A ameba e outros animais unicelulares são sensíveis a muitos estímulos diferentes; isso fica evidente pelo fato de que os protozoários geralmente se afastam de fontes de luz brilhante, de certos produtos químicos, de fontes de corrente elétrica, etc. Mas para animais mais altamente organizados, nos quais atividades relacionadas à busca de alimento, atraindo indivíduos do oposto o sexo e a fuga dos inimigos são mais complexos e envolvem maiores riscos; uma luta bem-sucedida pela existência requer células especializadas sensíveis a um ou apenas alguns tipos de estímulos.
Esses tipos de receptores foram desenvolvidos no processo de evolução; nós os chamamos de órgãos dos sentidos. Os receptores nesses órgãos são extraordinariamente sensíveis a estímulos apropriados; o olho percebe um feixe de luz extremamente fraco, enquanto a estimulação direta do nervo óptico requer uma luz muito forte. A menor quantidade de vinagre perceptível ao paladar, ou a menor quantidade de baunilha detectada pelo olfato, não produziria reação alguma se agisse diretamente nas fibras nervosas.
Tradicionalmente, considera-se que os humanos têm cinco “sentidos” (ou seja, tato, olfato, paladar, visão e audição), mas na verdade alguns desses cinco sentidos podem ser divididos em vários tipos de sensibilidade completamente diferentes.
Por exemplo, o sentido do tato inclui a percepção do tato, dor, pressão, frio e calor. Além disso, existem sensações menos específicas e localizadas, mas não menos importantes, que sinalizam os estados internos do corpo. Podemos sentir tensão muscular, movimento articular e condições como sede, fome, náusea, dor ou orgasmo. Os receptores para tais sensações estão localizados no interior, na faringe e em outros locais.
Os órgãos dos sentidos de alguns animais percebem irritações que são completamente indetectáveis pelos humanos. Cães e gatos podem ouvir sons de assobios muito agudos (ultrassom) que são inaudíveis para nós. Os morcegos emitem sons curtos e muito agudos quando voam. Em seu vôo, eles são guiados pelos reflexos desses sons nos objetos encontrados ao longo do caminho; podem até capturar insetos, guiados apenas pelos “ecos” de suas pequenas presas.
Quando qualquer órgão sensorial está irritado, esse órgão envia uma espécie de mensagem criptografada, que é transmitida ao longo das fibras nervosas e decifrada pelo cérebro. Na transmissão dos impulsos, são possíveis diferenças: 1) no número de fibras que conduzem esses impulsos; 2) exatamente quais fibras conduzem o impulso; 3) no número total de pulsos que passam por uma determinada fibra; 4) na frequência dos pulsos que viajam ao longo de uma determinada fibra e 5) nas relações de tempo entre os pulsos em diferentes fibras. Estas são as capacidades do “código” de mensagens enviadas ao longo das fibras nervosas; Ainda não se sabe como surgem diferentes códigos nos sentidos e como o cérebro os analisa e interpreta, transformando-os em diversas sensações.