的一些次级属性(如视觉刺激中不同波长的光线和听觉刺激中不同频率的振动等)也都有特殊分化了的感受器和专用传入途径。
在自然状态下,由于感受器细胞在进化过程中的高度分化,使得某一感受细胞变得对某种性质的刺激或其属性十分敏感,而由此产生的传入信号又只能循特定的途径到达特定的皮层结构,引起特定性质的感觉。
因此,一般无需怀疑,某种主观感觉是否是由一些非适宜刺激引起的“非真实”的感觉,只是在病理情况下有例外。
在同一感受系统或感觉类型的范围内,外界刺激的量或强度是怎样编码的呢?既然动作电位是“全或无”式的,因而刺激的强度不可能通过动作电位的幅度大小或波形改变来编码。
根据在多数感受器实验中得到的实验资料,刺激的强度是通过单一神经纤维上冲动的频率高低和参加这一信息传输的神经张纤维的数目的多少来编码的。
图9-1表示在人手皮肤的触压感受器所进行的实验,说明在感受器的触压重量和相应的传入纤维的动作电位发放频率之间,存在着某种
对应关系。
重量过轻时,神经纤维全无反应,到达感受阈值时开始有冲动产生;以后随着触压重量的增大,传入纤维上的冲动频率也越来越高。
不仅如此,在触压刺激继续加大的情况下,同一刺激有可能引起较大面积的皮肤变形,使一个以上的感受器和传入纤维向中枢发放冲动。
这样,刺激的强度既可通过每一条传入纤维上冲动频率的高低来反映,还可通过参与电信号传输的神经纤维的数目的多少来反映。
当然,任何一个天然刺激在空间和时间上的属性都是极其复杂的(例如一个彩色电影画面所包涵的信息内容),因此,感受器的编码过程也是极其复杂的。
还应该知道的是,感觉过程的编码过程并不只是感受器部位进行一次,事实上信息每通过一次神经元间的突触传递,都要进行一次重新编码,这使它有可能接受来自其他信息源的影响,使信息得到不断的处理,这当然属于中枢神经元网络的功能。
图9-1 不同重量的触压刺激是在单一传入纤维
上引起的冲动频率的改变
至于刺激的物理强度如何转变成为传入神经纤维上频率不同的冲动,目前认为是由于强的刺激能引起幅度较大而持续时间较长的发生器电位,而后者引起神经末稍较高频率的冲动。
(四)感受器的适应现象
当刺激作用于感觉器时,经常看到的情况是虽然刺激仍在继续作用,但传入神经纤维的冲动频率已开始下降,这一现象称为感受器的适应(adaptation)。
适应是所有感受器的一个功能特点,但它出现的快慢在不同感受器有很大的差别,通常可把它们区分为快适应和慢适应感受器两类。
快适应感受器以皮肤触觉感受器为代表,当他们受刺激时只顾刺激开始后的短时间内有传入冲动发放,以后刺激仍然在作用,但传入冲动频率可以逐渐降低到零;慢适应感受器以肌梭、颈动脉窦压力感受器为代表,它们在刺激持续作用时,一般只是在刺激开始以后不久出现一次冲动频率的某些下降,但以手可以较长时间维持在这一水平,直至刺激撤除为止。
感受器适应的快慢各有其生理意义,如触觉的作用一般在于探索新异的物体或障碍物,它的快适应有利于感
受器及中枢再接受新事物的刺激;慢适应感受器则有利于机体对某些功能状态如姿势、血压等进行长期持续的监测,有利于对它们可能出现的波动进行随时的调整。
适应并非疲劳,因为对某一刺激产生适应之后,如增加此刺激的强度,又可以引起传入冲动的增加。
感受器产生适应的机制比较复杂,有的发生在刺激引起发生器电位这一阶段;有的发生在发生器电位诱发神经动作电位这一阶段。
有不少感受器,适应发生的快慢一感受末稍所具有的附属结构有关。
一个有趣的例子是,作为触压感受器的皮肤(如肠系膜)环层小体,其环层结构的存在与它适应有快速出现有关:实验中如果细心剥除环层结构后,直接轻压裸露的神经末稍仍可引起传入冲动发放,而且在这种情况下感受末稍变得不易适应,与剥除环层结构前表现的快适应明显不同。
这个现象的解释是,当压力直接作用于环层结构表面时,压力要经过此结构才能传递到感受末稍表面,但因为环层结构具有一定的弹性,它受压后的弹性变形和回弹有可能使末稍表面实际受到的压力减轻或消失,使刺激的实际作用减弱以至全不起作用。
在人体的主观感受方面,也常常体验到类似“入芝兰室,久而不闻其香”之类的感觉适应现象。
感觉适应的产生机制可能更为复杂,其中只部分地与感受器的适应有关,因为适应的产竹敢与传导途径中的突触传递和感觉中枢的某些功能改变有关。