درسنامه کامل زیست شناسی یازدهم فصل 2 حواس

برای درک عمیق این موضوع، گیرنده حسی را مانند یک «مترجم» تصور کن. دنیای بیرون با زبان‌های مختلفی (مثل نور، صدا، گرما و مواد شیمیایی) با بدن ما صحبت می‌کند، اما مغز ما فقط یک زبان را می‌فهمد: زبان پیام‌های عصبی (جریان الکتریکی).

تعریف علمی: گیرنده حسی در واقع یک یاخته (سلول) یا حتی بخشی از یک یاخته است که اثر محرک‌های محیطی را دریافت کرده و آن را به پیام عصبی تبدیل می‌کند.

انواع محرک‌ها: صدا، فشار، اکسیژن، گرما و نور نمونه‌هایی از این محرک‌ها هستند که هر کدام گیرنده ویژه و تخصصی خود را در بدن تحریک می‌کنند.

با وجود گستردگی گیرنده‌ها، می‌توانیم آن‌ها را در پنج دسته کلی و بسیار مهم طبقه‌بندی کنیم:

1 گیرنده‌های مکانیکی (حساس به فشار، کشش و ارتعاش)

2 گیرنده‌های شیمیایی (حساس به غلظت مواد، بو و مزه)

3 گیرنده‌های دمایی (حساس به تغییرات گرما و سرما)

4 گیرنده‌های نوری (حساس به فوتون‌های نور)

5 گیرنده‌های درد (حساس به آسیب‌های بافتی)

اینجا دقیقاً همان جایی است که باید عمیق فکر کنی! یک اتفاق فیزیکی یا شیمیایی چگونه تبدیل به الکتریسیته (پیام عصبی) در بدن می‌شود؟

راز اصلی در غشای سلول است: عوامل مختلفی مثل تغییر شکل فیزیکی (در اثر فشار)، مواد شیمیایی و یا تغییرات دما، باعث می‌شوند میزان نفوذپذیری غشای گیرنده به یون‌ها تغییر کند.

تغییر پتانسیل الکتریکی: با تغییر نفوذپذیری، یون‌ها (مانند سدیم و پتاسیم) جابه‌جا می‌شوند و در نتیجه پتانسیل الکتریکی غشای گیرنده تغییر می‌کند. این تغییر پتانسیل، همان جرقه اولیه برای ایجاد پیام عصبی است.

برای درک بهتر، در عکس زیر گیرنده فشار پوست زیر ذره‌بین برده شده است.

ساختار گیرنده فشار:

این گیرنده در واقع انتهای دارینه (دندریت) یک نورون حسی است.

این انتهای دارینه‌ای لخت نیست؛ بلکه درون یک پوشش چندلایه و انعطاف‌پذیر از جنس بافت پیوندی قرار گرفته است.

مراحل گام‌به‌گام ایجاد پیام در گیرنده فشار:

1 ورود محرک: نیروی مکانیکی (فشار) به پوست وارد می‌شود.

2 تغییر شکل: پوشش بافت پیوندی فشرده شده و رشته دارینه درون آن را تحت فشار قرار داده و تغییر شکل می‌دهد.

3 باز شدن دروازه‌ها: این تغییر شکل فیزیکی باعث می‌شود کانال‌های یونی موجود در غشای گیرنده (دارینه) باز شوند.

4 تولید پیام: با ورود و خروج یون‌ها، پتانسیل الکتریکی غشا تغییر کرده و پیام عصبی در دارینه ایجاد می‌شود.

6 مخابره: پیام عصبی ایجاد شده از طریق نورون حسی به دستگاه عصبی مرکزی (مغز و نخاع) ارسال می‌شود تا پردازش گردد.

برای درک این مفهوم، تصور کن وارد اتاقی می‌شوی که بوی غذا یا عطر خاصی در آن می‌آید.

آیا تا به حال توجه کرده‌ای که پس از گذشت مدتی، دیگر آن بو را احساس نمی‌کنی؟

در این حالت، نه مولکول‌های بودار در محیط کم شده‌اند و نه گیرنده‌های بویایی تو از کار افتاده‌اند.

از نظر علمی، وقتی گیرنده‌های حسی برای مدتی در معرض یک «محرک ثابت» قرار می‌گیرند، پیام عصبی کمتری ایجاد می‌کنند یا حتی ممکن است اصلاً پیامی ارسال نکنند.

ما به این پدیده شگفت‌انگیز زیستی، سازش گیرنده‌ها می‌گوییم.

این پدیده باعث می‌شود اطلاعات کمتری به سمت مغز ارسال شود.

در نتیجه این فیلتر شدن پیام‌های تکراری، مغز فرصت پیدا می‌کند تا اطلاعات مهم‌تر و تغییرات جدید محیطی را با دقت بیشتری پردازش کند.

این بخش برای تحلیل و پاسخ‌گویی به سوالات بسیار کلیدی است! گیرنده‌های حس درد سازش پیدا نمی‌کنند.

دلیل این عدم سازش بسیار هوشمندانه است؛ درد در واقع یک سازوکار حفاظتی برای بدن ماست.

عدم سازش گیرنده‌های درد کمک می‌کند تا زمانی که محرک آسیب‌رسان (مثل بریدگی، سرمای شدید یا لاکتیک اسید) وجود دارد، فرد از وجود آن مطلع بماند و برای برطرف کردن عامل ایجاد درد واکنش مناسب نشان دهد.

این حواس اندام مخصوص و متمرکزی ندارند، بلکه گیرنده‌های آن‌ها در بخش‌های مختلف بدن مثل پوست، ماهیچه‌های اسکلتی و زردپی‌ها پراکنده شده‌اند.

ساختار گیرنده‌های حواس پیکری چگونه است؟ این گیرنده‌ها عموماً به دو شکل دیده می‌شوند:

انتهای دارینه (دندریت) آزاد: بدون هیچ پوششی هستند، مانند گیرنده‌های درد یا گیرنده دما.

انتهای دارینه درون پوشش پیوندی: دارینه درون کپسولی از بافت پیوندی قرار دارد، مانند گیرنده فشار در پوست.

انواع حواس پیکری:

حواس پیکری شامل چهار حس اصلی زیر هستند:

1 حس تماس (گیرنده‌های مکانیکی):

با تماس، فشار یا ارتعاش تحریک می‌شوند.

تعداد آن‌ها در همه جای پوست یکسان نیست؛ مثلاً در نوک انگشتان و لب‌ها تجمع بیشتری دارند و به همین دلیل این نواحی حساس‌ترند.

2 حس دما:

این گیرنده‌ها (که انتهای دارینه آزاد هستند) در پوست و همچنین بخش‌های درونی بدن مثل برخی سیاهرگ‌های بزرگ قرار دارند.

گیرنده‌های درونی به تغییرات دمای درون بدن، و گیرنده‌های پوستی به تغییرات دمای سطح بدن (سرما و گرما) حساس‌اند.

3 حس وضعیت (گیرنده‌های مکانیکی):

به مغز اطلاع می‌دهند که قسمت‌های مختلف بدن هنگام حرکت یا سکون نسبت به هم چه وضعیتی دارند.

محل قرارگیری آن‌ها در ماهیچه‌های اسکلتی، زردپی‌ها و کپسول پوشاننده مفصل‌ها است.

آن‌ها به «کشیده شدن» حساس‌اند؛ مثلاً با حرکت دست، گیرنده‌های درون ماهیچه کشیده شده و تحریک می‌شوند.

4 حس درد:

این گیرنده‌ها انتهای دارینه آزاد هستند و در پوست و دیواره سرخرگ‌ها یافت می‌شوند.

به آسیب‌های بافتی (عوامل مکانیکی مثل بریدگی، سرما/گرمای شدید و مواد شیمیایی مثل لاکتیک اسید) پاسخ می‌دهند و سازش پیدا نمی‌کنند.

برخلاف حواس پیکری که پراکنده بودند، گیرنده‌های حواس ویژه در «اندام‌های حسی ویژه‌ای» متمرکز شده‌اند و ساختارهای بسیار تخصصی‌تری دارند.

این حواس شامل ۵ دسته هستند:

1 بینایی: (گیرنده‌های نوری مستقر در چشم)

2 شنوایی: (گیرنده‌های مکانیکی مستقر در گوش)

3 تعادل: (گیرنده‌های مکانیکی مستقر در بخش دهلیزی گوش)

4 بویایی: (گیرنده‌های شیمیایی مستقر در سقف حفره بینی)

5 چشایی: (گیرنده‌های شیمیایی مستقر در جوانه‌های چشایی روی زبان)

از نظر ساختاری، گیرنده‌های حواس پیکری عموماً به دو شکل دیده می‌شوند:

1 انتهای دارینه (دندریت) آزاد: بدون کپسول هستند، مانند گیرنده‌های درد.

2 انتهای دارینه درون پوشش پیوندی: مانند گیرنده فشار در پوست.

نوع گیرنده: از نوع گیرنده‌های مکانیکی هستند.

عامل تحریک: با تماس، فشار یا ارتعاش تحریک می‌شوند.

محل قرارگیری و حساسیت: این گیرنده‌ها در پوست قرار دارند، اما توزیع آن‌ها در همه جای بدن یکسان نیست. بخش‌هایی که تعداد گیرنده بیشتری دارند (مانند نوک انگشتان و لب‌ها)، حساسیت بسیار بالاتری نسبت به سایر نقاط بدن دارند.

شکل گیرنده: از نوع انتهای دارینه آزاد هستند.

محل قرارگیری و وظیفه:

• درون بدن: در برخی سیاهرگ‌های بزرگ قرار دارند و به تغییرات دمای درون بدن حساس‌اند.
• سطح بدن: در پوست جای دارند و به تغییرات دمای سطح بدن پاسخ داده و سرما یا گرما را دریافت می‌کنند.

نوع گیرنده: از نوع گیرنده‌های مکانیکی هستند.

وظیفه: مغز را از چگونگی قرارگیری قسمت‌های مختلف بدن نسبت به هم (هم در زمان سکون و هم در زمان حرکت) مطلع می‌کنند.

محل قرارگیری و عامل تحریک: در ماهیچه‌های اسکلتی، زردپی‌ها و کپسول پوشاننده مفصل‌ها قرار دارند و عامل اصلی تحریک آن‌ها «کشیده شدن» است. مثلاً وقتی دستت را حرکت می‌دهی، گیرنده‌های درون ماهیچه کشیده شده و تحریک می‌شوند.

نوع و شکل گیرنده: انتهای دارینه آزاد هستند.

محل قرارگیری: در پوست و برخی بخش‌های دیگر بدن مانند دیواره سرخرگ‌ها یافت می‌شوند.

عامل تحریک: به هرگونه آسیب بافتی پاسخ می‌دهند. این آسیب می‌تواند ناشی از عوامل مکانیکی (مثل بریدگی)، سرما یا گرمای شدید، و یا مواد شیمیایی (مثل لاکتیک اسید در ماهیچه خسته) باشد.

• ویژگی طلایی و کنکوری: گیرنده‌های درد سازش پیدا نمی‌کنند! این یک سازوکار حفاظتی بی‌نظیر است تا مادامی که محرک آسیب‌رسان وجود دارد، فرد به طور ناخودآگاه واکنش نشان دهد تا از تخریب بیشتر بافت جلوگیری کند.

تسکین درد: مالش دادن پوست در محل درد باعث تحریک برخی گیرنده‌های تماسی می‌شود و این کار از انتقال پیام عصبی درد جلوگیری کرده و درد را تسکین می‌دهد. (البته در دردهای ناشی از ضرب‌دیدگی هرگز نباید محل را مالش داد، زیرا خطر جابه‌جایی استخوان شکسته وجود دارد.)

ما بیشتر اطلاعات محیط پیرامون را به کمک حس بینایی دریافت می‌کنیم. کره چشم در حفره‌ای استخوانی (کاسه چشم) قرار دارد و توسط ماهیچه‌هایی حرکت می‌کند. همچنین پلک‌ها، مژه‌ها، بافت چربی روی کره چشم و اشک وظیفه حفاظت از آن را بر عهده دارند.

برای درک عمیق ساختار چشم، باید آن را به صورت لایه‌لایه از بیرون به درون بررسی کنیم.

این لایه بیرونی‌ترین پوشش چشم است و از دو بخش تشکیل شده است:

صلبیه: بخش سفیدرنگ و محکم چشم است.

قرنیه: بخش جلویی و شفاف این لایه است که نور از آن عبور می‌کند.

این لایه شامل سه بخش بسیار مهم است:

مشیمیه: لایه‌ای رنگدانه‌دار و پر از مویرگ‌های خونی است

عنبیه: بخش رنگین چشم در پشت قرنیه است که در وسط آن سوراخ «مردمک» قرار دارد. عنبیه دارای دو گروه ماهیچه صاف است: ماهیچه‌های تنگ‌کننده (با اعصاب پادآسیمپاتیک برای نور زیاد) و گشادکننده (با اعصاب آسیمپاتیک برای نور کم).

جسم مژگانی: حلقه‌ای بین مشیمیه و عنبیه است که شامل ماهیچه‌های مژگانی می‌شود. عدسی چشم که همگرا و انعطاف‌پذیر است، توسط رشته‌هایی به نام «تارهای آویزی» به این جسم مژگانی متصل می‌شود.

آب‌وهوای درون چشم (مایعات):

زلالیه: مایعی شفاف در فضای جلوی عدسی است که از مویرگ‌ها ترشح می‌شود. وظیفه آن تأمین اکسیژن و مواد غذایی برای عدسی و قرنیه (که خون‌رسانی مستقیم ندارند) و جمع‌آوری مواد دفعی آن‌هاست.

زجاجیه: ماده‌ای ژله‌ای و شفاف در فضای پشت عدسی است که شکل کروی چشم را حفظ می‌کند.

داخلی‌ترین لایه چشم که پیام عصبی در آنجا متولد می‌شود!

گیرنده‌های نوری: شامل یاخته‌های مخروطی (برای نور زیاد، تشخیص رنگ و جزئیات) و یاخته‌های استوانه‌ای (برای نور کم) هستند. درون این گیرنده‌ها ماده‌ای حساس به نور وجود دارد که ویتامین A برای ساخت آن ضروری است.

نقطه کور: محلی در شبکیه که آسه (آکسون) یاخته‌های عصبی از آنجا خارج شده و عصب بینایی را تشکیل می‌دهند تا پیام را به مغز ببرند.

لکه زرد: بخشی از شبکیه در امتداد محور نوری کره چشم که در دقت و تیزبینی اهمیت دارد، زیرا گیرنده‌های مخروطی در آن فراوان‌ترند.

برای اینکه ببینیم، نور باید این مسیر استراتژیک را طی کند:

1 پرتوهای نور از قرنیه می‌گذرند و به علت انحنای قرنیه همگرا می‌شوند.

2 سپس از زلالیه، سوراخ مردمک، عدسی و زجاجیه عبور می‌کنند. (عدسی پرتوها را دقیقاً روی شبکیه متمرکز می‌کند)

3 با برخورد نور به شبکیه، ماده حساس به نور درون گیرنده‌های نوری تجزیه می‌شود.

4 این تجزیه، واکنش‌هایی را به راه می‌اندازد که به تغییر پتانسیل و ایجاد پیام عصبی منجر می‌شود.

تصور کن دوربین عکاسی داری و می‌خواهی از یک پروانه که روی بینی‌ات نشسته و سپس از کوهی در دوردست عکس بگیری. برای اینکه هر دو تصویر واضح باشند، لنز دوربین باید تنظیم شود. چشم ما نیز برای دیدن واضح اجسام در فاصله‌های مختلف، باید تغییر همگرایی بدهد. به این فرایند تنظیم همگرایی عدسی چشم برای تشکیل تصویر واضح روی شبکیه (در هر دو حالت دور و نزدیک)، «تطابق» می‌گویند.

برای انجام تطابق، سه بخش مهم از لایه میانی چشم با هم همکاری می‌کنند:

جسم مژگانی (شامل ماهیچه‌های مژگانی): به عنوان موتور محرک عمل می‌کند.

تارهای آویزی: رشته‌هایی هستند که عدسی را به جسم مژگانی متصل نگه می‌دارند.

عدسی چشم: ساختاری انعطاف‌پذیر است که می‌تواند ضخامت خود را تغییر دهد.

این بخش به شدت تست‌خیز است و باید آن را به صورت یک رابطه علت و معلولی در ذهنت ثبت کنی:

الف هنگام دیدن اشیای نزدیک (نیاز به همگرایی بیشتر):

1 ماهیچه‌های جسم مژگانی منقبض می‌شوند.

2 این انقباض باعث می‌شود عدسی چشم ضخیم شود.

3 با ضخیم شدن عدسی، همگرایی آن افزایش می‌یابد و تصویر جسم نزدیک دقیقاً روی شبکیه تشکیل می‌شود.

ب هنگام نگاه کردن به اشیای دور (نیاز به همگرایی کمتر):

1 ماهیچه‌های جسم مژگانی استراحت می‌کنند (از حالت انقباض خارج می‌شوند).

2 این استراحت باعث می‌شود عدسی چشم کشیده شده و باریک‌تر (نازک‌تر) شود.

3 با باریک شدن عدسی، همگرایی کاهش می‌یابد و تصویر جسم دور به درستی روی شبکیه متمرکز می‌شود.

این دو بیماری را همیشه در مقابل هم و به صورت مقایسه‌ای یاد بگیر تا در ذهنت تثبیت شوند.

نزدیک‌بینی:

علت اول: کره چشم از اندازه طبیعی بزرگ‌تر است.

علت دوم: تغییر همگرایی عدسی چشم.

نتیجه: پرتوهای نور اجسام دور، در جلوی شبکیه متمرکز می‌شوند. به همین دلیل فرد اجسام دور را واضح نمی‌بیند.

دوربینی:

علت اول: کره چشم از اندازه طبیعی کوچک‌تر است.

علت دوم: تغییر همگرایی عدسی چشم.

نتیجه: پرتوهای نور اجسام نزدیک، در پشت شبکیه متمرکز می‌شوند. به همین دلیل فرد این اجسام را واضح نمی‌بیند.

علت: اگر سطح عدسی یا قرنیه کاملاً کروی و صاف نباشد، این بیماری رخ می‌دهد.

نتیجه: به دلیل این ناهمواری، همه پرتوهای نور در یک نقطه متمرکز نمی‌شوند و در نتیجه تصویر واضحی تشکیل نمی‌شود.

درمان: برای اصلاح دید این افراد، از عینکی استفاده می‌کنند که عدسی آن، عدم یکنواختی انحنای قرنیه یا عدسی چشم را جبران کند.

علت: با افزایش سن، انعطاف‌پذیری عدسی چشم کاهش پیدا می‌کند.

نتیجه: به دلیل کاهش انعطاف‌پذیری، عمل تطابق دشوار می‌شود.

درمان: این حالت به کمک عینک‌های ویژه اصلاح می‌شود.

علت‌های بروز: با افزایش سن، پروتئین‌های موجود در ساختار عدسی تغییر می‌کنند. همچنین زیاد قرار گرفتن در معرض پرتوهای فرابنفش خورشید نیز ممکن است به این بیماری منجر شود.

نتیجه: این تغییرات باعث کاهش شفافیت عدسی شده و عدسی کدر می‌شود.

برای درک این بیماری باید به پویایی مایع زلالیه توجه کنی.

مکانیسم طبیعی: مایع زلالیه به طور مرتب تولید می‌شود و به طور معمول از منافذ کوچک دور عنبیه به خون وارد می‌شود (تا فشار چشم ثابت بماند).

علت بیماری: اگر به علتی مسیر تخلیه این مایع مسدود شود، مایع جمع شده و فشار مایع داخل چشم افزایش می‌یابد.

خطر اصلی: افزایش فشار داخل چشم به تحلیل عصب بینایی و در نهایت کاهش بینایی منجر می‌شود.

قبل از هر برشی، باید بدانیم چشم در چه جهتی در کاسه چشم قرار داشته است. برای این کار به نشانه‌های زیر دقت می‌کنیم:

تشخیص بالا و پایین چشم:

فاصله عصب بینایی تا قرنیه را بررسی می‌کنیم. سطحی از کره چشم که در آن فاصله عصب تا روی قرنیه بیشتر است، سطح بالایی چشم محسوب می‌شود و سطح دیگر سطح پایینی آن است.

تشخیص چپ یا راست بودن چشم:

چشم را طوری در دست بگیر که سطح بالایی آن رو به بالا باشد.

حالا به قرنیه نگاه کن؛ قرنیه کاملاً گرد نیست، بلکه به شکل تخم مرغ (بیضی) دیده می‌شود.

بخش پهن‌تر قرنیه همیشه به سمت بینی و بخش باریک‌تر آن به سمت گوش قرار دارد.

همچنین، عصب بینایی پس از خروج از چشم، به سمت مخالف (مرکز سر) خم می‌شود.

پس از جدا کردن بافت‌های چربی و ماهیچه‌ها، نوبت به برش می‌رسد.

صلبیه را با چاقوی جراحی در فاصله یک سانتی‌متری از قرنیه سوراخ می‌کنیم و با قیچی دورتادور آن را می‌بریم.

وقتی چشم را باز می‌کنیم، با ساختارهای شگفت‌انگیزی روبه‌رو می‌شویم:

مشاهده لایه‌ها: سه لایه چشم (صلبیه، مشیمیه، شبکیه) و همچنین نقطه کور قابل مشاهده‌اند. لایه شبکیه بسیار نازک است و باید مراقب باشیم هنگام کار جمع نشود.

عدسی و ضمائم آن: در کنار عدسی، «جسم مژگانی» و «تارهای آویزی» که عدسی را احاطه کرده‌اند دیده می‌شوند.

مایعات درون چشم: با خارج کردن آرام عدسی، مایع زلالیه و ماده ژله‌ای زجاجیه را می‌بینیم.

عنبیه و مردمک: جسم مژگانی به شکل حلقه‌ای دور محل استقرار عدسی قرار دارد و درون این حلقه، عنبیه واقع شده است. عنبیه نازک‌تر است و شامل ماهیچه‌های صاف حلقوی (تنگ‌کننده) و شعاعی (گشادکننده) است. سوراخ وسط عنبیه همان مردمک است. با جدا کردن عنبیه و جسم مژگانی، قرنیه شفاف و برآمده نمایان می‌شود.

در پشت شبکیه چشم بسیاری از مهره‌داران (مانند گاو)، لایه‌ای به نام لایه درخشان وجود دارد.

وظیفه این لایه، بازتاباندن پرتوهای نور است تا گیرنده‌های نوری، نور بیشتری دریافت کنند.

این ساختار به دید بهتر جانور در شب کمک می‌کند و همان عاملی است که باعث درخشش چشم برخی حیوانات در تاریکی می‌شود.