Informatie

36.2: Somatosensatie - Biologie


Vaardigheden om te ontwikkelen

  • Beschrijf vier belangrijke mechanoreceptoren in de menselijke huid
  • Beschrijf de topografische verdeling van somatosensorische receptoren tussen een kale en harige huid
  • Leg uit waarom de perceptie van pijn subjectief is

Somatosensatie is een gemengde zintuiglijke categorie en omvat alle gewaarwordingen die worden ontvangen van de huid en slijmvliezen, evenals van de ledematen en gewrichten. Somatosensatie is ook bekend als tastzin, of beter bekend als tastzin. Somatosensatie komt voor over de hele buitenkant van het lichaam en ook op sommige inwendige locaties. Een verscheidenheid aan receptortypes - ingebed in de huid, slijmvliezen, spieren, gewrichten, inwendige organen en cardiovasculair systeem - spelen een rol.

Bedenk dat de epidermis de buitenste laag van de huid is bij zoogdieren. Het is relatief dun, bestaat uit met keratine gevulde cellen en heeft geen bloedtoevoer. De epidermis dient als een barrière voor water en voor invasie door ziekteverwekkers. Daaronder bevat de veel dikkere dermis bloedvaten, zweetklieren, haarzakjes, lymfevaten en vetafscheidende talgklieren (Figuur (PageIndex{1})). Onder de epidermis en dermis bevindt zich het onderhuidse weefsel, of hypodermis, de vetlaag die bloedvaten, bindweefsel en de axonen van sensorische neuronen bevat. De hypodermis, die ongeveer 50 procent van het lichaamsvet bevat, hecht de dermis aan het bot en de spier en levert zenuwen en bloedvaten aan de dermis.

Somatosensorische receptoren

Sensorische receptoren worden ingedeeld in vijf categorieën: mechanoreceptoren, thermoreceptoren, proprioceptoren, pijnreceptoren en chemoreceptoren. Deze categorieën zijn gebaseerd op de aard van de stimuli die elke receptorklasse transducert. Wat gewoonlijk 'aanraking' wordt genoemd, omvat meer dan één soort stimulus en meer dan één soort receptor. Mechanoreceptoren in de huid worden beschreven als ingekapseld (dat wil zeggen, omgeven door een capsule) of niet-ingekapseld (een groep die vrije zenuwuiteinden omvat). Een vrij zenuwuiteinde, zoals de naam al aangeeft, is een niet-ingekapselde dendriet van een sensorisch neuron. Vrije zenuwuiteinden zijn de meest voorkomende zenuwuiteinden in de huid en strekken zich uit tot in het midden van de opperhuid. Vrije zenuwuiteinden zijn gevoelig voor pijnprikkels, voor warm en koud en voor lichte aanraking. Ze passen zich langzaam aan een stimulus aan en zijn dus minder gevoelig voor abrupte veranderingen in de stimulatie.

Er zijn drie klassen van mechanoreceptoren: tactiele, proprioceptoren en baroreceptoren. Mechanoreceptoren voelen stimuli als gevolg van fysieke vervorming van hun plasmamembranen. Ze bevatten mechanisch gepoorte ionenkanalen waarvan de poorten openen of sluiten als reactie op druk, aanraking, rekken en geluid.” Er zijn vier primaire tactiele mechanoreceptoren in de menselijke huid: de schijven van Merkel, de bloedlichaampjes van Meissner, de Ruffini-uiteinden en het Pacinische bloedlichaampje; twee bevinden zich in de richting van het oppervlak van de huid en twee bevinden zich dieper. Een vijfde type mechanoreceptor, Krause-eindbollen, wordt alleen in gespecialiseerde regio's gevonden. De schijven van Merkel (getoond in figuur (PageIndex{2})) worden aangetroffen in de bovenste huidlagen nabij de basis van de epidermis, zowel in de huid met haar als op de kale huid, dat wil zeggen de haarloze huid op de handpalmen en vingers, de voetzolen en de lippen van mensen en andere primaten. De schijven van Merkel zijn dicht verdeeld in de vingertoppen en lippen. Het zijn traag aanpassende, niet-ingekapselde zenuwuiteinden en ze reageren op lichte aanraking. Lichte aanraking, ook wel discriminerende aanraking genoemd, is een lichte druk waarmee de locatie van een stimulus kan worden bepaald. De receptieve velden van Merkels schijven zijn klein met goed gedefinieerde randen. Daardoor zijn ze fijngevoelig voor randen en komen ze goed van pas bij taken als typen op een toetsenbord.

Oefening

Welke van de volgende beweringen over mechanoreceptoren is onjuist?

  1. Pacini-bloedlichaampjes worden gevonden in zowel de kale als de harige huid.
  2. Merkel's schijven zijn overvloedig aanwezig op de vingertoppen en lippen.
  3. Ruffini-uiteinden zijn ingekapselde mechanoreceptoren.
  4. De bloedlichaampjes van Meissner strekken zich uit tot in de onderste dermis.

De bloedlichaampjes van Meissner, (getoond in figuur (PageIndex{3})), ook bekend als tactiele bloedlichaampjes, bevinden zich in de bovenste dermis, maar steken uit in de epidermis. Ook zij komen voornamelijk voor in de kale huid van de vingertoppen en oogleden. Ze reageren op fijne aanraking en druk, maar ze reageren ook op laagfrequente trillingen of fladderen. Het zijn zich snel aanpassende, met vocht gevulde, ingekapselde neuronen met kleine, goed gedefinieerde randen en reageren op fijne details. Net als de schijven van Merkel zijn de bloedlichaampjes van Meissner niet zo overvloedig in de handpalmen als in de vingertoppen.

Dieper in de epidermis, nabij de basis, bevinden zich Ruffini-uiteinden, die ook wel bolvormige bloedlichaampjes worden genoemd. Ze zijn te vinden in zowel de kale als de harige huid. Dit zijn langzaam aanpassende, ingekapselde mechanoreceptoren die huidrek en vervormingen in gewrichten detecteren, zodat ze waardevolle feedback geven voor het grijpen van objecten en het regelen van de positie en beweging van de vinger. Zo dragen ze ook bij aan proprioceptie en kinesthesie. Ruffini-uitgangen detecteren ook warmte. Merk op dat deze warmtemelders dieper in de huid zitten dan de koudemelders. Het is dan ook niet verwonderlijk dat mensen koude stimuli detecteren voordat ze warme stimuli detecteren.

Pacinische bloedlichaampjes (te zien in figuur (PageIndex{4})) bevinden zich diep in de dermis van zowel de kale als de harige huid en zijn structureel vergelijkbaar met de bloedlichaampjes van Meissner; ze worden aangetroffen in het botperiost, gewrichtskapsels, pancreas en andere ingewanden, borst en geslachtsorganen. Ze passen zich snel aan mechanoreceptoren aan die diepe voorbijgaande (maar niet langdurige) druk en hoogfrequente trillingen voelen. Pacinische receptoren detecteren druk en trillingen door te worden gecomprimeerd, waardoor hun interne dendrieten worden gestimuleerd. Er zijn minder Pacinische bloedlichaampjes en Ruffini-uiteinden in de huid dan de schijven van Merkel en de bloedlichaampjes van Meissner.

Bij proprioceptie reizen proprioceptieve en kinesthetische signalen door gemyeliniseerde afferente neuronen die van het ruggenmerg naar de medulla lopen. Neuronen zijn niet fysiek verbonden, maar communiceren via neurotransmitters die worden uitgescheiden in synapsen of "gaten" tussen communicerende neuronen. Eenmaal in de medulla blijven de neuronen de signalen naar de thalamus dragen.

Spierspoeltjes zijn rekreceptoren die de hoeveelheid rek of verlenging van spieren detecteren. Hieraan verwant zijn Golgi-peesorganen, die spanningsreceptoren zijn die de kracht van spiercontractie detecteren. Proprioceptieve en kinesthetische signalen komen van ledematen. Onbewuste proprioceptieve signalen lopen van het ruggenmerg naar het cerebellum, het hersengebied dat de spiercontractie coördineert, in plaats van naar de thalamus, zoals de meeste andere sensorische informatie.

Barorecptors detecteren drukveranderingen in een orgaan. Ze worden aangetroffen in de wanden van de halsslagader en de aorta waar ze de bloeddruk controleren, en in de longen waar ze de mate van longexpansie detecteren. Rekreceptoren worden op verschillende plaatsen in het spijsverteringsstelsel en de urinewegen aangetroffen.

Naast deze twee soorten diepere receptoren zijn er ook snel aanpassende haarreceptoren, die te vinden zijn op zenuwuiteinden die zich rond de basis van haarzakjes wikkelen. Er zijn een paar soorten haarreceptoren die langzame en snelle haarbewegingen detecteren, en ze verschillen in hun gevoeligheid voor beweging. Sommige haarreceptoren detecteren ook doorbuiging van de huid, en bepaalde snel aanpassende haarreceptoren maken detectie mogelijk van stimuli die de huid nog niet hebben bereikt.

Integratie van signalen van mechanoreceptoren

De configuratie van de verschillende soorten receptoren die samenwerken in de menselijke huid resulteert in een zeer verfijnde tastzin. De nociceptieve receptoren - die pijn detecteren - bevinden zich in de buurt van het oppervlak. Kleine, fijn gekalibreerde mechanoreceptoren - de schijven van Merkel en de bloedlichaampjes van Meissner - bevinden zich in de bovenste lagen en kunnen zelfs een zachte aanraking nauwkeurig lokaliseren. De grote mechanoreceptoren - Pacinische bloedlichaampjes en Ruffini-uiteinden - bevinden zich in de lagere lagen en reageren op diepere aanraking. (Bedenk dat de diepe druk die die diepere receptoren bereikt niet fijn gelokaliseerd hoeft te zijn.) Zowel de bovenste als de onderste huidlaag houden snel en langzaam aanpassende receptoren vast. Zowel de primaire somatosensorische cortex als de secundaire corticale gebieden zijn verantwoordelijk voor het verwerken van het complexe beeld van stimuli die worden overgedragen door het samenspel van mechanoreceptoren.

Dichtheid van Mechanoreceptoren

De verdeling van aanraakreceptoren in de menselijke huid is niet consistent over het lichaam. Bij mensen zijn aanraakreceptoren minder dicht in de huid die bedekt is met elk type haar, zoals de armen, benen, romp en gezicht. Aanrakingsreceptoren zijn dichter bij een kale huid (het type dat bijvoorbeeld wordt aangetroffen op de vingertoppen en lippen van de mens), die doorgaans gevoeliger is en dikker is dan een harige huid (4 tot 5 mm versus 2 tot 3 mm).

Hoe wordt de receptordichtheid bij een mens geschat? De relatieve dichtheid van drukreceptoren op verschillende locaties op het lichaam kan experimenteel worden aangetoond met behulp van een tweepuntsdiscriminatietest. In deze demonstratie worden twee scherpe punten, zoals twee punaises, in contact gebracht met de huid van de proefpersoon (hoewel niet hard genoeg om pijn te veroorzaken of de huid te breken). De proefpersoon meldt of hij of zij één of twee punten voelt. Als de twee punten als één punt worden gevoeld, kan worden afgeleid dat de twee punten zich beide in het receptieve veld van een enkele sensorische receptor bevinden. Als twee punten als twee afzonderlijke punten worden gevoeld, bevindt elk punt zich in het receptieve veld van twee afzonderlijke sensorische receptoren. De punten kunnen dan dichterbij worden gebracht en opnieuw worden getest totdat de proefpersoon meldt dat hij slechts één punt voelt, en de grootte van het receptieve veld van een enkele receptor kan vanaf die afstand worden geschat.

Thermoreceptie

Naast Krause-eindbollen die koude detecteren en Ruffini-uiteinden die warmte detecteren, zijn er verschillende soorten koudereceptoren op sommige vrije zenuwuiteinden: thermoreceptoren, die zich in de dermis, skeletspieren, lever en hypothalamus bevinden, die worden geactiveerd door verschillende temperaturen . Hun paden naar de hersenen lopen van het ruggenmerg door de thalamus naar de primaire somatosensorische cortex. Warmte en koude informatie van het gezicht gaat via een van de hersenzenuwen naar de hersenen. Je weet uit ervaring dat een acceptabel koude of warme prikkel snel kan overgaan in een veel intensere prikkel die niet langer te verdragen is. Elke stimulus die te intens is, kan als pijn worden ervaren, omdat temperatuursensaties langs dezelfde paden worden geleid als pijnsensaties

Pijn

Pijn is de naam die wordt gegeven aan nociceptie, de neurale verwerking van schadelijke stimuli als reactie op weefselbeschadiging. Pijn wordt veroorzaakt door echte bronnen van letsel, zoals contact met een warmtebron die een thermische brandwond veroorzaakt of contact met een bijtende chemische stof. Maar pijn kan ook worden veroorzaakt door onschadelijke stimuli die de werking van schadelijke stimuli nabootsen, zoals contact met capsaïcines, de verbindingen die ervoor zorgen dat pepers heet smaken en die worden gebruikt in zelfverdedigingspepersprays en bepaalde actuele medicijnen. Paprika's smaken "heet" omdat de eiwitreceptoren die capsaïcine binden dezelfde calciumkanalen openen die worden geactiveerd door warme receptoren.

Nociceptie begint bij de sensorische receptoren, maar pijn, voor zover het de perceptie van nociceptie is, begint pas als het aan de hersenen wordt doorgegeven. Er zijn verschillende nociceptieve paden naar en door de hersenen. De meeste axonen die nociceptieve informatie in de hersenen vervoeren van het ruggenmerg projecteren naar de thalamus (net als andere sensorische neuronen) en het neurale signaal ondergaat de laatste verwerking in de primaire somatosensorische cortex. Interessant is dat één nociceptieve route niet naar de thalamus maar rechtstreeks naar de hypothalamus in de voorhersenen projecteert, die de cardiovasculaire en neuro-endocriene functies van het autonome zenuwstelsel moduleert. Bedenk dat bedreigende of pijnlijke prikkels de sympathische tak van het viscerale sensorische systeem stimuleren en een vecht-of-vluchtreactie voorbereiden.

Link naar leren

Bekijk deze video die de vijf fasen van nociceptieve pijn bezielt.

Samenvatting

Somatosensatie omvat alle sensaties die worden ontvangen van de huid en slijmvliezen, evenals van de ledematen en gewrichten. Somatosensatie komt voor over de hele buitenkant van het lichaam en ook op sommige inwendige locaties, en een verscheidenheid aan receptortypes, ingebed in de huid en slijmvliezen, spelen een rol.

Er zijn verschillende soorten gespecialiseerde sensorische receptoren. Snel aanpassende vrije zenuwuiteinden detecteren nociceptie, warm en koud en lichte aanraking. Langzaam aanpassende ingekapselde Merkels schijven worden gevonden in vingertoppen en lippen en reageren op lichte aanraking. De bloedlichaampjes van Meissner, gevonden in de kale huid, passen zich snel aan, ingekapselde receptoren die aanraking, laagfrequente trillingen en fladderen detecteren. Ruffini-uiteinden zijn langzaam aanpassende, ingekapselde receptoren die huidrek, gewrichtsactiviteit en warmte detecteren. Haarreceptoren passen zich snel aan de zenuwuiteinden die rond de basis van haarzakjes zijn gewikkeld en die haarbeweging en huidafbuiging detecteren. Ten slotte zijn Pacinische bloedlichaampjes ingekapseld, snel aanpassende receptoren die tijdelijke druk en hoogfrequente trillingen detecteren.

Kunstverbindingen

[link] Welke van de volgende beweringen over mechanoreceptoren is onjuist?

  1. Pacini-bloedlichaampjes worden gevonden in zowel de kale als de harige huid.
  2. Merkel's schijven zijn overvloedig aanwezig op de vingertoppen en lippen.
  3. Ruffini-uiteinden zijn ingekapselde mechanoreceptoren.
  4. De bloedlichaampjes van Meissner strekken zich uit tot in de onderste dermis.

[link] D

Woordenlijst

vrij zenuwuiteinde
einde van een afferente neuron dat geen gespecialiseerde structuur heeft voor het detecteren van sensorische stimuli; sommige reageren op aanraking, pijn of temperatuur
kaal
beschrijft de niet-harige huid op handpalmen en vingers, voetzolen en lippen van mensen en andere primaten
Golgi pees orgel
spierproprioceptieve spanningsreceptor die de sensorische component van de Golgi-peesreflex levert
Bloedlichaampje van Meissner
(ook tastlichaampje) ingekapselde, snel aanpassende mechanoreceptor in de huid die reageert op lichte aanraking
Merkel's schijf
niet-ingekapselde, langzaam aanpassende mechanoreceptor in de huid die reageert op aanraking
spierspoel
proprioceptieve rekreceptor die in een spier ligt en die de spier verkort tot een optimale lengte voor efficiënte contractie
nociceptie
neurale verwerking van schadelijke (zoals schadelijke) stimuli
Pacinisch bloedlichaampje
ingekapselde mechanoreceptor in de huid die reageert op diepe druk en trillingen
Ruffini einde
(ook bolvormig lichaampje) zich langzaam aanpassende mechanoreceptor in de huid die reageert op huidrek en gewrichtspositie