معلومة

آلية استقبال ميكانيكي؟

آلية استقبال ميكانيكي؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا مهتم بمعرفة الآلية الجزيئية وراء الاستقبال الميكانيكي / النقل الميكانيكي (أي الآلية الكامنة وراء توليد مستقبل المستقبل على التحفيز الميكانيكي). أعلم أن معظم المستقبلات الميكانيكية (اللمس ، التمدد ، الضغط ، إلخ) تستجيب للتعديل الميكانيكي لغشاء البلازما أو لبعض الإسقاطات الخارجية المضمنة في غشاء البلازما. أريد أن أعرف الأساس الجزيئي وراء هذا النقل الميكانيكي.

أيضًا ، الشعر الحسي في أعضاء الإحساس بالخط الجانبي للأسماك ، والتوازن والإحساس السمعي في الحيوانات ينطوي على توليد إمكانات مستقبلية عندما تنحني الستريوسيليا (أو أي إسقاط خارج الخلية مكافئ) ، مدمجة خارجيًا في الجيلاتين ، بطرق محددة ، مثال آخر على النقل الميكانيكي .
(لا أعرف ما إذا كانت كل هذه المستقبلات تعمل مع تعديل طفيف لنفس الإطار الأساسي أم أنها تعمل جميعها بآليات يمكن تمييزها. إذا كان هذا الأخير صحيحًا ، فأنا أريد فقط مثالًا واحدًا عن الكيفية التي يمكن أن تؤدي بها الآلية الجزيئية إلى استقبال ميكانيكي.)


يمكن أن يعمل المنبه الميكانيكي على الأنسجة ذات الخصائص المرنة والمطاطية اللزجة بطريقتين [1 ، 2]:

  • تشوه الغشاء الخلوي مما يؤدي إلى فتح القنوات الأيونية.
  • يخلق توترًا على المصفوفة خارج الخلية أو الهيكل الخلوي ، الذي ترتبط به القناة الأيونية ، مما يؤدي إلى فتح القناة.

يؤدي فتح القنوات الأيونية المنشطة بالتمدد إلى تكوين جهد فعل ، إذا كان هناك تدفق أيوني كافٍ لتحفيز إزالة الاستقطاب [1 ، 3].


مراجع:

  1. مساهمو Wikipedia ، "Stretch-activated ion channel" Wikipedia، The Free Encyclopedia، http://en.wikipedia.org/w/index.php؟title=Stretch-activated_ion_channel&oldid=606349902 (تمت الزيارة في 12 يوليو / تموز 2014).
  2. Grigg P. دراسات الفيزياء الحيوية للمستقبلات الميكانيكية. J. أبل. فيسيول. 1986 أبريل ؛ 60 (4): 1107-15. PubMed PMID: 2422151.
  3. مساهمو ويكيبيديا ، "النقل الميكانيكي ،" ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة ، http://en.wikipedia.org/w/index.php؟title=Mechanotransduction&oldid=593605473 (تمت الزيارة في 12 يوليو / تموز 2014).

مستقبلات آلية

أ ميكانيكي المستقبل، وتسمى أيضا مستقبل ميكانيكي، هو مستقبل حسي يستجيب للضغط الميكانيكي أو التشويه. هناك أربعة أنواع رئيسية من المستقبلات الميكانيكية في الجلد المجرد (الخالي من الشعر) ، وجلد الثدييات: الكريات الباشينية (الكريات الصفائحية) ، والكريات اللمسية (جسيمات ميسنر) ، ونهايات ميركل العصبية ، والكريات المنتفخة (كريات روفيني). هناك أيضًا مستقبلات ميكانيكية في الجلد المشعر ، وخلايا الشعر في مستقبلات الرئيسيات مثل قرود الريسوس والثدييات الأخرى تشبه تلك الموجودة لدى البشر ، كما تمت دراستها أيضًا في أوائل القرن العشرين من الناحية التشريحية والفيزيولوجية العصبية. [1]

تشمل المستقبلات الميكانيكية اللافقارية الحسية كامبانورال وحسية الشق ، من بين أمور أخرى.

توجد المستقبلات الميكانيكية أيضًا في الخلايا النباتية حيث تلعب دورًا مهمًا في النمو الطبيعي والتطور واستشعار بيئتها. [2]


آلية استقبال ميكانيكي؟ - مادة الاحياء

بشكل عام ، يهتم مختبرنا بكيفية تكامل الدماغ للمعلومات من الإشارات الاجتماعية الخارجية ومن الحالة الفسيولوجية الداخلية للحيوان لإنتاج السلوكيات المناسبة. يسعى عملنا إلى فهم كيفية معالجة الحيوان للمعلومات الاجتماعية البارزة ، والتي غالبًا ما يتم تسليمها عبر قنوات حسية متعددة ، ثم ترجمتها إلى سلوكيات خاصة بالسياق تستخدم للبقاء والتكاثر.

يستخدم برنامجنا البحثي الأسماك ، وخاصة أسماك البلطي الأفريقي Astatotilapia Burtoni (انظر صفحة النظام النموذجي) ، كنماذج لدراسة كيفية معالجة الدماغ للمعلومات ، وكيف تساهم الأنظمة الحسية في السلوك ، وكيف يمكن أن تؤثر المرونة الطبيعية في الحالة الهرمونية أو التغذوية الداخلية للحيوان على الوظيفة العصبية والنتائج السلوكية. تعد الأسماك أكبر مجموعة من الفقاريات وأكثرها تنوعًا ، والتي توفر لنا كائنات حية مثالية لدراسة الوظائف العصبية والحسية الأساسية ، وكيف ترتبط بالآليات السلوكية القريبة والنهائية في السياقات المقارنة والتطورية.

نحن نستخدم مجموعة من الأساليب التجريبية التي تتناول أسئلة على مستويات مختلفة من التنظيم البيولوجي من سلوك الكائن الحي بأكمله إلى الآليات الخلوية والجزيئية. التقنيات المستخدمة في المختبر تشمل المقايسات السلوكية ، في الجسم الحي تسجيلات الفسيولوجيا العصبية ، الكيمياء النسيجية المناعية ، فحوصات الهرمونات ، فى الموقع التهجين والتشريح العصبي وتتبع السبيل وتحليلات التعبير الجيني.

هدفنا النهائي هو اكتساب نظرة ثاقبة نحو فهم الآليات الأساسية لكيفية عمل الدماغ والتكيف مع البيئة الخارجية المتغيرة باستمرار للحيوان والحالة الفسيولوجية الداخلية. على طول الطريق ، نهدف إلى القيام بالعلوم الجيدة والاستمتاع!

المشاريع البحثية والاهتمامات:

- الآليات العصبية للسلوك الاجتماعي

- الاتصالات الحسية الكيميائية ومعالجتها

- تأثير الهرمونات (المنشطات ، الببتيدات العصبية ، الأمينات الحيوية) على المعالجة الحسية والسلوك

- دور الاتصال الصوتي أثناء التكاثر

- دور الاستقبال الآلي خلال التفاعلات الاجتماعية

- الاتصالات المتعددة الوسائط والمعالجة

- الآليات العصبية لتنظيم حاضنة الفم في التغذية ودوائر الدماغ التناسلية

- السيطرة العصبية لتحولات الوضع الاجتماعي

- الوضع الاجتماعي ودونة الحالة الإنجابية في الجهاز الحسي ووظيفة الدماغ

معمل ماروسكا

الآليات العصبية لهرمونات الثور والسلوك والمعالجة الحسية واللدونة الحسية والسلوكية والعصبية


التوازن والتوازن

يمكن لخلايا الشعر أيضًا اكتشاف حركة السوائل أو الأشياء داخل الكائنات الحية ، وبالتالي تلعب دورًا مهمًا في قدرة الأسماك على الحفاظ على توازنها واتجاهها داخل عمود الماء (Schell art & amp Wubbels1998). يتم الحفاظ على التوازن والتوازن الوضعي بواسطة بارس متفوقة، وهو جزء من أذن السمكة الداخلية ويتكون في الأسماك الفكية من ثلاثة القنوات الهلالية وغرفة إضافية تعرف باسم يوتريكلي (الشكل 6.3) تحتوي أسماك اللمبري (Petromyzontidae) على قناتين نصف دائريتين فقط ، ولأسماك الهاg (Myxinidae) قناة واحدة. تمتلئ القنوات نصف الدائرية بسائل (endolymph) ولها خلايا شعر حسية في أمبولاتها الطرفية. تؤدي التغييرات في التسارع أو الاتجاه إلى تحريك اللمف الباطن وتسبب إزاحة قبة هلامية تحيط بأهداب خلايا الشعر. ينتج عن الإزاحة الجانبية للأهداب تغيرات في معدل الحلقة الحلقات للخلايا العصبية الحسية التي تعصب خلايا الشعر ، مما يشير إلى دماغ السمكة بشأن التغيرات في التسارع أو الاتجاه. يحتوي utricle على وديعة صلبة ، أو غبار ("حجر الأذن") ، الحَفراء ، التي تقع على سرير من خلايا الشعر الحسية. يؤدي سحب الجاذبية إلى أسفل على الحَصْر على تحفيز نبضات من الخلايا الحسية ويزود الأسماك بمعلومات عن اتجاهها الرأسي في الماء. يعمل الجهاز بالتنسيق مع الكشف عن الضوء من أعلى السمكة بواسطة شبكية العين ويساعدان معًا في إبقاء السمكة منتصبة في الماء ( منعكس للضوء الظهري). فقدت السمكة الذهبية التي تمت إزالتها من جانب واحد وقنوات نصف دائرية قدرتها على التوجيه عموديًا ، على الرغم من استعادتها في كثير من الأحيان بعد عدة أيام (Ott & amp Platt 1988).


الأذن الداخلية للأسماك ، بعد هيلدبراند (1988).


نوع جديد من الاستقبال الميكانيكي بواسطة سوط Chlamydomonas

تم العثور على نوع جديد من آلية الحسية الميكانيكية في Chlamydomonas reinhardtii. عندما يتم التقاط خلية باستخدام ماصة شفط ويتم تطبيق ضغط سلبي ، تنتج الخلية نبضات Ca متكررة بتردد 0.5-1.0 هرتز. يزداد تردد النبضة مع الضغط المطبق. يتم إنتاج النبضات عندما يتم امتصاص الأسواط في الماصة ولكن ليس عندما يتم امتصاص جسم الخلية في ترك السوط خارج الماصة. تنتج الخلايا ذات الأسواط القصيرة نبضات ذات سعة صغيرة. وبالتالي ، فإن الموقع الذي تستشعر فيه الخلية المحفزات الميكانيكية وتولد التيار النبضي يجب أن يكون موضعيًا عند السوط. السعة والشكل والانتقائية الأيونية للنبضات التي يسببها الضغط تختلف عن التيار السوطي الكامل أو اللا شيء الذي يثيره التحفيز الضوئي. من المحتمل أن يتم إنتاج النبضات عن طريق مجموعة من التيارات التي تمر عبر قنوات حساسة للميكانيكا وقنوات Ca2 +. ربما تعمل هذه الاستجابة على تعديل الضرب السوطي وبالتالي تنظيم سلوك الخلية.

تنبيهات البريد الإلكتروني

استشهد بها

تجدنا في المؤتمر السنوي SEB 2021

نتطلع إلى المؤتمر السنوي SEB 2021 ، الذي سيعقد عبر الإنترنت في الفترة من 29 يونيو إلى 8 يوليو.

الوظائف والقهوة
انضم إلى محرر مراجعات JEB شارلوتلي روتليدج في الساعة 1.30 ظهرًا يوم 1 يوليو للاستماع إلى رحلتها المهنية الشخصية.

جائزة العالم الشاب
يسعدنا رعاية جائزة العالم الشاب (قسم الحيوانات). سيتم الإعلان عن الفائز في 2 يوليو خلال جلسة الميدالية والجائزة.

مجموعات الموضوع
شاهد مجموعات الموضوعات الخاصة بنا التي تسلط الضوء على الأوراق التي قدمها الفائزون الجدد بجوائز SEB ، واكتشف كيف يدعم JEB الباحثين في بداية حياتهم المهنية وتعرف على المجلة.

دعوة لتقديم أوراق - بناء نماذج جديدة في علم وظائف الأعضاء المقارن والميكانيكا الحيوية

عددنا الخاص القادم هو الترحيب بالطلبات المقدمة حتى 31 يوليو 2021. سيتم نشر العدد الخاص في أوائل عام 2022 وسيتم الترويج له على نطاق واسع عبر الإنترنت وفي المؤتمرات العالمية الرئيسية.

سلوكيات المرض عبر أنواع الفقاريات

تحمل خلايا الدم الحمراء في كيمان البيكربونات وليس بلازما الدم

باوتيستا وآخرون. اكتشفوا أنه بدلاً من حمل البيكربونات في بلازما الدم ، فإن الكيمن يحمل الأنيون في خلايا الدم الحمراء ، وذلك بفضل الهيموجلوبين المعدل بشكل خاص.

قراءة اتفاقية نشرها مع EIFL

يسعدنا أن نعلن أن الباحثين في 30 دولة نامية وتلك التي تمر اقتصاداتها بمرحلة انتقالية يمكنهم الاستفادة من النشر المفتوح الفوري والخالي من الرسوم في Journal of Experimental Biology بعد اتفاقية جديدة مع Electronic Information for Libraries (EIFL).

لدينا الآن أكثر من 200 مؤسسة في أكثر من 20 دولة وستة اتحادات مكتبات تشارك في مبادرة القراءة والنشر. اكتشف المزيد واطلع على القائمة الكاملة للمؤسسات المشاركة.


محتويات

هناك تكيف سريع وتكيف بطيء. يحدث التكيف السريع فورًا بعد تقديم الحافز ، أي في غضون مئات من الألف من الثانية. يمكن أن تستغرق العمليات التكيفية البطيئة دقائق أو ساعات أو حتى أيام. قد تعتمد فئتا التكيف العصبي على آليات فسيولوجية مختلفة جدًا. [2] يعتمد النطاق الزمني الذي يتراكم فيه التكيف ويتعافى على المسار الزمني للتحفيز. [2] ينتج عن التحفيز الوجيز التكيف الذي يحدث ويتعافى في حين أن التحفيز المطول يمكن أن ينتج أشكالًا أبطأ وأكثر ديمومة من التكيف. [2] أيضًا ، يبدو أن التنبيه الحسي المتكرر يقلل بشكل مؤقت من كسب انتقال متشابك المهاد القشري. كان تكيف الاستجابات القشرية أقوى وتعافى بشكل أبطأ. [2]

في أواخر القرن التاسع عشر ، أجرى الطبيب والفيزيائي الألماني هيرمان هيلمهولتز أبحاثًا مكثفة حول الأحاسيس الواعية وأنواع مختلفة من الإدراك. عرّف الأحاسيس بأنها "العناصر الأولية" للتجربة الواعية التي لا تتطلب أي تعلم ، والإدراك كتفسيرات ذات مغزى مشتقة من الحواس. درس الخصائص الفيزيائية للعين والرؤية بالإضافة إلى الإحساس الصوتي. في إحدى تجاربه الكلاسيكية المتعلقة بكيفية تغيير إدراك الفضاء من خلال التجربة ، ارتدى المشاركون نظارات شوهت المجال البصري بعدة درجات إلى اليمين. طُلب من المشاركين النظر إلى شيء ما وإغلاق أعينهم ومحاولة الوصول إليه ولمسه. في البداية ، وصل الأشخاص إلى الجسم بعيدًا جدًا عن اليسار ، ولكن بعد عدة تجارب تمكنوا من تصحيح أنفسهم.

وضع هيلمهولتز نظرية مفادها أن التكيف الإدراكي قد ينتج عن عملية أشار إليها بالاستدلال اللاواعي ، حيث يتبنى العقل دون وعي قواعد معينة من أجل فهم ما يُدرك للعالم. مثال على هذه الظاهرة هو عندما تبدو الكرة أصغر فأصغر ، فإن العقل سوف يستنتج بعد ذلك أن الكرة تبتعد عنها.

في تسعينيات القرن التاسع عشر ، أجرى عالم النفس جورج إم ستراتون تجارب اختبر فيها نظرية التكيف الإدراكي. في إحدى التجارب ، ارتدى نظارة عكسية لمدة 21 ساعة ونصف على مدار ثلاثة أيام. بعد إزالة النظارات ، "تمت استعادة الرؤية الطبيعية على الفور وبدون أي اضطراب في المظهر الطبيعي أو موضع الأشياء". [5]

في تجربة لاحقة ، ارتدى ستراتون النظارات لمدة ثمانية أيام كاملة. بحلول اليوم الرابع ، كانت الصور التي شوهدت من خلال الآلة لا تزال مقلوبة رأسًا على عقب. ومع ذلك ، في اليوم الخامس ، ظهرت الصور منتصبة حتى ركز عليها ثم انقلبت مرة أخرى. من خلال الاضطرار إلى التركيز على رؤيته لقلبها رأسًا على عقب مرة أخرى ، خاصةً عندما علم أن الصور تضرب شبكية عينه في الاتجاه المعاكس كالمعتاد ، استنتج ستراتون أن دماغه قد تكيف مع التغيرات في الرؤية.

أجرى ستراتون أيضًا تجارب حيث ارتدى نظارات غيرت مجاله البصري بمقدار 45 درجة. كان دماغه قادرًا على التكيف مع التغيير وإدراك العالم كالمعتاد. أيضًا ، يمكن تغيير المجال مما يجعل الموضوع يرى العالم رأسًا على عقب. ولكن بينما يتكيف الدماغ مع التغيير ، يبدو العالم "طبيعيًا". [6] [7]

في بعض التجارب المتطرفة ، اختبر علماء النفس لمعرفة ما إذا كان بإمكان الطيار قيادة طائرة ذات رؤية متغيرة. تمكن جميع الطيارين الذين تم تزويدهم بنظارات غيرت رؤيتهم من التنقل بأمان في الطائرة بسهولة. [6]

يعتبر التكيف هو سبب الظواهر الإدراكية مثل الصور اللاحقة وتأثير الحركة اللاحق. في غياب حركات العين المثبتة ، قد يتلاشى الإدراك البصري أو يختفي بسبب التكيف العصبي. (انظر التكيف (العين)). [8] عندما يتكيف التدفق المرئي للمراقب مع اتجاه واحد للحركة الحقيقية ، يمكن إدراك الحركة المتخيلة بسرعات مختلفة. إذا كانت الحركة المتخيلة في نفس الاتجاه الذي حدث أثناء التكيف ، فإن السرعة المتخيلة تتباطأ عندما تكون الحركة المتخيلة في الاتجاه المعاكس ، تزداد سرعتها عندما يكون التكيف والحركات المتخيلة متعامدة ، والسرعة المتخيلة لا تتأثر. [9] أظهرت الدراسات التي أجريت باستخدام تخطيط الدماغ المغناطيسي (MEG) أن الأشخاص الذين يتعرضون لحافز بصري متكرر على فترات وجيزة يصبحون ضعيفين أمام التحفيز مقارنة بالمنبه الأولي. أظهرت النتائج أن الاستجابات البصرية للحافز المتكرر مقارنة بالمحفز الجديد أظهرت انخفاضًا كبيرًا في كل من قوة التنشيط وزمن الكمون الذروة ولكن ليس في مدة المعالجة العصبية. [10]

على الرغم من الأهمية البالغة للحركة والصور فيما يتعلق بالتكيف ، فإن التكيف الأكثر أهمية هو التكيف مع مستويات السطوع. عند الدخول إلى غرفة مظلمة أو غرفة مضاءة بشدة ، يستغرق الأمر بعض الوقت للتكيف مع المستويات المختلفة. يسمح الضبط على مستويات السطوع للثدييات باكتشاف التغيرات في محيطها. هذا يسمى التكيف المظلم.

التكيف السمعي ، كتكيف إدراكي مع الحواس الأخرى ، هو العملية التي يتكيف بها الأفراد مع الأصوات والضوضاء. كما أظهرت الأبحاث ، مع تقدم الوقت ، يميل الأفراد إلى التكيف مع الأصوات ويميلون إلى تمييزها بشكل أقل تكرارًا بعد فترة. يميل التكيف الحسي إلى مزج الأصوات في صوت واحد متغير ، بدلاً من الحصول على عدة أصوات منفصلة كسلسلة. علاوة على ذلك ، بعد الإدراك المتكرر ، يميل الأفراد إلى التكيف مع الأصوات لدرجة أنهم لم يعودوا يدركونها بوعي ، أو بالأحرى "يحجبونها". الشخص الذي يعيش بالقرب من مسارات القطار ، سيتوقف في النهاية عن ملاحظة أصوات القطارات العابرة. وبالمثل ، لم يعد الأفراد الذين يعيشون في المدن الكبرى يلاحظون أصوات المرور بعد فترة. بالانتقال إلى منطقة مختلفة تمامًا ، مثل الريف الهادئ ، يكون ذلك الشخص على دراية بالصمت والصراصير وما إلى ذلك. [11]

يتطلب الاستقبال الميكانيكي للصوت مجموعة محددة من خلايا المستقبل تسمى خلايا الشعر التي تسمح لإشارات التدرج بالمرور إلى العقد المكانية حيث سيتم إرسال الإشارة إلى الدماغ لمعالجتها. نظرًا لأن هذا استقبال ميكانيكي ، يختلف عن الاستقبال الكيميائي ، فإن تكييف الصوت من البيئة المحيطة يعتمد بشكل كبير على الحركة الفيزيائية لفتح وإغلاق القنوات الكاتيونية على الخلايا المجسمة لخلية الشعر. تتأهب قنوات التحويل الكهربي الميكانيكي (MET) ، الموجودة في قمم الستريوسيليا ، لاكتشاف التوتر الناجم عن انحراف حزمة الشعر. يولد انحراف حزمة الشعر قوة عن طريق سحب بروتينات الوصلة الطرفية التي تربط الأذرع المجسمة المجاورة. [12]

التكيف الإدراكي ظاهرة تحدث لجميع الحواس ، بما في ذلك الشم واللمس. يمكن للفرد أن يتكيف مع رائحة معينة مع مرور الوقت. يميل المدخنون ، أو الأفراد الذين يعيشون مع مدخنين ، إلى التوقف عن ملاحظة رائحة السجائر بعد مرور بعض الوقت ، في حين أن الأشخاص الذين لا يتعرضون للدخان بشكل منتظم سيلاحظون الرائحة على الفور. يمكن ملاحظة نفس الظاهرة مع أنواع أخرى من الرائحة ، مثل العطور والزهور وما إلى ذلك. يمكن للدماغ البشري أن يميز الروائح غير المألوفة للفرد ، بينما يتكيف مع تلك المستخدمة والتي لم تعد بحاجة إلى التعرف عليها بوعي.

تستخدم الخلايا العصبية الشمية نظام تغذية مرتدة من مستويات أيونات الكالسيوم 2+ لتنشيط تكيفها مع الروائح الطويلة. نظرًا لحقيقة أن نقل الإشارة الشمية يستخدم نظام نقل مرسال ثانٍ ، فإن آلية التكيف تتضمن العديد من العوامل التي تشمل في الغالب CaMK أو كموديولين المرتبط بأيونات Ca 2+.

تنطبق هذه الظاهرة أيضًا على حاسة اللمس. سيتم ملاحظة قطعة غير مألوفة من الملابس التي تم ارتداؤها للتو على الفور ، ومع ذلك ، بمجرد ارتدائها لفترة من الوقت ، سوف يتكيف العقل مع نسيجها ويتجاهل المنبه. [13]

تحرير الألم

في حين أن الخلايا العصبية الحسية الميكانيكية الكبيرة مثل تكيف عرض النوع الأول / المجموعة Aß ، فإن الخلايا العصبية الأصغر من النوع الرابع / المجموعة C لا تفعل ذلك. نتيجة لذلك ، لا يهدأ الألم عادة بسرعة ولكنه يستمر لفترات طويلة من الزمن ، على النقيض من ذلك ، تتكيف المعلومات الحسية الأخرى بسرعة ، إذا بقيت البيئة المحيطة ثابتة.

تحرير الوزن التدريب

أظهرت الدراسات أن هناك تكيفًا عصبيًا بعد جلسة تدريب وزن واحدة فقط. يتم اختبار مكاسب القوة من قبل الأشخاص دون أي زيادة في حجم العضلات. وجدت تسجيلات سطح العضلات باستخدام تقنيات التخطيط الكهربائي للعضلات (SEMG) أن مكاسب القوة المبكرة خلال التدريب ترتبط بزيادة السعة في نشاط SEMG. هذه النتائج مع نظريات أخرى مختلفة تشرح زيادة القوة دون زيادة في كتلة العضلات. تشمل النظريات الأخرى لزيادة القوة المتعلقة بالتكيف العصبي ما يلي: خفضت العضلة الناهضة والمضادة التنشيط المشترك ، وتزامن الوحدة الحركية ، وزيادة معدلات إطلاق النار للوحدة الحركية. [14]

تساهم التكيفات العصبية في حدوث تغييرات في الموجات V وردود فعل هوفمان. يمكن استخدام H-reflex لتقييم استثارة العصبونات الحركية α الشوكية ، بينما تقيس الموجة V حجم ناتج المحرك من العصبونات الحركية α. أظهرت الدراسات أنه بعد نظام تدريب المقاومة لمدة 14 أسبوعًا ، عبر المشاركون عن زيادة سعة الموجة V بمقدار

50٪ وزيادة اتساع الانعكاس H من

20٪. [15] أظهر هذا أن التكيف العصبي يفسر التغيرات في الخصائص الوظيفية لدوائر الحبل الشوكي في البشر دون التأثير على تنظيم القشرة الحركية. [16]

غالبًا ما يتم الخلط بين مصطلحي التكيف العصبي والتعود. التعود ظاهرة سلوكية بينما التكيف العصبي هو ظاهرة فسيولوجية ، على الرغم من أن الاثنين ليسا منفصلين تمامًا. أثناء التعود ، يمتلك المرء بعض السيطرة الواعية على ما إذا كان المرء يلاحظ شيئًا اعتاد عليه. ومع ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالتكيف العصبي ، فليس لدى المرء سيطرة واعية عليه. على سبيل المثال ، إذا كان الشخص قد تكيف مع شيء ما (مثل الرائحة أو العطر) ، فلا يمكن للمرء أن يجبر نفسه بوعي على شم هذا الشيء. يرتبط التكيف العصبي ارتباطًا وثيقًا بكثافة التحفيز مع زيادة شدة الضوء ، وسوف تتكيف حواس المرء معها بقوة أكبر. [17] بالمقارنة ، يمكن أن يختلف التعود اعتمادًا على الحافز. مع التحفيز الضعيف يمكن أن يحدث التعود على الفور تقريبًا ولكن مع وجود منبه قوي قد لا يعتاد الحيوان على الإطلاق [18] على سبيل المثال نسيم بارد مقابل إنذار حريق. يحتوي التعود أيضًا على مجموعة من الخصائص التي يجب تلبيتها حتى يطلق عليها عملية التعود. [19]

التعديلات على المدى القصير

تحدث التكيفات العصبية قصيرة المدى في الجسم أثناء الأنشطة الإيقاعية. يعد المشي أحد أكثر الأنشطة شيوعًا عند حدوث هذه التكيفات العصبية باستمرار. [20] عندما يمشي الشخص ، يقوم الجسم بجمع معلومات حول البيئة والمناطق المحيطة بالقدمين باستمرار ، ويقوم بضبط العضلات المستخدمة قليلاً وفقًا للتضاريس. على سبيل المثال ، يتطلب المشي صعودًا عضلات مختلفة عن المشي على رصيف مسطح. عندما يدرك الدماغ أن الجسم يسير صعودًا ، فإنه يقوم بإجراء تكيفات عصبية ترسل المزيد من النشاط إلى العضلات المطلوبة للمشي الشاق. يتأثر معدل التكيف العصبي بمنطقة الدماغ وبالتشابه بين أحجام وأشكال المحفزات السابقة. [21] التكيفات في التلفيف الصدغي السفلي تعتمد بشكل كبير على المحفزات السابقة ذات الحجم المماثل ، وتعتمد نوعًا ما على المحفزات السابقة ذات الشكل المماثل. التكيفات في قشرة الفص الجبهي أقل اعتمادًا على المحفزات السابقة التي لها نفس الحجم والشكل.

التعديلات طويلة المدى

بعض الحركات الإيقاعية ، مثل حركات التنفس ، ضرورية للبقاء على قيد الحياة. نظرًا لأنه يجب استخدام هذه الحركات على مدار العمر بأكمله ، فمن المهم بالنسبة لها أن تعمل على النحو الأمثل. وقد لوحظ التكيف العصبي في هذه الحركات استجابة للتدريب أو الظروف الخارجية المتغيرة. [20] لقد ثبت أن الحيوانات قللت من معدلات التنفس استجابةً لمستويات اللياقة البدنية الأفضل. نظرًا لأن معدلات التنفس لم تكن تغيرات واعية قام بها الحيوان ، فمن المفترض أن التكيفات العصبية تحدث للجسم للحفاظ على معدل تنفس أبطأ.

التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) هو أسلوب مهم في علم النفس العصبي الإدراكي الحديث الذي يستخدم للتحقيق في التأثيرات الإدراكية والسلوكية للتداخل المؤقت للمعالجة العصبية. أظهرت الدراسات أنه عندما تتعطل القشرة المرئية للهدف بواسطة TMS ، فإن الموضوع يرى ومضات عديمة اللون من الضوء أو الفوسفين. [22] عندما تعرضت رؤية الأشخاص إلى التحفيز المستمر للون واحد ، حدثت تكيفات عصبية جعلت الأشخاص يستخدمون اللون. بمجرد حدوث هذا التكيف ، تم استخدام TMS لتعطيل القشرة البصرية للموضوعات مرة أخرى ، وكانت ومضات الضوء التي شاهدها الموضوع بنفس لون التحفيز المستمر قبل الاضطراب.

يمكن أن يحدث التكيف العصبي لغير الوسائل الطبيعية. يمكن أن تتسبب الأدوية المضادة للاكتئاب ، مثل تلك التي تسبب تنظيمًا منخفضًا لمستقبلات بيتا الأدرينالية ، في حدوث تكيفات عصبية سريعة في الدماغ. [23] من خلال إحداث تكيف سريع في تنظيم هذه المستقبلات ، يمكن للأدوية تقليل آثار الإجهاد على أولئك الذين يتناولون الدواء.

غالبًا ما يكون التكيف العصبي أمرًا بالغ الأهمية لبقاء الحيوان على قيد الحياة بعد الإصابة. على المدى القصير ، قد يغير حركات الحيوان لمنع تفاقم الإصابة. على المدى الطويل ، قد يتيح للحيوان الشفاء الكامل أو الجزئي من الإصابة.

إصابة الدماغ تحرير

أظهرت الدراسات التي أجريت على الأطفال الذين يعانون من إصابات دماغية في مرحلة الطفولة المبكرة أن التكيفات العصبية تحدث ببطء بعد الإصابة. [24] أظهر الأطفال المصابون بإصابات مبكرة في اللغويات والإدراك المكاني ومناطق النمو العاطفي في الدماغ عجزًا في تلك المناطق مقارنة بمن لم يتعرضوا لإصابة. بسبب التكيفات العصبية ، ومع ذلك ، في سن المدرسة المبكرة ، لوحظ تطور كبير في تلك المناطق.

إصابة الساق تحرير

بعد بتر الرجل الأمامية ، ذبابة الفاكهة (ذبابة الفاكهة ميلانوجاستر) يظهر تغيرات فورية في وضع الجسم وحركية المشي التي تمكنه من مواصلة المشي. [25] تُظهر ذبابة الفاكهة أيضًا تكيفات على المدى الطويل. وجد الباحثون أنه بعد بتر ساقه الخلفية مباشرة ، فضل الذباب الابتعاد عن جانب الإصابة ، لكن بعد عدة أيام اختفى هذا التحيز ، واستدار الذباب يسارًا ويمينًا بشكل متساوٍ ، كما حدث قبل الإصابة. [26] قارن هؤلاء الباحثون الذباب بوظائفه مقابل ضعف في الحس العميق - إحساس الجسم بمكان وجوده في الفضاء - ووجدوا أنه بدون استقبال الحس العميق ، لم يظهر الذباب نفس التعافي من تحيز الدوران بعد الإصابة. [26] تشير هذه النتيجة إلى أن معلومات التحفيز العصبي ضرورية لبعض التكيف العصبي الذي يحدث في ذبابة الفاكهة بعد اصابة في الساق.


كارين واركنتين

يدرس معظم البحث في مختبر Warkentin الكائنات الحية النامية في سياق بيئي وتطوري. نحن نركز على الفقس باعتباره تحولًا حاسمًا في تاريخ الحياة ، والعمل مع الأجنة التي تتغير بشكل تكيفي عند خروجها من كبسولة البيض استجابة لإشارات المخاطرة والفرصة. نحن ندمج الأساليب من السلوك ، والبيئة ، وعلم وظائف الأعضاء ، وعلم الأحياء التطوري والفهم الأفضل للأجنة ، واستخدام الأجنة لمعالجة الأسئلة العامة في سلوك الحيوان. نحن نجمع بين علم الأحياء والهندسة الميكانيكية لتصميم أجهزة تتيح أنواعًا جديدة من التجارب في سلوك الجنين.

نحن نعمل في نيوتروبيكس على الضفادع الشجرية ذات العيون الحمراء ، والضفادع الشجرية ذات الساعة الرملية ، والضفادع الزجاجية - نمثل ثلاث سلالات من الضفادع التي طورت بيضًا شجريًا بشكل مستقل واحتفظت بالضفادع الصغيرة المائية - وعلى الضفادع التي تعيش على الرغوة والتي تختلف في أرض بيضها. يتناول عملنا البيئة ، والتطور ، وآليات اللدونة ، وتفاعلات الأجنة مع الحيوانات المفترسة والآباء ، والتغيرات التنموية في سلوك الجنين.

يعمل البروفيسور واركنتين أيضًا من أجل فهم أفضل للتنوع الجنسي من خلال تجميع وجهات النظر من علم الأحياء التطوري والتطوري.


جدول المحتويات

قائمة المساهمين
مقدمة
مقدمة
محتويات المجلدات الأخرى
الفصل 1. الطاقة والمحولات والتمييز الحسي
I. الملخص التمهيدي
ثانيًا. الخبرة الحسية
ثالثا. مستقبلات
رابعا. المنبهات
خامسا الردود
السادس. حالات خاصة
سابعا. استنتاج
مراجع
الفصل 2. الخصائص العصبية
I. الأساس الهيكلي لعمل الجهاز العصبي
ثانيًا. الدافع العصبي
ثالثا. وظيفة متشابكة
رابعا. التكامل العصبي
V. ترميز المعلومات
السادس. خصائص خاصة
سابعا. ملخص
ثامنا. دليل لأدب الفسيولوجيا العصبية
مراجع
الفصل 3. التكامل في الجهاز العصبي
I. الترميز
ثانيًا. المشابك
ثالثا. اندماج
رابعا. مجالات الحساسية
V. مجالات التقارب والمعقدة
السادس. التلخيص مقابل التمييز
سابعا. المسارات الفسيولوجية والتوصيلات التشريحية
ثامنا. المشكلة في المنظور التاريخي
التاسع. ردود الفعل
X. Eccles & # 39 مساهمة توضيحية
الحادي عشر. العودة إلى علم التشريح
ثاني عشر. تطورات أخرى
الثالث عشر. المجال المنشق
الرابع عشر. متواليات محددة مركزيا
الخامس عشر. أجهزة الكمبيوتر كنماذج للعقول
السادس عشر. دوائر المنطقة المحظورة
السابع عشر. نحو المزيد من الخلايا المحددة
الثامن عشر. ثبات وصلات متشابك
التاسع عشر. احتمال
مراجع
الفصل 4. أجهزة الحواس البدائية وتطور الأنظمة الحسية
I. مقدمة
ثانيًا. تنوع أجهزة الحواس
ثالثا. بدائية & quot؛ عيون & quot
رابعا. التخصص في الفقاريات
V. الجهاز العصبي المركزي الفقاري
السادس. الاتجاهات التطورية للثدييات
سابعا. قشرة دماغية
ثامنا. التنظيم العصبي والإدراك
مراجع
الفصل 5. علم الأجنة السلوكي
I. مقدمة
ثانيًا. الجهاز العصبي الجنيني
ثالثا. الجنين
رابعا. الوليد: نمو السلوك بعد الولادة
خامسا - الخلاصة
مراجع
الفصل 6. علم السلوك
I. مقدمة
ثانيًا. المفاهيم الأساسية لعلم السلوك
ثالثا. نهج أخلاقي لدراسة الإدراك
مراجع
الفصل 7. التحكم الجيني
1. أهداف وطرق تحليل السلوك الجيني
ثانيًا. نتائج البحث
ثالثا. الاستنتاجات العامة
مراجع
الفصل 8. التعرف على الأشياء
I. مقدمة
ثانيًا. حقائق
ثالثا. نظرية
مراجع
الفصل 9. الاستقبال الكيميائي
I. مقدمة
ثانيًا. مورفولوجيا المستقبلات الكيميائية
ثالثا. الفيزيولوجيا الكهربية
مراجع
الفصل 10. التذوق والشم
I. مقدمة
ثانيًا. حساسية
ثالثا. التفضيلات
رابعا. العوامل الغذائية والاستقلابية
خامسا الاتصالات الكيميائية والفيرومونات
مراجع
الفصل 11. مستقبلات آلية جلدية
معايير لتصنيف الخلايا العصبية المستقبلة للميكانيكية الجلدية
ثانيًا. المستقبلات الميكانيكية في الجلد المشعر
ثالثا. المستقبلات الميكانيكية في الجلد اللامع
رابعا. المستقبلات الميكانيكية المرتبطة بشعر الجيوب الأنفية والأسنان والمخالب
خامسا - الخلاصة
مراجع
الفصل 12. التصور التكتيكي للمادة
I. مقدمة
ثانيًا. تجارب متعلقة بإدراك الملمس
ثالثا. نحو نموذج مفاهيمي لإدراك الملمس
رابعا. مناقشة عامة وخاتمة
مراجع
الفصل 13. الحواس المكانية
1. التعريب السمعي
ثانيًا. مستقبلات مشتركة
ثالثا. مغازل العضلات وأعضاء الأوتار
رابعا. الجهاز الدهليزي
مراجع
الفصل 14. التوجه والحركة في الفضاء
I. طوبولوجيا نظام Sensorimotor
ثانيًا. الحركية
ثالثا. مخطط الجسم
رابعا. اتجاه الجاذبية
V. التوجه الأناني
السادس. التوجه الجغرافي والملاحة
سابعا. التنسيق الحسي الحركي
مراجع
الفصل 15. استقبال درجة الحرارة
I. الأحاسيس الحرارية
ثانيًا. الفيزيولوجيا العصبية للاستقبال الحراري
ثالثا. مقارنة بين الأساليب المختلفة لاستقبال درجة الحرارة
مراجع
الفصل 16. الرؤية
انا مضيئة
ثانيًا. صبغات ضوئية
ثالثا. تشريح
رابعا. الاستجابات الكهربائية - شبكية العين
V. الاستجابات الكهربائية - CNS
مراجع
الفصل 17. الرؤية
1. علم النفس الفيزيائي
ثانيًا. الارتباطات الفسيولوجية
مراجع
الفصل 18. السمع: الآليات العصبية المركزية
1. تطور النظام السمعي الفقاري
ثانيًا. تطور استقبال الصوت
ثالثا. مساهمة الهياكل السمعية المركزية في السمع
مراجع
الفصل 19. الاختبار
I. النظم السمعية غير الثديية
ثانيًا. أنظمة السمع في الثدييات
ثالثا. ملخص
مراجع
فهرس المؤلف
دليل الموضوع


تشريح وفسيولوجيا الحواس الخاصة

الناس مخلوقات متجاوبة تمسك الخبز الطازج أمامنا ، وتتدفق أفواهنا تصفيق الرعد المفاجئ يجعلنا نقفز على هذه & # 8220irritants & # 8221 والعديد من الآخرين هم المحفزات التي تحيينا باستمرار ويفسرها نظامنا العصبي الأربعة & # 8220 - الحواس التقليدية & # 8221 - الشم والذوق والبصر والسمع - تسمى حواس خاصة.

وظائف الحواس الخاصة

تشمل وظائف الحواس الخمس الخاصة ما يلي:

  1. رؤية. البصر أو الرؤية هو قدرة العين (العينين) على تركيز واكتشاف صور الضوء المرئي على المستقبلات الضوئية في شبكية كل عين التي تولد نبضات عصبية كهربائية بألوان ودرجات وسطوع مختلفة.
  2. سمع. السمع أو الاختبار هو حاسة الإدراك السليم.
  3. المذاق. يشير الذوق إلى القدرة على اكتشاف طعم مواد مثل الطعام وبعض المعادن والسموم وما إلى ذلك.
  4. يشم. الرائحة أو الشم هي جزيئات الرائحة الأخرى & # 8220 الكيميائية & # 8221 التي تمتلك مجموعة متنوعة من الميزات ، وبالتالي ، تثير مستقبلات معينة بقوة أو أقل ، فإن هذا المزيج من الإشارات المثيرة من مستقبلات مختلفة يشكل ما نعتبره رائحة الجزيء و # 8217.
  5. لمس. اتصال. صلة. اللمس أو الحسية الجسدية ، وتسمى أيضًا اللمس أو الحس الميكانيكي ، هي تصور ناتج عن تنشيط المستقبلات العصبية ، بشكل عام في الجلد بما في ذلك بصيلات الشعر ، ولكن أيضًا في اللسان والحلق والغشاء المخاطي.

العين والرؤية

الرؤية هي الإحساس الذي تمت دراسته ، ومعظم المستقبلات الحسية في الجسم 70٪ موجودة في العين.

تشريح العين

الرؤية هي الحس الذي يتطلب أكثر & # 8220 التعلم & # 8221 ، ويبدو أن العين مسرورة بخداع التعبير القديم & # 8220 ترى ما تتوقع رؤيته & # 8221 غالبًا ما يكون صحيحًا جدًا.

الهياكل الخارجية والملحقات

تشمل الهياكل الملحقة للعين عضلات العين الخارجية والجفون والملتحمة والجهاز الدمعي.

  • الجفون. من الأمام ، تكون العين محمية بواسطة الجفون التي تلتقي عند الزوايا الوسطى والجانبية للعين ، وسطي و صوار جانبي (كانثوس)، على التوالى.
  • رموش العين. تظهر الرموش من حدود كل جفن.
  • غدد عظم الكعب. Modified sebaceous glands associated with the eyelid edges are the tarsal glands these glands produce an oily secretion that lubricates the eye ciliary glands, modified sweat glands, lie between the eyelashes.
  • Conjunctiva. A delicate membrane, the conjunctiva, lines the eyelids and covers part of the outer surface of the eyeball it ends at the edge of the cornea by fusing with the corneal epithelium.
  • Lacrimal apparatus. The lacrimal apparatus consists of the lacrimal gland and a number of ducts that drain the lacrimal secretions into the nasal cavity.
  • Lacrimal glands. The lacrimal glands are located above the lateral end of each eye they continually release a salt solution (دموع) onto the anterior surface of the eyeball through several small ducts.
  • Lacrimal canaliculi. The tears flush across the eyeball into the lacrimal canaliculi medially, then into the lacrimal sac, and finally into the nasolacrimal duct, which empties into the nasal cavity.
  • Lysozyme. Lacrimal secretion also contains antibodies and lysozyme, an enzyme that destroys bacteria thus, it cleanses and protects the eye surface as it moistens and lubricates it.
  • Extrinsic eye muscle. ستة خارجي، أو خارجي, eye muscles are attached to the outer surface of the eye these muscles produce gross eye movements and make it possible for the eyes to follow a moving object these are the lateral rectus, medial rectus, superior rectus, inferior rectus, inferior oblique، و superior oblique.

Internal Structures: The Eyeball

The eye itself, commonly called the eyeball, is a hollow sphere its wall is composed of three layers, and its interior is filled with fluids called humors that help to maintain its shape.

Layers Forming the Wall of the Eyeball

Now that we have covered the general anatomy of the eyeball, we are ready to get specific.

  • Fibrous layer. The outermost layer, called the fibrous layer, consists of the protective sclera and the transparent cornea.
  • Sclera. The sclera, thick, glistening, white connective tissue, is seen anteriorly as the “white of the eye”.
  • Cornea. The central anterior portion of the fibrous layer is crystal clear this “window” is the cornea through which light enters the eye.
  • Vascular layer. The middle eyeball of the layer, the vascular layer, has three distinguishable regions: the المشيمية، ال ciliary body، و ال قزحية.
  • Choroid. Most posterior is the choroid, a blood-rich nutritive tunic that contains a dark pigment the pigment prevents light from scattering inside the eye.
  • Ciliary body. Moving anteriorly, the choroid is modified to form two smooth muscle structures, the ciliary body, to which the lens is attached by a suspensory ligament called ciliary zonule, and then the قزحية.
  • Pupil. The pigmented iris has a rounded opening, the pupil, through which light passes.
  • Sensory layer. The innermost sensory layer of the eye is the delicate two-layered شبكية العين, which extends anteriorly only to the ciliary body.
  • Pigmented layer. The outer pigmented layer of the retina is composed pigmented cells that, like those of the choroid, absorb light and prevent light from scattering inside the eye.
  • Neural layer. The transparent inner neural layer of the retina contains millions of receptor cells, the قضبان و المخاريط, which are called مستقبلات الضوء because they respond to light.
  • Two-neuron chain. Electrical signals pass from the photoreceptors via a two-neuron chain-الخلايا ثنائية القطب وثم ganglion cells– before leaving the retina via العصب البصري as nerve impulses that are transmitted to the optic cortex the result is vision.
  • Optic disc. The photoreceptor cells are distributed over the entire retina, except where the optic nerve leaves the eyeball this site is called the optic disc، أو blind spot.
  • Fovea centralis. Lateral to each blind spot is the fovea centralis, a tiny pit that contains only cones.

عدسة

Light entering the eye is focused on the retina by the lens, a flexible biconvex, crystal-like structure.

  • الغرف. The lens divides the eye into two segments or chambers the anterior (aqueous) segment, anterior to the lens, contains a clear, watery fluid called النكتة المائية ال posterior (vitreous) segment posterior to the lens, is filled with a gel-like substance called either النكتة الزجاجية, or the vitreous body.
  • Vitreous humor. Vitreous humor helps prevent the eyeball from collapsing inward by reinforcing it internally.
  • Aqueous humor. Aqueous humor is similar to blood plasma and is continually secreted by a special of the choroid it helps maintain intraocular pressure, or the pressure inside the eye.
  • Canal of Schlemm. Aqueous humor is reabsorbed into the venous blood through the scleral venous sinus, or canal of Schlemm, which is located at the junction of the sclera and cornea.
Eye Reflexes

Both the external and internal eye muscles are necessary for proper eye function.

  • Photopupillary reflex. When the eyes are suddenly exposed to bright light, the pupils immediately constrict this is the photopupillary reflex this protective reflex prevents excessively bright light from damaging the delicate photoreceptors.
  • Accommodation pupillary reflex. The pupils also constrict reflexively when we view close objects this accommodation pupillary reflex provides for more acute vision.

The Ear: Hearing and Balance

At first glance, the machinery for hearing and balance appears very crude.

Anatomy of the Ear

Anatomically, the ear is divided into three major areas: the external, or outer, ear the middle ear, and the internal, or inner, ear.

External (Outer) Ear

The external, or outer, ear is composed of the auricle and the external acoustic meatus.

  • Auricle. The auricle, or بينا, is what most people call the “ear”- the shell-shaped structure surrounding the auditory canal opening.
  • External acoustic meatus. The external acoustic meatus is a short, narrow chamber carved into the temporal bone of the skull in its skin-lined walls are the ceruminous glands, which secrete waxy, yellow cerumen أو earwax, which provides a sticky trap for foreign bodies and repels insects.
  • Tympanic membrane. Sound waves entering the auditory canal eventually hit the tympanic membrane, or طبلة الأذن, and cause it to vibrate the canal ends at the ear drum, which separates the external from the middle ear.
Middle Ear

The middle ear, or tympanic cavity, is a small, air-filled, mucosa-lined cavity within the temporal bone.

  • Openings. The tympanic cavity is flanked laterally by the eardrum and medially by a bony wall with two openings, the نافدة بيضاوية and the inferior, membrane-covered round window.
  • Pharyngotympanic tube. The pharyngotympanic tube runs obliquely downward to link the middle ear cavity with the throat, and the mucosae lining the two regions are continuous.
  • Ossicles. The tympanic cavity is spanned by the three smallest bones in the body, the ossicles, which transmit the vibratory motion of the eardrum to the fluids of the inner ear these bones, named for their shape, are the شاكوش، أو المطرقة، ال سندان، أو سندان، و ال الرِّكاب، أو الركاب.
Internal (Inner) Ear

The internal ear is a maze of bony chambers, called the عظمي، أو osseous, labyrinth, located deep within the temporal bone behind the eye socket.

  • Subdivisions. The three subdivisions of the bony labyrinth are the spiraling, pea-sized cochlea, the vestibule, and the semicircular canals.
  • Perilymph. The bony labyrinth is filled with a plasma-like fluid called perilymph.
  • Membranous labyrinth. Suspended in the perilymph is a membranous labyrinth, a system of membrane sacs that more or less follows the shape of the bony labyrinth.
  • Endolymph. The membranous labyrinth itself contains a thicker fluid called endolymph.

Chemical Senses: Taste and Smell

The receptors for taste and olfaction are classified as chemoreceptors because they respond to chemicals in solution.

Olfactory Receptors and the Sense of Smell

Even though our sense of smell is far less acute than that of many other animals, the human nose is still no slouch in picking up small differences in odors.

  • Olfactory receptors. The thousands of olfactory receptors, receptors for the sense of smell, occupy a postage stamp-sized area in the roof of each nasal cavity.
  • Olfactory receptor cells. The olfactory receptor cells are neurons equipped with olfactory hairs, long cilia that protrude from the nasal epithelium and are continuously bathed by a layer of mucus secreted by underlying glands.
  • Olfactory filaments. When the olfactory receptors located on the cilia are stimulated by chemicals dissolved in the mucus, they transmit impulses along the olfactory filaments, which are bundled axons of olfactory neurons that collectively make up the olfactory nerve.
  • Olfactory nerve. The olfactory nerve conducts the impulses to the olfactory cortex of the brain.

Taste Buds and the Sense of Taste

The word taste comes from the Latin word taxare, which means “to touch, estimate, or judge”.

  • Taste buds. The taste buds, or specific receptors for the sense of taste, are widely scattered in the oral cavity of the 10, 000 or so taste buds we have, most are on the tongue.
  • Papillae. The dorsal tongue surface is covered with small peg-like projections, or papillae.
  • Circumvallate and fungiform papillae. The taste buds are found on the sides of the large round circumvallate papillae and on the tops of the more numerous fungiform papillae.
  • Gustatory cells. The specific cells that respond to chemicals dissolved in the saliva are epithelial cells called gustatory cells.
  • Gustatory hairs. Their long microvilli- the gustatory hairs- protrude through the taste pore, and when they are stimulated, they depolarize and impulses are transmitted to the brain.
  • Facial nerve. The facial nerve (VII) serves the anterior part of the tongue.
  • Glossopharyngeal and vagus nerves. The other two cranial nerves- the glossopharyngeal and vagus- serve the other taste bud-containing areas.
  • Basal cells. Taste bud cells are among the most dynamic cells in the body, and they are replaced every seven to ten days by basal cells found in the deeper regions of the taste buds.

Physiology of the Special Senses

The processes that makes our special senses work include the following:

Pathway of Light through the Eye and Light Refraction

When light passes from one substance to another substance that has a different density, its speed changes and its rays are bent, or refracted.

  • Refraction. The refractive, or bending, power of the cornea and humors is constant however, that of the lens can be changed by changing its shape- that is, by making it more or less convex, so that light can be properly focused on the retina.
  • Lens. The greater the lens convexity, or bulge, the more it bends the light the flatter the lens, the less it bends the light.
  • Resting eye. The resting eye is “set” for distant vision in general, light from a distance source approaches the eye as parallel rays and the lens does not need to change shape to focus properly on the retina.
  • Light divergence. Light from a close object tends to scatter and to diverge, or spread out, and the lens must bulge more to make close vision possible to achieve this, the ciliary body contracts allowing the lens to become more convex.
  • Accommodation. The ability of the eye to focus specifically for close objects (those less than 20 feet away) is called accommodation.
  • Real image. The image formed on the retina as a result of the light-bending activity of the lens is a real image- that is, it is reversed from left to right, upside down, and smaller than the object.

Visual Fields and Visual Pathways to the Brain

Axons carrying impulses from the retina are bundled together at the posterior aspect of the eyeball and issue from the back of the eye as the optic nerve.

  • Optic chiasma. At the optic chiasma, the fibers from the medial side of each eye cross over to the opposite side of the brain.
  • Optic tracts. The fiber tracts that result are the optic tracts each optic tract contains fibers from the lateral side of the eye on the same side and the medial side of the opposite eye.
  • Optic radiation. The optic tract fibers synapse with neurons in the thalamus, whose axons form the optic radiation, which runs to the occipital lobe of the brain there they synapse with the cortical cells, and visual interpretation, or seeing, occurs.
  • Visual input. Each side of the brain receives visual input from both eyes-from the lateral field of vision of the eye on its own side and from the medial field of the other eye.
  • Visual fields. Each eye “sees” a slightly different view, but their visual fields overlap quite a bit as a result of these two facts, humans have binocular vision, literally “two-eyed vision” provides for depth perception, also called “three-dimensional vision” as our visual cortex fuses the two slightly different images delivered by the two eyes.

Mechanisms of Equilibrium

The equilibrium receptors of the inner ear, collectively called the vestibular apparatus, can be divided into two functional arms- one arm responsible for monitoring static equilibrium and the other involved with dynamic equilibrium.

Static Equilibrium

Within the membrane sacs of the vestibule are receptors called maculae that are essential to our sense of static equilibrium.

  • Maculae. The maculae report on changes in the position of the head in space with respect to the pull of gravity when the body is not moving.
  • Otolithic hair membrane. Each macula is a patch of receptor (hair) cells with their “hairs” embedded in the otolithic hair membrane, a jelly-like mass studded with otoliths, tiny stones made of calcium salts.
  • Otoliths. As the head moves, the otoliths roll in response to changes in the pull of gravity this movement creates a pull on the gel, which in turn slides like a greased plate over the hair cells, bending their hairs.
  • Vestibular nerve. This event activates the hair cells, which send impulses along the vestibular nerve (a division of cranial nerve VIII) to the cerebellum of the brain, informing it of the position of the head in space.
Dynamic Equilibrium

The dynamic equilibrium receptors, found in the semicircular canals, respond to angular or rotatory movements of the head rather than to straight-line movements.

  • Semicircular canals. The semicircular canals are oriented in the three planes of space thus regardless of which plane one moves in, there will be receptors to detect the movement.
  • Crista ampullaris. Within the ampulla, a swollen region at the base of each membranous semicircular canal is a receptor region called crista ampullaris, or simply crista, which consists of a tuft of hair cells covered with a gelatinous cap called the cupula.
  • Head movements. When the head moves in an arclike or angular direction, the endolymph in the canal lags behind.
  • Bending of the cupula. Then, as the cupula drags against the stationary endolymph, the cupula bends- like a swinging door- with the body’s motion.
  • Vestibular nerve. This stimulates the hair cells, and impulses are transmitted up the vestibular nerve to the cerebellum.

Mechanism of Hearing

The following is the route of sound waves through the ear and activation of the cochlear hair cells.

  • Vibrations. To excite the hair cells in the organ of Corti in the inner ear, sound wave vibrations must pass through air, membranes, bone and fluid.
  • Sound transmission. The cochlea is drawn as though it were uncoiled to make the events of sound transmission occurring there easier to follow.
  • Low frequency sound waves. Sound waves of low frequency that are below the level of hearing travel entirely around the cochlear duct without exciting hair cells.
  • High frequency sound waves. But sounds of higher frequency result in pressure waves that penetrate through the cochlear duct and basilar membrane to reach the scala tympani this causes the basilar membrane to vibrate maximally in certain areas in response to certain frequencies of sound, stimulating particular hair cells and sensory neurons.
  • Length of fibers. The length of the fibers spanning the basilar membrane tune specific regions to vibrate at specific frequencies the higher notes- 20, 000 Hertz (Hz)- are detected by shorter hair cells along the base of the basilar membrane.

Practice Quiz: Special Senses Anatomy and Physiology

1. These are sensory nerve endings or specialize cells capable of responding to stimuli by developing action potentials.

A. Mechanoreceptors
B. Chemoreceptors
C. Photoreceptors
D. Thermoreceptors
E. Receptors
F. Nociceptors

1. Answer: E. Receptors

  • Option E: Receptors are sensory nerve endings or specialize cells capable of responding to stimuli by developing action potentials.
  • Option A: Mechanoreceptors respond to mechanical stimuli such as the bending or stretching of receptors.
  • Option B: Chemoreceptors respond to chemicals such as odor molecules.
  • Option C: Photoreceptors: respond to light.
  • Option D: Thermoreceptors respond to temperature changes.
  • Option F: Nociceptors respond to stimuli that result in the sensation of pain.

2. These deeper tactile receptors play an important role in detecting continuous pressure in the skin.

A. Merkel’s disks
B. Meissner’s corpuscles
C. Ruffini’s end organs
D. Pacinian corpuscles

2. Answer: C. Ruffini’s end organs

  • Option C: Ruffini’s end organs are deeper tactile receptors that play an important role in detecting continuous pressure in the skin.
  • Option A: Merkel’s disksare small, superficial nerve endings involved in detecting light touch and superficial pressure.
  • Option B: Meissner’s corpuscles are receptors for fine, discriminative touch located just deep to the epidermis.
  • Option D: Pacinian corpuscles are the deepest receptors associated with tendons and joints. These receptors relay information concerning deep pressure, vibration, and position.

3. Which of the following best describes the neuronal pathway for olfaction?

A. Olfactory tracts — Olfactory cortex — Interneurons — Olfactory bulb— Axons from olfactory neurons — Foramina of the cribriform plate
B. Olfactory bulb — Axons from olfactory neurons — Foramina of the cribriform plate — Interneurons — Olfactory tracts — Olfactory cortex
C. Foramina of the cribriform plate — Axons from olfactory neurons — Olfactory bulb — Interneurons — Olfactory tracts — Olfactory cortex
D. Axons from olfactory neurons — Foramina of the cribriform plate — Olfactory bulb — Interneurons — Olfactory tracts — Olfactory cortex

3. Answer: D. Axons from olfactory neurons — Foramina of the cribriform plate — Olfactory bulb — Interneurons — Olfactory tracts — Olfactory cortex

  • Option D: Axons from olfactory neurons form the olfactory nerves (cranial nerve I), which pass through foramina of the cribriform plate and enter the البصلة الشمية. There they synapse with interneurons that relay action potentials to the brain through the olfactory tracts. Each olfactory tract terminates in an area of the brain called the olfactory cortex, located within the temporal and frontal lobes.

4. The sensory structures that detect taste stimuli are the:

A. taste buds
B. papillae
C. taste cells
D. taste hairs
E. taste pore

4. Answer: A. taste buds

  • Option A: The sensory structures that detect taste stimuli are the taste buds.
  • Option B: Taste buds are oval structures located on the surface of certain papillae, which are enlargements on the surface of the tongue.
  • Option C: Specialized epithelial cells form the exterior supporting capsule of the taste bud, and the interior of each bud consists of about 40 taste cells.
  • Option D: Each taste cell contains hairlike processes, called taste hairs.
  • Option E: Taste hairs extend into a tiny opening in the surrounding stratified epithelium, called taste pore.

5. The accessory structures protect, lubricate, and move the eye. They include all of the following EXCEPT:

A. eyebrows
B. eyelids
C. conjunctiva
D. lacrimal apparatus
E. extrinsic eye muscles
F. sclera

5. Answer: F. sclera

  • Option F: ال سclerais the firm, white, outer connective tissue layer of the posterior five-sixths of the fibrous tunic. It helps maintain the shape of the eye and provides attachment sites for the extrinsic eye muscles.
  • Options A, B, C, D, and E: ال eyebrows,eyelids,الملتحمة,lacrimal apparatus، وextrinsic eye muscles are considered accessory structures that protect, lubricate, and move the eye.

6. It is the transparent, anterior sixth of the eye that permits light to enter the eye.

A. Sclera
B. Cornea
C. Lens
D. Iris
E. Pupil

6. Answer: B. Cornea

  • Option B: ال القرنية is the transparent, anterior sixth of the eye that permits light to enter the eye.
  • Option A: ال الصلبة العينيةis the firm, white, outer connective tissue layer of the posterior five-sixths of the fibrous tunic. It helps maintain the shape of the eye and provides attachment sites for the extrinsic eye muscles.
  • Option C: ال عدسة is a flexible, biconvex, transparent disc.
  • Option D: ال قزحية is the colored part of the eye.
  • Option E: ال التلميذ is the opening in the center of the eye.

7. It is the innermost tunic and it covers the posterior five-sixths of the eye.

A. Choroid
B. Ciliary body
C. Suspensory ligaments
D. Retina

7. Answer: D. Retina

  • Option D: ال retina or nervous tunic is the innermost tunic and it covers the posterior five-sixths of the eye. It consists of an outer pigmented retina و inner sensory retina.
  • Option A: الالمشيمية is the posterior portion of the vascular tunic, associated with the sclera.
  • Option B: ال ciliary body is continuous with the anterior margin of the choroid. It contains smooth muscles called ciliary muscles.
  • Option C: Ciliary muscles attach to the perimeter of the lens by the suspensory ligaments.

8. The sensory retina contains photoreceptor cells called rods which:

A. are very sensitive to light and can function in very dim light, but they do not provide color vision.
B. require much more light, and they do provide color vision.
C. contain a photosensitive pigment called rhodopsin, which is made up of the colorless protein opsin in loose chemical combination with a yellow pigment called retinal.
D. has three types
E. A and C
F. B and D

8. Answer: E. A and C

  • Options A and C: The sensory retina contains photoreceptor cells called rods and cones, which respond to light. قضبان are very sensitive to light and can function in very dim light, but they do not provide color vision. Rod cells contain a photosensitive pigment called rhodopsin, which is made up of the colorless protein opsin in loose chemical combination with a yellow pigment called retinal.
  • Options B and D: المخاريط require much more light, and they do provide color vision. There are three types of cones, each sensitive to a different color: blue, green, or red. The many colors that we can see result from stimulation of combinations of these three types of cones.

9. The middle ear contains three auditory ossicles which are the:

A. external acoustic meatus, ceruminous glands, and eardrum.
B. malleus, incus, and stapes.
C. bony labyrinth, membranous labyrinth, and cochlea.
D. oval window, round window, and vestibule.

9. Answer: B. malleus, incus, and stapes.

  • Option B: ال الأذن الوسطى contains three auditory ossicles which are the المطرقة, سندان، و الركاب.
  • Option A: ال external acoustic meatus, ceruminous glands، و ال الغشاء الطبلي أو طبلة الأذن are parts of the external ear.
  • Options C and D: ال bony labyrinth, membranous labyrinth, قوقعة,نافدة بيضاوية,round window, وvestibuleare parts of the الأذن الداخلية.

10. It is a component that is associated with the vestibule and is involved in evaluating the position of the head relative to gravity.


Professor Daniel Robert

My research investigates the biophysical mechanisms used by organisms to sense their environment.

Using insects as model systems, my research contributes to understanding the foundations of hearing and electroreception. These senses are investigated at multiple levels, from the molecular basis of mechanoreception to the psychophysics of auditory behaviour. My research has unveiled a novel mechanism of directional sound detection used by a small parasitoid fly. Studying mosquitoes we discovered that the mosquito auditory system -its antennae- is sensitive to nanometre-range vibrations. This result led to the discovery that mosquitoes and fruitflies are endowed with active auditory mechanics. Much like the ears of mammals, these auditory systems use the motility of their mechanoreceptive cells, ciliated neurones in insects, to enhance their mechanical sensitivity and frequency selectivity (eg. Goepfert وآخرون 2003 PNAS, Jackson&Robert 2006 PNAS). We have recently shown that in tree crickets, nonlinear active mechanisms rely on the action of a critical oscillator to generate frequency-selective signal amplification (Mhatre&Robert 2013, Current Biology).

Our research also showed that frequency selectivity in the locust is possible through the anisotropic characteristics of its eardrum. Phenomenologically, we demonstrated the build up of a travelling wave which is frequency-dependent, analogous to a propagating nanoscale tsunami. The travelling wave results in the spatial dispersion of frequencies as well as energy localisation. The physical mechanism was shown to rely on membrane mass distribution and tension alone, a mechanism likely to be useful for the bio-inspired design of sensitive analytical microphones (Malkin وآخرون 2013, Royal Society Interface). The microscale ears of insects can be sophisticated we showed that those of the Amazonian Copiphora bushcricket exhibit the three canonical steps of mammalian hearing, including pressure reception, impedance conversion and frequency selectivity (Montealegre-Z وآخرون 2012 Science). This research established that it is possible to perform these biophysical tasks using microscale auditory organs.

We have recently discovered that bumble bees can detect floral electric fields and learn their presence and structure to inform foraging decisions (Clarke وآخرون. 2013. Science). My research team could demonstrate that bumblebees can be trained to distinguish between experimental feeding stations (simulating flowers) that are at different electrostatic potentials. In brief, the main findings are: 1. Flowers are surrounded by weak electrostatic fields arising by interaction with the natural atmospheric potential gradient. 2. Bees can detect the presence of these fields. 3. Floral electrostatic potential changes as bees approach and visit the flower. 4. Bees can learn differences in magnitude and structure of floral electrostatic fields. Remarkably, further experiments demonstrated that bees learn more readily the difference between two shades of green when electrostatic fields are present. This discovery leads to the conclusion that weak electrostatic potentials constitute a previously unsuspected form of information that plays a role in the complex interaction between plants and their pollinators.