機械刺激感受器
正文
位於皮膚、內臟壁、肌腱、關節囊以及腸系膜根部等處,能感受壓、觸、牽拉以及振動的感受器(圖1)。 從種系發生看,無脊椎動物就有了機械刺激感受器,而且構造各異、形式繁多。它們具有多種功能,如能夠感受氣流、水流、聲波、牽拉、振動等外界刺激。有些機械刺激感受器甚至能對不同性質的刺激發生反應。這種構造型式和功能的多樣化有利於動物適應所處的不同環境。腔腸動物開始有很原始的機械感受細胞分散在體壁細胞之間。環節動物的機械感覺細胞上生著纖毛,突出於體表以感受刺激。節肢動物的觸覺細胞一般是初級感覺神經元,其樹突位於角質的觸覺毛之下,樹突末梢伸至觸覺毛基部,末端膨大,包著一種微管,叫管狀體。當感覺毛受到機械刺激,管狀體會因而受到擠壓,導致樹突末梢興奮,並由感覺神經元向中樞傳入興奮。昆蟲和其他許多節肢動物體表的觸覺毛大多由一個感覺神經元支配。但是甲殼的螯類蝦胸部的觸覺毛是由兩個神經元支配,每個神經元的興奮,各自引起動物不同方向的運動,這種裝置有利於動物的捕食和逃循。昆蟲的觸角、軀體、步足以及產卵器上的機械刺激感受器的興奮,對昆蟲表現各種行為和適應具有重要作用。一些蠅類產卵器上觸覺毛接受刺激後,可以反射性地控制產卵;水生昆蟲借感受水面波紋振動而追捕獵物;飛行昆蟲借感受氣流而決定飛行方向等。總之,不同部位感受器的興奮導致產生不同的活動。一些昆蟲和水生甲殼類動物的機械刺激感受器,類似硬骨魚的側線器官,能接受水流的刺激,對於動物維持身體平衡以及定向都有重要作用。有些無脊椎動物還有感受壓力變化的感受器。如用不同強度的壓力刺激水蛭體壁時,會引起相應腹神經節不同神經元的反應。蚯蚓表皮毛細胞的纖毛與體表平行,在角質層之下,構成它的壓力感受裝置。在節肢動物,感受壓力的裝置有了進一步分化;昆蟲的體表、肢體以及觸角之上有一種鍾狀的感受器,鍾狀突起上有很薄的表皮,神經細胞的樹突伸到鍾狀突起的表皮中,並以其尖端頂著表皮。由於這裡的表皮比周圍的薄,因而對壓力刺激較敏感。甲殼動物的這種鍾狀感受器略有變化,多位於肢足的末端或在觸角之上。許多昆蟲體內還有特殊的牽張感受器,這種感受裝置多位於背肌、腹部節段肌中,與肌纖維平行排列。當肌肉被動拉長時,張力改變會引起感受器的興奮。簡單的牽張感受器,由一結締組織束及其上的感覺神經元構成。但也有比較複雜的肌感受器官,它由感覺神經元的樹突構成。這種樹突較長,有很多側枝末梢分布在肌纖維之間,當肌纖維受牽拉時,會使感覺神經元末梢興奮,並將興奮傳到中樞,反饋性地引起肌肉收縮,從而控制肌張力的變化。甲殼類螯蝦所具有的牽張感受器結構更為複雜,大體與哺乳動物體內的肌梭感受器相似。
壓力感受器 一種橢圓形的壓力感受小體,也叫帕西尼氏小體。長3~4毫米,由多層膠原纖維包繞一個長的中心部構成(圖1),各層之間有一薄層間隙,其中充有膠狀液,小體由一條較粗的有髓鞘神經末梢支配,在進入小體後脫去髓鞘,當小體受到壓擠時,會發生興奮,引起傳入神經衝動,衝動的頻率可隨壓強的增加而加快。壓力感受器在全身各部分布廣泛,如指端、手掌、趾端及足蹠的皮膚的真皮及皮下組織內,外生殖器、唇部,腸系膜根部、腹膜、胸膜的壁層、骨膜及關節囊腔的滑膜等處都有。關節囊的壓力感受器可以接受高頻刺激(100赫以上),屬於振盪感受器。壓力感受器是一種容易產生適應的感受器。
觸覺感受器 主要有以下3種。
梅克爾氏小盤 一種單一細胞的感受器。由梅克爾氏細胞與有髓鞘神經纖維末梢構成,特點是小,位於表皮內,只有一小部突進入真皮乳頭內。人體皮膚表面的這種小盤不易辨出,貓皮的小盤的位置很淺,可在皮膚表面看到。梅克爾氏細胞屬於表皮細胞的變異型,在人類和美洲袋鼠的皮膚中,這種細胞的細胞體較大,細胞核多葉,細胞質含豐富的糖蛋白,染色較深,顯示有旺盛的代謝活動。這種小盤多不均勻地成群分布於指、掌、前臂掌側面、口唇和面部的皮膚。有毛髮的皮膚內數量較少,這種感受器屬於慢適應類,主要是感受輕微的觸覺刺激(圖2)。 麥斯納氏小體 長桑椹形,約長90~120微米,位於真皮乳頭層內,長軸與皮膚表面垂直,小體外包有一層結締組織被膜,由被膜伸向小體內形成多條結締組織橫隔,將小體分為若干小單位。感受細胞為長楔形,彼此橫疊,共 5~10個。神經末梢粗短,分布於各細胞之間。傳入神經纖維約2~4條,都是有髓鞘纖維,自小體的底部進入小體內。這種小體在手指的掌面、腳趾的蹠麵皮內密度較大。口唇、面部、眼瞼的皮內也較多。在前臂掌側面的皮膚內、舌黏膜等部,也有這種小體。其作用為感受皮膚的輕壓刺激,並能辨別兩觸點間的距離(圖1)。
靈長類的皮內還可看到兩種特殊的末梢結構,一種叫魯菲尼氏小體。呈長梭形,被膜鬆弛,位於真皮內(圖1)。屬於一種慢適應感受器,對牽拉皮膚刺激有明顯反應。第二種是克勞澤氏終末球(圖1)。它有一層被膜,內部由多條細神經纖維形成的神經纖維球構成,這種終末球多見於口唇及舌的黏膜以及眼結合膜等部。過去也曾被認為是冷感受器,至今也無法證實,有人認為這就是裸露無毛髮皮膚中的麥斯納氏小體。
感受觸刺激的神經末梢 有兩種:①游離神經末梢,其分枝與皮膚表面方向垂直(圖1),對觸、壓刺激都敏感;耳廓部的皮膚內找不到觸覺小體,只有這種神經末梢;②環繞在毛髮根部的神經末梢,不是游離的,而是從皮下先進入毛囊,然後分出較長的細神經纖維纏繞在毛根部。當皮膚接觸物體碰到了毛髮或風吹動了毛髮使其向一側傾倒時,可使神經末梢發生興奮,產生動作電位。
牽張感受器 包括:肌梭,高爾基氏腱器官,內臟壁和大血管壁內的牽張感受末梢等。
腱器官 又叫高爾基氏腱器官。位於骨骼肌的肌纖維與肌腱交界處,呈梭形,長軸與肌腱的纖維平行(圖1)。在肌腹的纖維隔中也有散在的牽張感受器。整個感受器呈梭形,外面包有緻密的被膜,使感受器內液與膜外隔開,肌纖維由被膜的一端穿入,在被膜套的開口部有一領狀套,緊套著肌纖維,被膜套的近中間部側方有一個小管狀結構,是神經纖維穿入感受器的通道。在感受器內,神經末梢纖維與構成肌腱的膠原纖維束互相絞繞形成繩狀。感受器本身被結構組織分隔為若干縱行小隔,小隔內填有隔細胞。這種感受器對牽張刺激閥值很高,因此不是靈敏的牽張感受器而是一種運動感受器,當肌肉在主動收縮時,它的衝動發放頻率明顯增加,可以傳到大腦皮層的感覺區和運動區。
肌梭 分布在肌腹內對牽張敏感的結構。每個肌梭由 2~10條細而短的特化的肌纖維組成,這種肌纖維叫做梭內纖維。每個肌梭外面都有結締組織包囊,每個梭內纖維的中段膨大部分有多個細胞核,肌漿也較多,但這部分的收縮能力很弱。梭內纖維的兩端,橫紋仍明顯,有收縮功能(圖3)。由結締組織纖維將肌梭的兩端連在肌腱或肌腹的纖維隔上。當梭內肌的兩端部收縮時,可將梭內肌纖維中部膨大部分拉向兩端,使包囊拉緊。在肌梭的膨大部分環繞有若干粗而有髓鞘的神經末梢,叫螺鏇式神經末梢,兩者合成牽張感受器。當肌腹被拉長時,肌梭中部緊張度顯著增強,可使神經末梢興奮,導致傳入衝動頻率的增加;肌腹縮短時,肌梭中部鬆弛,神經末梢傳入衝動減少,興奮性減弱。由肌梭發出的傳入衝動是否可上傳到大腦皮層,尚無一致意見,有人認為只能達到中腦水平,其作用為調節肌肉的緊張度。在牽張反射中,肌梭是感受器,其所在的肌肉為效應器,反射中樞在相應的脊髓節段內(見反射)。 肺牽張感受器 在肺泡壁及小枝氣管壁內有對牽拉刺激敏感的神經末梢裝置,傳入神經為迷走神經傳入纖維,傳入延髓孤束核,參與呼吸調節。當吸氣達到一定程度時,肺泡擴大,使這種感受器受到刺激,導致傳入衝動的增加,對吸氣中樞(包括延髓內的一些吸氣神經元)起抑制作用,使吸氣動作轉換為呼氣動作(見肺)。
心-血管壁內的壓力(或牽張)感受器 主要是位於心房壁,大動脈壁內的牽張感受性結構。當心房、大動脈內血壓升高時,可使感受器被動牽張而發放衝動,對維持腦幹的縮血管神經元群起抑制作用。其中的頸動脈竇和主動脈弓壓力感受器是心-血管調節反射活動的主要感受器,對血壓的變動最為敏感,其他血管及至組織中也有這種感受器,但敏感性較低(見循環系統)。
前庭感受器 見前庭器官。