Jak funkcjonują zmysły?

Potocznie uważa się, że istota ludzka została wyposażona w pięć zmysłów: wzrok, słuch, dotyk, węch i smak. Według fizjologów człowiek ma ich jednak więcej: przez skórę na przykład odczuwa się zmiany temperatury, ból, ucisk oraz wibrację. Jak funkcjonują zmysły?
/ 17.09.2013 12:08

Czym są zmysły?

Zmysłem określa się zdolność organizmu do odbioru i analizy wrażeń danego rodzaju. Zmysły są systemami postrzegania, za pomocą których organizm odbiera z otoczenia różnorakie informacje w postaci zróżnicowanych bodźców: mechanicznych, świetlnych, akustycznych albo chemicznych. Narządy zmysłów są wyposażone w wyspecjalizowane fizjologiczne jednostki, zwane receptorami albo sensorami.

Człowiek, jak każdy złożony organizm, dysponuje kilkoma różnie rozwiniętymi zmysłami, umożliwiającymi odczuwanie skórne, widzenie, słyszenie, odczuwanie smaku i zapachów, a także utrzymywanie równowagi.

Narządy zmysłów są – anatomicznie i fizjologicznie – ściśle powiązane z układem nerwowym. Istota postrzegania zmysłowego nie polega jedynie na odbiorze bodźca na poziomie receptora, ale także, a może przede wszystkim, na jego przetworzeniu w ośrodkowym układzie nerwowym. Każdy narząd zmysłu składa się z trzech części: receptora umiejscowionego na obwodzie ciała i wrażliwego na typ bodźca zespołu nerwów przekazujących dane pobudzenie do podkorowych ośrodków nerwowych i części korowej, występującej w mózgu o określonej lokalizacji i funkcji, spełniającej funkcję integratora i koordynatora czynności narządu.

Jakie właściwości mają zmysły?

Narządy zmysłów mogą stanowić zakończenie pojedynczego włókna nerwowego i być pojedynczym receptorem (np. rozmaite narządy czucia skórnego). Mogą jednak mieć też budowę bardziej złożoną, tworzącą strukturę składającą się z większych skupisk pojedynczych receptorów (np. okolica węchowa błony śluzowej jamy nosowej), albo nawet tworzyć skomplikowany układ odbiorczo-analizujący (np. oko czy ucho), w którym występujące w ogromnej liczbie receptory stanowią najważniejszy, choć tylko jeden z wielu elementów składowych zwartej całości.

Poszczególne typy receptorów kształtują się w różnym czasie i tempie. Jedne rozwijają się już w życiu płodowym, inne wykazują pewną sprawność już po urodzeniu, a jeszcze inne wykształcają się u niemowlęcia i ulegają dalszemu doskonaleniu w ciągu kolejnych lat życia.

Potocznie uważa się, że istota ludzka została wyposażona w pięć zmysłów: wzrok, słuch, dotyk, węch i smak. Według fizjologów człowiek ma ich jednak więcej: przez skórę na przykład odczuwa się zmiany temperatury, ból, ucisk oraz wibrację. Określenie „zmysł dotyku” powinno zostać zastąpione przez pojęcie „zmysły skórne”. Warto też zwrócić uwagę na zmysł równowagi, który umożliwia ustanowienie pozycji organizmu w przestrzeni. Wśród niektórych antropologów i przedstawicieli nauk społecznych panuje przekonanie, że wyróżnienie jedynie pięciu czy nawet sześciu zmysłów jest zbytnim uproszczeniem.

Warto zwrócić uwagę na fakt, że poszczególne receptory charakteryzuje różna pobudliwość. Wykazują one ponadto właściwości adaptacyjne, które polegają na zmniejszaniu się w czasie wielkości potencjału generującego. Wyróżnia się receptory szybko i wolno się adaptujące. Wśród pierwszych można wyróżnić tzw. mechanoreceptory, które reagują na dotyk i ucisk: przedłużające się w czasie oddziaływanie bodźca powoduje przystosowanie receptora, przez co jest on coraz słabiej odczuwany. Do wolno adaptujących się receptorów należą niektóre termoreceptory. W ich przypadku, pomimo przedłużającego się oddziaływania bodźca, impuls elektryczny jest stale generowany. Kolejną cechą receptorów jest swoistość, polegająca na tym, że dane receptory odbierają jeden typ energii. Receptory znajdujące się w siatkówce oka odbierają bodźce świetlne (energię świetlną), receptory smaku i węchu reagują na zmiany składu chemicznego otoczenia, receptory czuciowe w skórze wyczuwają odkształcenia mechaniczne powstałe w wyniku ucisku, a termoreceptory reagują na zmiany temperatur.

Ze względu na pochodzenie informacji można wyróżnić eksteroreceptory oraz introreceptory. Pierwsze odbierają informacje ze środowiska zewnętrznego, drugie zaś z wnętrza organizmu. Do grupy introreceptorów zalicza się wisceroreceptory występujące w narządach wewnętrznych, angioreceptory umiejscowione w naczyniach krwionośnych oraz proprioreceptory będące w mięśniach, ścięgnach i stawach. Z uwagi na rodzaj odbieranej energii można wyodrębnić fotoreceptory występujące w narządzie wzroku, chemoreceptory – w narządzie smaku i węchu, mechanoreceptory – w narządzie słuchu i równowagi, skórze, stawach i mięśniach oraz termoreceptory – w podwzgórzu i skórze. Wyróżniono również grupę telereceptorów. Są to receptory odbierające bodźce ze źródeł odległych (światło, dźwięk i substancje wonne). Do tej grupy receptorów zalicza się wzrok, słuch i węch. Umożliwiają one ocenę odległości i kierunku, z którego dochodzi jakiś bodziec. Zmysły węchu i smaku noszą miano zmysłów chemicznych, pozostałe uważane są za zmysły fizyczne.

Zmysły mają więc podstawowe znaczenie w życiu człowieka. Są elementem nierozerwalnie spajającym nasze ciało ze świadomością, uczuciem i światem zewnętrznym. To dzięki nim potrafimy reagować na zewnętrzne bodźce.

Zobacz też: Dieta kobiet w ciąży wpływa na zmysł powonienia dziecka

Zmysł wzroku

Człowiek, inaczej niż większość ssaków, ma bardzo dobrze rozwinięty zmysł wzroku. Zapewnia on człowiekowi bardziej szczegółowe informacje niż jakikolwiek inny rodzaj narządu zmysłu.

W skład oka wchodzą: gałka oczna i nerw wzrokowy. Narządy dodatkowe obejmują: aparat ochronny oka tworzony przez powieki, brwi i rzęsy, aparat ruchowy oka – cztery mięśnie proste i dwa skośne oraz gruczoł łzowy. Dzięki oku widzi on przedmioty i rejestruje bodźce świetlne. To, co powszechnie nazywane jest widzeniem, jest „wynikiem wędrówki światła przez system wzrokowy” połączony z mózgiem. Światło załamuje się i ogniskuje w siatkówce oka, następnie jest przetwarzane na impulsy elektryczne za pośrednictwem zakończeń synaptycznych fotoreceptorów i przesyłane nerwami wzrokowymi do mózgu. Tam impulsy biegną do ośrodka wzroku, mieszczącego się w tylnej części mózgu, gdzie przekształcane są na wrażenia wzrokowe.

Zmysł słuchu

Wrażenia słuchowe opisywane są za pomocą amplitud i częstotliwości fal dźwiękowych.

Dla ludzi dźwięk stanowi główny kanał komunikacyjny. Narząd słuchu odbierający fale akustyczne ma łączność z otoczeniem, narząd równowagi jest zaś całkowicie zamknięty w puszce czaszki.

Narząd słuchu i równowagi stanowi ucho, w którego skład wchodzą: ucho zewnętrzne, ucho środkowe i ucho wewnętrzne. Ucho zewnętrzne zbudowane jest z małżowiny usznej zbierającej fale oraz krótkiego (kilkucentymetrowego) przewodu słuchowego zewnętrznego. Na jego dnie znajduje się sprężysta błona bębenkowa reagująca drganiem na nacierające na nią fale dźwiękowe. Za nią zaczyna się ucho środkowe, obejmujące jamę bębenkową z trzema kosteczkami słuchowymi: młoteczkiem, kowadełkiem i strzemiączkiem, oraz trąbką słuchową, która łączy jamę bębenkową z częścią nosową gardła. Ma ona za zadanie wyrównywanie poziomu ciśnień po obu stronach błony bębenkowej, gdyż dobre słyszenie możliwe jest tylko wówczas, gdy ciśnienie powietrza w jamie bębenkowej pozostaje w równowadze z ciśnieniem atmosferycznym. Z kolei w uchu wewnętrznym, mieszczącym w sobie właściwy narząd słuchu i narząd równowagi, dokonuje się receptorowy odbiór dźwięków.

Zmysł równowagi

Zmysł równowagi umożliwia człowiekowi sprawne poruszanie się. Receptory zmysłu równowagi, wchodzące w skład ucha wewnętrznego, odbierają sygnały o położeniu ciała w przestrzeni. Są one wyspecjalizowanymi komórkami zaopatrzonymi w rzęski zanurzone w płynie wypełniającym trzy kanały półkoliste ucha wewnętrznego. Kanały te rejestrują ruchy obrotowe w trzech osiach w przestrzeni.

Podczas ruchu ciała płyn wypełniający kanały porusza rzęski komórek receptorowych. Ruch rzęsek indukuje zmiany w komórkach receptorowych, w wyniku czego powstaje potencjał elektryczny, a następnie impuls elektryczny, który jest przewodzony nerwem przedsionkowym między innymi do gałek ocznych, móżdżku oraz kory mózgowej. W móżdżku oraz w korze jest dokonywana kompleksowa analiza położenia ciała w przestrzeni i są generowane dyrektywy korygujące odchylenia.

Zobacz też: Zespół suchego oka – jak sobie radzić z objawami?

Odczuwanie skórne

Znajdujące się w skórze zakończenia nerwowe rejestrują temperaturę, dotyk i ból. Mechanoreceptory skóry reagują na dotyk, ucisk i wibrację. Różne okolice skóry wykazują zróżnicowaną wrażliwość na ucisk, ponieważ rozmieszczenie receptorów na skórze nie jest identyczne. Odczuwanie bólu w rozlicznych częściach skóry bywa też zróżnicowane. Analiza czucia powierzchownego zachodzi w czuciowej części kory mózgowej. Impuls elektryczny powstały w wyniku dotyku, bólu i temperatury jest przewodzony drogami nerwowymi do zwojów przyrdzeniowych i dalej do rdzenia przedłużonego, wzgórza i kory czuciowej.

Zmysł smaku

Człowiek posiada umiejętność rozpoznawania czterech podstawowych smaków. Smaki słodki, kwaśny, gorzki i słony odróżniane są dzięki receptorom znajdującym się w specjalnych strukturach błony śluzowej, zwanych kubkami smakowymi, zgromadzonych w jamie ustnej, a w szczególności na powierzchni języka. Komórki receptorowe są typem chemoreceptorów i reagują wówczas, kiedy substancja smakowa znajduje się w śluzie otaczającym kubek. Za pośrednictwem nerwów czaszkowych impulsy powstałe w kubkach smakowych przewodzone są do tzw. ośrodków analizujących, znajdujących się w pniu mózgu, wzgórzu i korze mózgowej. Tam powstają wrażenia smakowe.

Zmysł powonienia

Dla większości zwierząt zmysł węchu stanowi najważniejsze narzędzie poznawania otoczenia. Zwierzęta o dobrze rozwiniętym węchu nazywane są węchowcami. Należą do nich prawie wszystkie ssaki. O znaczeniu węchu u zwierząt świadczy wielkość węchomózgowia, które stanowi filogenetycznie jedną z najstarszych części mózgowia. Mimo że w życiu człowieka zmysł powonienia spełnia nieco inne funkcje, są one również bardzo ważne. Wrażenia węchowe mają wpływ na stan emocjonalny człowieka, mają zdolność przywoływania tego, co utkwiło w pamięci; dzięki powonieniu dochodzi też do odróżniania smaków.

Narząd węchu kształtuje się od siódmego tygodnia rozwoju płodowego, kiedy zaczyna formować się nabłonek węchowy. Kolejno następuje różnicowanie się komórek i formowanie narządu przejściowego z włoskami, co kończy się utworzeniem wyspecjalizowanych receptorów węchowych, dzięki którym możliwa staje się percepcja zapachu. Różnicowanie wrażeń węchowych następuje około trzeciego, czwartego miesiąca po urodzeniu. Od około szóstego miesiąca życia niemowlę odróżnia odmienne zapachy. Dziecko w wieku 7–8 lat wykazuje już pełną sprawność węchową, jednak optymalny rozwój wrażliwości węchowej występuje w okresie dojrzewania. Po 30. roku życia dochodzi do zmniejszenia ilości receptorów węchowych występujących na powierzchni nabłonka. Proces ten stopniowo narasta wraz z wiekiem i po 50.–60. roku życia wrażliwość na zapachy ulega redukcji. Regres następuje po 70. roku życia.

Węch uważany jest za zmysł unikatowy, jedyny, w którym występuje bezpośrednie połączenie ośrodkowego układu nerwowego z bodźcami pochodzącymi z zewnątrz. Można powiedzieć, że mózg jest bezpośrednio otwarty na bodźce węchowe.

Postrzeganie i przekazywanie bodźców węchowych odbywa się za pomocą czterech układów: głównego układu węchowego (main olfactory system), który odpowiada za percepcję lotnych substancji chemicznych, układu trójdzielnego (trigeminal system), odpowiedzialnego za percepcję chłodu, spalenizny i ostrości, pomocnicznego układu węchowego (accessory olfactory system), odpowiadającego za percepcję feromonów, oraz nerwu końcowego (terminal nerve), którego rola nie jest do końca wyjaśniona.

Zmysł smaku reaguje na substancje chemiczne znajdujące się w jamie ustnej, z kolei zmysł węchu jest wrażliwy na substancje lotne, które docierają do nosa z powietrzem. Jest to jednak podział subiektywny, ponieważ kiedy mówi się o „smaku” jakiejś potrawy, to mamy na myśli również informacje uzyskiwane węchem.

Receptory węchowe znajdują się w błonie śluzowej grzbietowotylnej części jamy nosowej, zwanej okolicą węchową oraz w błonie śluzowej przegrody nosowej. Błona ta jest pokryta nabłonkiem węchowym, zbudowanym z dwubiegunowych komórek węchowych i komórek podporowych. Komórki węchowe są komórkami nerwowymi, a ich włosowate pręciki są elementami pobudliwymi, spełniającymi rolę zewnętrznych chemoreceptorów. Są one pobudzane przez cząsteczki chemiczne substancji zapachowych występujących we wdychanym powietrzu lub rozpuszczalnych w wodzie albo lipidach.

Receptory węchowe drażnione są przez cząsteczki zapachowe ulatniające się z pokarmów w czasie żucia, docierające przez nozdrza tylne do okolicy węchowej. Zapachowe substancje chemiczne po rozpuszczeniu się w śluzie pokrywającym nabłonek węchowy drażnią receptory, wywołując ich depolaryzację. Pomiędzy komórkami węchowymi znajdują się też nagie zakończenia włókien nerwowych, których podrażnienie wywołuje odruch kichania. Włókna osiowe komórek węchowych opuszczają nabłonek i skupiają się w pęczki tworzące włókna węchowe. Włókna te przez otwory w kości sitowej docierają do opuszek węchowych, będących częścią płatów węchowych.

Nabłonek węchowy zajmuje powierzchnię: u człowieka – 5 cm2, u owczarka niemieckiego – 150 cm2. Na tej powierzchni znajduje się u człowieka około 60 mln komórek węchowych, u owczarka niemieckiego zaś około 220 mln.

Rodzina ludzkich receptorów węchowych została dokładnie zbadana i wykazano, że składa się z bardzo wielu podrodzin, mających pokrewną sekwencję aminokwasową. Zapachy wykrywane przez te same receptory mają pokrewnie zbliżone struktury. Receptory należące do tej samej podrodziny mogą rozpoznawać zapachy o podobnej strukturze chemicznej. (...)

Zobacz też: Dlaczego jeden zapach dla jednych pachnie, a dla innych śmierdzi?

Choroby związane z zaburzeniem węchu

Można w tym miejscu jedynie nadmienić, że zaburzenia węchu dają się zaobserwować w schizofrenii, psychozach halucynacyjnych, w stanach zaburzeń umysłowych, jak również w chorobach neurozwyrodnieniowych. W chorobie Alzheimera często stwierdza się wczesny deficyt wykrywania i identyfikacji zapachów, które oznaczają wprowadzenie pierwszych zakłóceń poznawczych i komunikacji z otoczeniem. Opuszka węchowa, jak również inne strefy, w których węch uczestniczy, uwidaczniają poważne anomalie. Osoby chorujące na Huntingtona, Parkinsona i stwardnienie rozsiane cierpią również z powodu deregulacji węchu. Równie uciążliwe bywają niektóre zakłócenia węchu nazywane fobiami „czystego zapachu”. W tym przypadku jednostki są przekonane o wydzielaniu odrażającego zapachu i że są obiektem dezaprobaty. Chorzy żyją w poczuciu upokorzenia z powodu narzucania otoczeniu swego „rzekomego smrodu”, bojąc się być „schwytanym na gorącym uczynku”, którym staje się rzekomo nieprzyjemny zapach własnego ciała.

Zarówno wrażenia smakowe, jak i węchowe powstają dzięki mechanizmowi chemoreceptorowemu. W mechanizmie tym, który jest odpowiedzialny za wytworzenie impulsów, kluczową rolę odgrywają chemiczne substancje przekaźnikowe, zwane neurotransmiterami lub neuroprzekaźnikami, dlatego też zmysły powonienia i smaku nazywane są zmysłami chemicznymi. Warto też zwrócić uwagę na silny związek obydwu zmysłów. Warunkowany jest najprawdopodobniej tym, że integracja wrażeń węchowych i smakowych następuje nie w trakcie samego odbioru danych zmysłowych, ale dopiero w czasie przetwarzania informacji w mózgu.

Różna wrażliwość fizjologiczna związana z płcią kształtuje się od pierwszych miesięcy życia. Zróżnicowanie wrażliwości zależy od środowiska, samej woni, indywidualnych cech narządu zmysłu, wieku, osobniczej wrażliwości oraz związanej z nią płci. Płeć ma wpływ zarówno na postrzeganie, odbiór, interpretację, jak i na same preferencje zapachowe. Odbiór wrażeń węchowych zależy nie tylko od stanu zmysłu powonienia, ale też od pory dnia, roku, a co za tym idzie wilgotności otoczenia i – jak w przypadku kobiet – faz cyklu płciowego. Na uwagę zasługują z pewnością badania brytyjskiego uczonego – Roberta W. Moncrieffa, który nie tylko wymienił czynniki zapachowych preferencji, ale też dokonał ich pozycjo­nowania.

Zobacz też: Jakie są przyczyny zaburzenia węchu?

Fragment pochodzi z książki „Perfumy” autorstwa Beaty Hoffmann (Impuls, 2013). Publikacja za zgodą wydawcy. Przypisy dostępne u redakcji.

Uwaga! Powyższa porada jest jedynie sugestią i nie może zastąpić wizyty u specjalisty. Pamiętaj, że w przypadku problemów ze zdrowiem należy bezwzględnie skonsultować się z lekarzem!

Tagi: skóra, nos, oko, ucho
SKOMENTUJ
KOMENTARZE (0)