Hoe worden geur, smaak, pijn en gehoor onderzocht? - Chapter 6

Gevoel verwijst naar de basisprocessen waarin zintuigen en het zenuwstelsel reageren op prikkels uit de omgeving en de elementaire psychologische ervaringen die uit die processen voortkomen. Perceptie verwijst naar de meer complexe organisatie van sensorische informatie in de hersenen en naar de betekenisvolle interpretaties die eruit worden gehaald.

Wat zijn sensorische processen?

Het proces dat gepaard gaat met sensatie is als volgt: fysieke stimulus → fysieke reactie → zintuiglijke ervaring.

De fysieke stimulus is de materie of energie uit de fysieke wereld die op de zintuigen valt. De fysieke reactie is het chemische en elektrische activiteitspatroon dat optreedt in de zintuigen, zenuwen en hersenen als gevolg van de stimulus. De zintuiglijke ervaring is de subjectieve, psychologische sensatie of perceptie die wordt ervaren door het individu wiens zintuigen worden geprikkeld.

Sensorische receptoren reageren op fysieke prikkels. Dit is de reactie door elektrische veranderingen te produceren die neurale impulsen in de sensorische neuronen initiëren. Sensorische neuronen zijn gespecialiseerde neuronen die informatie van sensorische receptoren naar het centrale zenuwstelsel overbrengen. Neuronen leiden vanuit een bepaald zintuig naar paden in het centrale zenuwstelsel die uniek zijn voor dat zintuig. Deze paden sturen berichten naar veel verschillende delen van de hersenen, waaronder specifieke sensorische gebieden van de hersenschors. Hersenstructuren onder de cortex kunnen onbewust reageren op sensorische stimuli door middel van gedrag, maar bewuste sensorische ervaringen zijn afhankelijk van activiteit in de hersenschors.

Zintuigen zijn alleen nuttig als ze relevante informatie behouden over de fysieke prikkels waarop ze reageren. Deze opslag wordt sensorische codering genoemd. Elk zintuig is afhankelijk van transductie. Dit is het neurale proces waarbij een cel van een receptor een elektrische verandering veroorzaakt als reactie op fysieke stimulatie. De coderende hoeveelheid geeft aan dat hoe sterker de stimuli, hoe groter de geproduceerde receptorpotentialen.

Onze zintuigen zijn ontwikkeld om ons te waarschuwen voor veranderingen in onze sensorische omgeving en om ons redelijk niet bewust te zijn van stabiele toestanden. Sensorische aanpassing is de verandering in gevoeligheid die optreedt wanneer een bepaalde groep sensorische receptoren en neuronen minder gevoelig wordt wanneer deze gedurende een bepaalde periode sterk of zwak gestimuleerd wordt. Receptorcellen bemiddelen bij de sensorische aanpassing. Wanneer de stimulus in de omgeving blijft, zullen het receptorpotentieel en de snelheid van actiepotentialen in de loop van de tijd afnemen. Dit resulteert in een verminderd gevoel.

Wat is psychofysica?

Psychofysica is het onderzoek naar relaties tussen fysieke kenmerken van stimuli en de sensorische ervaringen die door deze stimuli worden geproduceerd. Het wordt beoordeeld door proefpersonen te vragen een oordeel te vellen over stimuli. Er zijn twee maten voor het meten van gevoeligheid: de absolute drempel en de verschildrempel.

De absolute drempel is de zwakste, maar waarneembare stimulus van een bepaald type stimulus. Dit varieert van persoon tot persoon en wordt gebruikt als een klinische maatstaf voor de gevoeligheid van een persoon voor specifieke vormen van stimuli.

Een andere maatstaf is de verschildrempel. Dit wordt gedefinieerd als het minimale verschil in intensiteit (grootte) tussen twee stimuli dat nodig is voor de persoon om ze als verschillende stimuli op te merken. Dit wordt ook wel het net merkbare verschil genoemd, afgekort jnd. De wet van Weber stelt dat de jnd voor stimulusgrootte een constante verhouding is van de grootte van de oorspronkelijke stimulus. De formule hiervoor is jnd = kM. M is de grootte of intensiteit van de stimulus. k is de constante, genaamd Weber-fractie, die verschilt tussen sensorische taken.

Detectie van een stimulus is niet alleen afhankelijk van de sterkte van de stimulus, maar ook van enkele kenmerken van de waarnemer. Om rekening te houden met psychische factoren, ontwikkelden psychologen de signaaldetectietheorie. Deze theorie beweert dat de perceptie van een sensorische stimulus afhangt van zowel de fysieke intensiteit van de stimulus als de psychologische toestand van de waarnemer. De theorie houdt rekening met het feit dat mensen de aan- of afwezigheid van vaak dubbelzinnige informatie moeten beoordelen en dat oordelen worden beïnvloed door een groot aantal psychologische factoren op basis van zintuiglijke gevoeligheid, zoals: verwachtingen, motivaties, toestand, stemming, enz.

Hoe werkt het reukzintuig?

Geur en smaak zijn chemische zintuigen, omdat de prikkels voor deze zintuigen chemische moleculen zijn. Ze worden waargenomen door de reuk zenuwen.

Er zijn ongeveer 400 soorten sensorische neuronen in de reukzenuwen. De receptieve uiteinden van elk type reageren het best op moleculen die het reukepitheel in de neus bereiken. Deze verschillende soorten neuronen zijn verbonden met overeenkomstige delen van de bulbus olfactorius. Door hun verschillende reactievermogen kunnen we de ene geur van de andere onderscheiden. De glomeruli in de bulbus olfactorius sturen output naar andere delen van de hersenen, vooral het limbisch systeem en de hypothalamus. Deze gebieden zijn betrokken bij basale drijfveren en emoties. Geur kan dus onze motivatie en emotie beïnvloeden. De manieren om iets anders te ruiken dan voedsel dat we eten en het voedsel dat we eten, zijn anders. We ruiken alles, behalve eten, door de neusgaten. Voor het eten van voedsel gebruiken we een neusholte die de neus-keelholte wordt genoemd. We ervaren smaak via de mond, maar het komt uit het reukepitheel.

De gevoeligheid voor geur is over het algemeen groter bij vrouwen dan bij mannen en neemt af met de leeftijd. De gevoeligheid voor specifieke chemicaliën varieert als gevolg van zowel genen als ervaring. Er zijn 75 geïdentificeerde chemicaliën die de meeste mensen kunnen ruiken. Niet alle mensen kunnen ook ruiken.

Mensen kunnen individuen alleen aan hun geur herkennen. Moeders en baby's leren elkaars geur snel te herkennen, wat kan bijdragen aan de hechting. Geur is ook belangrijk voor het vinden van een genetisch compatibele partner. Bij verschillende soorten geven ze de voorkeur aan een partner die een geur heeft die het meest verschilt van die van henzelf. Dit heeft het voordeel dat ze geen naaste verwanten van elkaar zijn om incest en inteelt te voorkomen, en het zal ook meer genetische variatie toevoegen aan de ziekte bestrijdende cellen in hun nakomelingen.

Feromonen zijn chemicaliën die vrijkomen en die invloed hebben op andere leden van dezelfde soort om specifiek gedrag of fysiologische reacties op te roepen. Voor de meeste zoogdieren en vele andere diersoorten dienen feromonen als chemische boodschappers tussen individuen.

Hoe werkt het smaakzintuig?

Bij mensen komen smaakreceptoren alleen voor in de mond en ze helpen ons te bepalen welke stoffen goed en slecht zijn om te eten. Receptorknoppen in de mond geven de sensaties van de smaak aan de hersenen.

Smaakreceptorcellen zijn de receptoren voor smaak. De meeste mensen hebben 2000 tot 10.000 smaakpapillen, en elke knop bevat er 50 tot 100. Ze worden verdeeld over de tong, maar ook over het gehemelte en de opening van de keel. Hoe meer smaakpapillen iemand heeft, hoe gevoeliger hij is voor smaken. Wanneer je iets proeft, moet de chemische stof worden opgelost in speeksel en in contact komen met de smaakreceptorcellen voor die specifieke chemische stof. Vervolgens veroorzaakt het een elektrische verandering, die resulteert in actiepotentialen, in de smaakreceptorcellen en in de sensorische neuronen wanneer ze worden overgedragen door de synapsen.

Westerse wetenschappers geloofden lange tijd dat smaakreceptorcellen uit slechts vier soorten bestonden: zoet, zout, bitter en zuur. Japanse wetenschappers spraken over vijf soorten smaken: de vier zojuist genoemde plus umami. Tegenwoordig aanvaarden westerse wetenschappers het bestaan ​​van umami. Een zesde smaak wordt ook gesuggereerd: vet.

De smaak sensorische neuronen zijn verbonden met het limbisch systeem en de hersenschors. De verbindingen met het primaire smaakgebied van de cortex zijn zo gerangschikt dat verschillende sets neuronen selectief reageren op elk van de basiscategorieën smaakstimuli.

Door evolutie zijn mensen over het algemeen goede en veilige voedingsstoffen gaan ervaren als aangenaam (zoet, zout, umami of vet) en de smaak van schadelijke stoffen als onaangenaam (zuur of bitter). Bittere receptorcellen zijn geëvolueerd om te reageren op veel chemisch gevarieerde stoffen die giftig zijn of chemisch vergelijkbaar zijn met toxines. Natuurlijke selectie kan verklaren waarom kinderen en vrouwen, vooral zwangere vrouwen, bijzonder gevoelig zijn voor bittere smaken.

Hoe werkt pijn?

Pijn is een somatosensatie. Pijn kan afkomstig zijn van meer dan één plaats op het lichaam. Dit is ook hetzelfde voor aanraking, temperatuurgevoeligheid en proprioceptie. Pijn is een combinatie van een waarneming, een emotie en een drive samen. Het kan iemands bewuste geest overweldigen en heeft een universele gezichtsuitdrukking. Pijn motiveert de persoon om de pijn te verminderen en in de toekomst te vermijden. Pijn bevordert de overleving.

De sensorische neuronen van pijn bestaan ​​uit twee algemene typen:

1. C-vezels: zeer dunne, niet-gemyeliniseerde, langzaam geleidende neuronen.
2. A-deltavezels: iets dikkere, gemyeliniseerde, snel geleidende neuronen.

Sommige A-deltavezels zijn gespecialiseerd om te reageren op sterke druk, terwijl andere gespecialiseerd zijn om te reageren op sterke temperaturen. C-vezels reageren op alle soorten prikkels die pijn veroorzaken.

De ervaring van pijn heeft drie identificeerbare componenten:

• Zintuiglijke componenten. Deze componenten zijn afhankelijk van de somatosensorische cortex.
• Primaire emotionele en motiverende componenten. Die worden direct ervaren. Het hangt af van de cingulaire cortex en de insulaire cortex.
• Secundaire emotionele en motiverende componenten. Dit is het lijden dat ontstaat door je zorgen te maken over de toekomst of over de betekenis van de pijn. Het hangt af van de prefrontale kwab.

Het ervaren van pijn komt niet altijd voort uit het stimuleren van pijnreceptoren. Deze kennis is afkomstig van mensen die een amputatie hebben ondergaan en die fantoompijn ervaren. Ook al zijn de zenuwen vernietigd, de pijn van het verloren ledemaat is nog steeds voelbaar. Gebrek aan sensorische input kan deze fantoompijn veroorzaken.

De gate control theorie beweert dat de mate van pijn die wordt gevoeld afhankelijk is van de hoeveelheid input van pijnneuronen die door een neurale "poort" naar hogere delen van de hersenen gaan. De belangrijkste poort is waar pijninvoer het sterkst wordt versterkt of geremd. Pijnversterkende neuronen kunnen de poort openen en pijn remmende neuronen kunnen de poort sluiten. De intensiteit van de pijnsensatie is afhankelijk van de prikkel en deze pijnversterkende en pijn remmende neuronen.

De pijngevoeligheid wordt vaak verhoogd bij ziekte of letsel. Dit helpt het lichaam te beschermen tegen verder letsel en motiveert om te rusten. Dit kan verklaren waarom mensen gevoeliger zijn voor pijn als ze ziek zijn.

Een belangrijk neuraal centrum voor de remming van pijn bestaat in een deel van de middenhersenen en wordt het periaqueductale grijs (PAG) genoemd. Het lichaam maakt ook een aantal chemicaliën aan die een soort verdoving veroorzaken, zoals endorfine. Endorfine speelt een rol bij stress geïnduceerde analgesie en door geloof geïnduceerde analgesie. Een door stress geïnduceerde analgesie is een verminderde gevoeligheid voor pijn tijdens een zeer stressvolle situatie waarin alles gericht moet zijn op vechten of vluchten. Bij mensen kan een dramatische vermindering van pijn ook optreden door de kracht van geloof. Het placebo-effect is hier een voorbeeld van. Dit wordt door overtuigingen geïnduceerde analgesie genoemd.

Hoe werkt het gehoor?

Op fysiek niveau is geluid de trilling van lucht of een ander medium veroorzaakt door een trillend object. De amplitude van een geluidsgolf is gerelateerd aan de waargenomen luidheid en de frequentie is gerelateerd aan de waargenomen toonhoogte.

Het oor bestaat grofweg uit drie delen. Het van buiten zichtbare gedeelte van het oor zorgt ervoor dat het geluid naar binnen gaat, het middenoor versterkt het geluid en het binnenoor zendt het uit en codeert het. Er zijn synapsen tussen de haarcellen en de gehoorzenuwen, die axonen hebben die naar de hersenen lopen.

Mensen kunnen om verschillende redenen doof zijn. Er is bijvoorbeeld geleiding doofheid en dat komt door stijfheid van het middenoor. Er is ook perceptieve doofheid, die wordt veroorzaakt door schade aan het binnenoor of schade aan de gehoorzenuwen. Een conventioneel hoortoestel werkt niet voor mensen met perceptieve doofheid. In veel gevallen kan een cochleair implantaat echter helpen. De geluiden worden overgedragen in elektrische impulsen, die naar het geïmplanteerde slakkenhuis worden gestuurd, dat de auditieve neuronen direct stimuleert. De voordelen zijn doorgaans groter naarmate het apparaat eerder wordt geïmplanteerd.

Er is een asymmetrie bij het maskeren van geluid. De lopende-golftheorie biedt een verklaring voor deze asymmetrie. Het biedt ook een verklaring voor toenemende doofheid bij het ouder worden. De lopende-golftheorie is een algemeen aanvaarde theorie dat een geluidsgolf van de basis naar de bovenkant van het bacillaire membraan van het slakkenhuis reist als reactie op een geluidsstimulus, en dat een hoogfrequente toon maximale verplaatsing mogelijk maakt nabij de oorzaken van een lage -frequentietoon om maximale verplaatsing aan de bovenkant te veroorzaken.

De primaire auditieve cortex is tonotopisch georganiseerd, wat betekent dat de toonhoogte die we horen afhangt van welke corticale neuronen het meest actief worden. Hoe de neuronen reageren, wordt beïnvloed door ervaring. De reactie van de hersenen verschilt van persoon tot persoon, afhankelijk van het geluid. Sommige mensen hadden meer ervaring met sommige geluiden dan de andere.

Mensen kunnen de bron van het geluid lokaliseren omdat hersenneuronen de aankomsttijd van geluidsgolven in onze twee oren vergelijken. Ook begrijpen mensen gemakkelijk geluiden, bijvoorbeeld woorden. Ook al horen we dezelfde woorden in verschillende toonhoogtes of luidheid, we kunnen nog steeds horen wat het betekent. Dit komt omdat sommige corticale gebieden helpen bij het analyseren van de geluidspatronen en het begrijpen ervan.

Fonemen zijn de individuele klinkers en medeklinkers waaruit woorden bestaan, en fonemisch herstel is een illusie waarin mensen fonemen uit woorden of zinnen horen verwijderen alsof ze er nog waren. Deze illusie onderstreept het idee dat context en betekenis de zintuiglijke ervaring beïnvloeden.