Einleitung
Der Tastsinn wird über die 3 Sinnesqualitäten Druck, Berührung und Vibration durch Mechanorezeptoren vermittelt.
Mechanosensoren
Intensitätsdetektoren (Drucksensoren
Werden als Druckfühler der Haut bezeichnet und reagieren durch den auf die Haut lastenden Druck durch Verformungen. Die Rate, mit der sie Nervenimpulse aussenden, ist dabei proportional zur Stärke des Druckreizes. Man nennt sie deshalb Proportionalfühler.
Diese Druckfühler passen sich langsam an anhaltende Reize an, was bedeutet, dass sie ihre Reaktionsrate im Laufe der Zeit verringern, wenn der Druck gleichmäßig bleibt. Daher werden sie auch als SA-Sensoren bezeichnet, wobei SA für "slowly adapting" (langsam adaptierend) steht. Diese langsamen Anpassungen ermöglichen es dem Körper, sich auf konstante Druckreize einzustellen und sich mehr auf plötzliche oder sich ändernde Reize zu konzentrieren.
Es können 2 Arten von Drucksensoren
Merkel-Zellen:
Die Merkel-Zellen in der Haut erfassen anhaltenden, senkrecht auf die Haut einwirkenden Druck. Als SA-I-Sensoren passen sie sich langsam an konstanten Druck an. Diese Zellen fungieren als eine Art Hybrid aus Proportional- und Differenzialsensor: Ihre Aktionspotenzialrate hängt nicht nur von der Druckstärke ab, sondern auch von der Geschwindigkeit der Druckänderung.
An den Fingerspitzen kommen sie in hoher Dichte vor und haben kleine "rezeptive Felder
Ruffini-Körperchen:
Ruffini-Körperchen reagieren hauptsächlich auf eine Gewebedehnung und somit auf Scherkräfte. Deshalb spielen sie wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von Bewegungen und der Position des eigenen Körpers (Propriozeption) sowie bei der Erfassung von inneren Organbewegungen (Enterozeption).
Diese Körperchen werden als SA-II-Afferenzen der Haut bezeichnet.
Obwohl Ruffini-Körperchen auf Dehnung reagieren, ist ihre räumliche Auflösung oder Genauigkeit geringer im Vergleich zu SA-I-Afferenzen. Das heißt, sie können nicht so präzise zwischen verschiedenen Punkten unterscheiden, aber sie sind gut darin, Dehnungen im Gewebe zu erfassen.
Geschwindigkeitsdetektoren (Berührungssensoren):
Berührungssensoren in der Haut reagieren nicht direkt auf die Stärke eines Reizes, sondern auf die Geschwindigkeit seiner Veränderung. Diese Sensoren werden als Differentialfühler bezeichnet. Der Reiz, auf den sie reagieren, ist in diesem Fall eine Verformung der Haut aufgrund von Druck oder die dadurch entstehenden Scherkräfte.
Die Sensoren codieren die Geschwindigkeit, mit der diese Verformung auftritt, in Entladungsfrequenzen. Wenn ein Reiz mit konstanter Intensität beginnt, reagiert der Berührungssensor zu Beginn mit Entladungen. Bleibt die Intensität des Reizes dann konstant, passt sich der Rezeptor schnell an (nach 50-500 Millisekunden). Dies wird als sogenannter RA-Sensor (RA = rapid adapting) bezeichnet. In der Haut sind die Meissner-Körperchen die anatomischen Strukturen, die diesen Sensoren entsprechen.
Die Meissner-Körperchen haben kleine rezeptive Felder
Beschleunigungsdetektoren (Vibrationssensoren)
Beschleunigungsdetektoren, auch als Vibrationssensoren bekannt, sind durch die sogenannten Pacini-Körperchen im subkutanen Bindegewebe realisiert. Diese Körperchen reagieren auf die Beschleunigung, mit der sich die Haut verformt. Die Pacini-Körperchen dienen also für das Vibrationsempfinden
Vibrationen setzen sich aus ständig wechselnden Beschleunigungen zusammen. Die Pacini-Körperchen sind besonders empfindlich im Frequenzbereich von 100 bis 400 Hertz. Diese Körperchen haben die niedrigste Reizschwelle unter allen Mechanorezeptoren der Haut und sind nicht nur in der Haut, sondern auch in Gelenken, Knochen, Faszien, Blutgefäßen und im Bauchraum vorhanden.
Die Pacini-Körperchen besitzen Nervenendigungen, in denen unspezifische Ionenkanäle vorhanden sind. Diese Kanäle öffnen sich durch Verformung, was ein elektrisches Sensorpotenzial erzeugt. Dieses Potenzial breitet sich elektrotonisch aus und wird am Anfang der Markscheide in Aktionspotenziale umgewandelt.
Die Vibrationssensoren der Pacini-Körperchen passen sich sehr schnell an (PC- Sensoren) und haben jedoch eine begrenzte räumliche Auflösung. Dies bedeutet, dass sie schnell auf Veränderungen in der Beschleunigung reagieren können, aber nicht so präzise zwischen verschiedenen räumlichen Punkten unterscheiden können.
Guido4, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons. Diese Abbildung ist ein Derivat, der oben angegebenen Quelle. Es wurden die Markierungen ersetzt und die Beschriftungen ergänzt.
Zusammenfassung der Sinnesrezeptoren des Tastsinns
| Empfindungs-qualität | Sensorische Endigung | Adäquater Reiz | Afferente Faser | Rezeptortyp |
| Druck | Merkel-Zellen | Hautdeformation | Aß | SA I (PD) |
| Spannung/ Dehnung | Ruffini-Körperchen | Hautdehnung | Aß | SA II (P |
| Berührung | Meißner-Körperchen | Hautberührung | Aß | RA I (D) |
| Vibration | Pacini-Körperchen | Vibration (100-500 Hz) | Aß | RA II (Beschleunigung) |
Organisation und zentrale Umschaltung
- Mechanosensoren sind ungleichmäßig verteilt
- Hohe Dichte an Zungenspitze und Fingerbeeren (Abstand <2 mm)
- Geringere Dichte am Unterarm (Abstand ~40 mm), am Rücken sehr gering (~70 mm)
- Signalübertragungsweg
- Mechanorezeptoren werden wahrscheinlich über einen mechanosensitiven Ionenkanal (Piezo) aktiviert
- Von Mechanorezeptoren über Aß-Fasern über die Hinterwurzeln zum Rückenmark
- Ohne Umschaltung und unüberkreuzt in die Hinterstränge
- In Medulla oblongata Umschaltung auf zweites Neuron
, dann Kreuzung - Signale erreichen über Thalamus den primären somatosensorischen Kortex (Gyrus postcentralis)
- Somatotope Gliederung
- Hinterstränge, venterobasaler Thalamus und somatosensorischer Kortex sind somatotop organisiert
- Fasern von kaudal verlaufen innen. Fasern, die weiter kranial hinzutreten, sind lateral angeordnet
