تُعتبر المستشعرات الحسية جزءًا أساسيًا في فهمنا للبيئة المحيطة بنا، سواء تلك المتعلقة بالعالم الخارجي أم حالتنا الداخلية.
الإدراك الحسي
- الإدراك هو ببساطة عملية استخدام الحواس المتاحة لدينا لفهم العالم بشكل أفضل.
- الشخص أو الكائن الحي الذي يمتلك القدرة على معالجة المحفزات البيئية يُعتبر ذو إدراك حسي.
- تتم معالجة هذه المحفزات من خلال التنسيق بين حواسنا والدماغ، حيث تشمل الحواس الخمس: السمع، والبصر، والذوق، والشم، واللمس.
- بجانب ذلك، يتضمن الإدراك الحسي اكتشاف المنبهات، التعرف عليها، تصنيفها، والاستجابة لها.
- يمكن تصنيف المحفزات إلى خمسة أنواع رئيسية: ميكانيكية، كيميائية، كهربائية، ضوئية، وحرارية.
- تبدأ عملية الإدراك الحسي نتيجة لتحفيز شيء ما في البيئة لأعضاء حسنا.
- يمكن أن تؤدي مجموعة متنوعة من المحفزات مثل الكيميائية أو الميكانيكية أو الكهربائية أو الحرارية إلى الشعور بالألم.
- من المهم ملاحظة أن أنواع معينة من المنبهات يمكن أن تُدرك بواسطة حواس مختلفة.
- على سبيل المثال، يمكن أن تُدرك المنبهات الكيميائية من خلال حاستي الشم والتذوق.
- يميل الإدراك الحسي إلى التدهور مع تقدم العمر.
الوظيفة الحسية
- يُستخدم مصطلح “الإحساس” للتمييز بين وظيفتي الإحساس والإدراك، حيث يُشير الإحساس إلى تنشيط خلايا المستقبلات الحسية استجابةً للمنبهات.
- بينما الإدراك هو المعالجة الأكثر تعقيدًا للمنبهات الحسية بشكل يشكل معنى.
- يعتمد الإدراك على الإحساس، ولكن ليس كل الأحاسيس تُدرك بشكل كامل، كما أن المستقبلات هي الخلايا أو الهياكل المتخصصة لاكتشاف الأحاسيس.
- تتفاعل خلية المستقبل بشكل مباشر مع المنبه، في حين أن بروتين المستقبل المتواجد عبر الغشاء يعمل على إثراء التغيرات الفسيولوجية في الخلايا العصبية من خلال فتح القنوات الأيونية أو تعديل عمليات الإشارات الخلوية.
- تُحفَز المستقبلات عبر الأغشية بواسطة مواد كيميائية تُعرف بالروابط، مثل الجزيئات التي قد تُعمل كشيفرات لمستقبلات التذوق.
- كما توجد بروتينات أغشية أخرى حساسة للتغيرات الميكانيكية أو الحرارية، والتي تُعزز من تدفق الأيونات عبر أغشيتها.
- يمكن أيضًا أن تولد هذه العمليات نبضات فعل أو جهد متدرج في الخلايا العصبية الحسية.
المستقبلات الحسية
تنشط المحفزات الموجودة في البيئة خلايا المستقبل المتخصصة في الجهاز العصبي المحيطي، حيث يتم استشعار أنواع مختلفة من المحفزات بواسطة خلايا مستقبلة مختلفة.
يمكن تصنيف خلايا المستقبل بناءً على ثلاثة معايير: نوع الخلية، الموقع، والوظيفة.
تصنف المستقبلات هيكليًا بحسب نوع الخلية وموقعها بالنسبة للمحفزات التي تستشعرها.
كما يمكن أيضًا تصنيفها بناءً على كيفية تحول المحفزات والآثار الناتجة عن المنبهات الميكانيكية، الضوئية، أو الكيميائية على إمكانات غشاء الخلية.
أنواع المستقبلات الهيكلية
تشمل الخلايا التي تعالج المعلومات عن البيئة:
-
- أولاً: خلايا عصبية ذات نهايات عصبية حرة، حيث يمتد التشعب في الأنسجة لاستقبال الإحساس.
- ثانياً: خلايا عصبية ذات نهايات مغلفة، حيث تُغلف النهايات العصبية الحسية في نسيج ضام يُعزز حساسيتها.
- ثالثاً: خلايا مستقبلية متخصصة، تمتلك مكونات هيكلية معينة تفسر نوعًا محددًا من التحفيز.
- تُعتبر مستقبلات الألم والحرارة الموجودة في الطبقة الجلدية أمثلة على خلايا عصبية ذات نهايات حرة.
- بالإضافة إلى ذلك، توجد في الجلد خلايا عُصوية كريات صفائحية، وهي خلايا عصبية ذات نهايات مغلفة تستجيب للضغط واللمس.
- كما أن الخلايا الموجودة في الشبكية، التي تستجيب للضوء، تعد مثالاً على مستقبلات متخصصة تُعرف بالمستقبلات الضوئية.
تصنيف المستقبلات حسب نوع الخلية
يمكن تصنيف أنواع الخلايا المستقبلة اعتمادًا على بنيتها، حيث تتمتع الخلايا العصبية الحسية بإحدى الصفتين:
- أولا: نهايات عصبية حرة.
- ثانياً: نهايات مغلقة، مثل المستقبلات الضوئية الموجودة في العين، مثل الخلايا العصوية.
- ثالثاً: خلايا مستقبل متخصصة، حيث تطلق هذه الخلايا نواقل عصبية إلى الخلايا الثنائية القطب، التي تتشابك بدورها مع خلايا العصب البصري.
تصنيف المستقبلات حسب موقعها بالنسبة للمنبهات
هناك طريقة أخرى لتصنيف المستقبلات تعتمد على موقعها بالنسبة للمنبهات، حيث أن المستقبل الخارجي يقع بالقرب من المحفز في البيئة الخارجية.
مثل المستقبلات الحسية الجسدية الموجودة في الجلد؛ والمستقبل الداخلي والذي يستشعر المنبهات من الأعضاء والأنسجة الداخلية.
على سبيل المثال، المستقبلات التي تكتشف زيادة ضغط الدم في الشريان الأورطي أو الجيوب السباتية.
وأخيرًا، المستقبِل الحركي هو المستقبل الذي يكون قريبًا من جزء متحرك من الجسم، مثل العضلات، والذي يستشعر مواضع الأنسجة أثناء حركتها.
الطرائق الحسية
عند سؤال أي شخص عن الحواس، من المحتمل أن يسردوا خمس حواس رئيسية: التذوق، الشم، اللمس، السمع، والبصر.
ومع ذلك، هذه ليست كل الحواس، إذ أن أبرز ما يُغفل هو حاسة التوازن.
يمكن تقسيم ما يُعرف باللمس إلى ضغط، اهتزاز، توتر، وموقع بصيلات الشعر.
استنادًا إلى نوع المستقبلات الميكانيكية التي تدرك هذه الإحساسات، تشمل الحواس الأخرى المُهملة إدراك الحرارة بواسطة المُستقبلات الحرارية وإدراك الألم بواسطة مستقبلات الألم.
في العلوم الفسيولوجية، يمكن تصنيف الحواس إلى عامة وخاصة.
فالحس العام هو الذي ينتشر في أنحاء الجسم وله خلايا مستقبلية ضمن هياكل أعضاء أخرى.
على سبيل المثال، هذه تشمل المستقبلات الميكانيكية في الجلد، العضلات، أو جدران الأوعية الدموية.
تقريبًا تساهم الحواس العامة في حاسة اللمس كما تم وصفه، أو في الحس العميق (حركة الجسم) أو الحساسية (حركة الجسم)، أو الإحساس الحشوي.
هذه الإحساسات لها أهمية خاصة في وظائف الجسم اللاإرادية، بينما الحس الخاص يُعنى به عضو محدد مثل العين، الأذن الداخلية، اللسان، أو الأنف.
كيف يحدث الإدراك الحسي
تُعتبر كل حاسة طريقة حسية؛ حيث تشير الطريقة إلى الطريقة التي يتم بها ترميز المعلومات.
ويمكن وصف الطرائق الحسية الرئيسية بناءً على كيفية نقل كل منها.
تتضمن الحواس الكيميائية التذوق والشم، في حين يتضمن المعنى شاملًا ما يُشار إليه عادةً باللمس الإحساسي الكيميائي، مثل الشعور بالألم.
كما يتم استشعار الضغط، الاهتزاز، تمدد العضلات، وحركة الشعر بواسطة المحفزات الخارجية من خلال المستقبلات الميكانيكية.
تتم استشعار السمع والتوازن أيضًا بواسطة المستقبلات الميكانيكية، وأخيرًا، تتطلب الرؤية تنشيط مستقبلات ضوئية.
يصل عدد الطرائق الحسية الممكنة إلى 17، حيث تتنوع الحواس الرئيسية إلى فئات أكثر تخصصًا، أو طرائق فرعية.
تمثل الطريقة الحسية الفردية الإحساس بنوع معين من التحفيز، على سبيل المثال، تُعرف حاسة اللمس العامة بالتحسس الجسدي، ويمكن فصلها إلى ضغط خفيف، ضغط عميق، اهتزاز، حكة، ألم، حرارة، أو حركة الشعر.
الأعصاب الحسية
بمجرد أن تحول أي خلية حسية تحفيزًا إلى نبضة عصبية، يجب أن تنتقل هذه الإشارة على طول المحاور للوصول إلى الجهاز العصبي المركزي.
في العديد من الحواس الخاصة، تمتلك المحاور التي تخرج من المستقبلات الحسية ترتيبًا طبوغرافيًا.
فهذا يعني أن موقع المستقبلات الحسية يرتبط بموقع المحور العصبي في العصب، كما هو الحال في شبكية العين.
توجد أيضًا محاور من الخلايا الجذعية الجنينية في النقرة في مركز العصب البصري، تحاط بمحاور من الخلايا الجذعية المجاورة.
أعصاب العمود الفقري
بشكل عام، تحتوي الأعصاب الشوكية على محاور واردة من المستقبلات الحسية في المحيط.
مثلاً، الجلد مختلط مع المحاور العصبية الصادرة التي تنتقل إلى العضلات أو الأعضاء المستجيبة الأخرى.
عندما تقترب الأعصاب الشوكية من النخاع الشوكي، تنقسم إلى جذور ظهرية وبطنية.
تحتوي الجذور الظهرية فقط على محاور العصبونات الحسية، في حين أن الجذور البطنية تحتوي فقط على محاور العصبونات الحركية.
سوف تتشابك بعض الفروع مع الخلايا العصبية المحلية في العقدة الجذرية الظهرية أو القرن الخلفي (الظهري) أو القرن الأمامي (البطني) عند دخولها الحبل الشوكي.
في حين أن الفروع الأخرى قد تنتقل مسافة قصيرة لأعلى أو لأسفل العمود الفقري، للتفاعل مع الخلايا العصبية في المستويات الأخرى.
قد يتحول الفرع أيضًا إلى العمود الخلفي (الظهري) للمادة البيضاء، للتواصل مع الدماغ.
من أجل الوضوح، سنستخدم المصطلحين البطني والظهري للإشارة إلى الهياكل داخل الحبل الشوكي التي تشكل جزءًا من هذه المسارات.
هذا سيساعد أيضًا في تأكيد العلاقات بين المكونات المختلفة، حيث غالبًا ما تكون أنظمة الأعصاب النخاعية المرتبطة بالدماغ متقابلة؛ بحيث يكون الجانب الأيمن من الجسم متصلًا بالجانب الأيسر من الدماغ، والجانب الأيسر من الجسم بالجانب الأيمن.
الأعصاب القحفية
تنقل الأعصاب القحفية معلومات حسية دقيقة من الرأس والعنق مباشرة إلى الدماغ، أما بالنسبة للأحاسيس التي تحدث تحت الرقبة،
حيث يرتبط الجانب الأيمن من الجسم مع الجانب الأيسر من الدماغ، بينما يرتبط الجانب الأيسر من الجسم مع الجانب الأيمن.
تحتوي الأعصاب القحفية الأخرى على كل من المحاور الحسية والحركية، مثل العصب ثلاثي التوائم، والعصب الوجهي، والبلعومي اللساني، والعصب المبهم.
(مع ملاحظة أن العصب المبهم لا يرتبط بالجهاز العصبي الجسدي)، فإن الحواس العامة المتعلقة بالتحسس الجسدي للوجه تمر عبر الجهاز ثلاثي التوائم.