Układ nerwowy i narządy zmysłów: neuron, synapsa, budowa oka

Neuron ma ciało komórki z jądrem, krótkie dendryty, które odbierają sygnały, i długi akson, który przewodzi je dalej. Akson wielu neuronów okrywa osłonka mielinowa, przerwana w przewężeniach Ranviera. Mielina izoluje akson, więc impuls powstaje tylko w przewężeniach i „przeskakuje” między nimi. To przewodzenie skokowe jest szybsze i tańsze energetycznie niż ciągłe.

W spoczynku wnętrze neuronu jest naładowane ujemnie, mniej więcej o −70 mV względem otoczenia. Błona łatwo przepuszcza K⁺, a pompa sodowo-potasowa wyrzuca z komórki 3 jony Na⁺ i wprowadza do niej 2 jony K⁺ kosztem ATP. Dzięki temu na zewnątrz jest więcej Na⁺, a wewnątrz więcej K⁺.

Bodziec, który przekroczy próg, otwiera bramkowane napięciem kanały sodowe. Jony Na⁺ napływają do wnętrza i wnętrze komórki na chwilę staje się dodatnie. Potem kanały sodowe się zamykają, otwierają się potasowe i K⁺ wypływa, więc potencjał wraca do wartości spoczynkowej, na moment nawet poniżej niej. Potencjał czynnościowy podlega zasadzie „wszystko albo nic”: ma zawsze tę samą wielkość, a siłę bodźca koduje częstość impulsów.

Łuk odruchowy to najkrótsza droga impulsu. Receptor odbiera bodziec, neuron czuciowy przewodzi impuls do ośrodka nerwowego, a neuron ruchowy odprowadza polecenie do efektora, czyli mięśnia lub gruczołu. W prostych odruchach ośrodkiem jest rdzeń kręgowy, więc reakcja następuje, zanim informacja dotrze do kory mózgowej. Często między neuronami stoi jeszcze neuron wstawkowy.

Odruch bezwarunkowy jest wrodzony, stały i taki sam u wszystkich osobników gatunku, np. cofnięcie dłoni od gorącego przedmiotu. Odruch warunkowy powstaje w ciągu życia przez skojarzenie bodźca obojętnego z bezwarunkowym, jak w doświadczeniach Pawłowa, w których dźwięk dzwonka zapowiadał karmienie. Ośrodki odruchów warunkowych leżą w korze mózgowej, a bez wzmocnienia odruch zanika. Dzięki takim skojarzeniom organizm się uczy.

Receptory rozróżniamy według bodźca. Mechanoreceptory reagują na odkształcenie – ucisk w skórze, drgania w uchu, położenie ciała. Chemoreceptory odbierają substancje chemiczne, a termoreceptory zmiany temperatury. Fotoreceptory reagują na światło, a receptory bólu na bodźce groźne dla tkanek. Ich położenie wynika z funkcji: mechanoreceptory dotyku są najgęstsze w opuszkach palców, a fotoreceptory leżą w oku.

W oku światło przechodzi przez rogówkę i soczewkę i pada na światłoczułą warstwę w głębi gałki. Pręciki działają przy słabym świetle i nie rozróżniają barw, czopki wymagają silnego światła i odpowiadają za widzenie barwne. Ucho ma trzy części: zewnętrzną, która zbiera dźwięki, środkową z trzema kosteczkami wzmacniającymi drgania i wewnętrzną ze ślimakiem, w którym komórki rzęsate zamieniają drgania na impulsy. Przedsionek i kanały półkoliste odpowiadają za równowagę.

Smak i węch to zmysły chemiczne. Kubki smakowe w języku odróżniają smak słodki, słony, kwaśny, gorzki i umami. Komórki węchowe leżą w nabłonku górnej części jamy nosowej, a ich aksony biegną do opuszki węchowej w mózgu.

Na budowie oka i ucha opierają się zasady higieny wzroku i słuchu. Długie przebywanie w silnym hałasie sprawia, że rzęski komórek zmysłowych ślimaka tracą elastyczność, a z czasem same komórki giną; ubytek słuchu jest trwały i narasta powoli, więc długo pozostaje niezauważony. W oku skurcz mięśnia rzęskowego czyni soczewkę bardziej wypukłą, co pozwala widzieć z bliska, a przy patrzeniu w dal mięsień się rozluźnia i soczewka się spłaszcza. Gdy akomodacja pozostaje stale napięta, soczewka nie spłaszcza się także przy patrzeniu w dal i oko widzi jak krótkowzroczne.