Рецепция

РЕЦЕПЦИЯ

Рецепцией называют процесс восприятия и трансформации (преобразования) энергии внешнего раздражителя в энергию нервного импульса или в сложную последовательность внутриклеточных процессов.

1. Клеточная и сенсорная  рецепция 

Под клеточной  рецепцией понимают процесс восприятия и преобразования химического сигнала в сложную последовательность внутриклеточных химических процессов. Клеточная рецепция обеспечивает возможность обмена информации между клетками, который осуществляется при помощи биологически активных веществ (гормонов, медиаторов). Обязательным этапом такого межклеточного взаимодействия является связывание молекул вещества с соответствующей молекулой клетки-мишени, называемой клеточным рецептором. Роль клеточных рецепторов играют специфические белковые молекулы, которые могу быть расположены на поверхности клетки, в цитоплазме или в ядре. Механизмы рецепции медиаторов подробно рассматриваются в лекции 5, механизмы рецепции гормонов – в лекции 11.

Сенсорная рецепцией  называют процесс восприятия и преобразования энергии раздражителей внешней и внутренней среды организма в энергию нервных импульсов, передаваемую по чувствительным нервам в ЦНС. Сенсорный рецептор представляет собой нервную клетку или комплекс нервной и эпителиальной клетки, специально приспособленный для восприятия определенного типа раздражителей. Сенсорные рецепторы являются начальными звеньями любой рефлекторной дуги, а также участвуют в оценке параметров полезного приспособительного результата в функциональных системах организма.

2. Классификация и  строение сенсорных  рецепторов

По строению рецепторы подразделяют на первичные  и вторичные.

• К первичным относят такие сенсорные рецепторы, у которых действие раздражителя воспринимается непосредственно периферическими отростками чувствительного нейрона (нервными окончаниями), которые могут быть:
• свободными, т.е. не имеют дополнительных образований (рис 6.1 А);
• инкапсулированными, т.е. окончания чувствительного нейрона заключены в особые образования, осуществляющие первичное преобразование энергии раздражителя (рис 6.1 Б, В);
• К вторичным относят такие сенсорные рецепторы, у которых действие раздражителя воспринимается специализированной рецептирующей клеткой ненервного происхождения. Возбуждение, возникшее в рецептирующей клетке, передается через синапс на чувствительный нейрон (рис 6.1 Г).

Тело чувствительного  нейрона располагается за пределами  ЦНС – в спинномозговом или  вегетативном ганглии.

Рис 6.1. Первичные (А-В) и вторичные (Г) рецепторы.

А – свободное нервное окончание; Б, В – инкапсулированные нервные окончания: Б – тельце Пачини, В – тельце Мейснера; Г – рецептор органа слуха; 1 – тело чувствительного нейрона; 2 – периферический отросток чувствительного нейрона; 3 – центральный отросток чувствительного нейрона (следует в ЦНС); 4 – капсула; 5 – рецептирующая клетка; 6 – синапс между рецептрирующей клеткой и чувствительным нейроном.  

По расположению сенсорные рецепторы подразделяют на:

• экстерорецепторы – воспринимают раздражители из внешней среды организма;
• интерорецепторы – воспринимают раздражители из внутренней среды организма;
• проприорецепторы – специализированные рецепторы опорно-двигательной системы.

По разнообразию воспринимаемых раздражителей сенсорные  рецепторы подразделяют на:

• мономодальные – приспособлены для восприятия только одного вида раздражителя;
• полимодальные – приспособлены для восприятия различных видов раздражителей.

По модальности  сенсорные рецепторы подразделяют на:

• хеморецепторы – воспринимают действие химических веществ;
• фоторецепторы – воспринимают световые раздражители;
• механорецепторы – воспринимают давление, вибрацию, перемещение, степень растяжения;
• терморецепторы – чувствительны к изменениям температуры;
• ноцицепторы – воспринимают болевое раздражение.

3. Преобразование энергии  в сенсорном рецепторе

Этапы преобразование энергии внешнего раздражителя в  энергию нервных импульсов.

• Действие раздражителя. Внешний стимул взаимодействует со специфическими мембранными структурами окончаний чувствительного нейрона (в первичном рецепторе) или рецептирующей клетке (во вторичном рецепторе), что приводит к изменению ионной проницаемости мембраны.
• Генерация рецепторного потенциала. В результате изменения ионной проницаемости происходит изменение мембранного потенциала (деполяризация или гиперполяризация) чувствительного нейрона (в первичном рецепторе) или рецептирующей клетке (во вторичном рецепторе). Изменение мембранного потенциала, наступающее в результате действия раздражителя, называют рецепторным потенциалом (РП).
• Распространение рецепторного потенциала. В первичном рецепторе РП распространяется электротонически и достигает ближайшего перехвата Ранвье. Во вторичном рецепторе РП электротонически распространяется по мембране рецептирующей клетки и достигает пресинаптической мембраны, где вызывает выделение медиатора. В результате срабатывания синапса (между рецептирующей клеткой и чувствительным нейроном) происходит деполяризация постсинаптической мембраны чувствительного нейрона (ВПСП). Образовавшийся ВПСП распространяется электротонически по дендриту чувствительного нейрона и достигает ближайшего перехвата Ранвье.
• В области перехвата Ранвье РП (в первичном рецепторе) или ВПСП (во вторичном рецепторе) преобразуется в серию ПД (нервных импульсов). Образовавшиеся нервные импульсы проводятся по аксону (центральному отростку) чувствительного в ЦНС. Поскольку РП генерирует образование серии ПД, его часто называют генераторным потенциалом.

Закономерности  преобразования энергии внешнего раздражителя в серию нервных импульсов (рис 6.2):

• чем выше сила действующего раздражителя, тем больше амплитуда РП;
• чем больше амплитуда РП, тем больше частота нервных импульсов.

Рис 6.2. Преобразование энергии внешнего раздражителя (1) в рецепторный потенциал (2) и серию нервных импульсов (3) при действии слабого (А) и сильного (Б) раздражителя.

4. Свойства рецепторов

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.

Чувствительность. Количественной мерой чувствительности сенсорного рецептора является абсолютный порог чувствительности – минимальная сила раздражителя, способная вызвать возбуждение рецептора.

Рис. 6.3. Адаптация  тонических (А), промежуточных (Б) и фазных рецепторов (В) к длительно действующему раздражителю постоянной силы.

Адаптацией называют явление ослабления возбуждения в рецепторе при действии длительного раздражителя постоянной силы. В зависимости от скорости адаптации рецепторы подразделяют на:

• Тонические (пропорциональные) рецепторы генерируют нервные импульсы в течение всего времени действия раздражителя. После высокочастотного залпа в начале действия раздражителя, частота нервных импульсов устанавливается на постоянном уровне (рис 6.3 А).
• Промежуточные (фазно-тонические) рецепторы генерируют нервные импульсы в течение всего времени действия раздражителя, однако их частота существенно уменьшается (рис 6.3 Б).
• Фазные (дифференциальные) рецепторы генерируют нервные импульсы в начальный (ON-ответ) и конечный (OFF-ответ) период действия раздражителя (рис 6.4 В).

5. Рецептивное поле

Рецептивным полем  нейрона называют множество рецепторов, функционально связанных с этим нейроном. Рецептивное поле нейрона  представляет собой динамическое образование  – один и тот же нейрон в различные  моменты времени может оказаться  функционально связанным с различным количеством рецепторов. Максимальная величина рецептивного поля какого-либо нейрона соответствует количеству рецепторов, которые связаны с эти нейроном морфологически, а минимальная величина может ограничиваться всего одним рецептором (рис 6.4).

Рис. 6.4. Рецептивные поля нейронов. 
А – максимальное рецептивное поле нейрона 2; 
Б – минимальное рецептивное поле нейрона 2;  
В – рецептивное поле нейрона 3; 1 – рецептирующая клетка.

Перекрытие  рецептивных полей. У первичных рецепторов зоны ветвления периферических отростков чувствительных нейронов могут перекрывать друг друга (рис 6.5 А). У вторичных рецепторов одна рецептирующая клетка может контактировать с несколькими чувствительными нейронами, т.е. может входить состав рецептивных полей различных нейронов (рис 6.5 Б).

Рис 6.5. Перекрытие рецептивных полей чувствительных нейронов первичных (А) и вторичных (Б) рецепторов.

Взаимодействие  рецепторов в рецептивном  поле. При одновременном раздражении нескольких рецепторов, входящих состав рецептивного поля одного нейрона, в этом нейроне можно получить ответ только от одного рецептора. В других рецептивных полях имеют место более сложные взаимодействия. Например, в сетчатке глаза существуют тормозные взаимодействия между рецепторами, расположенными в центральной и периферической части рецептивного поля.