12. Organele de simț

12.1. Introducere

Simțurile organismului cuprind:

• văz;
• auz;
• gust;
• tact;
• echilibru.

Totalitatea simțurilor au receptori foarte specializați care permit un răspuns al organelor de simț la variați stimuli.

În funcție de natura stimulului aplicat, receptorii se clasifică în:

• chemoreceptori – stimul de natură chimică; de exemplu: celula olfactivă din mucoasa olfactivă; celula gustativă din mugurele gustativ;
• fotoreceptori – stimul luminos; de exemplu: celulele cu conuri și cu bastonașe de la nivelul ochiului;
• mecanoreceptori – stimul de natură mecanică; de exemplu: celulele ciliate din organul lui Corti (după localizare sunt exteroceptori); celulele ciliate din maculă și ampulă din aparatul vestibular (după localizare sunt proprioceptori).

În funcție de localizare, receptorii se clasifică în:

• exteroceptori – dispuși pe suprafața corpului;
• proprioceptori – în interiorul mușchilor scheletici, articulațiilor, oaselor; detectează poziția corpului.

Din punct de vedere structural și funcțional, simțurile prezintă asocieri strânse cu SN, de care depind privind interpretarea conștientă a schimbărilor de mediu pe care le percep.

12.2. Ochiul

Organul vederii este ochiul. La nivelul său ajunge lumina din mediul înconjurător și determină formarea unei imagini la nivelul receptorilor celulelor nervoase ale retinei. Ulterior, imaginea este transformată în impulsuri nervoase care vor fi interpretate de encefal, în principal la nivelul lobilor occipitali ai emisferelor cerebrale.

Receptorii specifici de la nivelul ochiului sunt celulele cu conuri și cu bastonașe. În funcție de natura stimulului (care în acest caz este lumina), aceștia sunt fotoreceptori, iar în funcție de localizare sunt exteroceptori.

Anatomia ochiului

Ochiul reprezintă o structură sferică, care prezintă mobilitate parțială, plină cu lichid și inervată de capătul anterior al nervului optic (nerv cranian orientat spre emisferele cerebrale). Imaginile generate de receptorii din retină sunt transmise mai departe în lungul nervului optic, ale cărui fibre mediale, la nivelul chiasmei optice se încrucișează. Ulterior, aceste fibre traversează tractul optic și ajung în lobii occipitali, la cortexul vizual, unde are loc interpretarea imaginilor. La nivelul fiecărui lob occipital ajung imagini de la ambii ochi, fapt care asigură vederea în spațiu.

Pentru ochi, un sinonim anatomic este glob ocular. Lungimea globului ocular depășește cu puțin lățimea, având o porțiune anterioară care apare ca o proeminență în afara sferei.

Completare: Pe imaginea de mai jos se remarcă sinusul venos scleral care se află la limita dintre cornee și sclerotică. 

Peretele globului ocular prezintă 3 straturi (învelișuri):

• extern: rezistent, fibros; cuprinde corneea, sclerotica (sclera);

Corneea are rolul de a refracta lumina, prezentând importanță în focalizarea luminii pe retină.

Sclera protejează și menține forma ochiului; la nivelul ei se atașează mușchii extrinseci ai ochiului. Porțiunea vizibilă a sclerei se numește „albul ochiului”.

• mijlociu: bogat vascularizat; cuprinde coroida, irisul, corpii ciliari;

Coroida absoarbe lumina; conține vasele de sânge ale structurilor oculare.

Irisul este format din două straturi de mușchi neted: mușchi constrictor (îngustează pupila) și mușchi dilatator (crește diametrul pupilei). La nivelul său se află un orificiu denumit pupilă care prin modificări ei, permite irisului să controleze cantitatea de lumină care o traversează. Irisul deține pigmenți care dau culoarea ochilor.

Corpul ciliar modifică forma cristalinului (în procesul de acomodare) și secretă umoarea apoasă.

• intern: cuprinde retina, la nivelul căreia se află receptorii pentru vedere.

Retina, stratul cel mai intern al globului ocular, se extinde anterior până în zona posterioară a corpului ciliar și absoarbe lumina, o detectează și formează imaginile care vor fi transmise apoi encefalului.

Ochiul prezintă două compartimente pline cu lichide:

• compartimentul anterior: o regiune din acesta delimitată de iris și cornee, se numește camera anterioară. O altă regiune delimitată de iris și cristalin, se numește camera posterioară. În ambele camere se află umoarea apoasă (menține forma ochiului; menține presiunea intraoculară). Compartimentul anterior intervine în menținerea formei ochiului și refractă lumina prin intermediul umorii apoase.
• compartimentul posterior: cuprins între cristalin și retină, adăpostește umoarea vitroasă (substanță de consistență gelatinoasă, care refractă lumina, conferă forma ochiului, menține presiunea intraoculară, menține retina atașată de coroidă). Compartimentul posterior intervine în menținerea formei ochiului și refractă lumina prin intermediul umorii vitroase.    
  

În spatele irisului se află cristalinul, care este un disc transparent, biconvex, alcătuit din material proteic fibros dispus în straturi concentrice. Cristalinul refractă lumina și prezintă importanță în acomodare. El este ancorat ferm de corpii ciliari prin ligamentul suspensor. Mușchiul ciliar intrinsec din alcătuirea corpului ciliar, constituie cea mai mare parte a acestuia care modifică forma cristalinului cu scopul de a focaliza imaginile. La periferia irisului, acesta se unește cu corpul ciliar. Restul irisului se extinde către interior între cornee și cristalin.

Retina prezintă în alcătuirea ei două straturi:

• strat extern: pigmentat, conține melanină, aderă de coroidă și absoarbe razele de lumină;
• strat intern: sau retina propriu-zisă, strat format din țesut nervos (3 straturi de neuroni).

Astfel, în imediata apropiere a coroidei se află un strat de neuroni receptori (conține aprox. 120 de milioane de celule cu bastonașe și 6-7 milioane de celule cu conuri, denumire dată de forma lor). Apoi urmează un strat de neuroni bipolari, implicați în recepționarea impulsurilor generate de celulele cu conuri și bastonașe. Următorul strat este alcătuit din neuroni multipolari, ai căror axoni formează nervul optic.

Structurile accesorii ale ochiului cuprind:

• sprâncenele – protejează împotriva pătrunderii corpilor străini în pupilă;
• genele – protejează împotriva pătrunderii corpilor străini în pupilă;
• pleoapele – protejează partea anterioară a ochiului;
• conjunctiva – membrană mucoasă care căptușește partea internă a pleoapelor și se răsfrânge și acoperă parțial globul ocular;
• aparatul lacrimal – cuprinde glandele lacrimale, producătoare de lacrimi care scaldă ochiul și îl mențin umed.

Fiziologia vederii

În principal, simțul vederii are la bază celulele cu conuri și bastonașe din structura retinei.

Celulele cu bastonașe se caracterizează prin:

• detectează lumina slabă;
• permit vederea în caz de lumină scăzută;
  
• în lumină crepusculară, ele realizează vederea și perceperea contururilor obiectelor;
• în număr mare, se găsesc la periferia retinei; astfel, retina periferică facilitează în principal detectarea mișcării și vederea crepusculară.

Celulele cu conuri se caracterizează prin:

• sunt răspunzătoare de vederea diurnă, perceperea culorilor și a detaliilor;
• prin expunere la suficientă lumină, celulele cu conuri au acuratețe maximă și permit vederea de aproape și observarea detaliilor;
• funcționează în lumină puternică;
• sunt concentrate în foveea centrală – depresiune ușoară aproape de centrul retinei; prin îndepărtarea de această zonă, scade numărul celulelor cu conuri și crește al celor cu bastonașe. (Completare: Foveea centrală este o regiune a maculei lutea care conține exclusiv celule cu conuri.)

Ambele tipuri de celule (cu conuri și bastonașe) sunt implicate în detectarea mișcării din mediul înconjurător și folosesc un pigment vizual – rodopsină. Acest pigment are o parte proteică – opsina – care diferă în celulele cu bastonașe și între diferite tipuri de celule cu conuri, în acest fel fiind posibilă diferențierea culorilor și a intensității luminoase. Restul moleculei de pigment derivă din vitamina A și este similară în toate celulele. Atunci când celulele cu conuri și bastonașe sunt stimulate de energia luminoasă, în rodopsina conținută de acestea, apar modificări rapide de formă. Acestea generează impulsuri nervoase neuronilor bipolari și multipolari, care vor fi apoi transportate pe calea nervului optic și a tractului optic către cortexul vizual cerebral, responsabil de interpretarea lor.

Ca urmare a proprietăților optice ale cristalinului, imaginea de pe retină este inversată, dar percepția în orientarea ei corectă se face la nivelul cortexului lobilor occipitali. Locul de origine al nervului optic se numește disc optic și este lipsit de receptori vizuali, numindu-se și pata oarbă.

La nivelul ochiului, raza luminoasă parcurge următorul traseu:

• începe traseul de la corneea transparentă care acoperă suprafața ochiului;
• apoi traversează pupila, care suferă modificări de formă dependent de intensitatea luminii și distanța față de obiectul vizualizat; aceasta se micșorează în lumină puternică și când obiectul este aproape și se dilată când lumina este slabă și obiectul este îndepărtat;
• urmează traversarea umorii apoase; (Completare: Totuși, umoarea apoasă este traversată de lumină și între cornee și iris; iar pupila este un orificiu ce conține umoare apoasă)
• apoi traversează cristalinul, structura principală implicată în focalizarea imaginii pe retină, datorită elasticității sale;
• apoi traversează umoarea vitroasă.

Cristalinul este elastic și focalizează razele luminoase pe retină. Bazat pe elasticitatea cristalinului, procesul de focalizare a luminii, poartă numele de acomodare. Privind un obiect aflat la depărtare, cristalinul este aproape plat și devine convex când obiectul privit este în apropiere. Mușchii ciliari sunt cei care în principal modifică forma cristalinului prin acțiunea lor asupra ligamentului suspensor. Astfel, în cursul acomodării pentru vederea de aproape are loc contracția mușchiului ciliar și eliberează astfel tensiunea din ligamentul suspensor. Prin urmare, cristalinul devine mai convex datorită elasticității sale naturale și tendinței sale de a lua formă sferică.

Mediile refractare ale ochiului sunt:

• corneea;
• cristalinul;
• umoarea apoasă;
• umoarea vitroasă.

Acestea focalizează razele de lumină și determină convergența lor către foveea centrală a retinei (locul de formare al imaginii).

Câmpul vizual extern este spațiul cuprins cu privirea de un ochi. Câmpurile vizuale externe ale celor 2 ochi se suprapun și permit în acest fel percepția unei imagini tridimensionale. Mișcările mușchilor extrinseci ai ochiului permit percepția unei singure imagini. Astfel, în cazul în care mișcarea ochilor nu se face coordonat, individul percepe două imagini, în loc de una singură – afecțiune numită strabism.

Tulburările de vedere

În vederea normală, focalizarea razelor de lumină se face pe retină.

Cele mai comune tulburări de vedere sunt:

• miopia – formarea imaginii se face în fața retinei; cauzele pentru care apare această afecțiune sunt date de: alungirea naturală a globului ocular sau cristalinul nu se acomodează corect; corecția se face folosind ochelari cu lentile biconcave.
• hipermetropia – formarea imaginii se face în spatele retinei; imaginea este neclară deoarece ochiul este prea scurt sau cristalinul prea plat încât să permită vederea de aproape; corecția se face folosind ochelari cu lentile biconvexe.

Astigmatismul – tulburare de vedere cauzată de curbura neregulată a corneei sau a cristalinului care se traduce prin incapacitatea individului de a distinge două puncte apropiate, în anumite părți ale câmpului vizual. Astfel, curbura neregulată determină difracție, razele de lumină proiectându-se pe zone variate din retină și se produce o imagine neclară. Corecția se face folosind ochelari cu lentile torice (au o curbură specială).

Discromatopsia – tulburare de vedere cauzată de incapacitatea celulelor cu conuri de a reacționa la anumite culori ale spectrului de lumină. De exemplu, prin absența celulelor cu conuri sensibile la culoarea roșie, persoanele respective nu pot distinge culoare verde de cea roșie. În general, este o afecțiune genetică, iar femeile sunt purtătoare ale acestei modificări, însă prezența este mai frecventă la bărbați.

Odată cu înaintarea în vârstă, cristalinul pierde din elasticitate și astfel se diminuează capacitatea de a vedea la distanțe mici, fenomen denumit prezbitism. Corecția se face cu ochelari de citit.

12.3. Urechea

Organul auzului este urechea. Aceasta recepționează undele sonore din mediul înconjurător și le transmite neuronilor din urechea internă, unde se transformă în impulsuri nervoase transmise mai apoi encefalului. Localizarea ariilor auditive majore este în cortexul lobilor temporali ai emisferelor cerebrale.

Receptorii specifici de la nivelul urechii interne implicați în auz (cohleea), sunt celulele ciliate de la nivelul Organului lui Corti. În funcție de natura stimulului (care în acest caz sunt vibrațiile), aceștia sunt mecanoreceptori, iar în funcție de localizare sunt exteroceptori.

Anatomia urechii

Urechea se compune din:

• urechea externă – formată din pavilionul urechii (Pinna) și canalul auditiv extern (conduce vibrațiile sonore); orificiul auditiv extern constituie intrarea în canalul auditiv extern, iar la capătul proximal al canalului se află timpanul (membrana timpanică). 
• urechea medie – conține 3 oase denumite și oscioare: ciocan (malleus), nicovala (incus) și scărița (stapes). Capătul proximal al scăriței este conectat cu fereastra ovală care se află la rândul ei în contact cu urechea internă.    

Urechea medie este legată de faringe printr-un tub subțire și lung, denumit trompa lui Eustachio, cu rol în menținerea unei presiuni egale de o parte și de alta a membranei timpanice. Prin expunerea la altitudini mari, în interiorul urechii medii rămâne captivă o cantitate de aer la presiune înaltă. Pe calea trompei lui Eustachio, acest aer ajunge în faringe și determină „o pocnitură”. În cazul expunerii la altitudini mici, aerul cu presiune înaltă urcă în urechea medie prin trompa lui Eustachio pentru egalizarea presiunilor și determină astfel o altă „pocnitură”.

• urechea internă  – formată din cohlee (structură de forma unui melc), la interiorul căreia se află perilimfă (un lichid). Prin vibrațiile acestui lichid, se generează impulsuri nervoase care determină senzația sonoră.    

Fiziologia auzului

Perceperea vibrațiilor sonore date de un obiect și transformarea lor în unde sonore se numește auz. Mediul de propagare al acestor vibrații este aerul, care conferă undelor sonore: frecvență, intensitate și timbru.

Frecvența constituie numărul de vibrații ale aerului într-o unitate de timp. De cele mai multe ori, exprimarea se face în cicli/ secundă sau hertzi.

Intensitatea sunetului prezintă variații dependente de amplitudinea undei sonore. Exprimarea se face în decibeli.

Timbrul (calitatea) sunetului depinde de armonicele tonale, care depinde de obiectul producător de sunet.

Auzul implică anumite acțiuni mecanice care transformă undele sonore în impulsuri mecanice (Completare: în manual se specifică impulsuri mecanice, însă consider că este o greșeală. Corect ar fi impulsuri nervoase). Astfel, undele sonore pătrund mai întâi în canalul auditiv extern și se lovesc de timpan. Energia undelor sonore determină vibrația timpanului, care este transmisă apoi celor 3 oscioare din urechea medie (ciocan, nicovală, scăriță). Acestea vibrează secvențial, odată cu transmiterea undelor sonore.

Scărița este în contact direct cu fereastra ovală (se află la intrarea în cohlee), ale cărei vibrații determină modificări ale presiunii perilimfei din cohlee. Mai departe, vibrațiile perilimfei sunt transmise organului Corti din interiorul cohleei. La nivelul său se află dendritele neuronilor ai căror axoni alcătuiesc ramura cohleară a nervilor vestibulo-cohleari (auditivi). Aceste dendrite vin în contact cu celule ciliate. Membrană vestibulară a cohleei delimitează în interior o cantitate de endolimfă în jurul celulelor ciliate. Astfel, când apar modificări ale presiunii perilimfei (sau endolimfei - ambele se menționează în manual), mișcă membrana tectoria care pune în mișcare celulele ciliate și declanșează impulsuri nervoase. Modificările de presiune sunt transmise înapoi perilimfei și determină bombarea ferestrei rotunde, pentru a micșora (diminua) presiunea. Impulsurile sunt transmise în lungul ramurii cohleare a nervului vestibulo-cohlear (VIII) către lobii temporali ai emisferelor cerebrale, acolo unde are se desfășoară interpretarea sunetului.

Completări: Helicotrema (se observă pe imagine) se întâlnește la nivelul cohleei și permite tranziția de la scala vestibuli la scala tympani. Atât scala vestibuli, cât și scala tympani conțin la interior perilimfă. La interiorul ductului cohlear se află endolimfă. Fereastra rotundă se deschide la nivelul urechii medii (se remarcă pe imaginile de mai sus).

Alte simțuri: gust, miros, simțul tactil, simțul echilibrului.

12.4. Gustul

Simțul gustului (simț gustativ) reprezintă un simț bazat pe substanțe chimice dizolvate într-un lichid. După dizolvare, moleculele substanței sunt identificate de către mugurii gustativi ai limbii.

Mugurii gustativi se află pe partea dorsală a limbii, situați pe mici protuberanțe, denumite papile.

Receptorii specifici de la nivelul mugurelui gustativ sunt celulele gustative. În funcție de natura stimulului (care în acest caz sunt soluțiile chimice), aceștia sunt chemoreceptori, iar în funcție de localizare sunt exteroceptori.

Gusturile primare sunt în număr de 5, și anume:

• dulce – cel mai bine detectat la nivelul vârfului limbii;
• acru – porțiunile antero-laterale ale limbii;
• amar – partea posterioară a limbii este mai sensibilă la molecule care stimulează acest gust;
• sărat – în special, părțile postero-laterale ale limbii; cel mai bine detectat la nivelul vârfului limbii;
• umami (datorită glutamatului, un aminoacid) – receptorii se află în apropierea faringelui.

Mugurele gustativ este alcătuit din:

• celule gustative cu microvilozități;
• celule de susținere cu microvilozități;
• celulă bazală;
• terminații nervoase care ajung la baza celulelor gustative;

În partea superioară a mugurelui gustativ se află un por gustativ.

În vederea declanșării senzației de gust, moleculele intră în porii gustativi de la nivelul papilelor și stimulează celulele gustative specializate din mugurii gustativi. Odată stimulate aceste celule generează impulsuri nervoase și le transmit în lungul fibrelor nervoase către ramuri ale nervului facial sau glosofaringian, mai departe către encefal. Impulsurile nervoase traversează bulbul la nivelul căruia neuronii fac sinapsă cu alți neuroni care duc către talamus. Neuronii de la acest nivel transmit impulsurile către lobul parietal pentru interpretarea stimulilor gustativi.

12.5. Mirosul

Simțul mirosului (simț olfactiv) reprezintă un simț pentru care este nevoie de contactul moleculelor substanțelor de identificat cu receptorii.

Receptorii specifici de la nivelul mucoasei olfactive sunt celulele olfactive. În funcție de natura stimulului (care în acest caz sunt soluțiile chimice), aceștia sunt chemoreceptori, iar în funcție de localizare sunt exteroceptori.

Prin mirosirea unei substanțe, moleculele din substanța respectivă pătrund în nas și stimulează celulele olfactive specializate (prin atingerea cililor acestora). Acestea se află la nivelul mucoasei din porțiunea superioară a cavității nazale. Celulele olfactive specializate generează impulsuri nervoase care se transmit în lungul nervului olfactiv. Locul de intrare al acestuia în cutia craniană este prin lama ciuruită a osului etmoid, apoi prin bulbii olfactivi ajunge în tractul olfactiv, traseul finalizându-se în lobii frontal și temporal din cortexul olfactiv. Aici se află locul de interpretare a stimulilor. Lama ciuruită a osului etmoid se mai numește și lama cribriformă a osului etmoid (cribriform = prezintă peforații asemănătoare unei site).

Organismul uman poate depista mai mult de 4000 de mirosuri diferite, declanșate de peste 200 de substanțe chimice odorante. Celulele olfactive pot obosi rapid, conducând la diminuarea conștientizării mirosurilor.

12.6. Simțul tactil și simțurile înrudite

Simțurile înrudite simțului tactil sunt:

• durerea;
• presiunea;
• vibrația.

Toate acestea împreună cu simțul tactil folosesc receptori de la nivelul pielii, mușchilor, articulațiilor și viscerelor.

Receptorii sunt:

• terminații nervoase libere – de la nivelul pielii, detectează durerea (pătrund în epiderm);
• discurile Merkel – de la nivelul pielii, detectează stimulii tactili (pătrund în epiderm);
• corpusculii Meissner – de la nivelul pielii, detectează presiunea și vibrațiile ușoare (în derm, în stratul superior papilar);
• corpusculii Pacini – de la nivelul pielii, detectează presiunea și vibrațiile puternice (în derm, profund, în stratul reticular).      
  

Receptori asemănători se întâlnesc și în mușchi, articulații, viscere. Impulsurile nervoase sunt transmise encefalului care le interpretează.

12.7. Echilibrul

Receptorii specifici de la nivelul urechii interne implicați în echilibru (aparatul vestibular), sunt celulele ciliate de la nivelul maculei și ampulei. În funcție de natura stimulului (care în acest caz este deflexiunea), aceștia sunt mecanoreceptori, iar în funcție de localizare sunt proprioceptori.

Pe lângă auz, urechea internă este implicată și în simțul echilibrului. La nivelul său se află o serie de canale săpate în osul temporal care formează un labirint. Acesta prezintă două compartimente: labirintul osos și labirintul membranos. Labirintul osos se află la originea simțului echilibrului și adăpostește la interior labirintul membranos. În labirintul osos își au sediul cohleea, vestibulul și canalele semicirculare și este umplut de perilimfă care scaldă labirintul membranos. Perilimfa se aseamănă cu lichidul cefalorahidian. La interiorul labirintului membranos se află endolimfă. Aceasta din urmă se aseamănă cu lichidul interstițial. Mișcarea endolimfei din interiorul canalelor semicirculare stimulează celulele ciliate din ampulă care vor genera impulsuri trimise encefalului, care va ajusta mișcările corpului cu ajutorul mușchilor.

În labirintul osos se află cele 3 canale semicirculare (posterior, anterior, lateral), la interiorul cărora se află endolimfă, și care sunt conectate cu cohleea prin vestibul. La interior, vestibulul prezintă două structuri: utricula și sacula, unite prin intermediul unui canal subțire. Canalele semicirculare împreună cu utricula sunt implicate în simțul echilibrului.

Dispunerea canalelor semicirculare este făcută la 120 de grade unul față de celălalt, fiecare dintre acestea fiind conectat cu utricula. Locul de joncțiune este marcat printr-o porțiune mai dilatată la nivelul fiecărui canal, denumită ampulă (posterioară, anterioară, laterală). La acest nivel se află un grup de celule senzoriale cu cili. Prin schimbarea poziției capului, endolimfa din canalele semicirculare acționează asupra celulelor ciliate stimulându-le, și astfel se generează impulsuri nervoase transmise fibrelor nervoase din jurul lor. Acestea la rândul lor transportă impulsurile către encefal în lungul ramurii vestibulare a nervului vestibulo-cohlear. De la encefal se trimit impulsuri motorii mușchilor care să ajusteze poziția corpului, prin menținerea echilibrului dinamic al acestuia. Deci, celulele ciliate din ampulă detectează echilibrul dinamic.

Pentru menținerea posturii (echilibrului static), mișcările implicate sunt mai puțin ample și apar printr-un mecanism ușor diferit de cel pentru echilibrul dinamic. La interiorul utriculei și saculei se află anumite structuri de dimensiuni mici, denumite macule. Fiecare dintre acestea este formată din celule cu cili și o membrană ce prezintă fragmente mici de carbonat de calciu, denumite otoliți (calculi). Printr-o ușoară modificare a poziție capului, presiunea exercitată asupra membranei respective determină schimbarea poziției otoliților care vor acționa asupra celulelor ciliate. La rândul lor, acestea generează impulsuri nervoase transmise pe calea nervului vestibulo-cohlear, encefalului. Acesta va interveni în ajustarea poziției corpului prin transmiterea de impulsuri motorii mușchilor.