حواس؛ اندام‌های حس: ساختار و گیرنده‌های پوست، چشم، گوش، بینی، زبان

حواس

شبکیه چشم

درک محرک‌های محیطی مثل صدای معلم، بوی گل، رنگ برگ درخت، یا مزه شکر به وسیله حواس امکان‌پذیر می‌شود. حواس برای بقای انسان ضروری‌اند، و ما را قادر می‌کنند تا به وجود محرک‌ها پی ببریم و با تنظیم مداوم شرایط بدن در پاسخ به تغییرات محیطی، نظم و هماهنگی بدن حفظ شود.

بخش حسی دستگاه عصبی محیطی اطلاعاتی درباره محرک‌ها جمع¬آوری می‌کند. این اطلاعات به مغز فرستاده می‌شود. مغز این اطلاعات را پردازش می‌کند و اگر لازم باشد، پاسخ حرکتی مناسب را ایجاد می‌کند .

اندام‌های حس

سلول‌های تمایزیافته‌ای که گیرنده‌های حس نام دارند، اثر محرک را دریافت می‌کنند. اگر محرک به اندازه کافی قوی باشد، فعالیت الکتریکی گیرنده را تغییر می‌دهد و در این حالت پیام عصبی ایجاد می‌شود. دستگاه عصبی مرکزی می‌تواند این پیام‌ها را تفسیر کند. اگرچه گیرنده‌های حس در سراسر بدن یافت می‌شوند، اما بیشتر آن‌ها در اندام‌های حس، یعنی پوست، چشم، گوش، بینی و زبان متمرکز شده‌اند. در جدول ۱ انواع گیرنده‌های حس را مشاهده می‌کنید .

جدول ۱- انواع گیرنده‌های حس در انسان

در ادامه با ساختار اندام‌های حس و نحوه عمل گیرنده‌های آنها، آشنا می‌شویم. 

پوست

پوست ما، دارای گیرنده‌های درد، دما (سرما یا گرما) و گیرنده‌های مکانیکی (حساس به لمس و فشار) است. هریک از این گیرنده‌ها، دندریت‌هایی از یک یا چند نورون هستند که اثر محرک را به پیام عصبی تبدیل می‌کند. همان طور که در شکل ۱ می‌بینید، اغلب دندریت‌های این گیرنده‌ها را پوششی از بافت پیوندی احاطه کرده است.

اگر محرک‌های مختلف آن چنان شدید باشند که احتمال آسیب به بافت‌ها را ایجاد کنند، مثل گرما یا سرمای شدید، گیرنده‌های درد را نیز تحریک می‌کنند .

شکل ۱- گیرنده‌های حسی پوست

درد، احساس بسیار مهمی است، زیرا ما را از خطر، جراحت یا بیماری آگاه می‌کند. بسیاری از پاسخ‌های محافظت کننده از بدن مثل انعکاس‌ها، پس از تحریک گیرنده‌های درد شروع به کار می‌کنند. 

گیرنده‌های دما در پوست، سرما یا گرما را تشخیص می‌دهند. در درون بدن نیز، گیرنده‌های دما وجود دارند که به دمای خون حساس‌اند. هیپوتالاموس مغز، مرکز اصلی تنظیم دمای بدن است.

گیرنده‌های مکانیکی در مقابل محرک‌هایی چون لمس، فشار و کشش واکنش نشان می‌دهند. در دیواره برخی از رگ‌های خونی، گیرنده‌هایی مکانیکی وجود دارند که به فشار خون حساس‌اند. در ماهیچه‌های اسکلتی نیز، گیرنده‌های مکانیکی حساس به تغییرات طول ماهیچه قرار دارند که گیرنده‌های کششی نامیده می‌شوند و وضعیت قسمت‌های مختلف بدن را به دستگاه عصبی مرکزی اطلاع می‌دهند. 

چشم

بینایی انسان در مقایسه با سایر حواس بسیار کارآمد است. ما به کمک چشم‌هایمان می‌توانیم رنگ‌ها را ببینیم، فاصله‌ها را تشخیص دهیم و جزئیات اشیا و حرکات ظریف را تمیز دهیم. ساختار چشم انسان در شکل ۲- ۳ نشان داده شده است:

شکل ۲- ساختار چشم انسان

شکل ۳- سلول‌های گیرنده نور (سلول‌های مخروطی و سلول‌های استوانه‌ای)

کره چشم سه لایه دارد که از خارج به داخل به ترتیب عبارت‌اند از: طلبیه، مشیمیه و شبکیه. 

صُلبیه: لایه‌ای محکم و سفید رنگ از بافت پیوندی است که کُره چشم را می‌پوشاند. این پوشش در جلو چشم شفاف است و قرنیه نام دارد. دومین لایه که نازک و رنگدانه دار است، مَشیمیه نام دارد. مشیمیه در جلو چشم بخش رنگین آن یعنی عِنبیه را به وجود می‌آورد. ماهیچه‌های موجود در عنبیه باعث تنگ و گشاد شدن سوراخ مردمک که در وسط عنبیه قرار دارد، می‌شود. این عمل در اثر تحریک اعصاب پاراسمپاتیک و سمپاتیک انجام می‌شود.

نور با گذشتن از قرنیه به علت انحنای آن هم گرایی پیدا می‌کند، از سوراخ مردمک عبور و به عدسی برخورد می‌کند. عدسی، نور را روی شبکیه متمرکز می‌کند. شبکیه داخلی‌ترین لایه چشم و بسیار نازک و شامل گیرنده‌های نوری و نورون‌هاست. گیرنده‌های نوری شبکیه بر دو نوع‌اند: سلول‌های مخروطی و سلول‌های استوانه‌ای که انرژی نورانی را به پیام‌های عصبی تبدیل می‌کنند. مغز می‌تواند این پیام‌ها را تفسیر کند. سلول‌های استوانه‌ای در نور ضعیف و سلول‌های مخروطی در تور قوی بیشتر تحریک می‌شوند. سلول‌های مخروطی به ما توانایی دیدن رنگ و جزئیات ظریف اشیا را نیز می‌دهند و در نتیجه تحریک آن‌ها، تصاویر دقیقی تولید می‌شود. پیام عصبی که در سلول‌های گیرنده نوری ایجاد می‌شود به وسیله عصب بینایی به مغز فرستاده می‌شود. جایی را که عصب بینایی از شبکیه خارج می‌شود نقطه کور گویند. بخش دیگری از شبکیه که لکه زرد نام دارد در امتداد محور نوری کره چشم قرار دارد و در دقت و تیزبینی چشم اهمیت دارد. فضای پشت عدسی چشم را ماده ژله‌ای و شفافی پر کرده است که زجاجیه نام دارد و باعث حفظ شکل کروی چشم می‌شود. فضای جلوی عدسی چشم نیز با مایع شفافی به نام زلالیه پر شده است که از مویرگ‌ها ترشح می‌شود و مواد غذایی و اکسیژن را برای عدسی و قرنیه فراهم می‌کند و مواد دفعی آن‌ها را نیز جمع آوری می‌کند تا از طریق خون دفع شوند.

تطابق: عدسی چشم به وسیله رشته‌هایی به ماهیچه مژکی، متصل شده است. هنگام دیدن اشیای نزدیک، با انقباض ماهیچه‌های مژکی، عدسی کروی‌تر و قطورتر می‌شود وقتی به اشیای دور نگاه می‌کنیم با استراحت این ماهیچه‌ها، قطر عدسی کم می‌شود و به این ترتیب تصویر در هر حالت روی شبکیه تشکیل می‌شود (شکل ۴). به مجموعه این اعمال که سبب تشکیل تصویر روی شبکیه می‌شوند، تطابق می گویند .

شکل ۴- دیدن اشیای دور و نزدیک

 بیماری‌های چشم: با افزایش سن، ممکن است عدسی چشم سفت و انعطاف آن کمتر شود و قدرت تطابق آن کاهش یابد. این بیماری پیر چشمی نام دارد و با عینک‌های مخصوص درمان می‌شود .

همچنین ممکن است با افزایش سن، عدسی کدر شود و به تدریج بینایی کاهش یابد. این بیماری آب مروارید نام دارد. عدسی کدر شده را با جراحی خارج می‌کنند و به جای آن یک عدسی مصنوعی قرار می‌دهند، یا به کمک عینک، قدرت بینایی بیمار را تا حدود زیادی به حالت اولیه باز می‌گردانند . و قطر کره چشم یکی از عواملی است که تعیین می‌کند که شعاع‌های نور در کجا یکدیگر را قطع کنند و تصویر اجسام را به وجود آورند. اگر کره چشم بیش از اندازه بزرگ باشد، تصویر اشیای دور، در جلو شبکیه تشکیل می‌شود. در این حالت فرد نمی‌تواند اشیای دور را واضح ببیند و به نزدیک بینی مبتلاست. به شکل ۵ نگاه کنید و بگویید چشم نزدیک بین به وسیله چه نوع عدسی‌ای اصلاح می‌شود؟

در حالتی که کره چشم بیش از حد کوچک باشد، تصویر اشیای نزدیک در پشت شبکیه تشکیل می‌شود و فرد به دوربینی مبتلاست. با توجه به شکل ۵ بگویید این بیماری به وسیله چه نوع عدسی‌ای اصلاح می‌شود؟

دوربینی و نزدیک بینی ممکن است به علت اختلال در کار عدسی نیز ایجاد شوند.

اگر سطح عدسی و یا قرنیه کاملاً کروی و صاف نباشد، پرتوهای نور به طور نامنظم به همدیگر می‌رسند، روی یک نقطه شبکیه متمرکز نمی‌شوند و تصویر واضحی را به وجود نمی‌آورند. در این حالت می گوییم فرد به آستیگماتیسم مبتلاست و باید از عینکی استفاده کند که عدسی آن، عدم یکنواختی انحنای قرنیه یا عدسی چشم را جبران کند .

شکل ۵- عیوب انکساری چشم و راه‌های اصلاح آن‌ها الف) نزدیک بینی و ب) دوربینی

گوش

در گوش‌های شما امواج صوتی به پیام عصبی تبدیل و به مغز ارسال می‌شوند. علاوه بر آن بخش‌هایی از گوش در حفظ تعادل نقش دارند. شکل ۶ ساختار گوش انسان را نشان می‌دهد:

شکل ۶- ساختار گوش انسان

چنان که در شکل مشخص است، گوش از سه بخش بیرونی، میانی و درونی تشکیل شده است. گوش بیرونی شامل لاله گوش و مجرای گوش است که کار جمع‌آوری صداها و انتقال آن‌ها را به گوش میانی انجام می‌دهند. درون مجرای گوش موهای ظریفی وجود دارد که هوا را تصفیه می‌کنند. همچنین غده‌های عرق تغییر شکل یافته درون مجرا، مادۂ موم مانندی ترشح می‌کنند که از ورود مواد خارجی به گوش، جلوگیری می‌کند. بخش انتهایی مجرا و نیز گوش میانی و درونی توسط استخوان گیجگاهی محافظت می‌شوند.

شیپور استاش هوا را بین گوش میانی و حلق انتقال می‌دهد تا فشار آن در دو طرف پرده صماخ یکسان و پرده صماخ به درستی مرتعش شود (شکل ۶). امواج صوتی به پرده صماخ که در انتهای مجرای گوش قرار دارد، برخورد می‌کنند و آن را به ارتعاش در می‌آورند. در پشت پرده صماخ، سه استخوان کوچک گوش میانی به نام‌های چکشی، سندانی و رکابی قرار دارند که ارتعاشات را به مایعی که محفظه داخل گوش درونی را پر کرده است، منتقل می‌کنند. بخشی از محفظه گوش درونی حلزون گوش نام دارد، زیرا مثل صدف حلزون پیچ خورده است و در آن نوعی گیرنده مکانیکی، به نام سلول‌های مژک-دار، قرار دارند. ارتعاش مایع در نهایت باعث تحریک سلول‌های مژک¬دار می‌شود. این تحریک به صورت پیام عصبی از طریق عصب شنوایی به مغز می‌رود (شکل ۷).

شکل ۷- حلزون گوش

حفظ تعادل: گوش علاوه بر شنیدن به حفظ تعادل بدن نیز کمک می‌کند. یک بار دیگر به شکل ۶ نگاه کنید. در بخش دیگر گوش درونی، سه مجرای نیم دایره‌ای وجود دارند که بر یکدیگر عمودند و درون آنها پر از مایع است. در این مجراها سلول‌های مژکداری وجود دارد که در اثر تغییر موقعیت سر تحریک می‌شوند. وقتی که شخص جابه جا می‌شود، مایع درون این مجراهای نیم‌دایره به حرکت در می‌آید و درپی آن مژک‌های سلول‌های مژکدار خم می‌شوند و به دنبال آن پیام عصبی تولید و به مغز ارسال می‌شود (شکل ۸). به این ترتیب، مغز می‌تواند جهت و موقعیت سر را تعیین کند. چون گوش اندام حس شنوایی و نیز تعادلی است، بنابراین عصبی که از گوش به مغز می‌رود، از دو جزء تشکیل شده است: بخش شنوایی و بخش تعادلی.

شکل ۸- ساختار درونی مجراهای نیم دایره

زبان

روی زبان و بخش‌های دیگر دهان جوانه‌های چشایی وجود دارند. هر جوانه چشایی چندین سلول گیرند، چشایی دارد (شکل ۹).

شکل ۹- ساختار زبان

سلول‌های گیرنده چشایی، گیرنده‌های شیمیایی‌اند و چهار مزه اصلی یعنی شیرینی، ترشی، تلخی و شوری را تشخیص می‌دهند. نوک زبان به مزه شیرین، کناره‌های آن به شوری و ترشی و عقب آن نسبت به تلخی، بیشترین حساسیت را نشان می‌دهند. با حل شدن مولکول‌های غذا در بزاق، این مولکول‌ها به پروتئین‌های غشای سلول‌های گیرنده متصل می‌شوند، در نتیجه در این سلول‌ها، پیام عصبی تولید و به مغز فرستاده می‌شود.

بینی

گیرنده‌های شیمیایی که بوها را تشخیص می‌دهند، گیرنده‌های بویایی نام دارند و در سقف حفره بینی قرار دارند. ترکیبات شیمیایی موجود در هوا، گیرنده‌های بویایی را تحریک می‌کنند. این سلول‌ها پس از تحریک شدن پیام عصبی را تولید و به مغز ارسال می‌کنند (شکل ۱۰). حس بویایی بر درک مزه غذا تأثیر دارد. مثلاً وقتی به سختی سرما خورده‌ایم و دچار گرفتگی بینی شده‌ایم، به نظر می‌آید که غذاها اغلب بی مزه‌اند.

شکل ۱۰- گیرنده‌های بویایی در بینی

خودآزمایی

۱- وقایعی را که پس از ورود نور به چشم رخ می‌دهد، توضیح دهید

۲- چگونه امواج صوتی درون گوش منتقل می‌شوند؟

۳- بیماری کوررنگی بیماری‌ای است که شخص نمی‌تواند برخی از رنگ‌ها را به درستی تشخیص دهد، با توجه به آنچه در مورد گیرنده‌های نوری آموخته‌اید، توضیح دهید در این اشخاص چه نقصی ممکن است وجود داشته باشد؟

پردازش اطلاعات حسی

مراکز پردازش اطلاعاتی که از اندام‌های حس می‌آیند، در مناطق خاصی از مخ قرار گرفته‌اند. چنان که در شکل ۱۱ نشان داده شده است، شیارهای عمیق هر یک از نیمکره‌های من را به چهار ناحیه یا لوب تقسیم کرده است: لوب پس سری، لوب اهیانه، لوب گیجگاهی و لوب پیشانی.

پردازش اطلاعات بینایی در لوب پس سری انجام می‌شود که در عقب جمجمه قرار دارد و پردازش اطلاعات شنوایی در لوب گیجگاهی انجام می‌شود.

شکل ۱۱- لوب‌های مغز انسان الف) از نیم رخ و ب) از بالا