zmysł

Zmysł – zdolność zwierząt do odbierania, specyficznego odczuwania i reagowania na bodźce pochodzące ze środowiska zewnętrznego lub wnętrza organizmu za pośrednictwem komórek zmysłowych (receptorów zmysłowych) występujących pojedynczo lub wchodzących w skład ciałek zmysłowych (czuciowych) bądź narządów zmysłów. Komórki zmysłowe mogą stanowić zakończenia dendrytów neuronów czuciowych (np. receptory dotyku), receptory (np. kubki smakowe) lub neurony (np. receptory zmysłu wzroku).

Komórki zmysłowe, w zależności od rodzaju bodźca, zróżnicowane są na mechanoreceptory (wrażliwe na dotyk, ucisk, drgania), chemoreceptory (wrażliwe na określone cząsteczki lub substancje chemiczne), receptory elektromagnetyczne (wrażliwe na światło, elektryczność lub magnetyzm), termoreceptory (wrażliwe na temperaturę powierzchni i wnętrza organizmu) i receptory bólowe (wrażliwe na ból). Bodźce zewnętrzne odbierają eksteroreceptory (np. receptory dotyku, węchu, słuchu lub wzrokumięśni, ścięgien, stawów lub narządu równowagi). Najważniejszymi zmysłami zwierząt są dotyk, smak, węch, słuch, równowaga i wzrok; niektóre wykazują zdolność do wykrywania zmian pola elektrycznego i magnetycznego, podczerwieni bądź kierunku i siły prądów wody.

Komórki zmysłowe (receptory zmysłowe)

Zmysł jest zdolnością zwierząt (bezkręgowców i kręgowców) do odbierania, specyficznego odczuwania i właściwego reagowania na bodźce natury fizycznej i chemicznej pochodzące ze środowiska zewnętrznego lub wnętrza organizmu za pośrednictwem komórek zmysłowych (komórek receptorowych, receptorów zmysłowych). Komórki zmysłowe mogą występować pojedynczo bądź zorganizowane są w wyspecjalizowane ciałka zmysłowe (ciałka czuciowe) lub narządy zmysłowe, w których występują przeważnie w postaci związanej z komórkami towarzyszącymi (podporowymi). Komórki zmysłowe często wyposażone są w liczne struktury zwiększające ich wrażliwość na specyficzne dla nich bodźce (np. rzęski, włoski czuciowe).

Rodzaje komórek zmysłowych. Źródło: shutterstock

Komórki zmysłowe, w zależności od struktury, zróżnicowane są na:

• wolne zakończenia dendrytyczne neuronów czuciowych występujące w formie pojedynczych struktur bądź wchodzące w skład ciałek zmysłowych, np. receptory dotyku i ucisku (mechanoreceptory), receptory ciepła lub zimna (termoreceptory);
• wyspecjalizowane komórki receptorowe pozostające w bezpośrednim kontakcie z zakończeniami dendrytycznymi neuronów czuciowych, np. receptory zmysłu smaku (kubki smakowe), receptory zmysłu słuchu (komórki rzęsate w narządzie Cortiego);
• wyspecjalizowane komórki nerwowe (neurony) odbierające bodźce i przekazujące je bezpośrednio do ośrodkowego układu nerwowego za pośrednictwem aksonów, np. receptory zmysłu wzroku (czopki, pręciki) i powonienia (komórki węchowe).
• Komórki zmysłowe przystosowane są do odbioru ściśle określonych, specyficznych bodźców zewnętrznych lub wewnętrznych.

• mechanoreceptory – receptory wrażliwe na zmiany energii mechanicznej (np. dotyk, ucisk, rozciąganie, ruchy i drgania), np. receptory zmysłu dotyku (np. ciałka Merkla, ciałka Meissnera, ciałka blaszkowate), receptory zmysłu słuchu (komórki rzęsate);
• chemoreceptory – receptory wrażliwe na określone rodzaje cząsteczek lub substancji chemicznych, np. receptory zmysłów chemicznych – zmysłu smaku (kubki smakowe) oraz zmysłu węchu (komórki węchowe);
• receptory elektromagnetyczne – receptory wrażliwe na różne formy promieniowania elektromagnetycznego, np. receptory reagujące na światło (fotoreceptory), zmiany pola elektrycznego (elektroreceptory) i pola magnetycznego (magnetoreceptory);
• termoreceptory – receptory wrażliwe na zmiany temperatury powierzchni i wnętrza ciała, np. receptory zimna (ciałka Krausego) reagujące na wychłodzenie organizmu; receptory ciepła (ciałka Ruffiniego) reagujące na wzrost temperatury organizmu;
• nocyceptory (receptory bólu) – receptory wrażliwe na ból spowodowany silnym uciskiem (nocyceptory mechaniczne), wysoką temperaturą (nocyceptory termiczne) bądź oddziaływaniem niektórych substancji chemicznych (nocyceptory chemiczne).

• receptory zewnętrzne (eksteroreceptory) – receptory leżące na lub przy zewnętrznej powierzchni ciała, odbierające bodźce docierające z otoczenia, np. ciałka dotykowe, komórki węchowe, kubki smakowe, komórki rzęsate, pręciki i czopki, receptory bólu;
• receptory wewnętrzne (interoreceptory) – receptory położone we wnętrzu ciała, odbierające bodźce docierające z narządów ruchu (np. mięśni, ścięgien, stawów) oraz narządu równowagi (układu przedsionkowego) (proprioreceptory) bądź z narządów wewnętrznych (np. płuc, żołądka, jelit) (wisceroreceptory).

Komórki zmysłowe odbierają bodźce i przekształcają ich energię na zmianę swego potencjału błonowego (transdukcja czuciowa). Powstała informacja czuciowa przesyłana jest następnie w postaci impulsów nerwowych (potencjałów czynnościowych) do odpowiednich ośrodków w mózgu za pośrednictwem neuronów czuciowych. Ulega tam integracji i przetwarzaniu na wrażenia czuciowe (np. wrażenia smakowe, węchowe, smakowe, słuchowe, wzrokowe).

Receptory zmysłu dotyku (mechanoreceptory), receptory wrażliwe na temperaturę (termoreceptory) i receptory bólowe (nocyceptory) w obrębie skóry właściwej. Źródło: shutterstock

Zmysł dotyku

Zmysł dotyku jest zdolnością organizmów zwierzęcych do odbierania i odczuwania bodźców mechanicznych oddziałujących na powierzchnię ciała (np. dotyku, ucisku, rozciągania, ruchu, drgania). Receptorami dotyku (mechanoreceptorami) mogą być zakończenia dendrytyczne neuronów czuciowych bądź złożone ciałka dotykowe (czuciowe). Bezkręgowce odczuwają wrażenia dotykowe za pośrednictwem receptorów zmysłowych obecnych w pokryciu ciała bądź narządów dotyku (np. czułków, szczecinek). Receptory dotyku kręgowców znajdują się głównie w obrębie skóry właściwej (np. ciałka Merkla, ciałka Meissnera, ciałka blaszkowate, receptory mieszków włosowych). Na głowie gryzoni i kotowatych występują ponadto włosy dotykowe (wibrysy); u niektórych ptaków (np. lelków, jerzyków) analogiczną funkcję pełnią szczeciniaste pióra wokół dzioba. Informacje dotykowe przesyłane są impulsami nerwowymi do ośrodkowego układu nerwowego za pośrednictwem neuronów czuciowych.

Zmysł smaku

Zmysł smaku jest zdolnością organizmów zwierzęcych do wykrywania obecności określonych cząsteczek i związków chemicznych (tzw. substancji smakowych) rozpuszczonych w wodzie lub wydzielinie gruczołów ślinowych (ślinie) i oceny przydatności do spożycia przyjmowanego pożywienia za pośrednictwem receptorów smakowych. Komórki receptorowe zmysłu smaku bezkręgowców występują głównie w obrębie włosków czuciowych w pobliżu jamy gębowej; u owadów i skorupiaków mogą występować również na przysadkach gębowych (głaszczkach wargowych), czułkach lub odnóżach tułowiowych. Receptory smakowe kręgowców wchodzą w skład wyspecjalizowanych narządów smaku – kubków smakowych. Struktury te obecne są głównie na powierzchni języka i w śluzówce jamy gębowej; u ryb występują również w skórze i łukach skrzelowych. Informacje z receptorów smakowych przesyłane są w postaci impulsów nerwowych przez neurony czuciowe drogi smakowej do ośrodkowego układu nerwowego.

Zmysł węchu (powonienia)

Zmysł węchu (powonienia) stanowi zdolność wykrywania obecności określonych substancji chemicznych rozproszonych w wodzie lub powietrzu za pośrednictwem wyspecjalizowanych komórek nerwowych (węchowych komórek receptorowych) wchodzących w skład narządów węchu. Receptory węchowe owadów (włoski węchowe) zlokalizowane są głównie w obrębie czułków. Komórki węchowe kręgowców występują głównie w obrębie nabłonka węchowego tworzącego wyściółkę górnej części jamy nosowej; u niektórych gatunków wchodzą również w skład narządu przylemieszowego (narządu Jacobsona) odpowiedzialnego za węchową analizę pokarmu obecnego w jamie gębowej i odbieranie feromonów. Bodźce z węchowych komórek receptorowych przesyłane są wzdłuż aksonów bezpośrednio do opuszki węchowej, skąd kierowane są do odpowiednich ośrodków w obrębie mózgu (tzw. węchomózgowia), gdzie ulegają integracji i przetwarzane są na wrażenia zapachowe.

Zmysł słuchu

Zmysł słuchu występujący u niektórych bezkręgowców (owadów) i kręgowców umożliwia tym zwierzętom odbieranie fal dźwiękowych o określonej częstotliwości za pośrednictwem wyspecjalizowanych komórek receptorowych (fonoreceptorów). Receptorem zmysłu słuchu owadów są włoski słuchowe lub narządy Johnstona zlokalizowane w obrębie czułków bądź wyposażone w błonę bębenkową narządy tympanalne (bębenkowe) obecne w odnóżach. Narządem słuchu kręgowców jest narząd spiralny (narząd Cortiego) położony na błonie podstawnej przewodu ślimakowego w uchu wewnętrznym. Zawiera on komórki słuchowe zaopatrzone w liczne rzęski skierowane do światła przewodu ślimaka (tzw. komórki rzęsate). Dźwięki dobiegające do ucha przekazywane są za pośrednictwem drgań błony bębenkowej, kosteczek słuchowych i błony podstawnej do narządu spiralnego, co skutkuje mechanicznym podrażnieniem i wzbudzeniem komórek rzęsatych. Powstałe impulsy nerwowe są następnie przesyłane wzdłuż nerwu przedsionkowo-ślimakowego do ośrodka słuchowego w mózgu.

Zmysł równowagi (orientacji przestrzennej)

Zmysł równowagi jest zmysłem umożliwiającym zwierzętom orientację przestrzenną dzięki odbieraniu bodźców związanych z ruchem i położeniem ich ciała względem siły grawitacji za pośrednictwem receptorów zmysłów równowagi. Narządem równowagi bezkręgowców jest pęcherzyk wysłany orzęsionymi komórkami zmysłowymi, zwany statocystą. We wnętrzu tej struktury znajdują się statolity uformowane z węglanu wapnia lub ziarenek piasku. Narządy równowagi kręgowców stanowią łagiewka i woreczek oraz trzy kanały półkoliste wypełnione endolimfą. Łagiewka i woreczek zawierają orzęsione komórki zmysłowe zanurzone wraz ziarnami węglanu wapnia (otolitami) w galaretowym osklepku. Bańki błoniaste przewodów półkolistych zawierają wyłącznie komórki zmysłu równowagi w osklepku. Zmiana położenia ciała powoduje nacisk statolitów (otolitów) na rzęski komórek zmysłowych, informując mózg o pozycji ciała i kierunku ruchu liniowego. Nacisk endolimfy na rzęski komórek zmysłowych w obrębie kanałów półkolistych kręgowców informuje mózg o ruchach obrotowych ciała.

Powstawanie wrażeń dźwiękowych. Źródło: shutterstock

Zmysł wzroku

Zmysł wzroku jest zdolnością organizmów zwierzęcych do odbierania fal promieniowania elektromagnetycznego o długości od 350-400 nm do 750-800 nm (tzw. światła widzialnego) za pomocą narządów wzroku (oczu). Większość bezkręgowców posiada proste detektory światła umożliwiające im wykrywanie kierunku padania światła i określanie jego natężenia, np. komórki wzrokowe (fotoreceptory), plamki oczne lub oczy proste. Powstawanie obrazu (widzenie) umożliwiają narządy wyposażone w wyspecjalizowany aparat optyczny skupiający światło na warstwie światłoczułej (fotorecepcyjnej), jak oczy złożone owadów i skorupiaków oraz oczy pęcherzykowe głowonogów i kręgowców. Promienie świetlne docierające do oczu kręgowców ulegają skupieniu na fotoreceptorach siatkówki (pręcikach i czopkach). Absorpcja światła powoduje hiperpolaryzację fotoreceptorów, która skutkuje wzbudzeniem kolejnych neuronów siatkówki (komórek dwubiegunowych i zwojowych) przesyłających informację do kory wzrokowej mózgu, gdzie ulega przetwarzaniu na wrażenia wzrokowe (obrazy).

Inne zmysły zwierząt

Zwierzęta, oprócz zdolności do odbierania i odczuwania bodźców dotykowych, chemicznych (smakowych i węchowych), słuchowych, równowagowych czy wzrokowych, posiadają także złożone narządy zmysłów umożliwiające im wykrywanie niektórych form promieniowania elektromagnetycznego (np. elektryczności, magnetyzmu) bądź kierunku i siły prądów wody.

Dodatkowe zmysły występujące u niektórych gatunków zwierząt obejmują:

• zmysł elektryczny (elektrorecepcję) – zdolność odbierania bodźców elektrycznych ze środowiska zewnętrznego i wykrywania zmian pola elektrycznego za pośrednictwem elektroreceptorów, występująca u ryb (np. ryb elektrycznych z rodziny mrukowatych, niektórych ryb spodoustych i sumowatych) oraz nielicznych ssaków (np. dziobaka
• zmysł magnetyczny (magnetorecepcję) – zdolność do odbierania kierunku i natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą magnetoreceptorów zbudowanych z minerału o dużej zawartości żelaza (magnetytu); występująca u gatunków zwierząt migrujących (np. pszczół, łososi, żółwi morskich, gołębi, waleni
• zmysł podczerwieni – zdolność do odbierania promieniowania elektromagnetycznego o długości fali wyższej niż 800 nm (podczerwieni) dzięki obecności termoreceptorów wrażliwych na podczerwień, np. kapsułek wrażliwych na podczerwień (kałamarnice), jamek policzkowych (grzechotniki) lub jamek wargowych (węże dusiciele
• zmysł linii bocznej (zmysł linii nabocznej) – zdolność odbierania bodźców czuciowych informujących o położeniu ciała w wodzie, kierunku i szybkości prądów wodnych lub  wibracji generowanych przez inne organizmy lub obiekty znajdujące się w otoczeniu za pomocą ciałek czuciowych (neuromastów) występujących u ryb i płazów wodnych.

Dodatkowe narządy zmysłów wykorzystywane są do orientacji w przestrzeni – w środowisku życia danego gatunku (np. układ linii bocznej, elektroreceptory) bądź w trakcie sezonowych migracji (magnetoreceptory). Umożliwiają również efektywne poszukiwanie pożywienia oraz unikanie drapieżników (np. elektroreceptory, termoreceptory wrażliwe na podczerwień).

Dziobak australijski (Ornithorhynchus anatinus) podczas żerowania wykorzystuje elektroreceptory zlokalizowane w skórze dzioba, za których pomocą wykrywa zmiany pola elektrycznego generowane przez skurcze mięśni potencjalnych ofiar (np. bezkręgowców). Źródło: shutterstock