Basiskenmerken van zintuiglijke structuren

Een manier om zintuiglijke structuren in te delen is aan de hand van de stimuli waarop zij normaal reageren; zo zijn er fotoreceptoren (voor licht), mechanoreceptoren (voor vervorming of buiging), thermoreceptoren (voor warmte), chemoreceptoren (b.v. voor chemische geuren), en nociceptoren (voor pijnlijke stimuli). Deze indeling is nuttig omdat zij duidelijk maakt dat verschillende zintuigen gemeenschappelijke kenmerken kunnen vertonen in de wijze waarop zij stimulusenergie omzetten (transduceren) in zenuwimpulsen. Zo reageren auditieve cellen en vestibulaire (evenwichts)receptoren in het oor en sommige receptoren in de huid allemaal op dezelfde manier op mechanische verplaatsing (vervorming). Omdat veel van dezelfde principes ook gelden voor andere dieren, kunnen hun receptoren worden bestudeerd als model voor de menselijke zintuigen. Bovendien beschikken vele dieren over gespecialiseerde receptoren die hen in staat stellen prikkels waar te nemen die de mens niet kan waarnemen. De adder bijvoorbeeld heeft een receptor die zeer gevoelig is voor “onzichtbaar” infrarood licht. Sommige insecten hebben receptoren voor ultraviolet licht en voor feromonen (chemische sekslokstoffen en afrodisiaca die uniek zijn voor hun eigen soort), en overtreffen daarmee ook de menselijke zintuiglijke vermogens.

Gelijke hun specifieke anatomische vorm, alle zintuigen delen basiskenmerken:

(1) Alle zintuigen bevatten receptorcellen die specifiek gevoelig zijn voor één klasse van stimulusenergieën, gewoonlijk binnen een beperkt bereik van intensiteit. Een dergelijke selectiviteit betekent dat elke receptor zijn eigen “adequate” of juiste of normale prikkel heeft, zoals bijvoorbeeld licht de adequate prikkel is voor het gezichtsvermogen. Andere energieën (“inadequate” prikkels) kunnen de receptor echter ook activeren als zij voldoende intens zijn. Zo kan men druk “zien” wanneer bijvoorbeeld de duim op een gesloten oog wordt gelegd en men een heldere vlek (fosfeen) in het gezichtsveld ziet op een plaats tegenover de aangeraakte plaats.

(2) Het gevoelige mechanisme voor elke modaliteit is vaak gelokaliseerd in het lichaam op een ontvangend membraan of oppervlak (zoals het netvlies van het oog) waar zich transducer neuronen (zintuigcellen) bevinden. Vaak bevat het zintuig hulpstructuren om de stimulerende energie naar de receptorcellen te leiden; zo richten het normaal transparante hoornvlies en de lens in het oog het licht op de netvlieszintuigneuronen. De netvlieszenuwcellen zelf worden min of meer afgeschermd van niet-visuele energiebronnen door de omringende structuur van het oog.

(3) De primaire omzetters of zintuigcellen in een receptorstructuur maken normaal gesproken verbinding (synaps) met secundaire, ingaande (afferente) zenuwcellen die de zenuwimpuls overbrengen. In sommige receptoren, zoals de huid, bezitten de afzonderlijke primaire cellen draadvormige structuren (axonen) die meters lang kunnen zijn, kronkelend van vlak onder het huidoppervlak door de onderhuidse weefsels tot in het ruggenmerg. Hier eindigt elk axon van de huid en synapteert met het volgende neuron (van de tweede orde) in de keten. Daarentegen heeft elke primaire receptorcel in het oog een zeer kort axon dat zich geheel in het netvlies bevindt, dat synapt met een netwerk van verschillende soorten neuronen van de tweede orde, internunciale cellen genoemd, die op hun beurt synapsen met neuronen van de derde orde, bipolaire cellen genoemd – alles nog steeds in het netvlies. De axonen van de bipolaire cellen strekken zich afferent uit tot buiten het netvlies, verlaten de oogbol en vormen de oogzenuw, die de hersenen binnengaat om verdere synaptische verbindingen te maken. Als dit visuele systeem als één geheel wordt beschouwd, kan men zeggen dat het netvlies een uitgebreid deel van de hersenen is waarop het licht rechtstreeks kan vallen.

Vanuit dergelijke afferente zenuwen maken neuronen van een nog hogere orde steeds complexere verbindingen met anatomisch gescheiden paden van de hersenstam en diepere delen van de hersenen (bijv, de thalamus) die uiteindelijk eindigen in specifieke ontvangstgebieden in de cerebrale cortex (de geronde buitenste schil van de hersenen). Verschillende sensorische ontvangstgebieden zijn gelokaliseerd in bepaalde gebieden van de cortex, bijv, occipitale kwabben in de achterkant van de hersenen voor het gezichtsvermogen, temporale kwabben aan de zijkanten voor het gehoor, en pariëtale kwabben naar de bovenkant van de hersenen voor de tastfunctie.