13. Sensorisch stelsel

 

13.1 Sensoren

 

Een sensor (receptor) is een gespecialiseerde cel die prikkels opvangt en in impulsen omzet.

Een prikkel is een veranderde omstandigheid in de omgeving van de sensor.

Op basis van de herkomst van de prikkels kunnen sensoren ingedeeld worden in exterosensoren, propriosensoren en interosensoren.

Exterosensoren:

  • ontvangen prikkels van de buitenwereld;
  • liggen in de zintuigen: neus, tong, huid, oog en oor;
  • maken deel uit van de animale sensoriek.

Propriosensoren:

  • ontvangen prikkels van het bewegingsapparaat en het evenwichtsorgaan
  • liggen in spieren, pezen en gewrichten (motoriek) en in binnenoor (evenwicht)
  • maken deel uit van de animale sensoriek.

Interosensoren:

  • ontvangen prikkels vanuit de wand van de holle organen.
  • liggen onder andere in bloedvaten, mondholte, darmkanaal, longen en urinewegen;
  • maken deel uit van de vegetatieve sensoriek.

Op basis van het soort prikkel kunnen sensoren ingedeeld worden in:

  • chemosensoren, nemen chemische prikkels waar (reuk- en smaakstoffen, koolstofdioxide, osmotische waarde en zuren); voorbeelden:
    • smaaksensoren (tong);
    • reuksensoren (neus);
    • osmosensoren (hypothalamus);
    • chemosensoren (wand van de aortaboog);
  • mechanosensoren, nemen mechanische prikkels waar (druk, trilling, vloeistofbeweging en trekspanning); voorbeelden:
    • tast- en druksensoren (huid);
    • spierspoelen (skeletspieren);
    • pees- en gewrichtssensoren;
    • sensoren die vloeistoftrilling en -beweging waarnemen (oor);
    • bloeddruksensoren (in aorta en halsslagaders);
    • rekkingsgevoelige sensoren (longweefsel en urineblaas);
  • thermosensoren, nemen temperatuurveranderingen waar, voorbeelden:
    • koude- en warmtesensoren (huid en hypothalamus);
  • fotosensoren, nemen lichtprikkels waar (elektromagnetische straling), alleen in het netvlies van de ogen;
  • nocisensoren, nemen dreigende beschadiging van weefsel waar (vrije zenuwuiteinden), overal in het lichaam aanwezig.

Sensoren hebben de volgende algemene kenmerken:

  • de sensor transformeert een bepaalde vorm van energie (chemische, mechanische, elektromagnetische, thermische) altijd in elektrische energie (impuls), de laagste prikkelsterkte die een impuls opwekt is de prikkeldrempel;
  • de sensor is gevoelig voor een specifieke prikkel, dat is de adequate prikkel;
  • prikkeling van de sensor heeft een specifieke waarneming tot gevolg, bepaald door de plaats in de hersenschors waar de prikkel naartoe gaat;
  • elke sensor heeft een specifiek bereik;
  • sensoren vertonen adaptatie: bij gelijkblijvende prikkeling worden er meer (positieve adaptatie) of minder impulsen (negatieve adaptatie) opgewekt;
  • discriminatievermogen: het vermogen om prikkels gescheiden waar te nemen.

 

13.2 Reukzintuig

 

Het reukzintuig is de neus. Ruiken gebeurt met 100 miljoen reuksensoren in het reukslijmvlies (oppervlak 2,5 cm 2) bovenin de neusholte.

Reuksensoren:

  • zijn dunne, langgerekte cellen met draadvormige uitlopertjes (cilia) die in de neusholte uitsteken;
  • lopen aan de andere kant uit in reukharen (fila olfactoria) die via openingen in het etmoïd naar de bulbus olfactorius gaan.

De bulbus olfactorius is het begin van de reukzenuw (N. olfactorius) die verbindingen heeft met hersenstam, limbische systeem, hypothalamus en hersenschors.

Elke reuksensor kan één primaire geur waarnemen. De mens kan zeven primaire geuren waarnemen. De duizenden andere geuren die wij ruiken zijn gecombineerde primaire geuren.

 

13.3 Smaakzintuig

 

Het smaakzintuig ligt in de mondholte. Proeven gebeurt met smaaksensoren in het tongslijmvlies; ook het slijmvlies van harde en zachte gehemelte, gehemeltebogen, delen van de keelwand en strotklepje bevat smaaksensoren.

Smaaksensoren:

  • liggen in bundeltjes bijeen in de smaaknoppen;
  • zijn langwerpige cellen die worden omgeven door steuncellen;
  • hebben draadvormige uitlopertjes (cila) die in de mondholte uitsteken;
  • staan aan de andere kant in verbinding met afferente zenuwvezels die deels naar de aangezichtszenuw (N. facialis) en deels naar tong-keelzenuw (N. glossopharyngeus) gaan.

Vanuit de hersenstam gaan de smaakimpulsen via naar de thalamus naar de smaakcortex.

De meeste smaakknoppen zijn verzameld in smaakpapillen.

Drie typen smaakpapillen zijn:

  • draadvormige papillen, dunne uitsteeksels die vooral in de tongranden zitten;
  • paddenstoelvormige papillen, bolvormige papillen verspreid over het voorste 1/3 deel van de tong; bevatten ook druk-, tast- en temperatuursensoren;
  • omwalde papillen, zijn het grootst; acht tot twaalf liggen in een V-vorm op de tongbasis.

Elke smaaksensor kan vijf smaken waarnemen: zoet, zout, zuur, bitter en umami. De overige smaken die wij proeven zijn combinaties hiervan of/en worden door de reukzintuigen waargenomen.

 

13.4 Huidzintuigen

 

Het huidgevoel wordt sensibiliteit genoemd. Sensibiliteit is te verdelen in: temperatuurzin, drukzin, tastzin en pijnzin. De sensoren hiervoor liggen vooral in de lederhuid en het onderhuids bindweefsel, maar ook op andere plaatsen in het lichaam zoals het hoornvlies (oog), de mondholte, de uitwendige geslachtsorganen en het beenvlies.

Thermosensoren nemen temperatuursveranderingen waar. We onderscheiden koudesensoren en warmtesensoren.

Koudesensoren:

  • komen vier keer zoveel voor als warmtesensoren;
  • worden geprikkeld bij temperatuurdaling onder de 38°C;
  • zijn gestructureerd tot bolvormige krauselichaampjes;
  • liggen vlak onder de opperhuid;
  • bevinden zich ook in het hoornvlies, op de eikel van penis en clitoris.

Warmtesensoren:

  • worden geprikkeld bij temperatuurstijging boven de 35°C;
  • zijn vrije zenuwuiteinden;
  • liggen diep in de lederhuid;
  • bevinden zich ook in de iris, het harde hersenvlies, de neus-, mond- en keelholte en de slokdarm.

De drukzin is een gevoel van duwkracht op de huid. De twee typen druksensoren zijn de pacinilichaampjes en de ruffinilichaampjes.

Pacinilichaampjes:

  • liggen diep in de lederhuid;
  • hebben een diameter van 5 mm;
  • bestaan uit concentrische lamellen rondom een afferente zenuwvezel;
  • zijn ook gevoelig voor trillingen;
  • komen veel voor in de handpalmen, de voetzolen, de tepelhoven, het hoornvlies, het beenvlies en de eikel van penis en clitoris.

Ruffinilichaampjes:

  • liggen diep in de huid;
  • zijn langgerekt en liggen evenwijdig aan het huidoppervlak;
  • nemen verandering van huidspanning (rek) waar.

De tastzin is het voelen van huidcontact; dat kan passief (aanraken) of actief (tasten) zijn. De vier soorten tastsensoren zijn: vrije zenuwtakken, haarzaksensoren, merkeltastlichaampjes en meissnertastlichaampjes.

Vrije zenuwtakken:

  • zijn uiteinden van vrij eindigende afferente zenuwvezels;
  • liggen tussen de opperhuidcellen;
  • nemen elke vorm van aanraking en tast waar;
  • kunnen bij sterke prikkeling pijnsensatie geven;
  • worden ook bij temperatuurstijging geprikkeld;
  • liggen ook in het hoornvlies en de slijmvliezen.

Haarzaksensoren:

  • zijn afferente zenuwuiteinden;
  • liggen met een netwerk van vertakkingen rondom de haarzakjes, elke haar heeft één haarzaksensor;
  • worden geprikkeld bij standsverandering (aanraking) van de haar.

Merkeltastlichaampjes:

  • bestaan uit schijfvormige vertakkingen van een afferente zenuwuiteinde;
  • liggen op de grens van opperhuid en lederhuid;
  • nemen lichte aanrakingen waar en verzorgen de fijne tastzin.

Meissnertastlichaampjes:

  • zijn de grootste tastsensoren;
  • bestaan uit gestapelde platte cellen met daartussen sterk vertakte zenuwuiteinden;
  • worden bij iedere vervorming van de huid geprikkeld;
  • liggen in de papillaire laag (lederhuid);
  • komen vooral voor in de onbehaarde huid van de handpalmen, de vingertoppen, de voetzolen, de tepelhoven, en de eikel van de penis en clitoris.
  • maken het mogelijk iets ‘op de tast’ te herkennen.

De pijnzin wordt verzorgd door de nocisensoren.

Nocisensoren:

  • zijn dunne vrije zenuwtakken;
  • komen in alle epithelen van het lichaam voor;
  • worden geprikkeld bij alle typen (dreigende) beschadiging; dat kan gaan om mechanisch geweld, verbranding of inwerking van een agressieve chemische stof.

 

13.5 Gezichtszintuig

 

Het gezichtszintuig, het oog, is een complex orgaan. De delen ervan staan ten dienste van de optimale werking van de fotosensoren.

 

Anatomie

 

De oogbol (bulbus oculi) heeft een diameter van 24 mm en bestaat van buiten naar binnen uit 3 lagen: harde oogrok, vaatvlies en netvlies .

De harde oogrok (sclera):

  • is een stevig bindweefselkapsel, voornamelijk opgebouwd uit collagene vezels;
  • heeft de volgende functies:
    • in standhouden van de oogbolvorm;
    • aanhechtingsplaats voor de 6 oogspieren;
  • is grotendeels wit van kleur behalve de doorzichtige voorkant, het hoornvlies (cornea).

Het vaatvlies (choroidea):

  • is een dun, rijk doorbloed vlies;
  • bekleedt de hele oogrok, behalve het hoornvlies;
  • vormt aan de voorkant het gekleurde regenboogvlies (iris) met in het midden de pupil waardoorheen licht in de oogbol valt; de iris bevat straalspiertjes en kringspiertjes die de pupilreflex tot stand brengen;
  • bevat het straalvormige lichaam (corpus ciliare) met de accommodatiespier (m. ciliaris), een kringspier rondom de iris.

Het netvlies (retina):

  • ligt tegen het vaatvlies aan;
  • bestaat uit twee lagen:
    • een zwart gepigmenteerde laag, grenzend aan het vaatvlies;
    • laag met fotosensoren (staafjes en kegeltjes) en zenuwweefsel (schakelcellen).

Twee bijzondere plaatsen op het netvlies zijn:

  • blinde vlek (diameter 1,6 mm), waar de afferente zenuwvezels vanuit het netvlies samenkomen en via een opening in de oogbol gebundeld als N. opticus naar de hersenen gaat; hier bevinden zich geen fotosensoren;
  • gele vlek (macula) (diameter 5 mm), in het verlengde van de optische as recht achter de pupil; bevat voornamelijk kegeltjes en levert het scherpste beeld op.

In de oogbol zitten de lens, het glasachtig lichaam en de oogkamers.

De lens:

  • ligt achter de pupil;
  • is glashelder;
  • bestaat uit doorzichtige epitheelcellen;
  • zijn met ragdunne lensbandjes verbonden met het straalvormige lichaam.

Het glasachtig lichaam (corpus vitreum):

  • vult bijna de hele oogbol;
  • bestaat uit een heldere, geleiachtige substantie;
  • is omgeven met een dun vlies.

Er zijn 2 oogkamers: de voorste oogkamer (tussen hoornvlies en iris) en de achterste oogkamer (tussen iris en lens), beide gevuld met kamerwater. Deze heldere vloeistof wordt continu ververst wordt vanuit het straalvormige lichaam en afgevoerd via het kanaal van Schlemm.

 

Functie

 

Visuele waarneming gebeurt in vier achtereenvolgende fasen: lichtgeleiding, accommodatie, lichtverwerking en beeldvorming.

Lichtgeleiding:

  • is nodig om licht via de pupil ongehinderd tot op het netvlies te laten doordringen;
  • gebeurt (van buiten naar binnen) via hoornvlies, voorste oogkamer, achterste oogkamer, lens en glasachtig lichaam;
  • gaat gepaard met lichtbreking, waarbij de lichtgeleidende structuren gezamenlijk de werking van een sterk vergrootglas hebben en daarom lichtbrekende media genoemd worden.

De pupilreflex regelt de juiste hoeveelheid binnenvallend licht. Bij teveel licht wordt de pupil nauwer (door aanspannen van de m. sphincter pupillae), bij weinig licht wordt de pupil wijder (door aanspannen van de m. dilatator pupillae).

Accommodatie:

  • is aanpassen van de bolling van de lens waardoor de lichtstralen de juiste brekingshoek maken en er een scherp beeld op het netvlies valt;
  • gebeurt reflexmatig door de accommodatiespier aan te spannen (lens wordt boller) of te ontspannen (lens wordt platter).

Lichtverwerking gebeurt door fotosensoren. Deze bevatten fotopigmenten waarmee lichtprikkels omgezet worden in impulsen. Er zijn twee typen fotosensoren: staafjes en kegeltjes.

Staafjes (120 miljoen):

  • bevatten het fotopigment rodopsine;
  • ‘zien’ geen kleuren;
  • nemen verschillen in lichtsterkte waar (contrast);
  • zijn lichtgevoelig en worden al bij lage lichtsterkte geprikkeld (schemerzintuig);
  • hebben bij hun vorming vitamine A nodig;
  • bevinden zich vooral in de periferie van het netvlies;
  • zijn met meerdere tegelijk op één schakelneuron verbonden (geeft een onscherp beeld).

Kegeltjes (5 miljoen):

  • hebben fotopigmenten voor drie primaire kleuren; er zijn roodgeel-gevoelige, groen-gevoelige en blauwviolet-gevoelige kegeltjes;
  • ‘zien’ kleuren;
  • zijn niet zo lichtgevoelig als staafjes en worden pas bij hoge lichtsterkte geprikkeld;
  • hebben een hoge dichtheid in het centrum van het netvlies;
  • zijn in de macula 1-op-1 verbonden met schakelcellen (geeft een scherp beeld); in de periferie zijn meerdere kegeltjes op één schakelneuron aangesloten (geeft een minder scherp beeld).

Zodra impulsen de visuele schors bereiken vindt beeldvorming plaats: bewustwording van wat je ziet. De linker visuele schors ontvangt impulsen uit de linkerhelften van het netvlies; de rechter visuele schors ontvangt impulsen uit de rechterhelften van het netvlies. Je ziet dus met beide hersenhelften; dit is het gevolg van het chiasma opticum: kruising van zenuwvezels die afkomstig zijn uit het nasale delen van het netvlies.

Bij beeldvorming wordt het sterk verkleinde, omgekeerde, tweedimensionale netvliesbeeld door de visuele schors vergroot, omgekeerd en tot een driedimensionaal beeld samengevoegd.

Het gezichtsveld is het gebied dat, met gefixeerd hoofd, met één oog wordt waargenomen. Het blikveld is het gebied dat beide ogen samen zien wanneer het hoofd gefixeerd is.

De hulporganen van het oog zijn de oogkassen, de oogleden, de oogspieren en het traanapparaat. Ze ondersteunen de werking van het oog.

De oogkassen (orbitae):

  • zijn holten in de aangezichtsschedel;
  • bestaan uit botstukken van de hersenschedel en de aangezichtsschedel;
  • beschermen de oogbol.

De oogleden (palpebrae):

  • zijn dunne huidplooien zonder onderhuids vetweefsel;
  • kunnen de voorkant van de oogbol bedekken (de ‘ogen sluiten’);
  • zijn aan de binnenkant bedekt met blindvlies, een dun slijmvlieslaagje;
  • hebben onder en boven een rij haren, de wimpers;
  • sluiten reflexmatig wanneer het hoornvlies geprikkeld wordt (corneareflex);
  • beschermen de ogen tegen stof, wind, te scherp licht, vuiltjes en uitdroging.

De zes oogspieren (musculi bulbi):

  • zijn aan de buitenkant van de oogbol aangehecht;
  • zorgen ervoor dat de oogbol in alle richtingen kan draaien;
  • zijn dwarsgestreepte spieren en worden bewust aangespannen;
  • werken ook via twee reflexbogen: instelreflex en volgreflex.

Het traanapparaat:

  • bestaat uit: traanklier (glandula lacrimalis), traankanaaltjes en traanzak;
  • produceert traanvocht; grotendeels bestaand uit water met kleine hoeveelheden NaCl, eiwitten, antibacteriële en antivirale stoffen;
  • spoelt voortdurend het hoornvlies schoon;
  • beschermt het oog tegen uitdroging en ziekteverwekkers.

 

13.6 Gehoorzintuig

 

In het oor bevindt zich het gehoorzintuig. Het oor bestaat uit het uitwendige oor, het middenoor en het binnenoor.

 

Het uitwendige oor (auris externa):

  • vangt geluidsprikkels uit de buitenwereld op;
  • bestaat uit oorschelp (concha auriculae), uitwendige gehoorgang (2,5 cm) en trommelvlies (membrana tympani), (diameter 1 cm, dikte 1 mm).

Het middenoor (auris media):

  • is een kleine holte in het rotsbeen, gevuld met lucht;
  • bevat drie gehoorbeentjes, onderling met gewrichtjes verbonden:
    • hamer (malleus), sluit aan op trommelvlies;
    • aambeeld (incus);
    • stijgbeugel (stapes), sluit via ovale venster aan op binnenoor;
  • brengt trillingen van het trommelvlies versterkt over op het binnenoor;
  • staat met de buis van Eustachius (4 cm) in verbinding met de neus-keelholte.

Het binnenoor (auris interna) bestaat uit het − met perilymfe gevulde − benige labyrint, een uitsparing in het rotsbeen, bekleed met beenvlies. Hierbinnen ligt het vliezig labyrint, een complex geheel van kanalen, gevuld met endolymfe.

De delen van het benig labyrint zijn slakkenhuis, vestibulum (zie propriosensoren) en drie halfcirkelvormige kanalen (zie propriosensoren).

Het slakkenhuis (cochlea):

  • is 2,5 windingen opgerold;
  • is ongeveer 4 cm lang
  • vormt het hart van het gehoorzintuig;
  • bestaat uit scala vestibuli (sluit aan op het ovale venster), scala media (met het orgaan van Corti) en scala tympani (sluit aan op het ronde venster).

Het orgaan van Corti herbergt de mechanosensoren die de trillingen van de endolymfe omzetten in impulsen.

Horen komt als volgt tot stand: Trillingen van de lucht brengen het trommelvlies in trilling à trillingen worden versterkt en overgedragen door de gehoorbeentjes à het ovale venster brengt de trillingen over op de endolymfe van de scala vestibuli àtrillingen verplaatsen zich naar de top van het scala vestibuli en dalen vervolgens af via de scala tympani om bij het ronde venster uit te doven à tijdens het afdalen wordt het orgaan van Corti geprikkeld à impulsen ontstaan en gaan via afferente vezels naar de N. vestibulocochlearis à aangekomen bij de auditieve schors vindt bewustwording van het geluid plaats.

 

13.7 Propriosensoren

 

Propriosensoren nemen stand, standsveranderingen, bewegingssnelheid en bewegingsrichting van hoofd, armen en benen waar. Ze liggen in het evenwichtsorgaan en in spieren, pezen en gewrichten.

Het evenwichtsorgaan ligt in het binnenoor en bestaat uit het vestibulum en de drie halfcirkelvormige kanalen.

Het vestibulum:

  • ligt centraal in het benige labyrint;
  • is gevuld met endolymfe;
  • heeft twee zakvormige verwijdingen, de sacculus en de utriculus met mechanosensoren die geprikkeld worden door met otolieten verzwaarde endolymfe;
  • registreert stand van het hoofd en lineaire versnellingen of vertragingen van het hoofd.

De drie halfcirkelvormige kanalen:

  • staan in drie vlakken loodrecht op elkaar;
  • bevatten endolymfe;
  • hebben elk bij de overgang naar de utriculus een verwijding, de ampulla, waarin zich mechanosensoren bevinden; deze worden geprikkeld door bewegende endolymfe;
  • nemen vooral draaiingen van het hoofd waar.

De afferente zenuwvezels uit sacculus, utriculus en ampullae gaan naar de N. vestibolocochlearis.

Spierspoelen zijn met afferente zenuwvezels omwonden spiervezels in skeletspieren. Ze worden geprikkeld bij verlenging van de spiervezels.

Peessensoren zijn afferente zenuwvezels in peesvezels die verandering in peesspanning registreren.

Gewrichtssensoren liggen in gewrichtskapsels en geven informatie over stand en standsverandering van gewichten.