Физиология процесса и работа рецепторов кожи

В коже находится несколько разновидностей механорецепторов, реагирующих на разные типы механического воздействия. Тактильное восприятие обеспечивают тельца Мейснера, диски Меркеля, тельца Пачини, окончания Руффини и рецепторы волосяных фолликулов. Каждая группа рецепторов обладает собственной скоростью адаптации, которая определяет длительность генерации нервных импульсов в ответ на раздражитель.

Когда человек надевает футболку или брюки, ткань смещает волоски и слегка деформирует поверхностные слои эпидермиса. В этот момент срабатывают быстроадаптирующиеся механорецепторы, преимущественно тельца Мейснера и рецепторы волосяных сумок. Они генерируют залп потенциалов действия высокой частоты. Сигнал поступает по афферентным волокнам в спинной мозг, проходит через таламус и достигает первичной соматосенсорной коры больших полушарий. В первые секунды прикосновение ткани осознается отчетливо.

Если положение тела сохраняется и ткань лежит неподвижно, механическая деформация мембраны рецептора стабилизируется. Механочувствительные ионные каналы закрываются, рецепторный потенциал падает ниже порогового уровня, и генерация импульсов прекращается. Быстроадаптирующиеся рецепторы полностью замолкают уже через доли секунды после прекращения динамического смещения ткани.

Разделение рецепторов на фазные и тонические

В физиологии сенсорные структуры делят на две категории по динамике ответа на раздражение.

  • Фазные рецепторы быстро адаптируются к стимулу и передают информацию исключительно о начале воздействия, его прекращении или резком изменении скорости смещения, к ним относятся тельца Пачини и тельца Мейснера.
  • Тонические рецепторы адаптируются медленно и продолжают генерировать нервные импульсы на протяжении всего периода действия стимула, предупреждая организм о непрерывном давлении или растяжении, к ним относятся диски Меркеля и окончания Руффини.

Одежда оказывает постоянное слабое давление, которое активирует и медленноадаптирующиеся структуры. Однако частота разрядов даже в тонических рецепторах снижается со временем. Окончательное отсечение сигнала происходит на этапах центральной обработки в центральной нервной системе.

Центральная фильтрация и роль таламуса

Мозг ежедневно защищается от информационной перегрузки, отбрасывая предсказуемые фоновые сигналы. Даже когда медленноадаптирующиеся рецепторы продолжают посылать редкие импульсы о контакте со швами одежды, эти сигналы блокируются еще до попадания в кору больших полушарий.

Ключевым шлюзом для сенсорной информации выступает таламус. Ретикулярные ядра таламуса осуществляют пресинаптическое и постсинаптическое торможение слабых повторяющихся сигналов. Кора головного мозга получает доступ только к тем импульсам, которые свидетельствуют о новизне или потенциальной опасности. Как только контакт с тканью становится постоянным фоном, таламус перестает передавать эту информацию в постцентральную извилину.

Биомеханика тельца Пачини

Классическим примером клеточной адаптации служит тельце Пачини, строение которого исследовал физиолог Вернер Лёвенштейн в 1960-х годах. Это инкапсулированный рецептор, состоящий из немиелинизированного нервного окончания, окруженного концентрическими пластинками соединительной ткани с межклеточной жидкостью между ними.

При резком надавливании наружные пластинки смещаются и сжимают центральную терминалию аксона. Растяжение мембраны открывает катионные каналы, вызывая деполяризацию. Жидкость между пластинками перераспределяется практически мгновенно, нивелируя давление на центральный нервный ствол. Деформация мембраны исчезает даже при сохранении внешнего давления на внешнюю поверхность капсулы. Опыт Лёвенштейна с удалением соединительнотканной капсулы показал, что обнаженное нервное окончание теряет способность к быстрой адаптации и отвечает на длительное давление продолжительной деполяризацией.

Частые вопросы

Почему мы снова начинаем чувствовать одежду при движении?

При движении ткань скользит по поверхности тела, меняя точки соприкосновения, силу давления и изгиб волосков. Это повторно активирует фазные рецепторы, которые реагируют всплеском нервных импульсов на динамику.

Адаптируются ли рецепторы к боли так же, как к прикосновению?

Ноцицепторы практически лишены способности к адаптации. Болевые рецепторы предупреждают организм о повреждении тканей, поэтому непрерывная передача сигнала сохраняется на протяжении всего периода действия травмирующего фактора.

Почему колючий шерстяной свитер ощущается постоянно?

Грубые жесткие волокна шерсти вызывают микросмещения и точечное раздражение при малейшем дыхании или сокращении мускулатуры. Часть раздражителей постоянно активирует свободные нервные окончания, вызывая чувство зуда, к которому рецепторы привыкают гораздо медленнее.

Влияет ли психологическое внимание на восприятие одежды?

Нисходящие сигналы из лобной коры могут снять таламо-кортикальное торможение. Достаточно сфокусироваться на мысли о носках или воротнике рубашки, чтобы мозг вновь начал обрабатывать слабые сенсорные потоки от медленноадаптирующихся рецепторов.