Skip to main content
Global

36.1: العمليات الحسية

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196343

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    مهارات التطوير

    • التعرف على الحواس العامة والخاصة لدى البشر
    • وصف ثلاث خطوات مهمة في الإدراك الحسي
    • شرح مفهوم الاختلاف الملحوظ في الإدراك الحسي

    توفر الحواس معلومات حول الجسم وبيئته. لدى البشر خمس حواس خاصة: الشم (الشم)، والذوق (الذوق)، والتوازن (التوازن ووضع الجسم)، والرؤية، والسمع. بالإضافة إلى ذلك، لدينا حواس عامة، تسمى أيضًا الإحساس الجسدي، والتي تستجيب للمنبهات مثل درجة الحرارة والألم والضغط والاهتزاز. يعد الإحساس الدهليزي، وهو إحساس الكائن الحي بالتوجه المكاني والتوازن، والإدراك العميق (وضع العظام والمفاصل والعضلات)، والإحساس بموضع الأطراف المستخدم لتتبع الحس الحركي (حركة الأطراف) جزءًا من الإحساس الجسدي. على الرغم من اختلاف الأنظمة الحسية المرتبطة بهذه الحواس اختلافًا كبيرًا، إلا أنها تشترك جميعها في وظيفة مشتركة: تحويل المنبه (مثل الضوء أو الصوت أو موضع الجسم) إلى إشارة كهربائية في الجهاز العصبي. هذه العملية تسمى النقل الحسي.

    هناك نوعان عريضان من الأنظمة الخلوية التي تقوم بإجراء النقل الحسي. في الحالة الأولى، تعمل الخلايا العصبية مع مستقبل حسي أو خلية أو عملية خلوية متخصصة في التعامل مع محفز معين واكتشافه. يعمل تحفيز المستقبلات الحسية على تنشيط الخلايا العصبية المصاحبة، والتي تحمل معلومات حول التحفيز للجهاز العصبي المركزي. في النوع الثاني من النقل الحسي، تستجيب نهاية العصب الحسي لمحفز في البيئة الداخلية أو الخارجية: تشكل هذه العصبون المستقبل الحسي. يمكن تحفيز النهايات العصبية الحرة من خلال العديد من المحفزات المختلفة، وبالتالي إظهار القليل من خصوصية المستقبلات. على سبيل المثال، قد يتم تحفيز مستقبلات الألم في اللثة والأسنان من خلال التغيرات في درجات الحرارة أو التحفيز الكيميائي أو الضغط.

    الاستقبال

    الخطوة الأولى في الإحساس هي الاستقبال، وهو تنشيط المستقبلات الحسية عن طريق المنبهات مثل المنبهات الميكانيكية (الانحناء أو السحق، على سبيل المثال)، أو المواد الكيميائية، أو درجة الحرارة. يمكن للمستقبل بعد ذلك الاستجابة للمنبهات. المنطقة في الفضاء التي يمكن أن يستجيب فيها مستقبل حسي معين للمنبه، سواء كان بعيدًا أو على اتصال بالجسم، هي مجال استقبال ذلك المستقبل. فكر للحظة في الاختلافات في المجالات المستقبلة للحواس المختلفة. من أجل حاسة اللمس، يجب أن يتلامس الحافز مع الجسم. من أجل حاسة السمع، يمكن أن يكون المنبه على بعد مسافة معتدلة (يمكن أن تنتشر بعض أصوات الحيتان البالينية لعدة كيلومترات). بالنسبة للرؤية، يمكن أن يكون الحافز بعيدًا جدًا؛ على سبيل المثال، يرى النظام المرئي الضوء من النجوم على مسافات هائلة.

    نقل الدم

    تتمثل الوظيفة الأساسية للنظام الحسي في ترجمة الإشارة الحسية إلى إشارة كهربائية في الجهاز العصبي. يحدث هذا في المستقبل الحسي، والتغيير في الإمكانات الكهربائية التي يتم إنتاجها يسمى إمكانات المستقبل. كيف يتم تغيير المدخلات الحسية، مثل الضغط على الجلد، إلى مستقبل محتمل؟ في هذا المثال، يمتلك نوع من المستقبلات يسمى المستقبل الميكانيكي (كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{1}\)) أغشية متخصصة تستجيب للضغط. يؤدي اضطراب هذه التشعبات عن طريق ضغطها أو ثنيها إلى فتح قنوات أيونية مسورة في الغشاء البلازمي للخلايا العصبية الحسية، مما يؤدي إلى تغيير إمكاناتها الكهربائية. تذكر أنه في الجهاز العصبي، يؤدي التغيير الإيجابي للإمكانات الكهربائية للخلايا العصبية (وتسمى أيضًا إمكانات الغشاء) إلى إزالة الاستقطاب من الخلايا العصبية. إمكانات المستقبلات هي إمكانات متدرجة: يختلف حجم هذه الإمكانات المتدرجة (المستقبلات) باختلاف قوة الحافز. إذا كان حجم إزالة الاستقطاب كافيًا (أي إذا وصلت إمكانات الغشاء إلى عتبة)، فإن الخلية العصبية ستطلق إمكانات الحركة. في معظم الحالات، يؤدي التحفيز الصحيح الذي يؤثر على المستقبل الحسي إلى دفع إمكانات الغشاء في اتجاه إيجابي، على الرغم من أن هذا ليس هو الحال دائمًا بالنسبة لبعض المستقبلات، مثل تلك الموجودة في النظام البصري.

    يُظهر الرسم التوضيحي A قناة أيونية مغلقة مغلقة مدمجة في غشاء البلازما. يربط حبل يشبه الشعر القناة بالمصفوفة خارج الخلية، ويربط حبل آخر القناة بالهيكل الخلوي الداخلي. عندما تنحرف المصفوفة خارج الخلية، يقوم الحبل بشد القناة الأيونية المسحوبة وفتحها. يمكن للأيونات الآن الدخول إلى الخلية أو الخروج منها. يُظهر الرسم التوضيحي B الاستريوسيليا، وهي نتوءات تشبه الشعر على خلايا الشعر الخارجية الملتصقة بالغشاء التكتوري للأذن الداخلية. ترتبط خلايا الشعر الخارجية بالعصب القوقعي.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): (أ) القنوات الأيونية ذات الحساسية الميكانيكية هي قنوات أيونية مسورة تستجيب للتشوه الميكانيكي لغشاء البلازما. يتم توصيل قناة حساسة ميكانيكيًا بغشاء البلازما والهيكل الخلوي بواسطة حبال تشبه الشعر. عندما يتسبب الضغط في تحرك المصفوفة خارج الخلية، تفتح القناة، مما يسمح للأيونات بالدخول إلى الخلية أو الخروج منها. (ب) ترتبط الستيروسيليا في الأذن البشرية بقنوات أيونية حساسة من الناحية الميكانيكية. عندما يتسبب الصوت في تحريك العضلة المجسمة، تقوم القنوات الأيونية ذات الحساسية الميكانيكية بنقل الإشارة إلى العصب القوقعي.

    تختلف المستقبلات الحسية للحواس المختلفة اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض، وهي متخصصة وفقًا لنوع التحفيز الذي تشعر به: فهي تتمتع بخصوصية المستقبل. على سبيل المثال، يتم تنشيط كل من مستقبلات اللمس ومستقبلات الضوء ومستقبلات الصوت بواسطة محفزات مختلفة. مستقبلات اللمس ليست حساسة للضوء أو الصوت؛ فهي حساسة فقط للمس أو الضغط. ومع ذلك، يمكن الجمع بين المنبهات بمستويات أعلى في الدماغ، كما يحدث مع حاسة الشم، مما يساهم في إحساسنا بالذوق.

    ترميز ونقل المعلومات الحسية

    يتم ترميز أربعة جوانب من المعلومات الحسية بواسطة الأنظمة الحسية: نوع التحفيز، وموقع التحفيز في المجال الاستقبالي، ومدة التحفيز، والكثافة النسبية للمحفز. وبالتالي، فإن إمكانات الفعل التي تنتقل عبر المحاور الواردة للمستقبلات الحسية تشفر نوعًا واحدًا من التحفيز، ويتم الحفاظ على هذا الفصل بين الحواس في دوائر حسية أخرى. على سبيل المثال، تنقل المستقبلات السمعية الإشارات عبر نظامها المخصص، وسيتم تفسير النشاط الكهربائي في محاور المستقبلات السمعية من قبل الدماغ على أنه محفز سمعي - صوت.

    غالبًا ما يتم ترميز شدة الحافز في معدل إمكانات العمل التي ينتجها المستقبل الحسي. وبالتالي، فإن التحفيز المكثف سينتج مجموعة أسرع من إمكانات العمل، وسيؤدي تقليل التحفيز أيضًا إلى إبطاء معدل إنتاج إمكانات العمل. الطريقة الثانية التي يتم بها ترميز الكثافة هي عدد المستقبلات النشطة. قد يؤدي التحفيز المكثف إلى بدء إمكانات العمل في عدد كبير من المستقبلات المجاورة، في حين أن التحفيز الأقل كثافة قد يحفز عددًا أقل من المستقبلات. يبدأ تكامل المعلومات الحسية بمجرد تلقي المعلومات في الجهاز العصبي المركزي، وسيقوم الدماغ بمزيد من معالجة الإشارات الواردة.

    الإدراك

    الإدراك هو تفسير الفرد للإحساس. على الرغم من أن الإدراك يعتمد على تنشيط المستقبلات الحسية، إلا أن الإدراك لا يحدث على مستوى المستقبل الحسي، ولكن على مستويات أعلى في الجهاز العصبي، في الدماغ. يميز الدماغ المنبهات الحسية من خلال مسار حسي: تنتقل إمكانات الحركة من المستقبلات الحسية على طول الخلايا العصبية المخصصة لمحفز معين. هذه الخلايا العصبية مخصصة لهذا التحفيز الخاص والمشابك مع خلايا عصبية معينة في الدماغ أو الحبل الشوكي.

    تنتقل جميع الإشارات الحسية، باستثناء تلك الصادرة من الجهاز الشمي، عبر الجهاز العصبي المركزي ويتم توجيهها إلى المهاد وإلى المنطقة المناسبة من القشرة. تذكر أن المهاد عبارة عن هيكل في الدماغ الأمامي يعمل كمركز لتبادل المعلومات ومحطة ترحيل للإشارات الحسية (وكذلك الحركية). عندما تخرج الإشارة الحسية من المهاد، يتم توصيلها إلى منطقة معينة من القشرة (الشكل\(\PageIndex{2}\)) مخصصة لمعالجة هذا الإحساس الخاص.

    كيف يتم تفسير الإشارات العصبية؟ يتشابه تفسير الإشارات الحسية بين الأفراد من نفس النوع إلى حد كبير، بسبب التشابه الموروث لأجهزتهم العصبية؛ ومع ذلك، هناك بعض الاختلافات الفردية. وخير مثال على ذلك هو التحمل الفردي للمنبه المؤلم، مثل آلام الأسنان، والتي تختلف بالتأكيد.

    يُظهر الرسم التوضيحي A منظرًا جانبيًا لدماغ الإنسان. يقع المهاد في الجزء الداخلي الأوسط. يوضح الرسم التوضيحي B موقع مناطق المعالجة الحسية في الدماغ. تقع منطقة المعالجة البصرية في الجزء الخلفي من الدماغ، ومنطقة المعالجة السمعية في منتصف الدماغ، وتقع منطقة المعالجة الحسية الجسدية في منطقة تشبه الفضة في الجزء العلوي من الدماغ وتمتد في منتصف الطريق.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): في البشر، باستثناء حاسة الشم، يتم توجيه جميع الإشارات الحسية من (أ) المهاد إلى (ب) مناطق المعالجة النهائية في قشرة الدماغ. (الائتمان ب: تعديل العمل من قبل بولينا تيشينا)

    اتصال المنهج العلمي: مجرد فرق ملحوظ

    من السهل التمييز بين كيس واحد من الأرز وكيس الأرز الذي يزن رطلين. هناك فرق قدره رطل واحد، وحقيبة واحدة تزن ضعف وزن الأخرى. ومع ذلك، هل سيكون من السهل التمييز بين حقيبة تزن 20 و 21 رطلاً؟

    سؤال: ما هو أصغر فرق في الوزن يمكن اكتشافه بين كيس الأرز الذي يبلغ وزنه رطل واحد والكيس الأكبر؟ ما هو أصغر فرق يمكن اكتشافه بين الحقيبة التي تزن 20 رطلاً والحقيبة الأكبر؟ في كلتا الحالتين، ما هي الأوزان التي يتم اكتشاف الاختلافات بها؟ يُعرف هذا الاختلاف الأصغر الذي يمكن اكتشافه في المنبهات بالفرق الملحوظ فقط (JND).

    الخلفية: المؤلفات الأساسية البحثية حول JND وقانون Weber، وصف للعلاقة الرياضية المقترحة بين الحجم الكلي للمحفز و JND. سوف تختبر JND لأوزان مختلفة من الأرز في أكياس. اختر زيادة ملائمة يتم تجاوزها أثناء الاختبار. على سبيل المثال، يمكنك اختيار زيادات بنسبة 10 بالمائة بين رطل واحد ورطلين (1.1 و1.2 و1.3 و1.4 وما إلى ذلك) أو زيادات بنسبة 20 بالمائة (1.2 و1.4 و1.6 و1.8).

    الفرضية: ضع فرضية حول JND من حيث النسبة المئوية للوزن الكامل الذي يتم اختباره (مثل «JND بين الحقيبتين الصغيرتين وبين الحقيبتين الكبيرتين هو نفسه نسبيًا»، أو «. ليس هو نفسه نسبيًا.») لذلك، بالنسبة للفرضية الأولى، إذا كان سعر الدولار الكندي بين الحقيبة ذات الوزن الواحد والحقيبة الأكبر هو 0.2 رطل (أي 20 في المائة؛ 1.0 رطل يشعر بنفس وزن 1.1 رطل، ولكن 1.0 رطل يشعر بأنه أقل من 1.2 رطل)، فإن JND بين الحقيبة التي تزن 20 رطلاً والحقيبة الأكبر ستكون أيضًا 20 في المائة. (لذا، فإن 20 رطلاً تشبه 22 رطلاً أو 23 رطلاً، لكن 20 رطلاً تشعر بأقل من 24 رطلاً.)

    اختبر الفرضية: قم بتجنيد 24 مشاركًا، وقم بتقسيمهم إلى مجموعتين من 12. لإعداد العرض التوضيحي، بافتراض اختيار زيادة بنسبة 10 في المائة، يجب أن تكون المجموعة الأولى هي مجموعة الجنيه الواحد. ولكن كإجراء موازن مقابل الخطأ المنهجي، سيقارن ستة من المجموعة الأولى رطلًا واحدًا برطلين، وينخفضون في الوزن (1.0 إلى 2.0، ومن 1.0 إلى 1.9، وهكذا)، بينما سترتفع الستة الآخرون (1.0 إلى 1.1، ومن 1.0 إلى 1.2، وهكذا). قم بتطبيق نفس المبدأ على مجموعة 20 رطلاً (20 إلى 40، 20 إلى 38، وما إلى ذلك، ومن 20 إلى 22، 20 إلى 24، وما إلى ذلك). نظرًا للفرق الكبير بين 20 و 40 رطلاً، قد ترغب في استخدام 30 رطلاً كوزن أكبر. على أي حال، استخدم وزنين يمكن اكتشافهما بسهولة باعتبارهما مختلفين.

    سجل الملاحظات: سجل البيانات في جدول مشابه للجدول أدناه. بالنسبة للمجموعات التي تزن رطلًا واحدًا و20 رطلاً (الأوزان الأساسية)، قم بتسجيل علامة الجمع (+) لكل مشارك تكتشف الفرق بين الوزن الأساسي ووزن الخطوة. سجل علامة الطرح (-) لكل مشارك لا يجد أي فرق. إذا لم يتم استخدام عُشر الخطوات، فاستبدل الخطوات الموجودة في أعمدة «وزن الخطوة» بالخطوة التي تستخدمها.

    الجدول\(\PageIndex{1}\): نتائج اختبار JND (+ = الفرق؛ - = لا فرق)
    وزن الخطوة جنيه واحد 20 رطلاً وزن الخطوة
    1.1     22
    1.2     24
    1.3     26
    1.4     28
    1.5     30
    1.6     32
    1.7     34
    1.8     36
    1.9     38
    2.0     40

    تحليل البيانات/الإبلاغ عن النتائج: ما وزن الخطوة الذي وجده جميع المشاركين مساويًا للوزن الأساسي الذي يبلغ رطلًا واحدًا؟ ماذا عن مجموعة الـ 20 باوند؟

    استخلص استنتاجًا: هل دعمت البيانات الفرضية؟ هل الأوزان النهائية هي نفسها بالتناسب؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، فلماذا لا؟ هل تلتزم النتائج بقانون ويبر؟ ينص قانون ويبر على أن مفهوم الاختلاف الملحوظ في التحفيز يتناسب مع حجم التحفيز الأصلي.

    ملخص

    يحدث التنشيط الحسي عندما تتم معالجة التحفيز الفيزيائي أو الكيميائي إلى إشارة عصبية (النقل الحسي) بواسطة مستقبل حسي. الإدراك هو تفسير فردي للإحساس وهو وظيفة دماغية. لدى البشر حواس خاصة: الشم والتذوق والتوازن والسمع، بالإضافة إلى الحواس العامة للإحساس الجسدي.

    المستقبلات الحسية هي إما خلايا متخصصة مرتبطة بالخلايا العصبية الحسية أو الأطراف المتخصصة للخلايا العصبية الحسية التي تعد جزءًا من الجهاز العصبي المحيطي، ويتم استخدامها لتلقي معلومات حول البيئة (داخلية أو خارجية). يتم تعديل كل مستقبل حسي لنوع التحفيز الذي يكتشفه. على سبيل المثال، لا تكون المستقبلات الذوقية أو المستقبلات السمعية حساسة للضوء. يستجيب كل مستقبل حسي للمنبهات داخل منطقة معينة في الفضاء، والتي تُعرف باسم المجال الاستقبالي لهذا المستقبل. تتمثل الوظيفة الأساسية للنظام الحسي في ترجمة الإشارة الحسية إلى إشارة كهربائية في الجهاز العصبي.

    تدخل جميع الإشارات الحسية، باستثناء تلك الصادرة من الجهاز الشمي، إلى الجهاز العصبي المركزي ويتم توجيهها إلى المهاد. عندما تخرج الإشارة الحسية من المهاد، يتم توصيلها إلى منطقة معينة من القشرة مخصصة لمعالجة هذا الإحساس الخاص.

    مسرد المصطلحات

    كينيثيسيا
    الشعور بحركة الجسم
    مستقبل ميكانيكي
    تم تعديل المستقبلات الحسية للاستجابة للاضطرابات الميكانيكية مثل الانحناء واللمس والضغط والحركة والصوت
    الإدراك
    التفسير الفردي للإحساس؛ وظيفة الدماغ
    استقبال عميق
    الإحساس بوضعية الطرف؛ يستخدم لتتبع الحس الحركي
    استقبال
    استقبال إشارة (مثل الضوء أو الصوت) بواسطة المستقبلات الحسية
    حقل متقبل
    منطقة في الفضاء يمكن فيها للمنبه تنشيط مستقبل حسي معين
    إمكانات مستقبلات
    إمكانات الغشاء في المستقبل الحسي استجابة للكشف عن التحفيز
    مستقبلات حسية
    الخلايا العصبية المتخصصة أو الخلايا الأخرى المرتبطة بالخلايا العصبية التي يتم تعديلها لتلقي مدخلات حسية محددة
    النقل الحسي
    تحويل التحفيز الحسي إلى طاقة كهربائية في الجهاز العصبي عن طريق تغيير إمكانات الغشاء
    حاسة دهليزية
    الشعور بالتوجه المكاني والتوازن