ระบบประสาทรับความรู้สึก

ลานรับตัวกระตุ้น

ลานรับตัวกระตุ้น (receptive field) เป็นบริเวณในร่างกายหรือในสิ่งแวดล้อมที่ตัวรับความรู้สึกจะตอบสนองต่อตัวกระตุ้น ตัวอย่างเช่น ส่วนของโลกที่ตาเห็นเป็นลานรับตัวกระตุ้นของตา และแสงที่เซลล์รับแสงคือเซลล์รูปแท่ง (rod cell) กับเซลล์รูปกรวย (cone cell) ในตาเห็น ก็เป็นลานรับตัวกระตุ้นของเซลล์ 
ลานรับตัวกระตุ้นได้ระบุแล้วสำหรับระบบการเห็น ระบบการได้ยิน และระบบรับความรู้สึกทางกาย

แบบสิ่งเร้า

แบบสิ่งเร้า (stimulus modality) เป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพอย่างหนึ่งที่ตัวรับความรู้สึกรับรู้ได้ เช่น อุณหภูมิ รสชาติ เสียง และแรงดัน ตัวอย่างเช่น อาหารในปากทำให้รู้อุณหภูมิและรสชาติ ดังนั้น อาหารที่เป็นสิ่งเร้าสิ่งเดียวทำให้รู้แบบสิ่งเร้า (modality) 2 อย่าง คือ อุณหภูมิและรสชาติ ในกรณีนี้ปลายประสาทรับร้อนเป็นตัวรับรู้อุณหภูมิ และเซลล์รับรสเป็นตัวรู้รส

ระบบการเห็น

ตาเป็นองค์ประกอบแรกสุดของระบบการเห็น คือ เซลล์รับแสงจะแปลงสัญญาณแสงซึ่งมาตกกระทบกับจอตาให้เป็นกระแสประสาท แล้วส่งผ่านเส้นใยประสาทนำเข้าไปที่เขตสายตา V1 ในคอร์เทกซ์สายตา ซึ่งเป็นจุดเริ่มแปลผลข้อมูลจากตาเพื่อการเห็น

ระบบการได้ยิน

เซลล์ขนในหูจะแปลงเสียงที่มากระทบกับแก้วหูให้เป็นกระแสประสาทแล้วส่งผ่านเส้นใยประสาทนำเข้าไปในเขตการได้ยิน A1 ในคอร์เทกซ์การได้ยินปฐมภูมิ ซึ่งเป็นจุดเริ่มประมวลข้อมูลเสียงจากหูเพื่อการได้ยิน

ระบบรับความรู้สึกทางกาย

ระบบรับความรู้สึกทางกาย (somatosensory system) รับความรู้สึกจากทั้งส่วนนอกของร่างกาย เช่น รับความรู้สึกที่ผิวหนัง และจากอวัยวะภายในร่างกาย โดยที่ตัวรับความรู้สึก (sensory receptor) จะตอบสนองต่อความรู้สึกอย่างจำเพาะ และเป็นตัวเชื่อมระหว่างระบบประสาทกลางกับสิ่งแวดล้อมทั้งภายในภายนอก เป็นระบบที่ประมวลข้อมูลเกี่ยวกับความรู้สึกทั่ว ๆ ไป (general sense)
ระบบประกอบด้วยตัวรับความรู้สึกประเภทต่าง ๆ, วิถีประสาทที่ส่งไปสู่เขตรับความรู้สึกและเขตรับความรู้สึกทางกาย S1 ซึ่งเป็นเขตสมองที่รับความรู้สึกต่าง ๆ เป็นต้นว่า สัมผัส แรงดัน อุณหภูมิ ความเจ็บปวด (ซึ่งรวมทั้งความคันและความรู้สึกจั๊กจี้) ความสั่นสะเทือน และความรู้สึกถึงการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อและตำแหน่งข้อต่อ (รวม ๆ กันเรียกว่าการรับรู้อากัปกิริยา) 
ส่วนตัวรับความรู้สึกกระจายอยู่ตามส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย และแบ่งย่อยได้เป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ ตัวรับสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมภายนอก ตัวรับความรู้สึกจากการเคลื่อนไหวตำแหน่งของข้อต่อและกล้ามเนื้อ และตัวรับความรู้สึกจากอวัยวะภายใน
ในระบบรับความรู้สึกทางกาย เขตรับความรู้สึกทางกาย 1 หรือเรียกที่ว่า S1 เป็นเขตรับรู้สัมผัสและอากัปกิริยา แม้ระบบรับความรู้สึกทางกายจะส่งสัญญาณจากปลายประสาทไปยังเขตบร็อดแมนน์ 3-1-2 ของคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายปฐมภูมิ (postcentral gyrus) เป็นหลัก แต่ก็ยังส่งสัญญาณเกี่ยวกับการรับรู้อากัปกิริยาไปยังซีรีเบลลัมอีกด้วย

ระบบการลิ้มรส

เซลล์ประสาทรับความรู้สึกในลิ้นรับรู้รสชาติที่เป็นสารเคมีแล้ว ส่งกระแสประสาทผ่านเส้นใยประสาทเข้าไปในเขตรู้รส 1 หรือ G1 ที่เป็นส่วนของระบบรู้รส (gustatory system) ในสมอง รสชาติมี 5 อย่าง คือรสเปรี้ยว ขม หวาน เค็ม และอูมามิ ซึ่งเป็นรสโปรตีน (รสกลมกล่อม)

ระบบรู้กลิ่น

เซลล์รับกลิ่น (olfactory cell) ที่เยื่อบุโพรงจมูกรับกลิ่นต่าง ๆ ซึ่งเป็นสารเคมีแล้วแปลงเป็นกระแสประสาทส่งไปที่ป่องรับกลิ่น (olfactory bulb) ซึ่งเป็นโครงสร้างในสมองส่วนหน้าโดยเป็นส่วนของระบบลิมบิก ซึ่งก็ส่งกระแสประสาทต่อไปผ่านใยประสาทนำเข้าไปในเขตรู้กลิ่น 1 หรือ O1 อันเป็นส่วนของเปลือกสมองส่วนการรู้กลิ่น ทำให้มนุษย์สามารถแยกแยะกลิ่นต่าง ๆ ได้ 
โดยต่างกับระบบการเห็นและการได้ยิน ป่องรับกลิ่นไม่ได้ส่งข้อมูลกลิ่นไปยังสมองซีกตรงกันข้าม แต่ป่องด้านขวาจะเชื่อมต่อกับสมองซีกขวา และป่องด้านซ้ายก็เชื่อมต่อกับสมองซีกซ้าย

ประสาทสัมผัสและตัวรับความรู้สึก

แม้ประสาทแพทย์จะยังถกเถียงกันว่ามีประสาทสัมผัสกี่อย่างกันแน่เพราะนิยามที่ไม่เหมือนกัน พระพุทธเจ้าและแอริสตอเติลก็ได้ระบุว่ามนุษย์มีประสาทสัมผัส 5 อย่างซึ่งยอมรับกันโดยทั่วไป คือประสาทเกี่ยวกับสัมผัส รส กลิ่น การเห็น และการได้ยิน
ยังมีประสาทสัมผัสอื่น ๆ อื่นที่ยอมรับกันเป็นอย่างดีในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยมากรวมทั้งมนุษย์ คือ โนซิเซ็ปชัน (ทำให้รู้สึกเจ็บปวดได้) การกำหนดรู้การทรงตัว (equilibrioception) การรับรู้อากัปกิริยา (proprioception) และการรับรู้อุณหภูมิ (thermoception)
อนึ่ง สัตว์ที่ไม่ใช่มนุษย์บางอย่างปรากฏด้วยว่ามีประสาทสัมผัสอื่น ๆ รวมทั้งการรับรู้สนามแม่เหล็ก (magnetoception) และการรับรู้ไฟฟ้า (electroreception)

ตัวรับแสง

ตัวรับแสง (photoreceptor) แปลงแสงซึ่งเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าให้เป็น membrane potential (ศักยะเยื่อหุ้มเซลล์) เป็นกระบวนการที่เรียกว่า phototransduction (การถ่ายโอนแสง)
ตัวรับแสงหลัก ๆ 3 อย่าง
(1) เซลล์รูปกรวยเป็นตัวรับแสงที่ตอบสนองอย่างมีกำลังต่อสี
ในมนุษย์ มีเซลล์รูปกรวย 3 อย่างตามการตอบสนองโดยหลักต่อคลื่นแสง 3 อย่าง คือ คลื่นความยาวสั้น (สีน้ำเงิน) คลื่นความยาวกลาง (สีเขียว) และคลื่นความยาวยาว (สีเหลือง/แดง)
(2) ส่วนเซลล์รูปแท่งเป็นตัวรับแสงที่ไวต่อแสงสลัว ทำให้เห็นได้ในที่มืด
อัตราจำนวนเซลล์รูปแท่งต่อเซลล์รูปกรวยจะขึ้นอยู่กับความเป็นสัตว์กลางวันหรือสัตว์กลางคืน
ในมนุษย์ เซลล์รูปแท่งมีมากกว่าเซลล์รูปกรวยประมาณ 20 เท่า เทียบกับสัตว์กลางคืน เช่น นกเค้า Strix aluco (tawny owl) ซึ่งมีมากกว่าประมาณ 1,000 เท่า
(3) ส่วน retinal ganglion cell ซึ่งอยู่ใน adrenal medulla
และจอตา มีหน้าที่เกี่ยวกับการตอบสนองของระบบประสาทซิมพาเทติก
ในบรรดา ganglion cells ~1.3 ล้านตัวที่อยู่ในจอตา เชื่อว่า 1-2% ไวแสง

เซลล์เหล่านี้มีบทบาทในการเห็นที่อยู่ใต้จิตสำนึกสำหรับสัตว์บางประเภท
โดยเชื่อว่าในมนุษย์ก็เช่นกัน

ตัวรับอุณหภูมิ

ตัวรับอุณหภูมิ/ปลายประสาทรับร้อนเป็นตัวรับความรู้สึกที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิต่าง ๆ
แม้กลไกการทำงานยังไม่ชัดเจน งานศึกษาก็ได้แสดงว่า สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีอย่างน้อย 2 ชนิด คือตัวรับร้อน และตัวรับเย็น

เปลือกสมองรับความรู้สึก

ตัวรับความรู้สึกดังที่กล่าวมาแล้วเป็นตัวถ่ายโอนการกระตุ้นให้เป็นศักยะงาน/กระแสประสาท แล้วส่งไปตามใยประสาทนำเข้า (afferent nerve fibers) ไปยังส่วนโดยเฉพาะ ๆ ในสมอง
แม้คำว่า sensory cortex (คอร์เทกซ์รับความรู้สึก) บ่อยครั้งใช้ง่าย ๆ หมายถึง somatosensory cortex (คอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกาย) แต่คำนี้โดยตรงหมายถึงเขตหลายเขตในสมองที่รับและแปลผลข้อมูลทางประสาทสัมผัส
สำหรับประสาทสัมผัสทั้ง 5 ในมนุษย์ตามแบบดั้งเดิม นี่รวมคอร์เทกซ์ปฐมภูมิและทุติยภูมิของประสาทสัมผัสต่าง ๆ รวมทั้งคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกาย (somatosensory cortex) เปลือกสมองส่วนการเห็น (visual cortex) เปลือกสมองส่วนการได้ยิน (auditory cortex) เปลือกสมองส่วนรู้กลิ่นปฐมภูมิ (primary olfactory cortex) และเปลือกสมองส่วนรู้รส (gustatory cortex)สิ่งเร้ารูปแบบอื่น ๆ ก็มีคอร์เทกซ์รับความรู้สึกเช่นกัน รวมทั้งเปลือกสมองส่วนการทรงตัว (vestibular cortex) สำหรับประสาทสัมผัสที่กำหนดรู้การทรงตัว

เปลือกสมองรับความรู้สึกทางกาย

คอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายซึ่งอยู่ที่สมองกลีบข้างเป็นเขตรับความรู้สึกหลักสำหรับการสัมผัสและการรับรู้อากัปกิริยาในระบบรับความรู้สึกทางกาย
คอร์เทกซ์นี้แบ่งได้เป็น 3 เขตคือ บริเวณบรอดมันน์ 1, 2 และ 3
บริเวณบรอดมันน์ 3 จัดเป็นศูนย์การแปลผลปฐมภูมิของคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายเพราะมันได้ข้อมูลจากทาลามัสมากกว่าเขตอื่น เพราะเซลล์ประสาทของมันตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางกายอย่างสูง และการกระตุ้นมันด้วยไฟฟ้าก็ก่อความรู้สึกทางกาย
ส่วนบริเวณ 1 และ 2 ได้รับข้อมูลโดยมากจากบริเวณ 3
ยังมีวิถีประสาทสำหรับการรับรู้อากัปกิริยาโดยผ่านสมองน้อย และสำหรับประสาทสั่งการ (motor control) โดยผ่านบริเวณบรอดมันน์ 4

เปลือกสมองส่วนการเห็น

เปลือกสมองส่วนการเห็นหมายถึงเปลือกสมองส่วนการเห็นปฐมภูมิ (primary visual cortex) ซึ่งมักขึ้นป้ายเป็น V1 หรือบริเวณบรอดมันน์ 17 โดยรวมคอร์เทกซ์นอกคอร์เทกซ์ลายที่ขึ้นป้ายเป็น V2 ถึง V5 ด้วย
V1 อยู่ในสมองกลีบท้ายทอย ทำหน้าที่เป็นสถานีส่งต่อข้อมูลทางตาหลัก ส่งข้อมูลไปตามวิถีประสาทสองวิถีที่เรียกว่า dorsal stream (กระแสบน/หลัง) และ ventral stream (กระแสล่าง/ท้อง)
กระแสบนรวมเขต V2 และ V5 ซึ่งแปลผลว่าสิ่งที่เห็นอยู่ที่ไหนและต้องทำอย่างไร ส่วนกระแสล่างรวมเขต V2 และ V4 ซึ่งแปลผลว่าสิ่งที่เห็นคืออะไร

เปลือกสมองส่วนการได้ยิน

เปลือกสมองส่วนการได้ยินอยู่ในสมองกลีบขมับ เป็นลานรับตัวกระตุ้นของข้อมูลเสียงโดยหลัก
ประกอบด้วยบริเวณบรอดมันน์ 41 และ 42 หรือเรียกอีกอย่างว่า anterior transverse temporal area 41 และ posterior transverse temporal area 42 ตามลำดับ
ทั้งสองเขตทำกิจคล้ายกันและจำเป็นในการรับและแปลผลข้อมูลที่ได้จากตัวรับเสียง

เปลือกสมองส่วนการรู้กลิ่นปฐมภูมิ

เปลือกสมองส่วนรู้กลิ่นปฐมภูมิอยู่ในสมองกลีบขมับ เป็นลานรับตัวกระตุ้นหลักของกลิ่นระบบรู้กลิ่นและรู้รสอย่างน้อยก็ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพิเศษเพราะมีกลไกการทำงานทั้งในระบบประสาทกลางและระบบประสาทรอบนอก
กลไกในระบบประสาทรอบนอกรวมเซลล์รับกลิ่น (olfactory receptor neuron) ซึ่งถ่ายโอนสัญญาณทางเคมีเป็นกระแสประสาทแล้วส่งไปตามเส้นประสาทรับกลิ่น (olfactory nerve) ไปสุดที่ป่องรู้กลิ่น (olfactory bulb)
ตัวรับรู้สารเคมีในเซลล์รับกลิ่นที่เริ่มการถ่ายโอนสัญญาณเป็นลำดับ (signal cascade) เป็นหน่วยรับที่จับคู่กับจีโปรตีน (GPCR) 
กลไกในระบบประสาทกลางรวมการรวมตัวของแอกซอนของเส้นประสาทรับกลิ่นลงที่โกลเมอรูลัสในป่องรู้กลิ่น ซึ่งก็จะส่งกระแสประสาทต่อไปยัง anterior olfactory nucleus (AON), piriform cortex, อะมิกดะลาส่วนใน (medial amygdala) และ entorhinal cortex ซึ่งทั้งหมดประกอบเป็นเปลือกสมองส่วนรู้กลิ่นปฐมภูมิ (primary olfactory cortex)
เทียบกับระบบการเห็นและระบบการได้ยิน ป่องรู้กลิ่นไม่ได้อยู่ในซีกสมองตรงกันข้าม
คือ ป่องรับกลิ่นซีกขวาจะเชื่อมกับเซลล์รับกลิ่นซีกขวา และป่องรับกลิ่นซีกซ้ายก็จะเชื่อมกับเซลล์รับกลิ่นซีกซ้าย

เปลือกสมองส่วนรู้รส

เปลือกสมองส่วนรู้รสเป็นลานรับตัวกระตุ้นของรส
โดยรสจะหมายถึงรสชาติที่มาจากตุ่มรับรสบนลิ้นเท่านั้น
ลิ้นรู้รสได้ 5 อย่างรวมทั้งเปรี้ยว ขม หวาน เค็ม และอูมามิซึ่งเป็นรสโปรตีน 
ส่วนความรู้สึกว่าอาหารอร่อยหรือไม่อร่อยอาจขึ้นอยู่กับข้อมูลประสาทสัมผัสรวม ๆ ของรส กลิ่น และสัมผัส
เปลือกสมองส่วนรู้รสมีโครงสร้างหลัก ๆ สองอย่าง คือ anterior insula ซึ่งอยู่ที่ insular cortex และ frontal operculum ซึ่งอยู่ในสมองกลีบหน้า
เหมือนกับเปลือกสมองส่วนรู้กลิ่น การรู้รสมีกลไกทั้งภายในระบบประสาทกลางและระบบประสาทนอกส่วนกลาง
เซลล์รับความรู้สึกนอกระบบประสาทส่วนกลางซึ่งอยู่ที่ลิ้น เพดานอ่อนของปาก คอหอย และหลอดอาหาร ส่งข้อมูลรสไปผ่านไปทางเส้นประสาทสมอง 3 เส้นไปยัง nucleus of the solitary tract ซึ่งเรียกอีกอย่างได้ว่า gustatory nucleus และอยู่ในก้านสมองส่วนท้าย (medulla)
แล้วก็ส่งต่อไปยังทาลามัส ซึ่งก็ส่งต่อไปเขตหลายเขตใน neocortex รวมทั้งเปลือกสมองส่วนรู้รส (gustatory cortex)
การแปลผลข้อมูลรสได้รับอิทธิพลจากข้อมูลความรู้สึกทางกายคือสัมผัสที่ได้จากลิ้นตลอดเกือบทุกระยะ
เทียบกับกลิ่น ซึ่งจะมีผลก็ต่อเมื่อข้อมูลส่งไปถึงเปลือกสมองชั้นสูงยิ่ง ๆ ขึ้นไป คือ insula และ orbitofrontal cortex