Čulo

Pet čula, serija slika Hansa Makarta (1872–79).

Čula kod ljudi i životinja predstavljaju prijemnike opažanja ili percepcije informacija iz sopstvenog tijel i svoje okoline. Pojednostavljeno, jedno čulo predstavlja sposobnost jednog organizma da opazi vanjske i unutrašnje podražeje ili stimulaciju. Još prema Aristotelovoj definiciji postavljenoj 3. vijeku p. n. e. postoji pet čula: dodir, miris, okus, sluh i vid.

Značaj čula

Sredina u kojoj organizmi žive neprekidno se mijenja. Smjenjuju se dan i noć, godišnja doba, vidokrug, mirisi i okusi, dodiruju se oštri i zaobljeni predmete, osjeća bol, hladnoća i toplotu. Unatoč tome, čovjek, npr. uvijek zna šta se dešava u njegovom tijelu i sredini koja ga okružuje te kako se treba ponašati u svakoj prilici. Takve sposobnostisu zasnovane su na njegovom sistemu obavještavanja (informiranja) i održavanja cjelovitosti (integriteta) organizma, tj. homeostaze. Ovaj sistem prikuplja podatke o čovjekovoj okolini i o vlastitom tijelu, a odgovarajućim reakcijama održava cjelovitost organizma tako što primljena obavještenja obrađuje i sprovodi do organa koji izvršava željene radnje. Taj sistem se , dakle, sastoji od prijemnika (receptora) obavještenja, provodnika i prerađivača tih obavještenja (nervni sistem) te od izvršitelja - efektora (ćelije, tkiva, organi, sistemi organa), koji na primljenu obavijest u vidu podsticaja (impulsa) neposredno reagiraju obavljajući određenu radnju.

Draž, nadražaj, nadražljivost

Proces prijema (recepcije) obavještenja odvija se na osnovu sposobnosti živih organizama, uključujući i čovjeka, da na određene uticaje reagiraju odgovarajućom radljivošću. Uticaje koji donose obavještenja i izazivaju reakcije organizma nazivamo dražima. Draži su sva djelovanja spoljne (životne) i unutrašnje (organizam) sredine koja u organizmu izazivaju promjene. Promjene u organizmu izazvane dražima nazivaju se nadražaj ili podražaj. Kada pod uticajem draži nastane nadražaj, tada organizam može reagirati određenom radljivošću. Ova sposobnost reagiranja organizma naziva se nadražljivost.

Draži su sva ona fizička i hemijska djelovanja spoljnje ili unutrašnje sredine koja u živom sistemu izazivaju posebnu protnjenu - nadražaj (podrazaj). Prema tome, na osnovu toga da li dolaze iz životne sredine ili se javljaju u međudjelovanjima dijelova organizma, draži mogu biti

• spoljne i
• unutrašnje.

Njihova aktivnost počiva na dodavanju ili oduzimanju izvjesnih količina energije, u obimu koji tnože poremetiti postojeću energetsku stabilnost ili ravnotežu i dovesti ćeliju receptora u stanje nadraženosti. Pritom draži ne doprema vlastitu energiju, nego pobuđuju i pokreću energetski sistem nadražljivih struktura. Da bi neki činitelj ili uticaj uopće tnogao imnati svojstvo draži, mora dostići određenu minimalnu veličinu koja je u stanju izazvati nadražaj, a koja se označava kao pragovna ili pražna vrijednost (prag nadražaja). To je minimalna količina neke energije koja je u stanju da proizvede nadražaj, tj dovede njenog receptora u pobuđeno stanje, koje rezultira pokretanjem biostruja.

Pojedinačne i združene promjene uvjeta spoljne i unutrašnje sredine organizma djeluju preko ćelijskih membrana, koje su u neposrednom kontaktu sa specifičnom energijom adekvatnih draži. Već je poznato da se putem aktivnog transporta iona, u stanju mirovanja uspostavlja specifičnost njihovog rasporeda sa unutrašnje i spoljne površine metnbrane. Pritom unutrasnjošt ima negativni, a spoljašnost - pozitivni električni naboj.

Potencijal mirovanja je razlika između elektropotencijala spoljne i unutrašnje površine ćelijske opne, koja se javlja kao posljedica njene selektivne propustljivosti, tj. održavanja stalnosti razlike u elektropotencijalu.

Veličina potencijala mirovanja uveliko varira, kako među individuama tako i među ćelijama istog organizma i obično se kreće od 30-90 milivolti (mV). Kod kičmenjaka ovaj potencijal zavisi od tzv. natrij-kalij pumpe, koja funkcionira na bazi aktivnog transpota natrijevih iona iz ćelije i zadržavanja iona kalija, unatoč razlikana u koncentraciji unutarćelijske i vanćelijske sredine. Membrana ostaje polarizirana sve dotle dok postoji razlika u potencijalu njene unutrašnjosti i spoljašnosti. Međutim, kada pod uticajem spoljne energije dođe do promjena u propustljivosti membrane, raspored iona se mijenja, tj. javlja se njena depolarizacija. Ta pojava u ćeliji pokrece enzimske i druge lanćane reakcije koje izazivaju promjene opisane zajedničkitn nazivom - nadražaj. Polarizacija iona i membranski potencijal javljaju se u svim zivim ćelijama, ali su posebno izraženi i značajni u funkcioniranju receptorskog i nervnog sistema. Bez obzira na stupanj složenosti organizma, funkcija svih receptora obuhvata:

• (1) apsorbiranje specificne energije,
• (2) njenu transfonnaciju,
• (3) stvaranje receptorskog elekttopotencijala i
• (4) pokretanje akcionog potencijala ptipadajuće nervne ćelije.

Apsorpcija energije ima svoj puni fiziološki značaj samo iznad pragovne vrjednosti njenog intenziteta, tj. pri jačinama draži koje su u stanju izazvati nadraženost receptora.
Transformacija ptimljene draži podrazumijeva proces preoblikovanja ili pretvaranja podsticaja ulazne energije u osobene energetske protmene nadraženog receptora, pri čemu energija draži samo podstiče pokrenuti proces, ali se sama u njega ne uključuje.
Receptorski potencijal je, ustvari, neposredna i specifična posljedica transformacije energije draži, čiji je intenzitet u direktnoj srazmjeri sa veličinotn podsticaja.
Akcioni potencijal nervne ćelije koja prihvata bioelektrični impuls iz pobuđenog receptora jednak je razlici elektropotencijala nadraženog i nenadraženog mjesta na pripadajućem nervnom vlaknu. Kod viših životinja, intenzitet draži procjenjuje se u nervnim centrima, a na osnovu broja impulsa koji u jedinici vremena pristižu iz podraženog receptora. Ako izrazito visok intenzitet draži potraje duže, učestalost impulsa postepeno se smanjuje, tj. receptor reagira kao pri smanjenom intenzitetu draži. Ta pojava označava se kao adaptacija receptora (čula). Zato nam, npr., nakon dužeg boravka u prostorijamaa sa intenzivnim prijatnim ili neprijatnim mirisima, postepeno slabi početni osjećaj zatečenog stanja, iako je intenzitet draži ostao nepromijenjen.

Kodiranje u neuronima zajednička je oznaka za načine i oblike predstavljanja i transfon11acije prispjelih informacija u okviru nervnog sistetna (franc. code = šifra, sistem dogovorenih znakova tajne poruke). Naime, pored ostalih funkcija, nervni sistem ima sposobnost obrade i prerade ili preoblikovanja impulsa koji stižu iz receptora ili iz jednog njegovog dijela u drugi. Prema tome, ovo kodiranje obuhvata oba oblika prenošenja nervnih podsticaja:

• bioelektričnim strujama - duž nervnih vlakana i
• hemijski - preko neurotransmitera u sinapsnim vezama.

Priroda kodiranja informacija u neuronima ima malo sličnosti sa principitna maternatičko-numeričkog i genetičkog kodiranja i znatno je šireg smisla. U svom toku kroz uzastopne čvorove veza među nervnim ćelijama u svakom od njih, nervni impulsi mogu se raščlaniti i kombinirati na novi način, tj. u svakoj fazi prenošenja, oni se preoblikuju (transformiraju) i ponovo kodiraju (rekodiraju). Sistem kodiranja u neuronu i realizacija koda obuhvataju:

• (1) ulazni signal ili informaciju,
• (2) transformaciju podražaja (informacije) ili proces kodiranja,
• (3) transmisiju ili prenošenje šifriranog signala i
• (4) interpretaciju ili tumnačenje (izdvedbu) prispjelog signala u efektoru.

Ovakav proces kodiranja uspostavlja se na više nivoa, kao što su pojedini neuroni, mali receptorno-efektorni krugovi (refleksni lukovi) i veći i složeniji dijelovi nervnog sistetna.

Recepcija draži kod protozoa i odgovarajuće reakcije organizma odvijaju se unutar njihove protoplazme. Reakcije se uglavnmn ispoljavaju u vidu promjena kretanja ili lučenja zaštitnih supstanci, a brzina širenja i intenzitet nadražaja opadaju od podraženog mjesta u pravcu njegovog rasprostiranja, kao kod rizopoda - "korjenonožaca" (ameba), npr. Kod složenije organiziranih oblika (trepljaša npr.), koordinaciju pokreta treplji vrše specijalne citoplazmatske tvorevine neuroneme ("nervne niti"). Neki bičari, pak imaju "očne mrlje" - prijemnike svjetlosnih draži. Uz to treba naglasiti da čak ni ponašanje jednoćelijskih životinja ne zavisi isključivo od djelovanja pojedinacnih draži jer i one imaju sposobnost usaglašenog reagiranja na istovremeno djelovanje različitih uticaja, tj. ne reagiraju kao prosti fizički automati.

Nadražljivost višećelijskih životinja, izuzev sunđera, počiva na funkciji posebnih ćelija, tkiva i organa, koji su specijalizirani za prijem i prenošenje nadražaja. Primanje draži obavljaju čulne ćelije, a za provođenje stvorenih impulsa služi nervni sistem. U složenijim oblicima organizacije, nervni sistem ne funkcionira samo kao jednostavni prijenosnik izvornog podražaja (informacije), nego i kao njegov modifikator, integrator, reprogramer i tmnač. U njemu se, i bez vanjskih uticaja, mogu javiti i posebni nadražaji i izazvati automatske aktivnosti. U nervnom sistemu viših životinja i čovjeka ostaju i tragovi (zapisi ili engrami) prethodnih podražaja, tj. pamćenja, koji uz trenutne draži utiču na ponašanje organizama, uključujući i osobene psihičke pojave.

Čulo, čulne ćelije i čulni organi

Čulo ili osjet je sposobnost organizma da pod uticajem draži dođe u odgovarajuće stanje nadraženosti. Ovu sposobnost nemaju sve ćelije, odnosno organi čovjekovog tijela. Zapravo samo neke ćelije mogu primiti draži i nazivaju se čulne ili osjetilne ćelije. I neki vrlo tanki nervni ogranci mogu primati draži pa se zato nazivaju osjetilni nervi. Preko takvih nerava, bogato razgranatih u koži, osjećamo bol. Neke čulne ćelije i osjetilni nervi raspoređeni su pojedinačno, posebno kod manje složenih organizama, ali su, npr. kod čovjeka, povezane u čulna tjelašca i složene čulne organe. Neki od tih organa imaju pomoćne dijelove pa se nazivaju čulni aparati (npr., oko, uho). Čulne ćelije i organi su povezani preko nervnih vlakana sa čulnim centrom u mozgu. Taj čulni centar, nakon obrade nadražaja, putem impulsa podstiče reagiranje na draž koju je primila čulna ćelija ili čulni organ tako što aktivira efektor.

Ako se u bilo kojem dijelu prekine ovaj put (draž → čulna ćelija → nadražaj → osjećajni nerv → centar u mozgu → impuls → pokretački ili motorni nerv → efektor) gubi se sposobnost čula, npr. čula sluha. Čula imaju još jednu važnu sposobnost. Naime, svi znaju da se, npr. uhom ne može vidjeti. To znači da čula, po pravilu, primaju samo određenu draž, čulom sluha čujemo, čulom vida vidimo.

Čula se dijele prema vrsti draži koju mogu primati: svjetlosna čula (primaju svjetlost), mehanička čula (primaju mehaničke draži), hemijska čula (primaju hemijske draži), toplotna čula (primaju toplotu i hladnoću) i dr. Postoje podjele čula i prema drugim kriterijima (mjerilima).

Sposobnost prijema energeskih draži kod višećelijskih životinja imaju culne (osjetilne) ćelije, koje mgti biti:

• primarne,
• sekundarne i,
• čulno-nervne.

(1) Primarne čulne ćelije na zavrsetku imaju nervni nastavak za provodenje nadražaja.
(2) Sekundarne čulne ćelije su bez takvog nastavka, a nastale podražaje prenose putem nervnih ogranaka, koji ih neposredno opkoljavaju.

Ćelijsko tijelo primarnih i sekundarnih čulnih ćelija obično se nalazi u površinskotn epitelu, izloženom djelovanju draži. Primatne čulne ćelije mogu biti i ispod epitela, kad su sa površinom vezane preko svog receptornog nastavka. (3) Čulno-nervne ćelije su sa površinom prijema draži povezane preko dugih receptornih nervnih vlakana, čiji se krajevi označavaju kao "slobodni nervni završeci". Njihovo ćelijsko tijelo može biti veoma udaljeno od prijenme površine, kao kod kičmenjaka - kod kojih se nalazi u spinalnim ganglijama, uz kičmenu noždinu.

Čulne ćelije i slobodni nervni završeci raspoređeni su pojedinačno, kao kod dupljara, glista i nekih drugih beskičmenjaka i nekih kičmenjaka ili su povezane u složene čulne organe. U najjednostavnijim oblicima, to su manje skupine čulnih ćelija - čulne kvržice ili čulni epitel. Kod viših životinja, funkcionalnost osjetilnih ćelija poboljšavaju razlicite pomoćne strukture pa čulni organi postaju slozene tvorevine - čulni aparati (oko, uho i sl.).

Specifičnost čula

Specifičnost, odnosno specijalizacija za prijem određenih draži je osnovna osobenost, koja počiva na isključivoj osjetljivosti odredenih čulnih ćelija samo na odgovarajuće ili adekvatne draži. Ako su izložene djelovanju drugih - neadekvatnih draži - one neće reagirati ili će doći u stanje nadrazženosti koje izaziva adekvatna draž. Tako, snažan mehanički pritisak na očnu jabučicu izaziva utisak intenzivne svjetlosti (bljeska, iskrenja) ili, pak, mraka. Prema tome, čulne ćelije sposobne su samo za jedan vid nadražaja, koji se moze razlikovati po jačini, tj. svaka čulna ćelija ima svoju specifičnu energiju koja u njoj podstiče pojavu nadražaja.

• Glavni receptori i adekvatne draži

Energetski tip čula	Adekvatna draž
Mehanoreceptori	Dodir i pritisak Pokreti zglobova i promjene položaja tijela (kinezijski receptori) lstezanje mišića Zvučne vibracije (audioreceptori) Promjene ubrzanja i ravnoteže
Termoreceptori	Zagrijavanje (receptori za toplinu) Hlađenje (receptori za hladnoću)
Hemoreceptori	Okus hemijskih tvari (u hrani i piću) Miris hemijskih tvari (u zraku)
Elektromagnetni receptori (elektroreceptori)	Svjetlosno zraćenje (fotoreceptori)

Također pogledajte

• Dodir
• Miris
• Okus
• Sluh
• Vid
• Čulo ravnoteže