Zintuig

Een zintuig is een gespecialiseerd orgaansysteem dat een organisme in staat stelt tot perceptie van bepaalde voor het zintuig specifieke stimuli. Eenvoudiger gezegd is het een orgaan dat een mens of dier de mogelijkheid geeft een bepaald gedeelte van de werkelijkheid waar te nemen. De zintuigen zijn belangrijke studiegebieden van de neurowetenschappen en de cognitieve psychologie.

Definitie van een zintuig

Er is onder neurologen geen algemene overeenstemming over de definitie van een zintuig. Dit betekent dat het aantal erkende zintuigen afhangt van welke definitie men hanteert. Schoolboeken noemen vaak enkel de vijf klassieke gewaarwordingen zien, horen, proeven, ruiken en voelen, als benoemd door Aristoteles. Zintuigen zijn weliswaar betrokken bij gewaarwordingen, maar niet identiek aan die gewaarwording. De gewaarwording is een bewuste interpretatie van de signalen van een zintuig, die eerst door allerlei neurale circuits gemodificeerd, zijn voordat ze de met het bewustzijn corresponderende hersengedeeltes in de cortex bereiken.

Een fysiologische definitie van een zintuig is: "Een systeem met sensorische cellen die reageren op een specifieke vorm van fysische energie en dat overeenstemt met een bepaalde regio (of groep van regio's) in de hersenen waar de signalen ontvangen en verwerkt worden."

Overzichtstabel van zintuigen bij de mens en andere gewervelden

Zintuig	Anatomie	Prikkel	Gewaarwording
Gezichtsvermogen	Ogen	Licht	Zien
Gehoor	Slakkenhuis	Trilling	Horen
Reukzin	Reukzintuig	Moleculen/stoffen	Ruiken
Smaakzin	Tong	Moleculen/stoffen	Proeven
Tastzin	Huid	Vervorming van de huid	Voelen
Thermoceptie	o.a. Huid	Verwarming/afkoeling van de huid	Warmte/kou voelen
Nociceptie	o.a. Huid	Extreme vervorming/opwarming/afkoeling van de huid	Pijn voelen
Evenwichtszin	Evenwichtsorganen	Beweging van endolymfe	Evenwicht
Proprioceptie	Spierspoeltjes en peeszintuigen	Spierspanning en rek in pezen	Bewegingen, lichaamsbewustzijn

De eerste vier: gezichtsvermogen, gehoor, reukzin en de smaakzin vormen samen de speciale zintuigen. Voelen kan men onderverdelen in drie aparte zintuigen, alle drie voornamelijk gelegen in de huid. Dit zijn tastzin (aanraking/druk), thermoceptie (warmte en kou) en nociceptie (pijn). Deze drie vormen de somatische zintuigen.

Zintuig en bewustzijn

De klassieke zintuigen zijn de zintuigen waarmee we bewuste waarnemingen kunnen doen. Niet alles van de waarneming die we doen is echter bewust. Bij het evenwichtszintuig en proprioceptie is dat het duidelijkst. Deze zintuigen houden voornamelijk de lichaamshouding op een reflexmatige manier in stand. Tegelijkertijd is er ook een bewust element in de zin dat we ons bewust zijn van de aanwezigheid van een lichaamsdeel.

Om een onderscheid te kunnen maken met de fysiologische regelmechanismen, die ook hun specieke receptoren hebben en een overeenkomend gedeelte in het brein wordt de link met het bewustzijn gelegd. Deze inperking is niet helemaal houdbaar, aangezien het niet duidelijk is wat het niveau van bewustzijn van andere organismen is en onbewuste verwerking van zintuiglijke waarnemingen dan ook wordt uitgesloten. Ook wordt wel uitgegaan met van een relatie van een zintuig met het externe milieu, maar ook dit is niet helemaal houdbaar aangezien dan proprioceptie af zou vallen als zintuig.

voorbeeld visuele waarneming

Bij het zien is er een soortgelijk element in de waarneming. Het hogere deel van het zien betreft doorgeven van de signalen van de retina in het Corpus geniculatum laterale van de thalamus en de verdere verwerking in de visuele cortex. Deze visuele cortex doet ons bewust zien en doet dit door middel van een analyse van kleur, contrast, beweging etc..

Er is echter nog een tweede manier waarop de hersenen informatie van de oogzenuw analyseren. Hierbij wordt informatie in de superieure colliculus doorgegeven naar een specifiek gedeelte van de parietale lob. In dit gedeelte wordt de plaats bepaald van een bepaald in het gezichtsveld verschenen object. Bij een ernstig beschadigde visuele cortex is een patiënt blind, maar toch in staat om desgevraagd met de hand een oplichtend lampje aan te wijzen, doordat het oog ook onbewuste connecties met de hogere hersengedeeltes maakt.

Het beeld dat het bewustzijn opdoet aan de hand van de visuele cortex is weliswaar bewust, maar aan de waarnemingen moet betekenis gegeven worden door de andere hersengedeeltes, met name wat het object is en wat ermee te doen. Zonder deze betekenisgeving is de wereld rondom ons als een soort abstracte kunst zonder enige zin of verband. Dit wordt visuele agnosie genoemd.

Prikkels en receptoren

We kunnen de zintuigen categoriseren met behulp van de receptoren die de fysische verschijnselen omzetten in neurale signalen. We kennen: mechanoreceptoren, chemoreceptoren (reuk, smaak), lichtreceptoren (zien), thermoreceptoren, electroreceptoren en magnetoreceptoren. Verder kunnen we de receptoren ook karakteriseren op grond van hun celkenmerken. Sommige zijn zelf neuronen, zoals de staafjes en kegeltjes, bij de smaakgevoelige receptoren maken de gevoelige cellen contact met neuronen.

mechanoreceptoren

• haarcel, die gevoelig is voor beweging. Dit type cel komt voor in het lateraal orgaan van vissen, haaien en aquatisch levende amfibieën en ook in het evenwichtsorgaan en oor van alle gewervelde dieren -- registreren vloeistofstroming
• het spierspoeltje en het peeslichaampje betrokken bij proprioceptie -- registreren rek of verkorting
• De lamellenlichaampjes van Vater-Pacini. Deze komen onderhuids (voetzolen, geslachtsdelen, tepels) en in het bindweefsel rond gewrichten en spieren voor. (tast/propioceptie) --registreren snelle drukverandering en laagfrequente trillingen.
• lichaampjes van Merkel (tast) -- registreren drukverandering, vervorming
• Haarreceptoren -- Vrije zenuwuiteinden rondom de haarfollikel --registreren bewegingen van de haar.
• Lichaampjes van Meissner -- lichte aanraking bij onbehaarde huid

chemoreceptoren

• reukepitheel -- zeer gevoelig, zeer selectief, zeer veel verschillende substanties (Het orgaan van Jacobson bevat ook reukepitheel). De cellen van het reukepitheel zijn neuronen.
• smaakknop -- ongevoelig en slechts een gering aantal sensaties (Zoet, zuur, zout, bitter, umami ?, (metaal?). De smaakknop bestaat uit een wand van secundaire cellen die de smaak waarnemen en in contact staan met neuronen.

fotoreceptoren

• Staafjes -- Eén type grotere functionele eenheden, daardoor lichtgevoeliger
• Kegeltjes -- Drie types met verschillende adsorptiespectra, Kleurgevoelig, kleine functionele eenheden met name in de gele vlek
• Retinulacel met rhabdomeer -- Lichtgevoelige receptor in facetogen en ook bij inktvissen, lichtadsorptie in het rhabdomeer, vier verschillende types bij insecten, kleurenzien ook in het ultraviolet, maar ongevoelig voor rood licht.
• Andere elementen, (lichtgevoelige cellen bij wormen, ocelli bij insecten, epifyse bij gewervelden (Betrokken bij het dag/nachtritme). Dit soort elementen meet lichtintensiteit en er kan een bepaalde mate van richtingsgevoeligheid zijn, maar ze maken geen deel uit van normale beeldvormende organen.

thermoreceptoren

• koudereceptoren - (niet anatomisch vastgesteld), zijn bij zoogdieren talrijker dan warmtereceptoren gevoelig voor koude.
• Warmtereceptoren zijn bij zoogdieren schaarser dan koudereceptoren. Bij boa's en groefkopadders zijn de warmtegevoelige lichaampjes op de bodem van een instulping voor het oog gerangschikt. Met behulp van dit gespecialiseerde orgaan kunnen de slangen warmbloedige prooien lokaliseren. . Bij beenvissen (elritsen) is vastgesteld dat de temperatuurzin wordt veroorzaakt door vrije zenuwuiteinden van de spinale zenuwen in de huid. De temperatuurzin is gevoeliger naarmate een groter gedeelte van de huid aan een temperatuursverandering wordt blootgesteld. Andere typen receptoren (bijv elektrische receptoren) zullen ook een temperatuursafhankelijke activiteit hebben, maar worden door de hersenen niet gebruikt voor het waarnemen van de temperatuur. Anderzijds worden warmtereceptoren in de mond en keelholte geprikkeld door "hete" pepers en koudereceptoren door menthol.

electroreceptoren

De electroreceptoren van elektrische vissen (mormyromasten,"small pit organs") en haaien (ampullen van Lorenzini) zijn gemodificeerde neuromasten van het zijlijnorgaan. Haaien kunnen zeer kleine stroompjes waarnemen (kieuwen, spieren, hart van prooien}. De beenvissen genereren met hun gemodificeerde lichaamspieren zelf regelmatige elektrische pulsen en nemen hun omgeving waar door middel van analyse van het resulterende elektrische veld. Prooien of obstakels in het water met afwijkende elektrische geleiding verstoren dit veld. Het elektrische zintuig en orgaan worden ook voor communicatie gebruikt.

magnetoreceptoren

Deze receptoren zijn in staat veranderingen in het magnetisch veld te detecteren om de richting en geografische breedte te bepalen. Een magneetzin is sinds lang aangetoond bij een verscheidenheid van diergroepen (vogels, vissen, insecten slakken en platwormen), met de meest uitgesproken effecten bij velden van dezelfde orde van grootte als het aardmagnetische veld. Bij duiven is een kleine regio in de schedel gevonden met een grote dichtheid aan zenuwen met daarin biologisch magnetiet. Mensen hebben een gelijksoortige regio met magnetiet in het ethmoid bot van de neus. Er is ook enig bewijs voor magneetzin bij de mens. In bijen is magnetiet aangetroffen in de celmembranen van een kleine groep neuronen.

nocireceptoren, pijnreceptoren

Registreren snelle extreme druk of temperatuurswijziging of weefselbeschadiging. Geleedpotigen schijnen geen pijnwaarneming te kennen en eten soms hun eigen lichaamsdelen op. De reactie op pijnprikkels heeft een reflexmatige component en er is een bewuste pijnwaarneming. Bij dieren als beenvissen is er controverse over hun bewuste reactie op pijnprikkels. Experimenten wijzen op een grotendeels reflexmatige reactie op pijnprikkels.

De functie van de speciale organen bij gewervelden

Bij horen, zien en evenwicht zijn speciale organen betrokken. Deze organen zorgen ervoor dat dat signalen de receptorcellen kunnen bereiken en zorgen voor een scheiding van de signalen afhankelijk van hun richting en/of frequentie. Vaak wordt de energie ook geconcentreerd, waardoor versterking van het signaal optreedt (oorschelp).

De geluidstrillingen kunnen de cochlea bereiken door gehoorbotjes, die geluidsprikkels overbrengen van het trommelvlies naar de basis van de cochlea. Bij vissen kan de zwemblaas als opvangend orgaan dienen en wordt de trilling naar het labyrint overgebracht door drie werveluitsteeksels, het Orgaan van Weber. Vissen hebben geen cochlea en nemen geluid waar door registratie van trillingen van de otolieten.

Voor de waarneming zijn deze structuren niet strikt noodzakelijk.

Bij het gehoor van zoogdieren en vogels wordt de frequentiescheiding bereikt doordat het basilair membraan vlakbij het stamen van het cochlea stijver is en daardoor resoneert bij hogere frequenties. De receptorcellen zijn voor alle frequenties gelijk. Onderscheiden van lagere frequenties dan 400 Hz vindt echter plaats door synchronisatie met de impulsfrequentie van de haarcellen. (Bij een toon van 300 Hz vuren de primaire neuronen 300 keer per seconde (telefoonprincipe). Dit telefoonprincipe speelt nog een rol tot frequenties van 4000 Hz ondanks de maximale vuurfrequentie van de neuronen van 500 Hz, door combinatie van verschillende neuronen die op iets andere tijdstippen worden geprikkeld.

De andere gedeeltes van het gehoor dienen ter versterking en overbrenging van de prikkels. Richtingsgevoeligheid wordt op neuronaal en orgaanniveau bereikt en is mogelijk doordat het orgaan in tweevoud is uitgevoerd, waardoor verschillen in intensiteit en fase kunnen worden gebruikt om de richting vast te stellen. De draaibare oorschelpen helpen ook bij het vaststellen van de richting van het geluid. Het gehoor kan ook bewegingen vaststellen door middel van het dopplereffect, dit is weer mogelijk door een verwerking op neuronaal niveau.

De echolokatie van vleermuizen en walvissen is gericht op ruimtelijke informatie en maakt daarvoor gebruik van pulsen ultrasoon geluid, om ook kleine structuren waar te kunnen nemen en vanwege de rechtlijnige voortbeweging van de geluidsgolven bij hoge frequenties. Het is mogelijk gebleken blinde mensen echolokatie te laten gebruiken door een ultrageluid producerende zender en een apparaatje dat het geluid weer naar het hoorbare gebied brengt.

Het gezichtsvermogen bij zoogdieren heeft een richtingsgevoeligheid door de structuur van het oog. De lens beeldt de omringende ruimte af op het netvlies. Doordat de lens kan accommoderen kan een groot oplossend vermogen in richting worden bereikt. Het hoornvlies, de lens en het glasachtig lichaam zijn transparant voor de waar te nemen frequenties, dit wordt veroorzaakt door de ultrastructuur van deze elementen en het ontbreken van pigmenten. Door de pupilreflex kan zowel bij hogere als lagere lichtintensiteit goed waargenomen worden. Het kleurenzien (frequentiescheiding) wordt in dit geval door de verschillende receptorcellen mogelijk gemaakt. Het frequentiebereik van het gezichtsvermogen is vergeleken met dat van het gehoor erg beperkt. Het oplossend vermogen is juist weer groter.

Het evenwichtsorgaan registreert de versnellingen die het hoofd ondervindt. Dit zijn rotaties in drie vlakken en translaties. De richtingsgevoeligheid wordt gerealiseerd door de oriëntatie van de halfcirkelvormige kanalen in het geval van rotaties. De bewegingen van de statocyst worden door de omringende haarcellen waargenomen. Versnellingen en gravitatie zijn niet van elkaar te onderscheiden (Algemene relativiteitstheorie).

Het structuur van het reukorgaan en het orgaan van jacobson helpen ook bij richtingsgevoeligheid. De gevoeligheid voor diverse geuren gebeurt op receptorniveau. Richtingsgevoeligheid in lucht ontstaat door bij zoogdieren door associatie van een koudeprikkel (luchtstroom) met een binnenkomende geur. (zie noten).

Zintuigen bij dieren

Homoloog aan menselijke zintuigen

De meeste dieren hebben zintuigen die vergelijkbaar zijn aan die van de mens, al kan de specifieke werking en het bereik van deze zintuigen sterk verschillen.

• Geur: Honden hebben een veel sterker vermogen geuren op te pikken en te herkennen, hoewel het mechanisme gelijk is. Insecten hebben sensoren op hun antennen.

Niet homoloog aan menselijke zintuigen

Sommige dieren hebben zintuigen die mensen niet bezitten, waaronder:

• Zicht: Sommige dieren en insecten kunnen infrarood of ultraviolet licht waarnemen met hun ogen. Dit is echter gewoon een vorm van zicht in een andere lichtfrequentie. Sommige inktvissen en vele insecten kunnen ook gepolariseerd licht waarnemen. Geleedpotigen hebben soms extra ogen, zoals vliegende insecten die drie enkelvoudige ogen (ocelli) hebben of spinnen die drie tot 4 paar ogen hebben. Veel reptielen hebben een rudimentair derde oog, dat bovenop de kop gepositioneerd is.
• Balans: Ribkwallen hebben een evenwichtsreceptor (een statocyst) die heel anders werkt dan de half-cirkelvormige kanalen van het evenwichtsorgaan bij zoogdieren.
• Thermoceptie of warmtezin: Groefkopadders en boa's hebben organen (zie Groeforgaan) die infrarood licht waarnemen, zo kunnen deze slangen de lichaamswarmte van hun prooi waarnemen. Dit zintuig is niet vergelijkbaar met de thermoceptie van de mens, die van de slang lijkt eerder op een extra paar ogen.
• Magnetoceptie of magnetismezin komt voor onder vogels
• Electroceptie of elektriciteitszin komt voor onder haaien en vissen.
• Echolocatie bij vleermuizen
• Stromingsdetectie bij vissen, haaien en amfibieën.
• Orgaan van Jacobson Dit is in rudimentaire vorm ook bij de mens en andere zoogdieren aanwezig (vomeronasaal orgaan), waar het dient om feromonen op te pikken van soortgenoten. Bij reptielen wordt het gebruikt om met de dubbele tong geursporen te volgen. De punten van de tong worden vlak boven de grond gehouden en daarna geanalyseerd in het orgaan van Jacobson.

Het zesde zintuig (pseudowetenschap)

'Het zesde zintuig', als uitbreiding op de 5 klassieke zintuigen, zou verantwoordelijk zijn voor zaken als telepathie en intuïtie. Binnen sommige denkbeelden of religies zoals het boeddhisme heeft het concept een naam in plaats van een nummer en wordt het uitgebreid omschreven (zie het boeddhistische concept van zes zintuigen). Het bestaan van een dergelijk zintuig is nooit aangetoond. Zeker is dat sommige van de aan dit zintuig toegeschreven 'waarnemingen' het gevolg zijn onbewuste waarnemingen van de 'gewone' zintuigen en de verwerking van deze informatie. Zo kan men bijvoorbeeld onbewust iemands lichaamstaal en stemgeluid waarnemen en interpreteren en hierdoor het intuïtieve gevoel krijgen dat de persoon liegt.

Sterkte van de gewaarwording

De sterkte van de zintuiglijke gewaarwording hangt af van de intensiteit van de prikkel. Het verband tussen deze twee is volgens de psychofysische wet van Weber over het algemeen eerder logaritmisch dan lineair.

Zintuiglijke beperking

Men kan, al-of-niet aangeboren, ook een beperking hebben aan de zintuigen, zoals bij doofheid, slechthorendheid, blindheid, slechtziendheid, anosmie en hyposmie het geval is.

Zie ook

• Zintuigstelsel

Bronnen

Dijkgraaf S.;Vergelijkende dierfysiologie;Bohn, Scheltema en Holkema, 1978, ISBN 90 313 0322 4

Externe links

• Eenvoudige zintuigexperimenten

  Zie ook de categorie met mediabestanden in verband met Senses op Wikimedia Commons.

Zintuigen