Cảm ứng ở động vật SVIP

I. Các hình thức cảm ứng ở động vật

Ở động vật chưa có hệ thần kinh, cảm ứng là sự chuyển động của cả cơ thể đến kích thích có lợi hoặc tránh xa kích thích có hại.

Ở động vật có hệ thần kinh, dựa vào đặc điểm cấu trúc hệ thần kinh, chia làm ba nhóm: động vật có hệ thần kinh dạng lưới, động vật có hệ thần kinh dạng chuỗi hạch, động vật có hệ thần kinh ống.

1. Cảm ứng ở động vật có hệ thần kinh lưới

Hệ thần kinh lưới gặp ở động vật có cơ thể đối xứng tỏa tròn như động vật ngành Ruột khoang.

Ở hệ thần kinh lưới, các tế bào thần kinh phân bố rải rác khắp cơ thể và liên kết với nhau tạo thành mạng lưới thần kinh → khi bị kích thích, toàn bộ cơ thể động vật phản ứng.

2. Cảm ứng ở động vật có hệ thần kinh chuỗi hạch

Hệ thần kinh chuỗi hạch gặp ở ngành Giun dẹp, Giun tròn, Chân khớp,...

Hạch thần kinh được tạo thành từ nhiều tế bào thần kinh. Các hạch thần kinh liên kết với nhau tạo thành chuỗi hạch thần kinh. Mỗi hạch thần kinh là một trung tâm điều khiển hoạt động của một vùng xác định trên cơ thể.

Ở Chân khớp, hạch đầu phát triển mạnh hơn so với các hạch khác và chi phối các hoạt động phức tạp của cơ thể.

3. Cảm ứng ở động vật có hệ thần kinh ống

Hệ thần kinh ống gặp ở động vật thuộc các lớp Cá, Lưỡng cư, Bò sát, Chim và Thú.

Hệ thần kinh ống cấu tạo từ số lượng rất lớn tế bào thần kinh. Các tế bào thần kinh tập trung lại thành một ống nằm ở phần lưng cơ thể và phân chia thành thần kinh trung ương (não và tủy sống) và thần kinh ngoại biên (hạch thần kinh và dây thần kinh).

Hệ thần kinh ống hoạt động theo nguyên tắc phản xạ. Các thụ thể cảm giác (cơ học, hóa học, nhiệt độ, ánh sáng,...) tiếp nhận kích thích từ môi trường và gửi thông tin theo các dây thần kinh cảm giác về tủy sống và não bộ, từ đây xung thần kinh theo dây thần kinh vận động đến cơ quan đáp ứng (cơ, tuyến) và gây ra đáp ứng.

II. Cơ chế cảm ứng của động vật

1. Cấu tạo và chức năng của neuron

Hầu hết neuron đều cấu tạo từ ba phần:

• Phần thân: chứa nhân và các bào quan.
• Sợi nhánh: mỗi neuron có từ một đến hàng nghìn sợi nhánh tiếp nhận thông tin và đưa về thân.
• Sợi trục: có chức năng truyền xung thần kinh đến tế bào khác. Đầu tận cùng sợi trục phân thành nhiều nhánh và đầu mỗi nhánh phình lên tạo thành chùy synapse. Nhiều sợi trục có thêm bao myelin có tính chất cách điện. Các đoạn nhỏ trên sợi trục không được bao myelin bao bọc gọi là các eo Ranvier.

Quá trình dẫn truyền xung thần kinh giữa các neuron với nhau hoặc giữa neuron với tế bào khác là quá trình truyền tin qua synapse. Synapse gồm hai loại: synapse điện và synapse hóa học.

2. Cơ chế phản xạ

a. Các bộ phận của cung phản xạ

Phản xạ là phản ứng của cơ thể trả lời kích thích từ môi trường bên trong hoặc bên ngoài thông qua hệ thần kinh.

Phản xạ thực hiện qua cung phản xạ. Một cung phản xạ điển hình gồm năm bộ phận:

• Bộ phận tiếp nhận kích thích: là thụ thể cảm giác.
• Đường dẫn truyền hướng tâm: là dây thần kinh cảm giác do các neuron cảm giác tạo thành.
• Bộ phận trung ương: là tủy sống và não bộ do các neuron trung gian tạo thành.
• Đường dẫn truyền li tâm: là dây thần kinh vận động do các neuron vận động tạo thành.
• Bộ phận đáp ứng: là cơ hay tuyến.

b. Các dạng và vai trò của thụ thể trong cung phản xạ

Thụ thể cảm giác là neuron hoặc tế bào biểu mô chuyên hóa, cũng có thể là các đầu mút của neuron đáp ứng với kích thích đặc hiệu. Một số thụ thể cảm giác tồn tại đơn độc, một số khác tập trung lại cùng với các loại tế bào khác tạo nên các cơ quan cảm giác như mắt, tai, mũi, lưỡi,...

Thụ thể cảm giác có chức năng tiếp nhận và chuyển đổi các dạng năng lượng của kích thích thành điện thế thụ thể, khởi phát điện thế hoạt động lan truyền tới trung ương thần kinh.

c. Cơ chế cảm nhận cảm giác của cơ quan thị giác và thính giác

Thị giác hay cảm giác ánh sáng khởi đầu bằng cơ quan cảm giác là mắt. Mắt tiếp nhận ánh sáng và chuyển tín hiệu đến vùng thị giác ở vỏ não.

Quá trình cảm nhận ánh sáng: Ánh sáng khúc xạ từ vật vào mắt, đi qua hệ thống khúc xạ ánh sáng (giác mạc, thủy dịch, thủy tinh thể và dịch kính), tế bào hạch, tế bào lưỡng cực, cuối cùng đến tế bào que và nón. Tế bào que và nón phản ứng với ánh sáng gây khởi phát xung thần kinh ở tế bào lưỡng cực. Xung thần kinh từ tế bào lưỡng cực chuyển sang tế bào hạch và đi theo dây thần kinh thị giác về vùng thị giác (thùy chẩm) trên vỏ não cho cảm giác về hình ảnh và màu sắc của vật.

Quá trình cảm nhận ánh sáng có thể tóm tắt qua sơ đồ sau:

Mắt → Dây thần kinh thị giác → Vùng thị giác trên vỏ não

Thính giác hay cảm giác âm thanh và giữ thăng bằng được khởi đầu bằng cơ quan cảm giác là tai. Tai có chức năng tiếp nhận âm thanh và tham gia giữ thăng bằng cho cơ thể.

Bộ phận tiếp nhận âm thanh gồm tai ngoài, tai giữa và ốc tai.

Quá trình cảm nhận âm thanh: sóng âm từ nguồn âm phát ra truyền theo ống tai vào màng nhĩ, rồi truyền qua chuỗi xương tai giữa làm rung màng cửa sổ bầu dục tạo ra sóng áp lực truyền trong ốc tai. Sóng áp lực làm các tế bào có lông bị kích thích dẫn đến xuất hiện điện thế hoạt động lan truyền theo dây thần kinh thính giác về thùy thái dương của vỏ não cho cảm giác về âm thanh.

 Quá trình cảm nhận âm thanh có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau:

Tai → Dây thần kinh thính giác → Vùng thính giác trên vỏ não

Dựa vào cảm giác âm thanh, động vật đưa ra các phản ứng rất đa dạng như định hướng tìm con mồi, xác định kẻ săn mồi, tìm bạn tình, báo động nguy hiểm,...

d. Các loại phản xạ

Phản xạ không điều kiện gồm: phản xạ sinh dưỡng (phản xạ điều hòa quá trình tiêu hóa, tuần hoàn, hô hấp, sinh dục,...), phản xạ tự vệ (phản xạ bảo vệ cơ thể trước kích thích bất lợi tác động), phản xạ định hướng (phản xạ chú ý trước kích thích mới lạ).

Cơ chế hình thành phản xạ có điều kiện là sự hình thành các đường liên hệ tạm thời giữa các vùng trên não bộ. 

Những điều kiện hình thành phản xạ có điều kiện:

• Phản xạ có điều kiện được hình thành dựa trên cơ sở một phản xạ không điều kiện hoặc một phản xạ có điều kiện đã được thành lập bền vững từ trước.
• Tác nhân kích thích có điều kiện tác động trước hoặc đồng thời với tác nhân kích thích không điều kiện. Tác nhân kích thích có điều kiện không được ảnh hưởng lớn tới đời sống của động vật.
• Phải có sự kết hợp nhiều lần giữa tác nhân kích thích có điều kiện và tác nhân kích thích không điều kiện.

III. Vận dụng hiểu biết về cảm ứng trong bảo vệ sức khỏe

Khi bị tổn thương một trong những bộ phận của cung phản xạ như thụ thể, dây thần kinh, trung khu thần kinh, cơ quan trả lời thì phản xạ không thực hiện được, cơ thể sẽ mất chức năng cảm giác hoặc vận động.

Ví dụ: tổn thương võng mạc ở mắt, viêm dây thần kinh thị giác, tổn thương thùy chẩm đều có thể dẫn đến mù. Tai biến mạch máu não có thể dẫn đến liệt một phần cơ thể hoặc toàn thân. Thoát vị đĩa đệm cột sống thắt lưng có thể dẫn đến giảm khả năng cảm giác, vận động chân,...

Thuốc giảm đau là biện pháp gây ức chế cảm giác đau, giúp giảm cơn đau tạm thời. Cơ chế tác động của thuốc giảm đau:

• Ức chế sự tổng hợp các chất gây đau (thuốc aspirin).
• Liên kết với các thụ thể đau làm ức chế truyền tín hiệu đau (thuốc chứa morphin, endorphin).
• Ức chế trung khu cảm giác đau (thuốc chứa endorphin).

Chất kích thích thường là những chất gây nghiện do gây hưng phấn thần kinh, có thể làm thay đổi chức năng bình thường của cơ thể theo hướng làm cơ thể phụ thuộc vào chất đó hoặc cảm giác thèm, muốn sử dụng chất đó đến mức có thể mất kiểm soát hành vi. Thường xuyên sử dụng chất kích thích sẽ dấn đến nghiện, rối loạn trí nhớ, rối loạn giấc ngủ, trầm cảm, hoang tưởng, hủy hoại tế bào thần kinh. Việc cai nghiện rất khó khăn vì cơ thể đã hình thành phản xạ có điều kiện bền vững với những tác nhân gây nghiện và người nghiện có thể bị những tổn thương khó phục hồi trên não.

1. Động vật không có hệ thần kinh phản ứng với kích thích chậm và đơn giản.

2. Động vật có hệ thần kinh mạng lưới phản ứng với kích thích bằng cách co toàn bộ cơ thể. Hệ thần kinh chuỗi hạch có thể phản ứng cục bộ với kích thích thông qua hạch thần kinh. Hệ thần kinh ống gồm thần kinh trung ương và thần kinh ngoại biên. Não bộ xử lí hầu hết các thông tin và quyết định mức độ và cách phản ứng.

3. Neuron cấu tạo từ thân, sợi trục và sợi nhánh. Neuron có chức năng tiếp nhận kích thích, tạo ra xung thần kinh và truyền xung thần kinh đến tế bào khác.

4. Thông tin dưới dạng xung thần kinh truyền từ màng trước qua màng sau synapse nhờ chất dẫn truyền thần kinh.

5. Phản xạ là phản ứng của cơ thể trả lời các kích thích từ môi trường bên trong hoặc bên ngoài thông qua hệ thần kinh. Phản xạ thực hiện nhờ cung phản xạ. Cung phản xạ gồm thụ thể, dây thần kinh cảm giác, trung ương thần kinh, dây thần kinh vận động và bộ phận đáp ứng.

6. Thụ thể cảm giác gồm thụ thể cơ học, thụ thể hóa học, thụ thể điện từ, thụ thể nhiệt và thụ thể đau.

7. Cảm giác vị giác, xúc giác, khứu giác có những vai trò khác nhau đối với cơ thể.

8. Mắt thu nhận và phản ứng với ánh sáng, góp phần quan trọng trong cảm nhận hình ảnh và màu sắc của vật. Tai thu nhận và phản ứng với âm thanh, góp phần quan trọng trong cảm nhận âm thanh. Cơ quan tiền đình trong tai có vai trò duy trì thăng bằng cơ thể.

9. Phản xạ không điều kiện sinh ra đã có, rất bền vững, tác nhân kích thích thích ứng với thụ thể cảm giác. Phản xạ có điều kiện hình thành trong đời sống cá thể, dễ mất nếu không được củng cố, tác nhân kích thích bất kì đối với thụ thể cảm giác.

10. Cơ chế hình thành phản xạ có điều kiện: thay đổi liên hệ giữa các neuron khi chúng tăng cường hoạt động do bị kích thích nhiều lần.

11. Một số bệnh mất khả năng vận động hoặc cảm giác do tổn thương thần kinh trung ương hoặc thần kinh ngoại biên.

12. Các chất kích thích gây nghiện và tổn hại lên hệ thần kinh.